WO2014202845A1 - Tete d'application de fibres bi-directionnelle a deux rouleaux - Google Patents

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WO2014202845A1
WO2014202845A1 PCT/FR2014/000135 FR2014000135W WO2014202845A1 WO 2014202845 A1 WO2014202845 A1 WO 2014202845A1 FR 2014000135 W FR2014000135 W FR 2014000135W WO 2014202845 A1 WO2014202845 A1 WO 2014202845A1
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WO
WIPO (PCT)
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roller
roll
application
head
fiber
Prior art date
Application number
PCT/FR2014/000135
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English (en)
Inventor
Alexander Hamlyn
Loïc GAILLARD
Original Assignee
Coriolis Composites
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Publication date
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Priority to JP2016520562A priority patent/JP2016522109A/ja
Priority to EP14736876.5A priority patent/EP3010702A1/fr
Priority to US14/898,535 priority patent/US20160114540A1/en
Priority to RU2016101072A priority patent/RU2016101072A/ru
Priority to CN201480035148.7A priority patent/CN105358312B/zh
Priority to KR1020167001368A priority patent/KR20160022879A/ko
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    • B29C2035/0838—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation using laser

Definitions

  • the present invention relates to a fiber application head for the production of composite material parts, more particularly a bidirectional fiber application head comprising two rollers for applying fibers in two opposite directions.
  • the present invention also relates to a method of producing parts made of composite material by means of a corresponding application head.
  • Fiber application machines are known for the contact application on a draping tool, such as a male or female mold, of a wide band formed of one or more continuous flat fibers, of the wick type, dry or impregnated with thermosetting or thermoplastic resin, especially carbon fibers, consisting of a multitude of carbon threads or filaments.
  • These machines conventionally comprise a displacement system of a fiber application head, said head comprising an application roller intended to come into contact against the mold for applying the strip, and a guide system for guiding the fiber or fibers. applying on said roll.
  • the guiding system of these application machines makes it possible to bring the fibers substantially edge to edge on the roll in the form of a bandaged.
  • the guidance system conventionally comprises first and second means staggered in two guide planes approaching each other from upstream to downstream to guide the fibers towards the roll in the form of two plies of fibers, these guide means comprise for example channels formed at the assembly interface of three plates.
  • the head further comprises cutting means for individually cutting each fiber, and re-routing means for rerouting each fiber that has just been cut in order to be able to stop and resume the application of a strip at any time, as well as to choose the width of the band.
  • the application of the next band, parallel to the first band is conventionally performed in the reverse direction after having carried out a 180 ° rotation of the head, or in the same direction as the first band, after bringing back the head to the starting point of the first band.
  • bidirectional heads allowing the application of fibers in two opposite directions.
  • an application head comprising two independent guide systems arranged symmetrically on either side of the application roller, to apply a strip in two opposite directions using one or the other of the guidance systems.
  • each guidance system must be associated with different fiber storage means, which increases the complexity of the application machine.
  • a bi-directional application head comprising an application roll mounted movable relative to the main guide system between a first position, in which said strip is guided by the main guide system on a first portion of the cylindrical surface of the roll, so that the application of the band is effected by rotation of the roll in a first direction of rotation, and a second position in which said band is guided on a second portion of the cylindrical surface of the roll, so that the application of the band is effected by rotation of the roll in the second direction of rotation.
  • These bidirectional heads simple in design and implementation, and space-saving, provide a fiber application speed substantially similar to that of a one-way head, and can reduce the time of removal.
  • some rolls, including rolls of flexible material tend to deteriorate faster or exhibit uncontrolled deformation when used in the direction of rotation for which they are not intended.
  • the object of the present invention is to propose a new solution to overcome at least one of the aforementioned drawbacks, and in particular to at least limit the time of removal.
  • the present invention proposes a fiber application head for producing parts made of composite material, comprising at least one application roll for applying a strip formed of one or more fibers to the surface.
  • applying a mold preferably by contacting said roll against the surface of said mold or against one or more strips previously applied to said surface of said mold, and a main guide system for guiding at least one fiber entering the mold; head towards said application roller, characterized in that said head comprises two application rolls, of which a first roll and a second roll each roll is movably mounted relative to said main guide system between at least one active position in which said the strip is adapted to be guided by the main guide system on said roll, so that the application of the strip is effected by said roll, and inactive position, in which said roll is discarded of the main guidance system, without being in contact with the band, said head comprising an automatic or manual actuating system, preferably automatic, able to maneuver the first roller in the active position and the second roller in the inactive position to apply a strip by means of the first roll in a first
  • the head comprises two application rollers, one for each direction of use of the head.
  • a roller When a roller is used, it is operated in a low active position while the other roller is in an inactive, high position, away from the main guide system, so as not to limit the angles of inclination of the head by relative to the application surface, also called draping surface, and allow draping on complex surfaces, with for example large concavities and / or ramps.
  • the movable assembly of the rollers with respect to the main guide system can be easily achieved, and makes it possible to provide a simple bidirectional head design and implementation, compact, and ensuring a fiber application speed substantially similar to that of a one-way head.
  • the two-roll head has many other advantages.
  • the draping of fibers is conventionally carried out by performing heating, especially in the case of draping fibers pre-impregnated with thermoplastic resins or provided with a thermoplastic binder.
  • the roll tends to rise in temperature, this rise in temperature causing a deterioration of the roll.
  • the two-roller head according to the invention makes it possible to limit these temperature rises, without increasing the draping time, by changing the roller used to drape, the unused roll in the inactive position having the time to cool.
  • Cooling means may further be provided to improve the cooling of each roll in the inactive position, these cooling means may for example be able to deliver a flow of air towards each roll in the inactive position.
  • the rollers of the head according to the invention deteriorate less, the head therefore requires less change of rollers, and allows to obtain shorter removal times.
  • rollers of different types may be used, including rolls of deformable material which are more or less hard.
  • softer rollers are used when the draping surface has substantial concavities or convexities so that the roll can be further deformed and fit the surface over its entire width. It is the same when the draping surface includes honeycomb type inserts, to avoid deformation of the honeycombs during draping.
  • the head according to the invention can be equipped with different types of rollers, and in particular of different hardnesses, so that the head can be used to drape different pieces, without requiring a change of rollers, or to drape the same piece, but by changing the roll according to the zone of the part to be draped, by using a first flexible roller for the zones with ramps, with strong concavities, with strong convexities, and / or with honeycomb, and a second roll less flexible for the flatter areas of the room.
  • the head according to the invention can also be used with rollers of different lengths in order to adapt the length of the roll to the draped bandwidth, that is to say the number of fibers constituting the draped band.
  • the head is a so-called 16-fiber head, comprising a main guide system for draping strips of 16 fibers.
  • the head is equipped with rollers of different lengths, a short roll corresponding to a strip of 8 fibers and a long roll corresponding to a strip of 16 fibers, so that the head can be used to drape different pieces, without requiring change. rolls, or to drape the same piece, but by changing the roll according to the area of the piece to be draped, using the least long roll for the areas with surfaces complex, ramps for example, and the second longer roll for the more planar areas of the room.
  • the inactive position of the rollers, away from the main guide system also allows easy access to said guidance system, and any cutting modules, rerouting and blocking fibers to perform maintenance operations.
  • the main guide system is for example fixedly mounted on a support member of the head and the rollers are movably mounted between their two positions on said support member or on said guide system.
  • the head comprises a support structure by which the head is adapted to be fixed to a displacement system, in particular the end wrist of a robot, and said support member is mounted on said support structure movably in translation and is elastically biased by at least one compacting ram in one direction.
  • each application roller is pivotally mounted about a pivot axis disposed above its axis of rotation, at least when said roller is in the active position, and parallel to said axis of rotation, the maneuver each application roller between its two positions being made by pivoting said roller about said pivot axis.
  • each application roll is rotatably mounted about its axis of rotation, directly or indirectly, at the lower end of at least one arm, for example at the ends of two arms extending from one side to the other. another of the main guide system, each arm being pivotally mounted about said pivot axis.
  • the two rollers are mounted pivoting about the same pivot axis, the two rollers being for example mounted on the same support module which is connected to at least one pivoting arm, for example two pivoting arm.
  • the strip does not pass between the two rollers, the strip coming from the side of the roll in active position which is opposed to the roll in the inactive position.
  • the head comprises two support modules, each support module carrying an application roll and is assembled, preferably so as to removable, at least one pivoting arm, preferably two pivoting arm.
  • the head is a so-called fiber placement head for application to contact on a tool of a wide band formed of several continuous flat fibers, called wicks.
  • said main guide system is able to guide a plurality of fibers towards the application roller in the form of a strip
  • the main guide system comprises first and second guide means arranged in a staggered manner according to two guide planes approaching each other from upstream to downstream to guide the fibers to the active position roll in the form of two fiber sheets
  • the first and second guide means comprising first channels and second channels opening on the lower downstream edge of the main guide system, formed for example in one or more plates, said channels opening on the lower edge of the plate or plates
  • said guide system has a mean plane, preferably of symmetry
  • the two guide planes are arranged symmetrically on either side of the mean plane, said middle plane being disposed substantially tangentially to the cylindrical surface of the roller in the active position, or beyond said cylindrical surface with respect to the axis of rotation of said application roller in the active position, the axes of rotation of the application rollers in their active position preferably being arranged symmetrically with respect to on both sides of the middle plane.
  • Said fiber placement head advantageously comprises cutting means for cutting, preferably individually, each fiber upstream of the roll with respect to the direction of travel of the fibers, and means for rerouting, arranged upstream of the cutting means, to reroute each fiber has just been cut in order to be able to stop and resume the application of a band at any time, as well as to choose the width of the band.
  • the head further comprises locking means, arranged upstream of the cutting means, capable of blocking, preferably individually, each fiber that has just been cut
  • the head is provided for the application to the contact on a tool of a strip formed of a single flat fiber in the form of a wide ribbon.
  • the head comprises a main guide system capable of guiding a single flat fiber towards the roller.
  • the pivoting axes of the arm or arms of the first roller and the second roller are arranged symmetrically on either side of the median plane, the axis of pivoting of the arm or arms of a roller being disposed of side of the median plane opposite to the axis of rotation of said roll when it is in the active position.
  • This arrangement limits the size of the two-roll head according to the invention.
  • the rollers are mounted on separate support modules, each support module being able to be maneuvered by said actuating system to move its associated roller between its two positions.
  • the head according to the invention can also be used in one direction with a single roller, the other support module being equipped with another processing device, such as for example a heating system, for example of the laser type, or a trimming system, for example ultrasonic type.
  • another processing device such as for example a heating system, for example of the laser type, or a trimming system, for example ultrasonic type.
  • said rollers are mounted on a common support module adapted to be maneuvered by said actuating system for moving said rollers between their two positions.
  • the common support module can be moved to a high position in which the two rollers are in inactive positions, to facilitate maintenance operations on the main guide system and any cutting, re-routing and / or blocking modules.
  • said application rollers are adapted to be operated between their two positions by a common actuating system.
  • the head further comprises an additional mobile guidance system mounted on the support module of each roller or two mobile additional guidance systems mounted on the common mobile support of the rollers, each additional guidance being able to guide each fiber exiting the main guide system to the roller with which it is associated when said roller is in the active position.
  • additional guidance system movably mounted with the roller ensures a guide of the fibers closer to the roller.
  • each additional guidance system comprises a first bar provided with first additional channels and second additional channels arranged in staggered rows, and coming in the extension of the first and second channels of the main guidance system in the active position of the application roller to which said additional guidance system is associated, each bar has for example an upper surface adapted to come opposite the downstream edge of the main guide system, an outer surface facing outwards, and a internal surface facing the application roller, the first channels and the second additional channels are open and are formed of grooves provided on the inner and outer surfaces of the bar.
  • each bar has a concave inner surface whose concavity corresponds to the surface of the roller, the grooves formed on the concave inner surface forming curved channels, and / or the downstream edge of the main guide system has a cylindrical convex surface, and the bars have a concave top surface of corresponding shape.
  • the grooves formed on the outer surfaces of the bars are covered by at least one guide plate removably mounted against said outer surfaces.
  • Each support module can also be equipped with a comb, as described in the international patent application PCT / FR2011 / 052022, comprising a plurality of flexible tongues adapted to come against said fiber or fibers coming out of the additional guidance system to put said fiber or fibers bearing against the roller.
  • the head comprises a compacting wedge mounted on the support module of each roller or on the common mobile support of the rollers.
  • the head comprises a heating system capable of emitting thermal radiation in the direction of the fiber web before compacting it and / or towards the mold or fiber webs already applied upstream of the compaction roller used with respect to the advancement direction of the head when said web is applied with the first roll in its position active or with the second roller in its active position.
  • the operation of the application rollers between their two positions is performed by sliding of the common support module or support modules each carrying a roller in guide grooves.
  • the head advantageously comprises at least one compaction roller adapted to adapt to the application surface, in particular to convex and / or concave application surfaces.
  • the head comprises at least one flexible roller, made of a so-called flexible material, elastically deformable, for example of elastomeric material, so as to be deformed by marrying the profile of said surfaces.
  • the head advantageously comprises at least one segmented rigid roller, for example metallic, comprising a plurality of independent roller segments mounted side by side on the same axial rod, each segment being displaceable on said axial rod, perpendicular to this the latter, independently, and resiliently biased against the application surface by resilient means, such as expandable bag systems.
  • resilient means such as expandable bag systems.
  • the head comprises locking means acting preferably on at least one arm, to ensure at least the locking of a roller in its active position, said locking means preferably allowing to resume compaction efforts , and thus limit the efforts taken at the pivot axis of the roller in the active position.
  • the present invention also relates to a fiber application machine comprising a head as defined above, and a displacement system of said machine head, with a control unit adapted to control the actuating system for the operation of the rollers. between their two positions, and to control the displacement of the head according to a set path using two different points of origin depending on the roller used.
  • the present invention also relates to a process for producing parts made of composite material, by draping fibers on an application surface by means of a fiber application head, said application head comprising a main guidance system. for guiding at least one fiber to said application roller, said method comprising relative movement of the application head with respect to the surface to apply with an application roller of said application head a strip formed of a or more fibers on the application surface, characterized in that it comprises
  • the method comprises the application of first strips with a first roll and the application of second strips, of smaller widths than those of the first strips, with a second roll of shorter length than that of the first roll.
  • the method comprises applying first strips with a first roll and applying second strips with a second roll having a greater elastic deformation capacity than that of the first roll.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a fiber application head according to a first embodiment of the invention, the first roll being in its first active position and the second roll in its inactive position, for the application. fibers with the first roll in the first direction SI;
  • FIG. 2 is a front view of the head of FIG. 1;
  • Figure 3 is a side view of the head of Figure 1;
  • FIG. 4 is a view similar to that of FIG. 3, the second roll being in its active position and the first roll being in its inactive position, for the application of fibers with the second roll in the second direction S2;
  • FIG. 5 is a diagrammatic perspective view of the arms and the support module of a roll of the head of FIG. 1;
  • FIG. 6 is a schematic side view of an application head according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view of the arms and the common support module of the two rollers of the head of Figure 6;
  • FIG. 8 is a schematic side view of an application head according to a third embodiment of the invention.
  • FIG. 9 is a diagrammatic perspective view of the actuating rods and support modules of the rollers of the head of FIG. 8.
  • FIGS. 1 to 3 partially illustrate a fiber application head 1 according to the invention, provided here for the application on the application surface 91 of a mold 9 of a strip formed of several fibers F1, F2, for example pre-impregnated with resin.
  • the head 1 comprises two application rollers, also called compaction rollers, including a first roller referenced 2, and a second roller referenced 2 '. Each roll is movable between an inactive position and an active draping position, the head using either of the rollers in the active position for draping.
  • the head comprises a main guide system 3 for guiding the fibers entering the head towards the roller in the active position in the form of two webs of fibers, to form a fiber web in which the fibers are disposed substantially edge to edge.
  • the main guidance system 3 is for example of the type described in the aforementioned patent document WO2008132299, and comprises three parts or plates, preferably metal, mounted flat against each other to define between them first guide channels and second guide channels in which pass respectively first fibers F1 of the first ply and second fibers F2 of the second ply.
  • the first and second channels open on the upstream edge and the downstream edge 31 (Fig. 3) of the main guide system.
  • the first channels and the second channels are arranged in staggered rows, in two planes PI, P2 of guidance approaching each other from upstream to downstream so that the fibers F 1 and F 2 of the two layers are substantially disposed on edge. edge at the application roll which is active position.
  • the PI planes, P2 guide are arranged symmetrically on either side of the plane P3 median symmetry of the main guidance system.
  • the head comprises a support structure (not shown) by which the head can be assembled to a displacement system adapted to move the head in at least three directions perpendicular to each other.
  • the displacement system comprises for example a robot comprising a wrist or poly-articulated arm at the end of which is mounted said application head.
  • the main guide system 3 is assembled on a support member 11 which is intended to be mounted to move on the support structure and is biased downwards by at least one compacting ram (not shown) which defines the compaction force with which the fibers are applied to the mold via one of the rollers.
  • the compacting cylinder for example pneumatic, is controlled under pressure to adapt the compaction force.
  • the head is provided for application of strips of sixteen fibers, each web comprising eight fibers, the main guide system comprising eight first channels and eight second channels.
  • the fibers are conveyed from storage means (not shown) to the head via conveying means (no shown).
  • the fiber storage means may comprise a creel in the case of fibers packaged in the form of coils.
  • the conveying means may be formed of flexible tubes, each tube receiving a fiber in its internal passage.
  • the head further comprises, on either side of the guiding system, cutting means, shown schematically under the reference 81, for individually cutting each fiber passing in the guiding systems, means of rerouting, shown schematically under the reference 82, to individually reroute to the roller each fiber that has just been cut, as well as preferably blocking means, shown schematically under the reference 83, for blocking each fiber that has just been cut.
  • the head comprises a first roller 2 and a second roller 2 ', each able to be moved between a low active position, called draping, and a high inactive position.
  • each roller 2 is pivotally mounted relative to the main guide system 3 via pivoting arms and its own support module.
  • the first roller 2 is rotatably mounted about an axis Al of rotation on a support module 4, the support module is assembled at the lower ends of two arms 5a, 5b extending on either side of the lateral faces of the support system. guide. Each arm is pivotally mounted on a lateral face 34 of the guide system about a pivot axis A2.
  • the support module 4 comprises two support elements 40a, 40b, each support element being removably connected to an arm.
  • the first roller is for example a flexible roller comprising a cylinder 21 of elastomeric material mounted on a rigid axial rod, and the roller is mounted by the ends of its axial rod on portions of the support members, said bearing portions.
  • the axis A2 of pivoting is offset with respect to the plane of symmetry P3, the axis A2 being shifted to the left of the plane P3 in FIG.
  • the arms 5a, 5b are pivotable about the axis A2 to move the first roll under the downstream edge 34 of the guide system and under the cutting systems 81, between a first active position, illustrated in Figure 3, and a second inactive position, illustrated in Figure 4.
  • the fibers exiting the main guiding system 3 are guided to the left side of the first roll 2 to allow draping of the fibers with this first roll in the SI direction.
  • the axis A1 of the first roller is positioned below the downstream edge 34 of the main guide system from which the fiber guide channels open, and is positioned to the right of the plane P3 of symmetry, the opposite side of the plane relative to the pivot axis A2.
  • the first roller In its active position, the first roller is for example positioned so that the two guide planes PI and P2 are substantially tangent to the cylindrical outer surface of the roll. With respect to the direction S3 of rotation of the roll, the contact generator of the plane PI with the surface of the roll is disposed upstream of the generating contact of the plane P2 with the surface of the roll. The plane of symmetry P3 is disposed beyond the outer surface with respect to the axis of rotation A1. In the inactive position illustrated in FIG. 4, the first roll is brought back over the downstream edge of the main guide system. on the side of the plane P3 which is opposite the axis A2, that is to the right of the plane P3 in FIGS. 3 and 4.
  • the support module 4 is furthermore equipped with an additional mobile guidance system 7 for guiding the fibers as close as possible to the roll.
  • this additional guiding system comprises a bar 70 arranged parallel to the rotation axis A1 assembled at its ends to the two support elements, preferably in a removable manner.
  • Each bar has in cross section a triangular, generally wedge shape, with a so-called upper surface oriented towards the main guiding system when the roller is in the active position, a so-called outer surface, substantially flat, facing outwards, and a so-called internal surface, concave, oriented towards the roll and whose concavity corresponds to the surface of the roll.
  • the bar comprises two parallel rows of additional guide channels.
  • the first additional channels 71 of a first row and the second additional channels 72 of the second row are arranged in staggered rows. Additional channels are open and are formed grooves on the inner and outer surfaces of the bar and opening on the upper surface.
  • the first channels 71, said curved, are formed of grooves formed on the concave inner surface of the bar, and the second channels 72 are formed of grooves on the outer surface.
  • the downstream edge 34 of the main guide system may have a convex cylindrical surface, the bar of the additional guidance system then has a concave upper surface shape corresponding.
  • the bar In the active position, the bar is disposed opposite the downstream edge of the main guide system, its first additional channels 71 are arranged in the extension of the first guide channels of the first sheet arranged along the plane PI, and its second additional channels are arranged in the extension of the second channels of the second sheet disposed along the plane P2.
  • a guide plate (not shown) removably mounted on the bar, against the outer surface.
  • the module is furthermore equipped with heating means formed here of an infrared lamp 85 for heating the fibers coming out of the additional guidance system, and / or the mold or strips of fibers already applied upstream of the compacting roller, just before compacting the strip by the first roll, so as to at least soften the pre-impregnation resin, in the case of pre-impregnated fibers, or the binder in the case of dry fibers, and thus promote the adhesion of the strips together .
  • the lamp 85 is mounted on at least one of the two support members and is disposed downstream of the first roll with respect to the SI draping direction.
  • the module is equipped with a compacting wedge 86 arranged downstream of the roller with respect to the advancement direction of the placement head, this wedge making it possible to guarantee compaction over the entire width of the strip during corner passages.
  • the shim made of a deformable material, is mounted on a shim support 87.
  • the wedge support is here pivotally assembled by its upstream part to the support elements 40a, 40b, behind the first roller with respect to the SI direction of advancement of the head, and is connected by its downstream part to the support elements by connecting rods. Length adjustable rods or sets of rods of different lengths can be used to adjust the wedge angle to the desired value.
  • the second roller 2 ' is rotatably mounted about an axis ⁇ of rotation on a support module 4' which is connected to the lower ends of two arms 5'a, 5'b. Each arm is pivotally mounted on a lateral face 34 of the guide system about a pivot axis A'2.
  • the support module 4 ' comprises two support elements 40'a, 40'b removably assembled to said arms.
  • the second roller is rotatably mounted on bearings of the support elements.
  • the axes A2 and A'2 are arranged symmetrically on either side of the plane P3, the axis A'2 being shifted to the right of the plane P3 in FIG. 3.
  • the arms 5'a, 5'b are suitable for pivoting about the pivot axis A'2 to move the second roll under the downstream edge of the guide system and under the cutting systems, between first active position, shown in Figure 4, and a second inactive position, illustrated in FIG.
  • the fibers exiting the main guiding system are guided to the right side of the second roll to allow draping of the fibers with the second roll in the direction S2.
  • the axis ⁇ of the second roller is positioned below the downstream edge of the main guide system, and is positioned to the left of the plane P3 of symmetry, the opposite side of the plane relative to the axis A'2 pivoting.
  • the second roller In its active position, the second roller is for example positioned so that the two guide planes P1 and P2 are substantially tangent to the cylindrical outer surface of the roller.
  • the contact generator of the plane PI with the outer surface of the roll is disposed downstream of the generatrix contact plane P2 with the outer surface of the roll.
  • the plane of symmetry P3 is disposed beyond the outer surface relative to the axis ⁇ of rotation.
  • the roll In the idle position illustrated in FIG. 3, the roll is brought back above the downstream edge of the guide system, on the side of the plane which is opposite the axis A '2, to the left of the plane P 3 in FIGS. and 4.
  • the support module of the second roller is equipped with an additional guide system 7 'and a compacting wedge 86', identical to those fitted to the support module of the first roller.
  • the additional guidance system T is arranged vis-à-vis the downstream edge main guide system, its first additional channels 71 are arranged in the extension of the second guide channels of the first sheet disposed in the plane PI, and its second additional channels are arranged in the extension of the first channels of the second sheet disposed along the plane P2.
  • the second roll When the first roll is in the active position, the second roll is in the inactive position, and conversely, when the first roll is in the inactive position, the second roll is in the active position.
  • the pairs of arms 5a, 5b, 5 'a, 5'b associated with the rollers are offset relative to each other transversely, in the direction of the pivot axes.
  • the pairs of arms are identical for the two rollers.
  • the arms of one and the same pair have different lower assembly parts to take account of this transverse offset and to obtain identical transverse positioning of the two rollers in their active position.
  • rollers 2, 2 ' are maneuvered between their two positions by a common actuating system 6.
  • the arms 5a and 5' each carry a pin 41 (FIG. 5) on which is fixedly mounted.
  • a drive gear 62 is connected to the shaft of a common motor (not shown), and a notched belt 63 is mounted on the three gears 61, 61 ', 63.
  • the motor is controlled to drive the drive pinion in rotation, counterclockwise as shown by the arrow S4, so as to drive the arms 5a, 5 'in the counterclockwise, until the first roll is in its inactive position and the second roll in its active position, as shown in FIG. 4.
  • the return of the rollers, from their position illustrated in FIG. 4 to their position illustrated in FIG. Figure 3 is obtained by the motor control for driving the driving pinion in rotation clockwise S5.
  • Locking means are preferably provided to ensure at least the locking of a roller in its active position.
  • These locking means comprise two jacks 84 mounted in the main guide system and whose rods, arranged parallel to the pivot axes, are able to be moved into an active position, projecting from the lateral faces of the main guide system. In the active position, the rods of the jacks come into an opening or a recess 42, 42 'of the arms associated with the roller which is in the active position.
  • These blocking means also make it possible to take up compaction forces and to limit the forces taken up at the axis of pivoting of the roll in the active position.
  • the first roll For draping a fiber web on a mold in the left direction S2, the first roll is brought into its active position.
  • the fibers F1, F2 guided in the channels of the main guide system 3 are then guided in the additional channels of the bar 70 to then be applied to the mold by the first roller, the first roller rotating in the direction S3 counterclockwise.
  • the second roll For draping a fiber web in the right direction S2, the second roll is brought into its active position.
  • the fibers F1, F2 emerging from the channels of the main guidance system are guided in the additional channels of the additional guidance system 7 ', and then applied to the mold by the roller rotating in the clockwise direction S'.
  • the fiber application machine equipped with a head according to the invention comprises a control unit adapted to control the operation of the rollers between their positions.
  • the path of the head is set according to the roller used.
  • the origin point for setting the trajectory corresponds for example to the middle of the generatrix of the roller used in contact with the drape surface, two different origin points being used depending on the roller used.
  • the actuating system comprises at least one jack acting on an arm carrying one of the rollers, said arm being connected by a rod to an arm carrying the other roller.
  • the cylinder body is for example fixedly mounted relative to the main guide system and the end of its piston rod is connected to the arm of a roller.
  • the two arms associated with a roller are each actuated by a jack, and each of said arms is connected by a link to an arm of the other roller. This actuation system allows easier adjustment of the angle between the two pairs of arms.
  • the support modules are provided for mounting a compacting wedge.
  • the pairs of arms are provided for the assembly of different modules, the support modules being differentiated from each other for example by:
  • rolls of deformable material of different hardnesses for example rolls of elastomeric material having different densities
  • the head comprises a common heating system for heating in the two directions S1, S2.
  • the support modules 4, 4 'of the two rollers are for example connected by one or more rods. These rods, pivotally connected at their ends to the support modules, carry one or more infrared lamps.
  • the heating system is of the laser type.
  • a laser source, offset from the head, is connected, for example via an optical fiber to a mounted optical system, on the main guide system, movable between an inactive position and two active positions for heating the fibers respectively during draping in the direction SI and in the direction S2.
  • FIGS 6 and 7 illustrate a second embodiment of a head 101 with two rollers according to the invention, wherein the two rollers are mounted on the same support module.
  • the support module 104 comprises two support elements 140a, 140b.
  • the support module is assembled at the ends lower two arms 105 extending on either side of the lateral faces of the guide system.
  • Each arm is pivotally mounted on a lateral face of the guiding system about an axis of pivoting A4, arranged in the plane of symmetry P4 of the main guide system, and is assembled, preferably removably at the plane P5 of symmetry to a support member 140a, 140b.
  • the support module is equipped with additional guidance systems 107, 107 ', similar to those described above, mounted between the two support elements, arranged symmetrically on either side of the plane P5, on the outer side of the rollers, as well as on infrared lamp 185, 185 'for each direction of draping.
  • the arm 105 is pivotable about the pivot axis A4 to move the support module between two positions, a first position of the support module in which the first roller is in the active position to drape in a first direction and the second roller is in the inactive position, as shown in Figure 6, and a second position of the support module in which the first roller is in the inactive position and the second roller in the active position to drape in a second direction opposite to the first.
  • a compacting wedge 186 is mounted between the two support members between the two rollers, this single wedge being usable in both directions, whether the fibers are draped with the first roll or the second roll.
  • the actuating system (not shown) is for example formed of a cylinder whose cylinder is fixedly mounted on the head relative to the guide system and whose cylinder rod is connected to an arm.
  • FIGS 8 and 9 illustrate a third embodiment of two-roll head 201 according to the invention, wherein each roll is mounted on a sliding support module moved by a link system.
  • the first roller 202 is rotatably mounted about an axis A5 of rotation between the two support elements 240a, 240b of the support module 204, the support module is slidably mounted on the main guide system or on a support of the head on which is mounted the main guidance system.
  • each support member 204a, 204b comprises for example two rollers 241
  • the head is provided with two lateral grooves 212, generally V-shaped, formed on its side faces, for example on a support frame of the head or on the main guide system.
  • the rollers of the support elements are engaged in said grooves and are able to slide therein.
  • the support module carries an additional guidance system 207, as well as a compaction wedge 286, as previously described.
  • the actuating of the roller an active position and an inactive position is achieved by means of a link 205 pivotally assembled by one end to the downstream part of the module 204 and its other end to a cylinder 261.
  • the link is assembled to the carriage 261a of a rodless cylinder, preferably guided, known per se.
  • the link is adjustable in length to adjust the angle of the compaction wedge.
  • the second roller 202 ' is rotatably mounted about an axis A'5 on a support module 204'.
  • the support module carries rollers 24 sliding in the groove 212, an additional guide system 207 ', and a compacting wedge 286', and is displaced by a rod 205 'connected to a jack 206'.
  • the first roll 202 is in its active position and the second roll is in its inactive position, as illustrated in FIG. 8.
  • the jack 261 of the first module 204 is controlled to raise the first roll 202 in its inactive position, its rollers 241 sliding in the groove 212, and the jack 26 of the second module 204 'is controlled to lower the second roll 202' in its active position.
  • a heating system may be mounted on each support module 204, 204 '.
  • a heating system such as an IR lamp is pivotally mounted on the guide system about an axis parallel to the median plane P5, to be operated between an inactive position allowing the rise / fall of the rollers, and a position active heating.

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Abstract

La présente invention concerne une tête d'application de fibres et un procédé de réalisation de pièces en matériau composite au moyen d'une tête correspondante. La tête comprend deux rouleaux d'application, dont un premier rouleau (2) et un second rouleau (2'), chaque rouleau est monté mobile par rapport audit système de guidage (3) principal entre au moins une position active dans laquelle ladite bande est apte à être guidée par le système de guidage principal sur ledit rouleau, et une position inactive dans laquelle ledit rouleau est écarté du système de guidage principal. La tête comprend un système d'actionnement apte à manœuvrer le premier rouleau en position active et le second rouleau en position inactive pour appliquer une bande au moyen du premier rouleau, et à manœuvrer le premier rouleau en position inactive et le second rouleau en position active pour appliquer une bande au moyen du second rouleau.

Description

TETE D'APPLICATION DE FIBRES BI-DIRECTIONNELLE A DEUX ROULEAUX
La présente invention concerne une tête d'application de fibres pour la réalisation de pièces en matériaux composites, plus particulièrement une tête d'application de fibres bidirectionnelle comprenant deux rouleaux pour l'application de fibres dans deux directions opposées. La présente invention concerne également un procédé de réalisation de pièces en matériau composite au moyen d'une tête d'application correspondante.
Il est connu des machines d'application de fibres pour l'application au contact sur un outillage de drapage, tel qu'un moule mâle ou femelle, d'une bande large formée d'une ou plusieurs fibres plates continues, de type mèches, 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 classiquement 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 un système de guidage pour guider la ou les fibres d'application sur ledit rouleau.
Dans le cas d'une bande formée de plusieurs fibres, le système de guidage de ces machines d'application, également appelées machines de placement de fibres, permettent d'amener les fibres sensiblement bord à bord sur le rouleau sous la forme d'une bande. Tel que décrit notamment dans le document brevet WO2008132299, le système de guidage comprend classiquement des premiers moyens et des seconds moyens disposés en quinconce selon deux plans de guidage se rapprochant l'un de l'autre d'amont en aval pour guider les fibres vers le rouleau sous la forme de deux nappes de fibres, ces moyens de guidage comprennent par exemple des canaux formés à l'interface d'assemblage de trois plaques. La tête comprend en outre des moyens de coupe pour couper individuellement chaque fibre, et des moyens de réacheminement pour réacheminer chaque fibre venant d'être coupée afin de pouvoir à tout moment stopper et reprendre l'application d'une bande, ainsi que choisir la largeur de la bande. Après application d'une première bande dans une direction, l'application de la bande suivante, parallèlement à la première, est classiquement réalisée dans la direction inverse après avoir effectué une rotation de 180°de la tête, ou dans la même direction que la première bande, après avoir ramené en arrière la tête jusqu'au point de départ de la première bande. Ces opérations de déplacement de la tête entre l'application de deux bandes augmentent considérablement le temps de dépose des fibres.
Pour réduire ce temps de dépose, il est connu des têtes dites bidirectionnelles, permettant l'application de fibres dans deux directions opposées. Il a été proposé, notamment dans le document brevet US2005/0061422, une tête d'application comprenant deux systèmes de guidage indépendants l'un de l'autre, disposés symétriquement de part et d'autre du rouleau d'application, pour appliquer une bande dans deux directions opposées en utilisant l'un ou l'autre des systèmes de guidage. Une telle tête équipée de deux systèmes de guidage, chacun associé à son propre système de coupe et son propre système de réacheminement, s'avère encombrante et lourde, ce qui limite la vitesse de dépose des fibres et ne permet pas l'application de fibres sur des moules à convexité et/ou concavité importantes. En outre, chaque système de guidage doit être associé à des moyens de stockage de fibres différents, ce qui augmente la complexité de la machine d'application.
Il a également été proposé, notamment dans le document brevet US 2009/0139654 une tête équipée d'un système de guidage qui comprend pour chaque fibre un élément de guidage déplaçable entre une première position et une deuxième position pour amener la fibre d'un côté ou de l'autre du rouleau, chaque élément de guidage étant manœuvré entre ses deux positions par son propre système d'actionnement. Ces systèmes de guidage s'avèrent complexes et volumineux, et nécessitent plusieurs rouleaux distincts. Deux fibres adjacentes d'une bande doivent être appliquées par des rouleaux différents, chacun associé à son propre système de guidage, et décalés l'un de l'autre dans la direction d'application. La tête résultante présente également un encombrement important, et ne peut être utilisée pour la réalisation de pièces à convexité ou concavité importante. Il a par ailleurs été proposé, notamment dans le document brevet FR 2 982 793 une tête d'application bi-directionnelle, comprenant un rouleau d'application monté mobile par rapport au système de guidage principal entre une première position, dans laquelle ladite bande est guidée par le système de guidage principal sur une première portion de la surface cylindrique du rouleau, de sorte que l'application de la bande s'effectue par rotation du rouleau dans un premier sens de rotation, et une deuxième position dans laquelle ladite bande est guidée sur une deuxième portion de la surface cylindrique du rouleau, de sorte que l'application de la bande s'effectue par rotation du rouleau dans le deuxième sens de rotation. Ces têtes bidirectionnelles, simples de conception et de mise en œuvre, et peu encombrantes, assurent une vitesse d'application de fibre sensiblement analogue à celle d'une tête monodirectionnelle, et permettent de réduire les temps de dépose. Toutefois, certains rouleaux, notamment des rouleaux en matériau souple, ont tendance à se détériorer plus rapidement ou présente une déformation non maîtrisée lorsqu'ils sont utilisés dans la direction de rotation pour laquelle ils ne sont pas destinés.
Le but de la présente invention est de proposer une nouvelle solution visant à pallier au moins l'un des inconvénients précités, et en particulier à au moins limiter les temps de dépose.
A cet effet, la présente invention propose une tête d'application de fibres pour la réalisation de pièces en matériau composite, comprenant au moins un rouleau d'application pour l'application d'une bande formée d'une ou plusieurs fibres sur la surface d'application d'un moule, de préférence par mise en contact dudit rouleau contre la surface dudit moule ou contre une ou plusieurs bandes préalablement appliquées sur ladite surface dudit moule, et un système de guidage principal pour guider au moins une fibre entrant dans la tête vers ledit rouleau d'application, caractérisée en ce que ladite tête comprend deux rouleaux d'application, dont un premier rouleau et un second rouleau chaque rouleau est monté mobile par rapport audit système de guidage principal entre au moins une position active dans laquelle ladite bande est apte à être guidée par le système de guidage principal sur ledit rouleau, de sorte que l'application de la bande s'effectue par ledit rouleau, et une position inactive, dans laquelle ledit rouleau est écarté du système de guidage principal, sans être en contact avec la bande, ladite tête comprenant un système d'actionnement, automatique ou manuel, de préférence automatique, apte à manœuvrer le premier rouleau en position active et le second rouleau en position inactive pour appliquer une bande au moyen du premier rouleau dans une première direction, et à manœuvrer le premier rouleau en position inactive et le second rouleau en position active pour appliquer une bande au moyen du second rouleau dans une deuxième direction, sensiblement opposée à la première direction.
Selon l'invention, la tête comprend deux rouleaux d'application, un pour chaque direction d'utilisation de la tête. Lorsqu'un rouleau est utilisé, il est manœuvré dans une position active basse tandis que l'autre rouleau est dans une position inactive, haute, à distance du système de guidage principal, pour ne pas limiter les angles d'inclinaison de la tête par rapport à la surface d'application, appelée également surface de drapage, et permettre le drapage sur des surfaces complexes, avec par exemple des concavités importantes et/ou des rampes.
Le montage mobile des rouleaux par rapport au système de guidage principal peut être réalisé facilement, et permet de proposer une tête bidirectionnelle simple de conception et de mise en œuvre, peu encombrante, et assurant une vitesse d'application de fibre sensiblement analogue à celle d'une tête monodirectionnelle.
Outre le fait d'obtenir une tête bidirectionnelle pour draper des fibres dans deux directions opposées sans nécessiter un retournement de la tête, la tête à deux rouleaux présentent de nombreux autres avantages.
Le drapage de fibres est classiquement réalisé en effectuant un chauffage, notamment dans le cas de drapage de fibres pré-imprégnées de résines thermoplastiques ou munies d'un liant thermoplastique. En cours de drapage, le rouleau a tendance à monter en température, cette montée en température entraînant une détérioration du rouleau. La tête à deux rouleaux selon l'invention, permet de limiter ces montées en température, sans augmenter le temps de drapage, en changeant le rouleau utilisé pour draper, le rouleau non utilisé en position inactive ayant le temps de refroidir. Des moyens de refroidissement peuvent en outre être prévus pour améliorer le refroidissement de chaque rouleau en position inactive, ces moyens de refroidissement pouvant par exemple être aptes à délivrer un flux d'air en direction de chaque rouleau en position inactive. Ainsi, les rouleaux de la tête selon l'invention se détériorent moins, la tête nécessite de ce fait moins de changement de rouleaux, et permet d'obtenir des temps de dépose plus courts.
Suivant la surface de drapage, des rouleaux de types différents peuvent être utilisés, notamment des rouleaux en matériau déformable qui sont plus ou moins durs. Classiquement, on utilise des rouleaux plus souples, lorsque la surface de drapage présente des concavités ou convexités importantes, afin que le rouleau puisse de se déformer davantage et s'adapter à la surface sur toute sa largeur. Il en est de même lorsque la surface de drapage comprend des inserts de type nids d'abeille, afin d'éviter de déformer les nids d'abeille lors du drapage. La tête selon l'invention peut être équipées de rouleaux de type différents, et notamment de duretés différentes, de sorte que la tête puisse être utilisée pour draper des pièces différentes, sans nécessiter de changement de rouleaux, ou pour draper une même pièce, mais en changeant de rouleau suivant la zone de la pièce à draper, en utilisant un premier rouleau souple pour les zones à rampes, à fortes concavités, à fortes convexités, et/ou à nid d'abeille, et un second rouleau moins souple pour les zones plus planes de la pièce.
Par ailleurs, suivant le type de fibres drapées et le type de chauffage utilisé, il est nécessaire d'utiliser des rouleaux différents.
La tête selon l'invention peut également être utilisée avec des rouleaux de longueurs différentes afin d'adapter la longueur du rouleau à la largeur de bande drapée, c'est-à-dire au nombre de fibres constituant la bande drapée. A titre d'exemple, la tête est une tête dite 16 fibres, comprenant un système de guidage principal permettant de draper des bandes de 16 fibres. La tête est équipée de rouleaux de longueurs différentes, un rouleau court correspondant à une bande de 8 fibres et un rouleau long correspondant à une bande de 16 fibres, de sorte que la tête puisse être utilisée pour draper des pièces différentes, sans nécessiter de changement de rouleaux, ou pour draper une même pièce, mais en changeant de rouleau suivant la zone de la pièce à draper, en utilisant le rouleau le moins long pour les zones à surfaces complexes, à rampes par exemple, et le second rouleau le plus long pour les zones plus planes de la pièce.
La mise en position inactive des rouleaux, à distance du système de guidage principal permet en outre un accès aisée audit système de guidage, ainsi qu'aux éventuels modules de coupe, de réacheminement et de blocage de fibres pour effectuer des opérations de maintenance. Le système de guidage principal est par exemple monté fixe sur un élément de support de la tête et les rouleaux sont montés mobiles entre leurs deux positions sur ledit élément de support ou sur ledit système de guidage. Selon un mode de réalisation, la tête comprend une structure support par laquelle la tête est apte à être fixée à un système de déplacement, en particulier le poignet d'extrémité d'un robot, et ledit élément de support est monté sur ladite structure support de manière mobile en translation et est sollicité élastiquement par au moins un vérin de compactage dans une direction.
Selon un mode de réalisation, chaque rouleau d'application est monté pivotant autour d'un axe de pivotement disposé au-dessus de son axe de rotation, au moins lorsque ledit rouleau est en position active, et parallèlement audit axe de rotation, la manœuvre de chaque rouleau d'application entre ses deux positions étant réalisée par pivotement dudit rouleau autour dudit axe de pivotement. Selon un mode de réalisation, chaque rouleau d'application est monté rotatif autour de son axe de rotation, directement ou indirectement, à l'extrémité inférieure d'au moins un bras, par exemple aux extrémités de deux bras s 'étendant de part et d'autre du système de guidage principal, chaque bras étant monté pivotant autour dudit axe de pivotement. Selon un mode de réalisation, les deux rouleaux sont montés pivotant autour d'un même axe de pivotement, les deux rouleaux étant par exemple montés sur un même module support qui est assemblé à au moins un bras pivotant, par exemple deux bras pivotant. Dans ce cas, avantageusement, la bande ne passe pas entre les deux rouleaux, la bande venant du côté du rouleau en positon active qui est opposé au rouleau en position inactive. Selon un autre mode de réalisation, la tête comprend deux modules supports, chaque module support portant un rouleau d'application et est assemblé, de préférence de manière amovible, à au moins un bras pivotant, de préférence à deux bras pivotant.
Selon un mode de réalisation, la tête est une tête dite de placement de fibres pour l'application au contact sur un outillage d'une bande large formée de plusieurs fibres plates continues, appelées mèches.
Selon un mode de réalisation, ledit système de guidage principal est apte à guider une pluralité de fibres vers le rouleau d'application sous la forme d'une bande, le système de guidage principal comprend des premiers et seconds moyens de guidage disposés en quinconce selon deux plans de guidage se rapprochant l'un de l'autre d'amont en aval pour guider les fibres vers le rouleau en position active sous la forme de deux nappes de fibres, les premiers et seconds moyens de guidage comprenant des premiers canaux et des second canaux débouchant sur le bord aval inférieur du système de guidage principal, formés par exemple dans une ou plusieurs plaques, lesdits canaux débouchant sur le bord inférieur de la ou des plaques, ledit système de guidage présente un plan moyen, de préférence de symétrie, les deux plans de guidage sont disposés symétriquement de part et d'autre du plan moyen, ledit plan moyen étant disposé sensiblement tangentiellement à la surface cylindrique du rouleau en position active, ou au-delà de ladite surface cylindrique par rapport à l'axe de rotation dudit rouleau d'application en position active, les axes de rotation des rouleaux d'application dans leur position active étant de préférence disposés symétriquement de part et d'autre dudit plan moyen.
Ladite tête de placement de fibres comprend avantageusement des moyens de coupe pour couper, de préférence individuellement, chaque fibre en amont du rouleau par rapport au sens de défilement des fibres, et des moyens de réacheminement, disposés en amont des moyens de coupe, pour réacheminer chaque fibre venant d'être coupée afin de pouvoir à tout moment stopper et reprendre l'application d'une bande, ainsi que choisir la largeur de la bande. Avantageusement, la tête comprend en outre des moyens de blocage, disposés en amont des moyens de coupe, aptes à bloquer, de préférence individuellement, chaque fibre venant d'être coupée Selon un autre mode de réalisation, la tête est prévue pour l'application au contact sur un outillage d'une bande formée d'une seule fibre plate sous la forme d'un large ruban. Dans ce cas, la tête comprend un système de guidage principal apte à guider une seule fibre plate en direction du rouleau.
Selon un mode de réalisation, les axes de pivotement du ou des bras du premier rouleau et du second rouleau sont disposés symétriquement de part et d'autre du plan médian, l'axe de pivotement du ou des bras d'un rouleau étant disposé du côté du plan médian opposé à l'axe de rotation dudit rouleau lorsque celui-ci est en position active. Ce montage permet de limiter l'encombrement de la tête à deux rouleaux selon l'invention.
Selon un mode de réalisation, les rouleaux sont montés sur des modules supports séparés, chaque module support étant apte à être manœuvré par ledit système d'actionnement pour déplacer son rouleau associé entre ses deux positions.
La tête selon l'invention peut en outre être utilisée dans une seule direction avec un seul rouleau, l'autre module support étant équipé par un autre dispositif de traitement, tel que par exemple un système de chauffe, par exemple de type laser, ou un système de détourage, par exemple de type ultrason.
Selon un mode de réalisation, lesdits rouleaux sont montés sur un module support commun apte à être manœuvré par ledit système d'actionnement pour déplacer lesdits rouleaux entre leurs deux positions. Avantageusement, le module support commun peut être déplacé dans une position haute dans laquelle les deux rouleaux sont dans des positions inactives, pour faciliter les opérations de maintenance sur le système de guidage principal et les éventuels modules de coupe, de réacheminement et/ou de blocage.
Selon un mode de réalisation, lesdits rouleaux d'application sont aptes à être manœuvrés entre leurs deux positions par un système d'actionnement commun.
Selon un mode de réalisation, la tête comprend en outre un système guidage additionnel mobile monté sur le module support de chaque rouleau ou deux systèmes de guidage additionnel mobiles montés sur le support mobile commun des rouleaux, chaque système de guidage additionnel étant apte à guider chaque fibre sortant du système de guidage principal vers le rouleau auquel il est associé lorsque ledit rouleau est en position active. Un tel système de guidage additionnel monté mobile avec le rouleau permet d'assurer un guidage des fibres au plus près du rouleau.
Selon un mode de réalisation, chaque système de guidage additionnel comprend une première barre munie de premiers canaux additionnels et de seconds canaux additionnels disposés en quinconce, et venant dans le prolongement des premiers et seconds canaux du système de guidage principal dans les la position active du rouleau d'application auquel ledit système de guidage additionnel est associé, chaque barre présente par exemple une surface supérieure apte à venir en vis-à-vis du bord aval du système de guidage principal, une surface externe orientée vers l'extérieur, et une surface interne orientée vers le rouleau d'application, les premiers canaux et les seconds canaux additionnels sont ouverts et sont formés de rainures ménagées sur les surfaces interne et externe de la barre. De préférence, chaque barre présente une surface interne concave dont la concavité correspond à la surface du rouleau, les rainures ménagées sur la surface interne concave formant des canaux incurvés, et/ou le bord aval du système de guidage principal présente une surface convexe cylindrique, et les barres présentent une surface supérieure concave de forme correspondante. Avantageusement, les rainures ménagées sur les surfaces externes des barres sont recouvertes par au moins une plaque de guidage montée de manière amovible contre lesdites surfaces externes.
Chaque module support peut en outre être équipé d'un peigne, tel que décrit dans la demande de brevet internationale PCT/FR2011/052022, comprenant une pluralité de languettes flexibles aptes à venir contre la ou lesdites fibres sortant du système de guidage additionnel pour mettre la ou lesdites fibres en appui contre le rouleau.
Selon un mode de réalisation, la tête comprend une cale de compactage montée sur le module support de chaque rouleau ou sur le support mobile commun des rouleaux.
Selon un mode de réalisation, la tête comprend un système de chauffage apte à émettre un rayonnement thermique en direction de la bande de fibres avant son compactage et/ou en direction du moule ou des bandes de fibres déjà appliquées en amont du rouleau de compactage utilisé par rapport à la direction d'avancement de la tête lorsque ladite bande est appliquée avec le premier rouleau dans sa position active ou avec le second rouleau dans sa position active.
Selon un autre mode de réalisation, la manœuvre des rouleaux d'application entre leurs deux positions est réalisée par un coulissement du module support commun ou des modules supports portant chacun un rouleau dans des rainures de guidage.
Pour garantir un compactage sensiblement uniforme sur toute la largeur de la bande, la tête comprend avantageusement au moins un rouleau de compactage apte à s'adapter à la surface d'application, notamment à des surfaces d'application convexes et/ou concaves. Selon un mode de réalisation, la tête comprend au moins un rouleau souple, réalisé en un matériau dit souple, déformable élastiquement, par exemple en matériau élastomère, de manière à pouvoir se déformer en épousant le profil desdites surfaces.
Selon un autre mode de réalisation, la tête comprend avantageusement au moins un rouleau rigide segmenté, par exemple métallique, comprenant plusieurs segments de rouleau indépendants montés côte à côte sur une même tige axiale, chaque segment étant déplaçable sur ladite tige axiale, perpendiculairement à cette dernière, de manière indépendante, et étant sollicité élastiquement contre la surface d'application par des moyens élastiques, tels que des systèmes à poche expansible.
Selon un mode de réalisation, la tête comprend des moyens de blocage agissant de préférence sur au moins un bras, pour assurer au moins le blocage d'un rouleau dans sa position active, lesdits moyens de blocage permettant de préférence de reprendre des efforts de compactage, et ainsi de limiter les efforts repris au niveau de l'axe de pivotement du rouleau en position active.
La présente invention a également pour objet une machine d'application de fibres comprenant une tête telle que définie précédemment, et un système de déplacement de ladite tête machine, avec une unité de commande apte à commander le système d'actionnement pour la manœuvre des rouleaux entre leur deux positions, et à commander le déplacement de la tête selon une trajectoire paramétrée en utilisant deux points d'origine différents en fonction du rouleau utilisé.
La présente invention a également pour objet un procédé de réalisation de pièces en matériau composite, par drapage de fibres sur une surface d'application au moyen d'une tête d'application de fibres, ladite tête d'application comprenant un système de guidage principal pour guider au moins une fibre vers ledit rouleau d'application, ledit procédé comprenant le déplacement relatif de la tête d'application par rapport à la surface pour appliquer avec un rouleau d'application de ladite tête d'application une bande formée d'une ou plusieurs fibres sur la surface d'application, caractérisé en ce qu'il comprend
- la manœuvre d'un premier rouleau de la tête par rapport au système de guidage pour amener ledit premier rouleau dans une position active basse et la manœuvre d'un second rouleau de la tête par rapport au système de guidage pour amener ledit second rouleau dans une position inactive haute, et le déplacement relatif de la tête dans une première direction afin d'appliquer une bande avec le premier rouleau,
- la manœuvre du premier rouleau de la tête par rapport au système de guidage pour amener ledit premier rouleau dans une position inactive haute et la manœuvre du second rouleau de la tête par rapport au système de guidage pour amener ledit second rouleau dans une position active basse, et le déplacement relatif de la tête dans une deuxième direction, sensiblement opposée à la première, afin d'appliquer une bande avec le second rouleau.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend l'application de premières bandes avec un premier rouleau et l'application de deuxièmes bandes, de largeurs moins importantes que celles des premières bandes, avec un second rouleau de longueur moins importante que celle du premier rouleau.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend l'application de premières bandes avec un premier rouleau et l'application de deuxièmes bandes avec un second rouleau ayant une capacité de déformation élastique plus importante que celle du premier rouleau.
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 trois modes de réalisations particuliers actuellement préférés de l'invention, en référence aux dessins schématiques annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une tête d'application de fibres selon un premier mode de réalisation de invention, le premier rouleau étant dans sa première position active et le second rouleau dans sa position inactive, pour l'application de fibres avec le premier rouleau dans la première direction SI ;
- la figure 2 est une vue de face de la tête de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue de côté de la tête de la figure 1 ;
- la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 3, le second rouleau étant dans sa position active et le premier rouleau étant dans sa position inactive, pour l'application de fibres avec le second rouleau dans la deuxième direction S2 ;
- la figure 5 est une vue schématique en perspective des bras et du module support d'un rouleau de la tête de la figure 1 ;
- la figure 6 est une vue schématique de côté d'une tête d'application selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 7 est une vue schématique en perspective des bras et du module support commun des deux rouleaux de la tête de la figure 6 ;
- la figure 8 est une vue schématique de côté d'une tête d'application selon un troisième mode de réalisation de l'invention ; et,
- la figure 9 est une vue schématique en perspective des biellettes d'actionnement et des modules supports des rouleaux de la tête de la figure 8.
Les figures 1 à 3 illustrent partiellement une tête 1 d'application de fibres selon l'invention, prévue ici pour l'application sur la surface d'application 91 d'un moule 9 d'une bande formée de plusieurs fibres Fl, F2, par exemple pré-imprégnées de résine. La tête 1 comprend deux rouleaux d'application, appelés également rouleaux de compactage, dont un premier rouleau référencé 2, et un second rouleau référencé 2'. Chaque rouleau est déplaçable entre une position inactive et une position active de drapage, la tête utilisant l'un ou l'autre des rouleaux en position active pour draper. La tête comprend un système de guidage principal 3 permettant de guider les fibres entrant dans la tête en direction du rouleau en position active sous la forme de deux nappes de fibres, pour former une bande de fibres dans laquelle les fibres sont disposées sensiblement bord à bord.
Le système de guidage principal 3 est par exemple du type de celui décrit dans le document brevet WO2008132299 précité, et comprend trois pièces ou plaques, de préférence métalliques, montées à plat les unes contre les autres pour définir entre elles des premiers canaux de guidage et des seconds canaux de guidage dans lesquels passent respectivement des premières fibres Fl de la première nappe et des secondes fibres F2 de la seconde nappe. Les premiers et seconds canaux débouchent sur le bord amont et le bord aval 31 (Fig. 3) du système de guidage principal. Les premiers canaux et les seconds canaux sont disposés en quinconce, selon deux plans PI , P2 de guidage se rapprochant l'un de l'autre d'amont en aval de sorte que les fibres Fl et F2 des deux nappes soient sensiblement disposées bord à bord au niveau du rouleau d'application qui est position active. Les plans PI, P2 de guidage sont disposés symétriquement de part et d'autre du plan P3 médian de symétrie du système de guidage principal.
La tête comprend une structure support (non représentée) par laquelle la tête peut être assemblée à un système de déplacement apte à déplacer la tête selon au moins trois directions perpendiculaires les unes aux autres. Le système de déplacement comprend par exemple un robot comprenant un poignet ou bras poly-articulé à l'extrémité duquel est montée ladite tête d'application. A titre d'exemple, le système de guidage principal 3 est assemblé sur un élément 11 de support qui est destiné à être monté mobile sur la structure support et est sollicité vers le bas par au moins un vérin de compactage (non représenté) qui définit la force de compactage avec laquelle les fibres sont appliquées sur le moule via l'un des rouleaux. Le vérin de compactage, par exemple pneumatique, est commandé en pression pour adapter la force de compactage.
Dans le présent mode de réalisation, la tête est prévue pour l'application de bandes de seize fibres, chaque nappe comprenant huit fibres, le système de guidage principal comprenant huit premiers canaux et huit seconds canaux.
Les fibres sont acheminées depuis des moyens de stockage (non représentés) jusqu'à la tête via des moyens d'acheminement (non représentés). Les moyens de stockage de fibres peuvent comprendre un cantre dans le cas de fibres conditionnées sous forme de bobines. Les moyens d'acheminement peuvent être formés de tubes flexibles, chaque tube recevant une fibre dans son passage interne.
La tête comprend en outre, de part et d'autre du système de guidage, des moyens de coupe, représentés schématiquement sous la référence 81 , pour couper individuellement chaque fibre passant dans les systèmes de guidage, des moyens de réacheminement, représentés schématiquement sous la référence 82, pour réacheminer individuellement jusqu'au rouleau chaque fibre venant d'être coupée, ainsi que de préférence des moyens de blocage, représentés schématiquement sous la référence 83, pour bloquer chaque fibre venant d'être coupée.
Selon l'invention, la tête comprend un premier rouleau 2 et un second rouleau 2', chacun apte à être déplacé entre une position active basse, dite de drapage, et une position inactive haute. Dans ce mode de réalisation, chaque rouleau 2 est monté pivotant par rapport au système de guidage principal 3 via des bras pivotant et son propre module support.
Le premier rouleau 2 est monté rotatif autour d'un axe Al de rotation sur un module support 4, le module support est assemblé aux extrémités inférieures de deux bras 5a, 5b s'étendant de part et d'autre des faces latérales du système de guidage. Chaque bras est monté pivotant sur une face latérale 34 du système de guidage autour d'un axe A2 de pivotement. Le module support 4 comprend deux éléments support 40a, 40b, chaque élément support étant assemblé de manière amovible à un bras. Le premier rouleau est par exemple un rouleau souple comprenant un cylindre 21 en matériau élastomère monté sur une tige axiale rigide, et le rouleau est monté par les extrémités de sa tige axiale sur des parties des éléments support, lesdites parties formant paliers. L'axe A2 de pivotement est décalé par rapport au plan de symétrie P3, l'axe A2 étant décalé à gauche du plan P3 sur la figure 3.
Les bras 5a, 5b sont aptes à pivoter autour de l'axe A2 pour déplacer le premier rouleau sous le bord aval 34 du système de guidage et sous les systèmes de coupe 81 , entre une première position active, illustrée à la figure 3, et une deuxième position inactive, illustrée à la figure 4.
Dans la position active, les fibres sortant du système de guidage 3 principal sont guidées vers le côté gauche du premier rouleau 2 pour permettre le drapage des fibres avec ce premier rouleau dans la direction SI. L'axe Al du premier rouleau est positionné en dessous du bord aval 34 du système de guidage principal depuis lequel débouchent les canaux de guidage des fibres, et est positionné à droite du plan P3 de symétrie, du côté opposé du plan par rapport à l'axe A2 de pivotement.
Dans sa position active, le premier rouleau est par exemple positionné de sorte que les deux plans de guidage PI et P2 soient sensiblement tangents à la surface extérieure cylindrique du rouleau. Par rapport au sens S3 de rotation du rouleau, la génératrice de contact du plan PI avec la surface du rouleau est disposée en amont de la génératrice de contact du plan P2 avec la surface du rouleau. Le plan de symétrie P3 est disposé au-delà la surface extérieure par rapport à l'axe de rotation Al. Dans la position inactive illustrée à la figure 4, le premier rouleau est ramené au-dessus du bord aval du système de guidage principal, du côté du plan P3 qui est opposé à l'axe A2, soit à droite du plan P3 sur les figures 3 et 4.
Le module support 4 est en outre équipé d'un système de guidage additionnel 7 mobile pour guider les fibres au plus près du rouleau. En référence à la figure 5, ce système de guidage additionnel comprend une barre 70 disposée parallèlement à l'axe Al de rotation assemblée par ses extrémités aux deux éléments support, de préférence de manière amovible. Chaque barre présente en section transversale une forme générale triangulaire, en coin, avec une surface dite supérieure orientée vers le système de guidage principal lorsque le rouleau est en position active, une surface dite externe, sensiblement plane, orientée vers l'extérieur, et une surface dite interne, concave, orientée vers le rouleau et dont la concavité correspond à la surface du rouleau. La barre comprend deux rangées parallèles de canaux de guidage additionnels. Les premiers canaux 71 additionnels d'une première rangée et les seconds canaux 72 additionnels de la deuxième rangée sont disposés en quinconce. Les canaux additionnels sont ouverts et sont formés de rainures ménagées sur les surfaces interne et externe de la barre et débouchant sur la surface supérieure. Les premiers canaux 71, dits incurvés, sont formés de rainures ménagées sur la surface interne concave de la barre, et les seconds canaux 72 sont formés de rainures ménagées sur la surface externe. Pour un positionnement au plus près du système de guidage additionnel par rapport au système de guidage principal, le bord aval 34 du système de guidage principal peut présenter une surface convexe cylindrique, la barre du système de guidage additionnel présente alors une surface supérieure concave de forme correspondante. Dans la position active, la barre est disposée en vis-à-vis du bord aval système de guidage principal, ses premiers canaux 71 additionnels sont disposés dans le prolongement des premiers canaux de guidage de la première nappe disposée selon le plan PI, et ses seconds canaux additionnels sont disposés dans le prolongement des seconds canaux de la deuxième nappe disposée selon le plan P2. Pour garantir le maintien des fibres dans les rainures formant les seconds canaux 72, celles-ci sont refermées par une plaque de guidage (non représentée) montée de manière amovible sur la barre, contre la surface externe.
Le module est en outre équipé de moyens de chauffage formés ici d'une lampe infrarouge 85 pour chauffer les fibres sortant du système de guidage additionnel, et/ou le moule ou les bandes de fibres déjà appliquées en amont du rouleau de compactage, juste avant le compactage de la bande par le premier rouleau, afin d'au moins ramollir la résine de pré-imprégnation, dans le cas de fibres préimprégnées, ou le liant dans le cas de fibres sèches, et ainsi favoriser l'adhésion des bandes entre elles. La lampe 85 est montée sur au moins l'un des deux éléments support et est disposé en aval du premier rouleau par rapport à la direction de drapage SI.
Le module est équipé d'une cale de compactage 86 disposée en aval du rouleau par rapport à la direction d'avancement de la tête de placement, cette cale permettant de garantir un compactage sur toute la largueur de la bande lors de passages d'angle, tel que décrit dans le document brevet EP 2 414 152. La cale, réalisée en un matériau déformable, est montée sur un support 87 de cale. Le support de cale est ici assemblé pivotant par sa partie amont aux éléments supports 40a, 40b, derrière le premier rouleau par rapport à la direction SI d'avancement de la tête, et est relié par sa partie aval aux éléments supports par des biellettes. Des biellettes réglables en longueur ou des jeux de biellettes de longueurs différentes peuvent être utilisés afin de régler l'angle de la cale à la valeur souhaitée.
De manière analogue, le second rouleau 2' est monté rotatif autour d'un axe ΑΊ de rotation sur un module support 4' qui est assemblé aux extrémités inférieures de deux bras 5'a, 5'b. Chaque bras est monté pivotant sur une face latérale 34 du système de guidage autour d'un axe A'2 de pivotement. Le module support 4' comprend deux éléments support 40'a, 40'b assemblés de manière amovible auxdits bras. Le second rouleau est monté rotatif sur des paliers des éléments supports. Les axes A2 et A'2 sont disposés symétriquement de part et d'autre du plan P3, l'axe A'2 étant décalé à droite du plan P3 sur la figure 3. Les bras 5'a, 5'b sont aptes à pivoter autour de l'axe A'2 de pivotement pour déplacer le second rouleau sous le bord aval du système de guidage et sous les systèmes de coupe, entre première position active, illustrée à la figure 4, et une deuxième position inactive, illustrée à la figure 3. Dans la position active, les fibres sortant du système de guidage principal sont guidées vers le côté droit du second rouleau pour permettre le drapage des fibres avec le second rouleau dans la direction S2. L'axe ΑΊ du second rouleau est positionné en dessous du bord aval du système de guidage principal, et est positionné à gauche du plan P3 de symétrie, du côté opposé du plan par rapport à l'axe A'2 de pivotement. Dans sa position active, le second rouleau est par exemple positionné de sorte que les deux plans de guidage PI et P2, soient sensiblement tangents à la surface extérieure cylindrique du rouleau. Par rapport au sens S'3 de rotation du rouleau, la génératrice de contact du plan PI avec la surface extérieure du rouleau est disposée en aval de la génératrice de contact du plan P2 avec la surface extérieure du rouleau. Le plan de symétrie P3 est disposé au-delà de la surface extérieure par rapport à l'axe ΑΊ de rotation. Dans la position inactive illustrée à la figure 3, le rouleau est ramené au-dessus du bord aval du système de guidage, du côté du plan qui est opposé à l'axe A'2, soit à gauche du plan P3 sur les figures 3 et 4. Le module support du second rouleau est équipé d'un système de guidage additionnel 7' et d'une cale de compactage 86' , identiques à ceux équipant le module support du premier rouleau. Dans la position active, le système de guidage T additionnel est disposé en vis-à-vis du bord aval système de guidage principal, ses premiers canaux 71 additionnels sont disposés dans le prolongement des second canaux de guidage de la première nappe disposée selon le plan PI , et ses seconds canaux additionnels sont disposés dans le prolongement des premier canaux de la deuxième nappe disposée selon le plan P2.
Lorsque le premier rouleau est en position active, le second rouleau est en position inactive, et inversement, lorsque le premier rouleau est en position inactive, le second rouleau est en position active.
Les paires de bras 5a, 5b, 5 'a, 5'b associées aux rouleaux sont décalés l'une par rapport à l'autre transversalement, dans la direction des axes de pivotement. Les paires de bras sont identiques pour les deux rouleaux. Comme visible sur la figure 5, les bras d'une même paire présentent des parties d'assemblage inférieures différentes pour tenir compte de ce décalage transversal et obtenir un positionnement transversal identique des deux rouleaux dans leur position active.
Dans le présent mode de réalisation, les rouleaux 2, 2' sont manœuvrés entre leurs deux positions par un système d'actionnement commun 6. Les bras 5a et 5 'a portent chacun un pion 41 (Fig.5) sur lequel est monté fixe un pignon 61 , 61 ' . Un pignon menant 62 est relié à l'arbre d'un moteur commun (non représenté), et une courroie 63 crantée est montée sur les trois pignons 61 , 61 ' , 63. Lorsque le premier rouleau est en position active et le second rouleau en position inactive tel qu'illustré à la figure 3, le moteur est commandé pour entraîner le pignon menant en rotation, dans le sens antihoraire tel qu'illustré par la flèche S4, de manière à entraîner les bras 5a, 5 'a dans le sens antihoraire, jusqu'à amener le premier rouleau dans sa position inactive et le second rouleau dans sa position active, tel qu'illustré à la figure 4. Le retour des rouleaux, de leur position illustrée à la figure 4 à leur position illustrée à la figure 3, est obtenu par la commande du moteur pour entraîner le pignon menant en rotation dans le sens horaire S5. Des moyens de blocage sont de préférence prévus pour assurer au moins le blocage d'un rouleau dans sa position active. Ces moyens de blocage comprennent deux vérins 84 montés dans le système de guidage principal et dont les tiges, disposées parallèlement aux axes de pivotement, sont aptes à être déplacées dans une position active, en saillie par rapport aux faces latérales du système de guidage principal. En position active, les tiges des vérins viennent dans une ouverture ou un renfoncement 42, 42' des bras associés au rouleau qui est en position active. Ces moyens de blocage permettent en outre de reprendre des efforts de compactage, et de limiter les efforts repris au niveau de l'axe de pivotement du rouleau en position active.
Pour le drapage d'une bande de fibre sur un moule dans la direction gauche S2, le premier rouleau est amené dans sa position active. Les fibres Fl , F2 guidées dans les canaux du système de guidage 3 principal sont ensuite guidées dans les canaux additionnels de la barre 70 pour ensuite être appliquées sur le moule par le premier rouleau, le premier rouleau tournant dans le sens S3 antihoraire. Pour le drapage d'une bande de fibre dans la direction droite S2, le second rouleau est amené dans sa position active. Les fibres Fl , F2 sortant des canaux du système de guidage principal sont guidées dans les canaux additionnels du système de guidage additionnel 7' , pour ensuite être appliquées sur le moule par le rouleau tournant dans le sens S' 3 horaire.
La machine d'application de fibres équipée d'une tête selon l'invention comprend une unité de commande apte à commander la manœuvre des rouleaux entre les leurs positions. Dans le logiciel de programmation de l'unité de commande, la trajectoire de la tête est paramétrée en fonction du rouleau utilisé. Le point origine pour paramétrer la trajectoire correspond par exemple au milieu de la génératrice du rouleau utilisé au contact de la surface de drapage, deux points d'origine différents étant utilisés en fonction du rouleau utilisé.
En variante, le système d'actionnement comprend au moins un vérin agissant sur un bras portant un des rouleaux, ledit bras étant relié par une biellette à un bras portant l'autre rouleau. Le corps du vérin est par exemple monté fixe par rapport au système de guidage principal et l'extrémité de sa tige de piston est assemblée au bras d'un rouleau. De préférence, les deux bras associés à un rouleau sont chacun actionnés par un vérin, et chacun desdits bras est relié par une biellette à un bras de l'autre rouleau. Ce système d'actionnement permet un réglage plus aisé de l'angle entre les deux paires de bras.
Dans ce mode de réalisation illustré, les modules supports sont prévus pour le montage d'une cale de compactage. De préférence, les paires de bras sont prévus pour l'assemblage de différents modules, les modules supports se différenciant les uns des autres par exemple par :
- les longueurs de rouleaux, par exemple un rouleau pour 16 fibres et un rouleau pour 8 fibres ;
- un rouleau métallique segmenté et rouleau en matériau souple déformable ;
- des rouleaux en matériau déformable de duretés différentes par exemple des rouleaux en matériau élastomère présentant des densités différentes ;
- présence ou non de cale de compactage ; et/ou
- systèmes de chauffage différents.
Selon une variante de réalisation, la tête comprend un système de chauffage commun pour chauffer dans les deux directions SI , S2. Les modules supports 4, 4' des deux rouleaux sont par exemple reliés par une ou plusieurs biellettes. Ces biellettes, reliées de manière pivotante par leurs extrémités aux modules supports, portent une ou plusieurs lampes infrarouges. En variante, le système de chauffage est de type laser. Une source laser, déportée par rapport à la tête, est connectée, par exemple via une fibre optique à un système optique monté, sur le système de guidage principal, mobile entre une position inactive et deux positions actives pour assurer le chauffage des fibres respectivement lors du drapage dans la direction SI et dans la direction S2.
Les figures 6 et 7 illustrent un deuxième mode de réalisation d'une tête 101 à deux rouleaux selon l'invention, dans lequel les deux rouleaux sont montés sur un même module support. Le module support 104 comprend deux éléments support 140a, 140b. Le premier rouleau 102 et le second rouleau 102' sont montés rotatifs autour d'axes de rotation A3, A' 3, entre les deux éléments supports, lesdits axes étant disposés symétriquement de part et d'autre du plan de symétrie P5 du module support. Le module support est assemblé aux extrémités inférieures de deux bras 105 s'étendant de part et d'autre des faces latérales du système de guidage. Chaque bras est monté pivotant sur une face latérale du système de guidage autour d'un axe A4 de pivotement, disposé selon le plan de symétrie P4 du système de guidage principal, et est assemblé, de préférence de manière amovible au niveau du plan P5 de symétrie à un élément support 140a, 140b. Le module support est équipé de systèmes de guidage additionnel 107, 107' , analogues à ceux décrits précédemment, montés entre les deux éléments supports, disposés symétriquement de part et d'autre du plan P5, du côté extérieur des rouleaux, ainsi qu'une lampe infrarouge 185, 185' pour chaque direction de drapage. Le bras 105 est apte à pivoter autour de l'axe A4 de pivotement pour déplacer le module support entre deux positions, une première position du module support dans laquelle le premier rouleau est en position active pour draper dans une première direction et le second rouleau est en position inactive, tel qu'illustré à la figure 6, et une deuxième position du module support dans laquelle le premier rouleau est en position inactive et le second rouleau en position active pour draper dans une deuxième direction opposée à la première. Une cale de compactage 186 est montée entre les deux éléments support, entre les deux rouleaux, cette cale unique étant utilisable dans les deux directions, que les fibres soient drapées avec le premier rouleau ou le second rouleau. Le système d'actionnement (non représenté) est par exemple formé d'un vérin dont le cylindre est monté fixe sur la tête par rapport au système de guidage et dont la tige de vérin est assemblée à un bras.
Les figures 8 et 9 illustrent un troisième mode de réalisation de tête 201 à deux rouleaux selon l'invention, dans lequel chaque rouleau est monté sur un module support coulissant déplacé par un système à biellette.
Le premier rouleau 202 est monté rotatif autour d'un axe A5 de rotation entre les deux éléments support 240a, 240b du module support 204, le module support est monté coulissant sur le système de guidage principal ou sur un support de la tête sur lequel est monté le système de guidage principal. Pour ce montage coulissant, chaque élément support 204a, 204b comprend par exemple deux galets 241 , et la tête est munie de deux rainures 212 latérales, en forme générale de V, ménagées sur ses faces latérales, par exemple sur un cadre support de la tête ou sur le système de guidage principal. Les galets des éléments supports sont engagés dans lesdites rainures et sont aptes à coulisser dans ces dernières. Le module support porte un système de guidage additionnel 207, ainsi qu'une cale de compactage 286, tel que décrit précédemment. L'actionnement du rouleau une position active et une position inactive est réalisé au moyen d'une biellette 205 assemblée de manière pivotante, par une extrémité à la partie aval du module 204 et par son autre extrémité à un vérin 261. Dans l'exemple illustré, la biellette est assemblée au chariot 261a d'un vérin sans tige, de préférence guidé, connu en soi. La biellette est réglable en longueur pour régler l'angle de la cale de compactage. De manière analogue, le second rouleau 202' est monté rotatif autour d'un axe A'5 sur un module support 204' . Le module support porte des galets 24 coulissant dans la rainure 212, un système de guidage additionnel 207' , et une cale de compactage 286' , et est déplacé par une biellette 205' relié à un vérin 206' .
Pour le drapage de fibre dans une première direction SI , le premier rouleau 202 est dans sa position active et le second rouleau est dans sa position inactive, tel qu'illustré à la figure 8. Pour draper dans la direction opposée, le vérin 261 du premier module 204 est commandé pour relever le premier rouleau 202 dans sa position inactive, ses galets 241 coulissant dans la rainure 212, et le vérin 26 du second module 204' est commandé pour abaisser le second rouleau 202' dans sa position active.
Un système de chauffage peut être monté sur chaque module support 204, 204' . En variante un système de chauffage, telle qu'une lampe IR est monté pivotant sur le système de guidage autour d'un axe parallèle au plan médian P5, pour être manœuvré entre une position inactive permettant la montée/descente des rouleaux, et une position active de chauffage.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des 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. Tête (1 , 101 , 201) d'application de fibres pour la réalisation de pièces en matériau composite, comprenant au moins un rouleau d'application pour l'application d'une bande formée d'une ou plusieurs fibres (Fl , F2) sur la surface (91) d'application d'un moule (9), et un système de guidage (3) principal pour guider au moins une fibre vers ledit rouleau d'application,
caractérisée en ce que ladite tête comprend deux rouleaux d'application, dont un premier rouleau (2, 102, 202) et un second rouleau (2', 102' , 202'), chaque rouleau est monté mobile par rapport audit système de guidage (3) principal entre au moins une position active dans laquelle ladite bande est apte à être guidée par le système de guidage principal sur ledit rouleau, et une position inactive, dans laquelle ledit rouleau est écarté du système de guidage principal, sans être en contact avec la bande,
ladite tête comprenant un système d'actionnement apte à manœuvrer le premier rouleau en position active et le second rouleau en position inactive pour appliquer une bande au moyen du premier rouleau, et à manœuvrer le premier rouleau en position inactive et le second rouleau en position active pour appliquer une bande au moyen du second rouleau.
2. Tête d'application de fibres selon la revendication 1 , caractérisée en ce que chaque rouleau (2, 2' ; 102, 102') d'application est monté pivotant autour d'un axe (A2, A'2, A4) de pivotement disposé au-dessus de son axe (Al , ΑΊ , A3, A' 3) de rotation, et parallèlement audit axe de rotation, la manœuvre de chaque rouleau d'application entre ses deux positions étant réalisée par pivotement dudit rouleau autour dudit axe de pivotement.
3. Tête d'application de fibres selon la revendication 2, caractérisée en ce que chaque rouleau (2, 102) d'application est monté rotatif autour de son axe (Al , A' 1 , A3, A' 3) de rotation à l'extrémité inférieure d'au moins un bras (5a, 5b, 5 'a, 5'b ; 105), chaque bras étant monté pivotant autour dudit axe (A2, A'2, A4) de pivotement.
4. Tête d'application selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comprend deux modules supports (4, 4' , 104, 104'), chaque module support portant un rouleau d'application (2, 2' , 102, 102') et est assemblé, de manière amovible à au moins un bras pivotant (5a, 5b, 5'a, 5'b).
5. Tête d'application de fibres selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ledit système (3) de guidage principal est apte à guider une pluralité de fibres (Fl, F2) vers le rouleau d'application sous la forme d'une bande, le système de guidage principal comprend des premiers et seconds moyens de guidage disposés en quinconce selon deux plans de guidage (PI , P2) se rapprochant l'un de l'autre d'amont en aval pour guider les fibres (Fl, F2) vers le rouleau (2, 2', 102 ; 102', 202, 202') en position active sous la forme de deux nappes de fibres, les premiers et seconds moyens de guidage comprenant des premiers canaux et des second canaux débouchant sur le bord aval du système de guidage principal, ledit système (3) de guidage présente un plan moyen (P3, P4, P5), les deux plans de guidage (PI, P2) sont disposés symétriquement de part et d'autre du plan moyen, ledit plan moyen étant disposé sensiblement tangentiellement à la surface cylindrique du rouleau en position active, ou au-delà de ladite surface cylindrique par rapport à l'axe de rotation dudit rouleau d'application en position active.
6. Tête d'application de fibres selon les revendications 4 et 5, caractérisée en ce que les axes de pivotement (A2, A'2) des bras (5a, 5b, 5'a, 5'b) du premier rouleau (2) et du second rouleau (2') sont disposés symétriquement de part et d'autre du plan médian (P3), l'axe de pivotement (A2, A'2) du ou des bras d'un rouleau étant disposé du côté du plan médian opposé à l'axe de rotation dudit rouleau lorsque celui-ci est en position active.
7. Tête d'application de fibres selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les rouleaux (2, 2', 202, 202') sont montés sur des modules supports (4, 4', 204, 204') séparés, chaque module support étant apte à être manœuvré par ledit système d'actionnement (6) pour déplacer son rouleau associé entre ses deux positions.
8. Tête d'application de fibres selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que lesdits rouleaux (102, 102') sont montés sur un module support (104) commun apte à être manœuvré par ledit système d'actionnement pour déplacer lesdits rouleaux entre leurs deux positions.
9. Tête d'application de fibres selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un système (7, 7', 107, 107', 207, 207') de guidage additionnel monté sur le module support (4, 4' , 204, 204') de chaque rouleau ou deux systèmes (7, 7' , 107, 107', 207, 207') de guidage additionnel montés sur le support mobile (104) commun des rouleaux, chaque système de guidage additionnel étant apte à guider chaque fibre sortant du système de guidage (3) principal vers le rouleau auquel il est associé lorsque ledit rouleau est en position active.
10. Tête d'application de fibres selon l'une des revendications 7 à
9, caractérisée en ce qu'elle comprend une cale de compactage (86, 86', 186, 286, 286') montée sur le module support (4, 4', 204, 204') de chaque rouleau ou sur le support mobile (104) commun des rouleaux.
11. Tête d'application de fibres selon l'une des revendications 7 à
10, caractérisée en ce qu'elle comprend un système de chauffage (85, 85', 185, 185') apte à émettre un rayonnement thermique en direction de la bande de fibres avant son compactage et/ou en direction du moule ou des bandes de fibres déjà appliquées lorsque ladite bande est appliquée avec le premier rouleau dans sa position active ou avec le second rouleau dans sa position active.
12. Tête d'application de fibres selon l'une des revendications 1 à
11 , caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de blocage (84), pour assurer au moins le blocage d'un rouleau dans sa position active, lesdits moyens de blocage permettant de reprendre des efforts de compactage.
13. Procédé de réalisation de pièces en matériau composite, par drapage de fibres sur une surface d'application au moyen d'une tête d'application de fibres, ladite tête d'application comprenant un système de guidage principal pour guider au moins une fibre vers ledit rouleau d'application, ledit procédé comprenant le déplacement relatif de la tête d'application par rapport à la surface d'application pour appliquer avec un rouleau d'application de ladite tête d'application une bande formée d'une ou plusieurs fibres sur la surface d'application, caractérisé en ce qu'il comprend - la manœuvre d'un premier rouleau de la tête par rapport au système de guidage pour amener ledit premier rouleau dans une position active et la manœuvre d'un second rouleau de la tête par rapport au système de guidage pour amener ledit second rouleau dans une position inactive, sans contact avec la bande, et le déplacement relatif de la tête dans une première direction afin d'appliquer une bande avec le premier rouleau,
- la manœuvre du premier rouleau de la tête par rapport au système de guidage pour amener ledit premier rouleau dans une position inactive, sans contact avec la bande, et la manœuvre du second rouleau de la tête par rapport au système de guidage pour amener ledit second rouleau dans une position active, et le déplacement relatif de la tête dans une deuxième direction, sensiblement opposée à la première, afin d'appliquer une bande avec le second rouleau.
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comprend l'application de premières bandes avec un premier rouleau et l'application de deuxièmes bandes, de largeurs moins importantes que celles des premières bandes, avec un second rouleau, de longueur moins importante que celle du premier rouleau.
15. Procédé selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce qu'il comprend l'application de premières bandes avec un premier rouleau et l'application de deuxièmes bandes avec un second rouleau ayant une capacité de déformation élastique plus importante que celle du premier rouleau.
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