WO2017072419A1 - Machine d'application de fibres avec tête d'application comprenant des modules fonctionnels - Google Patents

Machine d'application de fibres avec tête d'application comprenant des modules fonctionnels Download PDF

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WO2017072419A1
WO2017072419A1 PCT/FR2016/000163 FR2016000163W WO2017072419A1 WO 2017072419 A1 WO2017072419 A1 WO 2017072419A1 FR 2016000163 W FR2016000163 W FR 2016000163W WO 2017072419 A1 WO2017072419 A1 WO 2017072419A1
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WO
WIPO (PCT)
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cutting
functional module
fibers
systems
cylinders
Prior art date
Application number
PCT/FR2016/000163
Other languages
English (en)
Inventor
Alexander Hamlyn
Loïc GAILLARD
Original Assignee
Coriolis Composites
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Coriolis Composites filed Critical Coriolis Composites
Priority to EP16795112.8A priority Critical patent/EP3368283A1/fr
Publication of WO2017072419A1 publication Critical patent/WO2017072419A1/fr

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/38—Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns
    • B29C70/382—Automated fiber placement [AFP]
    • B29C70/384—Fiber placement heads, e.g. component parts, details or accessories
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/545—Perforating, cutting or machining during or after moulding

Definitions

  • the present invention relates to a fiber application machine and a method of making composite material parts with such a machine.
  • the invention more particularly relates to a fiber application machine equipped with an application head comprising functional modules.
  • Fiber application machines also known as fiber placement machines, are known for contacting drape tools, such as a male or female mold, with a wide web formed of one or more a plurality of continuous flat fibers, of the wick, dry or impregnated type of thermosetting or thermoplastic resin, in particular carbon fibers, consisting of a multitude of carbon threads or filaments.
  • These fiber application machines conventionally comprise a fiber application head, a moving system capable of moving the head, storage means for storing the fibers and conveying means for conveying the fibers of the storage means until 'in the head.
  • the head conventionally comprises an application roll for applying a multi-fiber web to an application surface, a guide system for guiding the fibers as a web to said application roll, fiber cutting means, fiber re-routing means and fiber blocking means.
  • the guiding system comprises a central piece having first and second side faces respectively provided with first and second guide means defining two guide planes for guiding the fibers towards the roll in the form of two layers of fibers.
  • the cutting means, the rerouting means and the locking means are mounted on either side of the central piece to cut, reroute and block the fibers of each sheet.
  • the object of the present invention is to provide a solution to overcome the aforementioned drawbacks, and in particular to propose a new fiber application head.
  • the present invention proposes a fiber application machine for producing parts made of composite material comprising a fiber application head comprising
  • At least one application roll for applying a strip formed of a plurality of fibers to an application surface
  • a guiding system for guiding the fibers in the form of a strip towards said application roller comprising a central piece, preferably of generally triangular shape, having first and second lateral faces respectively equipped with first and second staggered guide means defining two guide planes, preferably approaching each other from upstream to downstream for guiding the fibers to the roll in the form of two plies of fibers, the first and second means for example comprising first and second channels,
  • cutting means comprising first cutting systems for cutting the fibers of the first ply and second cutting systems for cutting the fibers of the second ply, each cutting system comprising a blade adapted to be operated by a cutting cylinder; between a rest position and an active position to cut a fiber,
  • rerouting means comprising first rerouting systems for rerouting the fibers of the first sheet and second rerouting systems for rerouting the fibers of the second sheet, each rerouting system comprising a counter-roller actuated by a rerouting cylinder between a rest position and an active position, each counter-roller in the active position of the first actuating systems being able to press a fiber against at least a first drive roller mounted on the central part, and each against-roller in position activates second actuation systems being able to press a fiber against at least a second driving roller mounted on the central piece,
  • a first functional module carrying the cutting blades and the cutting cylinders of the first cutting systems, and the counter-rollers and the associated rerouting cylinders of the first re-routing systems, said blades and the counter-rollers being positioned at the level of a main face of the first functional module,
  • a second functional module carrying the cutting blades and the associated cutting cylinders of the second cutting systems, and the counter-rollers and the associated rerouting cylinders of the second rerouting systems, said blades and the counter-rollers being positioned at the level of of a main face of the second functional module
  • the first and second functional modules are movably mounted on the central part, on either side of the central part, the first functional module being movable between an active closed position in which its face main comes against the first side face of the central part, and an open maintenance position in which the main face of the module is spaced from the first side face
  • the second functional module being movable between an active closed position in which its main face comes against the second side face of the central piece, and an open position in the that the main face of the module is spaced from the second side face.
  • Each functional module in the separated position makes it possible to easily carry out maintenance operations on the head, in particular for cleaning the guiding means, as well as to position the fibers in the guide means, at least up to the drive rollers for preparing the head for draping operations.
  • the modules according to the invention grouping the cutting and rerouting means facilitate interventions on said means.
  • each counter-roller is able to cooperate with a drive roller for redirecting a fiber passing through the guide means, and the blades are able to cut a fiber passing through the guide means.
  • the lateral faces of the central piece have electrical connection means and / or pneumatic device adapted to cooperate with complementary connection means present on the main face of a functional module when the latter is in the active position, for electrically and / or pneumatically supplying the cutting cylinders and the rerouting cylinders of said functional module, as well as any locking cylinders of fiber locking systems.
  • each functional module is removably mounted on the central piece.
  • Each functional module can thus be easily replaced, in case of failure of one of the components.
  • the first module and the second functional modules are identical, each functional module can be assembled on one of the two lateral faces of the central part.
  • each functional module is mounted on the central piece by at least one articulation system by which the movement of the functional module between its two positions is effected at least by a rotational movement, the articulation system.
  • the articulation system is preferably arranged in the lower part of the central part, and is preferably associated with one or two assistance cylinders, to retain the module during opening and facilitate its closure.
  • each functional module is mounted on the central piece by a joint type system with combined movements of rotation and translation, for example a double link articulation system.
  • This combined motion system facilitates the aforementioned automatic electrical and / or pneumatic connection.
  • the cutting cylinders and the rerouting cylinders are pneumatic type cylinders, controlled by electro valves mounted on the functional modules.
  • the functional modules comprise all the pneumatic systems for cutting and rerouting.
  • the machine comprises a set of interchangeable first and second functional modules, each functional module being able to be mounted on a test bench and calibration.
  • each cutting system comprises a counter blade resiliently supported against the blade by its cutting edge, for shearing a fiber during movement of the blade relative to the counter blade of its position rest to its active position, the blade and the counterblade being mounted on the functional module.
  • the blade comprises an opening for the passage of a fiber, said opening defining a cutting edge.
  • said cutting edge is oriented towards the cutting cylinder, the counter blade is disposed between said cutting edge of the blade and the cutting cylinder when the blade is in its rest position, so that the cutting is done by retracting the cylinder rod.
  • the counter-blade is mounted on a lever pivotally mounted about an axis, preferably perpendicular to the cylinder rod, said lever being elastically biased by a spring to hold the counter-blade in abutment against the blade, the levers of cutting systems of the same module being preferably mounted on the same axial rod.
  • the machine further comprises first locking systems mounted on the first functional module for blocking the fibers of the first sheet, and second blocking systems mounted on the second functional module for blocking the fibers of the second layer.
  • each blocking system comprising a locking stud adapted to be operated by a locking cylinder between a rest position and an active position for locking a fiber
  • the locking jacks are preferably pneumatic type jacks, driven by solenoid valves mounted on the functional modules.
  • the subject of the present invention is also a process for producing composite material parts, comprising draping fibers on an application surface, characterized in that said draping is carried out by means of a fiber application machine such that previously described.
  • FIG. 1 is a schematic view of a fiber placement machine according to the invention.
  • FIG. 2 is an enlarged partial view of FIG. 1 illustrating the side fiber placement head
  • FIG. 3 is a front view of the head of FIG. 2, with the first compaction roller in the active position;
  • FIG. 4 is a rear view of the head of FIG. 3;
  • FIG. 5 is a schematic side view of the compaction system of the head comprising the support module carrying the two compaction rollers;
  • FIG. 6 is a view similar to that of Figure 3, the second compaction roller being in the active position;
  • Figure 7 is a view similar to that of Figure 3, the support module of the two compaction rollers in a first maintenance position, the first functional module of the head in the open position;
  • FIG. 8 is a side view of a functional module
  • Figure 9 is a schematic sectional view of the functional module of Figure 8.
  • FIG. 10 is an enlarged view of the detail D of FIG. 9, illustrating the cutting system
  • FIG. 11 is a view along the plane XI-XI of Figure 10.
  • FIG. 12 is a partial schematic sectional view of the head.
  • the placement machine comprises a displacement system 1 formed of a poly-articulated arm 10, of the six-axis robot type, known per se, mounted movably on a linear axis 18, an application head 2 mounted at the end wrist 11 of the poly-articulated arm, storage means 91 for storing fibers, and conveying means 92 for conveying fibers from said storage means to the head.
  • the poly-articulated arm 10 comprises, in a manner known per se, a first section or base 12, and a second, third, fourth and fifth section, respectively 13, 14, 15 and 16, assembled pivoting to each other about axes of rotation Al, A2, A3 and A4, and an end wrist 11 comprising the last three sections of the arm.
  • the end wrist 11 comprises a first section l ia by which the wrist is assembled on the sixth section 16 of the arm, so that the wrist is rotatably mounted about the axis A4, a second section 11b pivotally mounted on the first section about an axis A5, and a third section 11c pivotally mounted on the second section about an axis A6, the third section, or mounting plate, being intended to carry the head.
  • the poly-articulated arm 10 is fixed by its base 12 on a carriage 17 slidably mounted on the linear axis 18, said linear axis consisting of two parallel rails 181 fixed to the ground.
  • the carriage is equipped with drive means, for example motorized rollers, controlled by a control unit of the machine for moving the head along these rails.
  • the machine is intended for the application of fibers, for example of the carbon fibers or strands, packaged in the form of coils.
  • the storage means are formed of a creel 91 for receiving the fiber reels.
  • Each coil is mounted on a mandrel of the creel.
  • the creel is here mounted on a follower carriage 191, disposed on the rails 191 and mechanically connected to the carriage 17 carrying the robot.
  • the conveying means here comprise flexible conveying tubes equipped with flexible stiffening blades, as described in the patent document WO2012 / 160270.
  • the fibers are conveyed individually in these conveying tubes, from the creel to the head.
  • the tubes are gathered in a bundle, shown schematically under the references 921 in FIG. 1, and are placed in the internal passage of a flexible sheath 922, as described in the patent document WO2010 / 049424.
  • the sheath is assembled by its upstream end and its downstream end respectively to the creel and to the application head.
  • the tubes and the sheath have sufficient length and flexibility so as not to limit the movements of the poly-articulated arm.
  • the conveying tubes are fixed at the end, on the one hand to the creel 91 by upstream fastening systems, represented schematically under the reference 923, and on the other hand to the head by Downstream fastening systems schematically shown as 924, as described below.
  • the application head 2 also called fiber placement head, comprises a support structure or fixed part 21 by which the head is mounted at the end of the wrist 11 of the robot, and a movable portion 22 mounted to move in translation on the fixed part 21 according to a sliding plane Pl.
  • the fixed portion 21 comprises a plate 211 having an upper main face 211a and a lower main face 211b.
  • the plate is equipped on its upper face with a connection system 212 allowing its connection to the end of the wrist of the robot along an assembly axis A7 which corresponds to the sixth axis A6 of the robot.
  • Two fixed mounting plates 213 are mounted spaced from one another on the lower face 211b of the plate for sliding mounting of the movable portion 22 along the plane PI, which is parallel to the axis A7.
  • the mobile part 22 mainly comprises a guiding system 4, a compaction system, and two functional modules 6a, 6b, arranged on either side of the guiding system, which integrate the functions of cutting, blocking and re-routing of fibers.
  • the compaction system is a two roll system, of the type described in the patent WO2014 / 202845, comprising a first roll 5 and a second roll 5 ', each roll is movable between an inactive position and an active layup position, the head using one or other of the rollers in the active position to drape.
  • the guiding system 4 guides the fibers entering the head towards a roller in the active position in the form of two sheets of fibers F 1 and F 2 (FIG. 12), to form a strip of fibers in which the fibers are disposed substantially edge to edge.
  • the guide system 4 comprises a central piece 40, wedge-shaped, of generally triangular section, having a first and a second lateral faces 4a, 4b defining two guide planes P2, P3, approaching one another from upstream to downstream, an upper face 4c opposite the roller in the active position, and a rear face 4d and a front face 4e substantially parallel.
  • the first functional module 6a and the second functional module 6b come respectively flat by a main face 60a (Fig 6) against the first and second main faces 4a, 4b of the central part, and form at their assembly interface first and second guide channels, respectively for guiding the fibers the first ply and the second ply.
  • each main face 4a, 4b of the central piece is equipped with a so-called inner guiding plate 4, which is grooved, provided with grooves 46a, and each main face of a module functional is equipped with an outer guide plate 47, the outer guide plate coming flat against the inner plate to close the grooves and thus form the guide channels.
  • the outer guide plate has ribs inserting into the grooves of the inner guide plate to form the guide channels.
  • the first channels and the second channels are arranged in staggered rows, in two plane P2, P3 approaching each other from upstream to downstream, so that the fibers F 1 and F 2 of the two layers are substantially arranged on edge on board at the application roll which is in the active position.
  • the planes P2, P3 guide are arranged symmetrically on either side of the plane P4 median symmetry of the guidance system.
  • the head is for example provided for the application of strips of twenty-four fibers, each sheet comprising 12 fibers, the main guide system comprising twelve first guide channels and twelve second guide channels.
  • the sliding assembly of the movable part 22 on the fixed part 21 is made via two support uprights 41, each upright being slidably assembled on the front edge 213a of a mounting plate.
  • the front edge of each mounting plate is equipped with a rail 214, and each support post 41 is equipped with two carriages (not shown) sliding on a rail.
  • the central piece 40 is assembled by its rear face 4d to the front face of a first support plate 42 which is assembled to the two support posts 41. The assembly is carried out so that the assembly axis A7 is contained in the plane.
  • the piece central 40 is disposed on the side of the sliding plane which is opposite to the assembly axis A7, its median plane P4 being perpendicular to the sliding plane Pl.
  • Each support post 41 is connected to the plate 211 by a compacting cylinder 215, the cylinders defining the compaction force with which the fibers are applied to the mold via one of the rollers.
  • Each cylinder 215 is mounted by its cylinder body 215a on the plate 211, and its rod 215b extends parallel to the sliding plane PI and is assembled at the upper end of a support post 41.
  • the cylinders urge the moving part in the opposite direction to the plate, or vertically downwards in the configuration of Figure 2.
  • the compaction cylinders for example pneumatic type, are controlled pressure to adapt the compaction force.
  • the support module 50 has a general U-shaped section with a base or central part 51 and two bars or side walls 52a, 52b.
  • the base 51 is in the form of a substantially rectangular plate.
  • Each side wall 52a, 52b is in the form of a plate with a concave upper edge 521 and a lower edge 522 having a rectilinear central portion 522a extending on each side by a straight end portion 522b disposed at 45 ° the central portion, the two end portions being disposed symmetrically on either side of the symmetry plane P5 of the support module and forming between them an angle of 90 °.
  • the base 52 is attached to the central portions 522a of the lower edges of the two side walls.
  • the rollers 5, 5 ' are mounted between the two side walls, on the end portions 522b, about axes of rotation A8, A8', said axes being arranged symmetrically on either side of the plane of symmetry P5.
  • the two side walls are rigidly joined to the base. Alternatively the side walls and the base are formed of a single piece.
  • Each roll 5, 5 ' is for example a flexible roll comprising a cylinder of elastomeric material 53 mounted on a rigid axial rod 54.
  • Each roller is rotatably mounted about its axis A8, A '8 of rotation by the ends of its axial rod between two assembly pieces 55, for example forming bearings, by which said roller is removably mounted via connecting means to the two side walls 52a, 52b, at the end portions 522b.
  • Said assembly means are for example of the pneumatic, magnetic or mechanical type.
  • the support module 50 is rotatably mounted on the mobile part 22 of the head by means of an arm 56, rotatably mounted on the front face of the central piece about a pivot axis A9 included in the plane P4, and assembled to the side wall 52a, said before, of the support module.
  • the arm 56 is fixed to the front end of an axial rod 57 (FIG. 2) rotatably mounted on the central piece 40.
  • the lateral walls of the support module are disposed on either side of the central piece, the lateral wall 52b rear passing under the convex lower edge of the first support plate 42.
  • the arm is pivotable about the pivot axis A9 to move the support module between two positions, a first position of the support module, in which the second roller is in the inactive position and the first roll 5 is in the active position to drape in a first direction S1, as illustrated in FIG. 4, and a second position of the support module, in which the first roll 5 is in the inactive position and the second roller 5 'in the active position to drape in a second direction S2, opposite the first direction.
  • the arm 56 is fixed over a large part of the length of the front side wall of the support module, its section being reduced in the direction of its pivot axis.
  • the support module is maneuvered between its two positions by an actuating system comprising a motor 58 acting on the axial rod 57 of the arm.
  • the motor 58 is mounted between the two mounting plates 213 on a second support plate 43 assembled on the rear edges of the two support posts 41.
  • the axial rod 57 (FIG. and second support plate 42, 43, and its rear end is equipped with a pinion 57a.
  • the rotation drive of the axial rod is provided by the motor 58 via a belt 58a mounted on a pinion of the drive shaft of the motor 58 and the pinion 57a of the rod, a tensioner roller 59 holding the belt tensioned.
  • the fibers exiting the guide system are guided to the right side of the first roll 5 to allow draping of the fibers with this first roll in the direction SI.
  • the axis A8 of the first roller is positioned below the guidance system, and to the left of the plane P4 of symmetry.
  • the plane P4 is for example substantially tangential to the cylindrical surface of the first roll in the active position.
  • the second roll is in the inactive position.
  • the end portions 522b of the side walls, which define the assembly planes of the assembly parts of the first roller, are arranged perpendicular to the sliding plane, ensuring a good recovery by the support module compaction forces transmitted by the roller .
  • the second roll 5 ' is brought into the active position and the first roll in the inactive position by rotating the arm about 90 ° about the axis A9 counterclockwise in FIG. 3 by means of the motor 58.
  • the fibers exiting the guide system are guided to the left side of the second roll 5 'to allow draping of the fibers with this first roll in the direction S2.
  • the axis A'8 of the second roller is positioned below the guidance system, and to the right of the plane P4 of symmetry.
  • the plane P4 is substantially tangent to the cylindrical surface of the second roller in the active position.
  • the end portions 522b of the side walls, which define the assembly planes of the assembly parts of the second roller, are arranged perpendicularly to the sliding plane, ensuring a good recovery of the compaction forces by the support module. During the maneuver of the support module between its two positions, the base of the support module passes under the downstream edge 4f of the central part.
  • Locking means 44 are provided for locking the support module in its first and second positions. These locking means comprise two locking rods 441, 442, slidably mounted in the central piece and whose axes are arranged in the plane P4 of symmetry.
  • the locking rods are adapted to be operated by an actuating system 443 between a retracted position in which the locking rods are arranged in the central piece, away from the side walls of the support module, and an active deployed position in which the locking pins protrude with respect to the front and rear faces 4d, 4 e of the central part and are inserted in recesses or openings of the module side walls support for locking the support module in rotation.
  • the side walls 52a, 52b each have a first recess 523a and a second recess 523b disposed symmetrically on either side of the plane P5 and parallel to the latter.
  • the first recesses are centered in the plane P4.
  • the locking rods are actuated to their active position, a first locking rod 441 is inserted into the first recess 523a of the front side wall 52a, and the second locking rod 442 is inserted into the first recess 523a of the wall rear side 52b, as shown in Figure 2.
  • the rods ensure the rotational locking of the support module in its first position and thus ensure the maintenance of the first roller in its active position.
  • the locking rods prevent the axial rod 57 from taking up all the compaction forces, and thus protect the axial rod and the motor 58.
  • the second recesses 523b are centered in the plane P4
  • a first locking rod 441 is inserted into the second recess 523b of the front side wall 52a
  • the second locking rod 442 is inserted into the second recess 523b of the rear side wall 52b.
  • the actuating system 443 is for example a parallel gripper cylinder system, each rod 441, 442 being connected to a gripper.
  • the locking studs have a conical end portion fitting into first and second recesses of complementary conical shape.
  • Each roll may advantageously be equipped with an additional guidance system (not shown), as described in the patent document WO2014 / 202845, for guiding the rollers leaving the guide system 4 as closely as possible to the roll.
  • the additional guidance system is for example mounted between the two assembly parts 55, the two additional guidance systems being arranged symmetrically on both sides of the plane P5, on the outside of the rollers.
  • the support module is furthermore equipped with a heating system capable of emitting thermal radiation towards the fiber band before it is compacted and / or towards the mold or strips of fibers already applied upstream of the roller in the active position.
  • This heating system makes it possible at least to soften the pre-impregnating resin, in the case of pre-impregnated fibers, or the binder in the case of dry fibers, and thus to promote the adhesion of the strips to one another.
  • the heating system comprises a first set of infrared lamps 45 associated with the first roll, which is used when the head drapes with the first roll in the first direction SI, and a second set of infrared lamps 45 ', associated with the second roll, which is used when the head drapes with the second roll in the second direction SI.
  • the assemblies are assembled between two supports 451 which are mounted on the lateral edges 524 of the two lateral walls 52.
  • the first functional module 6a comprises for each fiber of the first ply a cutting system 7, a rerouting system 8, and a locking system 69.
  • the functional module comprises support elements on which are mounted the various components of the aforementioned systems.
  • the support module is movably mounted on the central part via a hinge system 61 (FIG.7) between an active closed position and an open maintenance position, as described below.
  • Each cutting system 7 comprises a metal movable blade 71, and a metal fixed blade, also called counter blade 72, the blade 71 being operated by a pneumatic cutting cylinder 73 between an extended position of rest and an active cutting position for cut a fiber from the first sheet.
  • the blade 71 is formed of a rectangular flat plate having two parallel main faces, called inner face 71a, and outer face 71b.
  • the blade is fixedly mounted, removably, cantilevered on a blade support 74 by its proximal mounting portion 715, the blade support being assembled at the end of the rod 73a of the cutting cylinder 73.
  • the blade is provided, on the side of its distal end 714, a through aperture opening 710 for the passage of a fiber, opening on each main face. Said opening forms two lateral edges 711, a front edge 712 opposite the jack, disposed on the side of the distal end 714, and a rear edge 713.
  • the front edge is beveled and constitutes the cutting edge of the blade, the bevel being formed on the side of the outer face 71b.
  • the counter blade 72 is in the form of a rectangular flat plate having an inner main face 72a, an outer main face 72b, and a beveled front edge forming the cutting edge 721 of the counterblade, the bevel being formed on the side of the inner face 72a.
  • the width of the counter blade corresponds substantially to that of the blade.
  • the counterblade is resiliently mounted in abutment against the inner surface of the blade so that the counterblade is in linear abutment by its cutting edge 721a, also called wire or cutting edge, against the blade.
  • a lever 75 is pivotally mounted on the functional module about an axis A10, the pivot axis defining a first arm and a second lever arm.
  • the counterblade is mounted at the end of the first arm.
  • a compression spring 76 mounted in a housing of the functional module acts on the second arm to urge against the blade against bearing against the blade, the spring urging the lever clockwise in Figure 9.
  • the counter blade forms an angle with the blade, for example about 2 °.
  • the counterblade In the extended position shown in FIG. 9, the counterblade is disposed against the blade so that its cutting edge 721a is positioned at or beyond the rear edge 713 with respect to the cutting edge 712, for example at said rear edge. Maneuvering the cutting cylinder from the blade from its deployed position to its retracted position allows shearing of a fiber passing through the opening. In the retracted position, the cutting edge 721a of the counterblade is positioned between the cutting edge 712a of the blade and the distal end 714 of the blade. As illustrated in FIG. 11, the cutting edge 712 of the blade is advantageously inclined to progressively cut the fiber and reduce the cutting force.
  • the cutting edge 721 of the counterblade is provided with micro-teeth, making it possible to maintain the fiber during cutting to avoid lateral displacement of the fiber during cutting.
  • the support 74 has a branch 741 equipped with a slide 742 slidably mounted on a rail 743 fixed to the body of the cylinder 73, parallel to the rod 73a cylinder .
  • the blade 71 is removably assembled on the blade support 74 by means of quick locking means 77, such as toggle latches.
  • the counterblade 72 is assembled on the lever 75 via assembly means 78 of the magnetic type, such as a magnet housed in the lever arm.
  • the against-blade advantageously has notches in which are positioned lugs of the lever arm to ensure proper positioning of the blade against the lever.
  • the counterblade is assembled by means of assembly of mechanical type, for example by means of one or more screws.
  • the counterblade advantageously has a second cutting edge 723 on its edge opposite the first cutting edge 721. The counterblade can then be mounted in opposite directions on the lever to use this second cutting edge when the first cutting edge. is used.
  • the cutting systems are mounted side by side on the first functional module, a cutting system being provided for each fiber of the first ply.
  • the levers 75 of the cutting systems are rotatably mounted independently of each other on the same axial rod 751, each lever being biased by its own spring.
  • the openings 710 of the blades are disposed under the central part 40 under the downstream edge 4f, vis-à-vis the guide channels.
  • Each rerouting system 8 of the first functional module comprises a counter-roller 81 mounted free to rotate at the end of the rod of a pneumatic rerouting cylinder 82a 82 via a yoke.
  • the jack is able to move the counter-roller between a inactive position and an active position in which the counter roller comes to press a fiber against a first drive roller mounted on the central part 40.
  • the counter rollers of the functional module are mounted upstream of the cutting systems with respect to the direction of travel of the fibers, each counter-roller being centered in a guide channel of the first web in the closed position of the functional module.
  • against-rollers are arranged here in two superposed rows, so that the cylinder rods are disposed substantially perpendicularly to the guide plane P2.
  • the counter-rollers of a first row cooperate with a first drive roller 83a, the counter-rollers of the second row, disposed between the first row and the cutting systems cooperating with another first drive roller 83b.
  • the counter rollers and the drive rollers 83a, 83b are disposed at through apertures respectively of the outer guide plate and the inner guide plate.
  • a counter-roller is provided for each fiber of the first ply, two adjacent fibers of the first ply being rerouted by counter-rollers of different rows.
  • Each locking system 69 comprises a locking stud 691 mounted at the end of the rod 692a of a locking cylinder 692.
  • the stud has a cylindrical distal portion, defining a flat bearing surface perpendicular to the cylinder rod.
  • the stud passes into an opening of the outer guide plate.
  • the functional module comprises a locking system for each fiber of the first ply
  • the locking systems are arranged side by side in a row, upstream of the rerouting systems, so that the stems are centered in the first channels, substantially perpendicular to the first channel.
  • the jack is able to move the pad between an inactive position and an active position to block a fiber. In the inactive position, the stud is removed from the guide channel with which it is associated.
  • the second functional module 6b for the second fiber ply F2 is identical to the first functional module, and comprises, with reference to FIG. 12, cutting systems 7 ', rerouting systems 8' and locking systems 69 '.
  • the second functional module comes flat by its main surface against the second lateral face 4a of the central piece.
  • the central part is equipped with two second drive rollers 84a, 84b for cooperating with the re-routing counter-rollers of the second functional module re-routing systems.
  • the first and second rolls are positioned symmetrically on either side of the plane P4.
  • the four drive rollers 83a, 83b, 84a, 84b are rotated through a belt by a single motor.
  • the drive rollers are rotatably mounted in bores of the center piece about axes of rotation parallel to the plane P4.
  • the drive rollers are mounted on the central piece 40, removably, by the front face 4e of the central piece.
  • the rear end of each roller passes through the first support plate 42 and is provided with coupling means able to cooperate with complementary coupling means mounted on a pinion 85 rotatably mounted on the second support plate 43.
  • each drive roller with its associated pinion allows automatic coupling, substantially without play, of each drive roller with its associated pinion, when the drive roller is inserted into the central part by the front face.
  • the four gears 85 of the rerouting rollers are arranged between the first support plate 42 and the second support plate 43.
  • a rerouting motor 86 is mounted on the rear face of the second support plate, its drive shaft. driving through said second plate and being equipped with a pinion 86b.
  • a toothed belt 87 is mounted on the motor pinion 86b, the four pinions 85, as well as on the return pulleys 88, so that, with reference to the arrangement of FIG.
  • the first drive rollers 83a, 83b for the first functional module are rotated in the counter-clockwise direction
  • the second drive rollers 84a, 84b for the second functional module are rotated in a clockwise direction.
  • the drive motor 86 is driven by the control unit of the machine for driving the rollers, for example so that the peripheral speed of said rollers corresponds to the speed of the central point of the tool, or TCP, defined as being the middle of the intersection line between the compacting roller surface in the active position and the draping surface.
  • the movable support To access the front ends of the first rollers, and in particular to disengage the arm 56, the movable support is brought into its second position. The movable support is brought into its first position to access the second drive rollers.
  • Each functional module is mounted movably on the central part via two articulation systems 61, a first articulation system is mounted between a first front lateral face of the functional module and the front face 4e of the central part, the second system of articulation being mounted between the second lateral face of the functional module and the rear face 4d of the central piece.
  • each articulation system is of the type with combined movements of rotation and translation, comprising a double link system, the links 611, 612 being pivotally assembled from one side to a side face of the module , and on the other side to an assembly piece 613 which is assembled removably to a complementary connecting piece 614 mounted on one of the front and rear faces of the main piece.
  • the articulation systems allow the maneuvering of the module between an active closed position, as illustrated for example in FIGS. 6 and 12, in which the main face 60 a provided with the outer guide plate is pressed against the lateral face of the part. central equipped with its inner guide plate, and an open maintenance position shown in Figure 7, wherein the main face 60a is spaced from the central part, and is disposed at about 70-110 ° from the side face.
  • the first functional module is shown without its outer guide plate.
  • the module is brought into the open maintenance position to carry out maintenance operations on the functional module, as well as on the guide plate and / or the drive rollers.
  • the cutting cylinders 73, the rerouting cylinders 82 and the locking cylinders 692 are connected to pneumatic valves formed of electro valve, schematically represented under the references 79, 89 and 693, mounted on the functional module, and controlled by a control unit of the head.
  • the pneumatic supply of the cylinders is performed when the module is in the closed position.
  • the inputs and outputs of the solenoid valves are connected by ducts (not shown) respectively to the chambers of the cylinders and to connection systems arranged on the main face of the module, on either side of the counter rollers and locking studs. .
  • connection systems When the module is in the closed position, these connection systems are able to connect tightly to complementary connection systems 48a, 48b disposed on the main face of the central part and connected to compressed air supply ducts.
  • connection systems 48a, 48b When closing the module, the hinge systems provides a final translational movement for the pneumatic connection.
  • Each functional module can also be equipped on its main face or at the top of the module with an electrical connection system capable of cooperating with complementary electrical connection systems on the central part for automatic electrical connection of the electro valves, as well as other possible equipment mounted on the module, when the functional module is brought into the closed position.
  • two assistance cylinders 62 are pivotally mounted between the central part 40 and the functional module.
  • the cylinder is pivoted by its cylinder body to a support plate
  • each functional module is advantageously equipped with a handle
  • Blocking means are provided for blocking each module in its closed position
  • the mobile support 50 is moved beforehand to a first maintenance position shown in Figure 6, wherein the support module is further shifted to the right, the arm performing a additional rotation in the counter-clockwise direction, for example about 15-30 ° with respect to the second position of the module in which the second roller is in the active position.
  • the support module is also movable in a second maintenance position, in which the support module is arranged on the side of the first functional module, in a position symmetrical to that of the support module in the first maintenance position.
  • the support module 50 is brought into this second maintenance position to carry out maintenance operations on the second functional module in the open position, as well as on the guide plate and / or the drive rollers.
  • the sets of infrared lamps 45, 45 ' are pivotally mounted the functional modules, about an axis by between an active position shown in the figures and a position apart, in which the lamps are separated from the central piece to allow the operation of the functional modules between their two positions when the support module is in its first and second positions.
  • Each set of lamps I is for example pivotally mounted on a lateral edge 524 of the front side wall 52a about an axis parallel to said lateral edge.
  • the plate has a portion 211c extending beyond the sliding plane PI, above the movable portion 22 of the head.
  • the routing tubes 926, 927 are mounted via the downstream fastening systems 925, for example in the form of cassettes, on the upper face 211a of this part 211c of platinum, in two rows parallel to the plane P4, a first row of tubes 926 to bring into the head the fibers F 1 of the first sheet, and a second row of tubes 927 to bring into the head the fibers F2 of the second sheet.
  • the sheath 922 is fixed at the end to a cylindrical mounting piece 928 which is fixed on the upper face of the plate.
  • each fiber passes through a central opening 216 of the plate and then onto two rollers in order to be separated from the plane P4 and to be guided in the guide channels along the planes PI and P2.
  • Each fiber passes on a first roller 217 rotatably mounted on the plate, under the lower face thereof, and then on a second roller 461 mounted on the central piece 40 to guide the fiber in its guide channel.
  • a pair of first roller and second roller is provided for each fiber.
  • the rollers 461 for a fiber web are mounted on a support integral with the inner guide plate associated with said web.
  • each functional module can be removed from the head and mounted on a calibration bench.
  • the inner guide plates advantageously comprise two transverse bars, one disposed in the upper part and the other in the lower part, for holding the fibers on said plates when the functional modules are brought into the open position, and ensuring the correct positioning of the fibers. when closing the functional modules.
  • a second curved arm is assembled to the rear side wall 525 of the support module, said second arm is bent to bypass the mounting plates 213 and come mount on the rear end of the axial rod 57.
  • the machine comprises a control unit (not shown) for controlling the movements of the robot according to programmed sequences, as well as the fiber placement head, in particular the solenoid valves of the cutting cylinders, rerouting cylinders, and locking jacks, the rod control cylinder 441, 442 for locking the support module, the motor of the drive rollers, and the motor for pivoting the support module.
  • a control unit for controlling the movements of the robot according to programmed sequences, as well as the fiber placement head, in particular the solenoid valves of the cutting cylinders, rerouting cylinders, and locking jacks, the rod control cylinder 441, 442 for locking the support module, the motor of the drive rollers, and the motor for pivoting the support module.

Abstract

La présente invention concerne notamment une machine d'application de fibres comprenant une tête d'application comprenant un système de guidage (4), des premiers systèmes de coupe et premiers systèmes de réacheminement pour les fibres d'une première nappe, et des seconds systèmes de coupe et seconds systèmes de réacheminement pour les fibres d'une deuxième nappe, un premier module fonctionnel (6a) portant les lames et les vérins des premiers systèmes de coupe, et les contre-galets et les vérins des premiers systèmes de réacheminement, un second module fonctionnel (6b) portant les lames et les vérins des seconds systèmes de coupe, et les contre-galets et les vérins des seconds systèmes de réacheminement, le premier et second modules fonctionnels sont montés mobiles sur le système de guidage et sont déplaçables entre une position fermée active et une position ouverte de maintenance.

Description

MACHINE D'APPLICATION DE FIBRES AVEC TÊTE
D'APPLICATION COMPRENANT DES MODULES
FONCTIONNELS
La présente invention concerne une machine d'application de fibre et un procédé de réalisation de pièces en matériau composites avec une telle machine. L'invention concerne plus particulièrement une machine d'application de fibres équipée d'une tête d'application comprenant des modules fonctionnels.
Il est connu des machines d'application de fibres, également appelées machines de placement de fibres, pour l'application au contact sur un outillage de drapage, tel qu'un moule mâle ou femelle, d'une bande large formée 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 d'application de fibres comprennent classiquement une tête d'application de fibres, un système de déplacement apte à déplacer la tête, des moyens de stockage pour stocker les fibres et des moyens d'acheminement pour acheminer les fibres des moyens de stockage jusqu'à la tête. La tête comprend classiquement un rouleau d'application pour l'application d'une bande formée de plusieurs fibres sur une surface d'application, un système de guidage pour guider les fibres sous la forme d'une bande vers ledit rouleau d'application, des moyens de coupe des fibres, des moyens de réacheminement des fibres et des moyens de blocage des fibres. Le système de guidage comprend une pièce centrale, présentant une première et une seconde faces latérales, équipées respectivement de premiers et seconds moyens de guidage, définissant deux plans de guidage, pour guider les fibres vers le rouleau sous la forme de deux nappes de fibres. Les moyens de coupe, les moyens de réacheminement et les moyens de blocage sont montés de part et d'autre de la pièce centrale pour couper, réacheminer et bloquer les fibres de chaque nappe.
Les interventions en cours de drapage ou les opérations de maintenance sur les moyens de guidage, les moyens de coupe, moyens de blocage et moyens de guidage nécessitent le démontage complet ou partiel desdits moyens, et sont de ce fait longues et délicates à réaliser.
Le but de la présente invention est de proposer une solution visant à pallier les inconvénients précités, et notamment de proposer une nouvelle tête d'application de fibres.
A cet effet, la présente invention propose une machine d'application de fibres pour la réalisation de pièces en matériau composite comprenant une tête d'application de fibres comprenant
- au moins un rouleau d'application pour l'application d'une bande formée de plusieurs fibres sur une surface d'application,
- un système de guidage pour guider les fibres sous la forme d'une bande vers ledit rouleau d'application, comprenant une pièce centrale, de préférence de forme générale triangulaire, présentant une première et une seconde faces latérales, équipées respectivement de premiers et seconds moyens de guidage disposés en quinconce, définissant deux plans de guidage, de préférence 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, les premiers et seconds moyens de guidage comprenant par exemple des premiers canaux et des second canaux,
- des moyens de coupe comprenant des premiers systèmes de coupe pour couper les fibres de la première nappe et des seconds systèmes de coupe pour couper les fibres de la deuxième nappe, chaque système de coupe comprenant un lame apte à être manœuvrée par un vérin de coupe entre une position de repos et une position active pour couper une fibre,
- des moyens de réacheminement comprenant des premiers systèmes de réacheminement pour réacheminer les fibres de la première nappe et des seconds systèmes de réacheminement pour réacheminer les fibres de la deuxième nappe, chaque système de réacheminement comprenant un contre-galet actionné par un vérin de réacheminement entre une position de repos et une position active, chaque contre-galet en position active des premiers systèmes d'actionnement étant apte à plaquer une fibre contre au moins un premier rouleau d'entraînement monté sur la pièce centrale, et chaque contre-galet en position active des seconds systèmes d'actionnement étant apte à plaquer une fibre contre au moins un deuxième rouleau d'entraînement monté sur la pièce centrale,
caractérisée en ce que la tête comprend
- un premier module fonctionnel portant les lames de coupe et les vérins de coupe des premiers systèmes de coupe, et les contre-galets et les vérins de réacheminement associés des premiers systèmes de réacheminement, lesdites lames et les contre-galets étant positionnés au niveau d'une face principale du premier module fonctionnel,
- un second module fonctionnel portant les lames de coupe et les vérins de coupe associés des seconds systèmes de coupe, et les contre- galets et les vérins de réacheminement associés des seconds systèmes de réacheminement, lesdites lames et les contre-galets étant positionnés au niveau d'une face principale du second module fonctionnel, le premier et second modules fonctionnels sont montés mobiles sur la partie centrale, de part et d'autre de la pièce centrale, le premier module fonctionnel étant déplaçable entre une position fermée active dans laquelle sa face principale vient contre la première face latérale de la pièce centrale, et une position ouverte de maintenance dans laquelle la face principale du module est écartée de la première face latérale, le second module fonctionnel étant déplaçable entre une position fermée active dans laquelle sa face principale vient contre la deuxième face latérale de la pièce centrale, et une position ouverte dans laquelle la face principale du module est écartée de la deuxième face latérale.
Chaque module fonctionnel en position écartée permet d'effectuer facilement les opérations de maintenance de la tête, notamment de nettoyage des moyens de guidage, ainsi que de positionner les fibres dans les moyens de guidage, au moins jusqu'aux rouleaux d'entraînement pour préparer la tête pour des opérations de drapage. Les modules selon l'invention regroupant les moyens de coupe et de réacheminement facilitent les interventions sur lesdits moyens. En position fermée active des modules fonctionnels, chaque contre-galet est apte à coopérer avec un rouleau d'entraînement pour réacheminer une fibre passant dans les moyens de guidage, et les lames sont aptes à couper une fibre passant dans les moyens de guidage.
Selon un mode de réalisation, les faces latérales de la pièce centrale présentent des moyens de connexion électrique et/ou pneumatique aptes à coopérer avec des moyens de connexions complémentaires présents sur la face principale d'un module fonctionnel lorsque ce dernier est en position active, pour alimenter électriquement et/ou pneumatiquement les vérins de coupe et les vérins de réacheminement dudit module fonctionnel, ainsi que les éventuels vérins de blocage de systèmes de blocage de fibre.
Selon un mode de réalisation, chaque module fonctionnel est monté de manière démontable sur la pièce centrale. Chaque module fonctionnel peut ainsi être facilement remplacé, en cas de défaillance d'un des composants.
Selon un mode de réalisation, le premier module et le second modules fonctionnels sont identiques, chaque module fonctionnel pouvant être assemblé sur une des deux faces latérales de la pièce centrale.
Selon un mode de réalisation, chaque module fonctionnel est monté sur la pièce centrale par au moins un système d'articulation par lequel le déplacement du module fonctionnel entre ses deux positions s'effectue au moins par un mouvement de rotation, le système d'articulation est disposé de préférence en partie inférieure de la pièce centrale, et est associé de préférence à un ou deux vérins d'assistance, pour retenir le module lors de l'ouverture et faciliter sa fermeture.
Selon un mode de réalisation, chaque module fonctionnel est monté sur la pièce centrale par un système d'articulation de type à mouvements combinés de rotation et de translation, par exemple un système d'articulation à double biellettes. Ce système à mouvements combinés facilite la connexion électrique et/ou pneumatique automatique mentionnée précédemment.
Selon un mode de réalisation, les vérins de coupe et les vérins de réacheminement sont des vérins de type pneumatiques, pilotés par des électro vannes montées sur les modules fonctionnels. Selon l'invention, les modules fonctionnels comprennent l'ensemble des systèmes pneumatiques pour la coupe et le réacheminement.
Selon un mode de réalisation, la machine comprend un jeu de premiers et seconds modules fonctionnels interchangeables, chaque module fonctionnel étant apte à être monté sur un banc de test et de calibration. Selon un mode de réalisation, chaque système de coupe comprend une contre-lame maintenue élastiquement en appui contre la lame par son arête de coupe, pour couper par cisaillement une fibre lors du déplacement de la lame par rapport à la contre-lame de sa position de repos vers sa position active, la lame et la contre-lame étant montées sur le module fonctionnel.
Selon un mode de réalisation, la lame comprend une ouverture pour le passage d'une fibre, ladite ouverture définissant un bord de coupe. De préférence, ledit bord de coupe est orienté vers le vérin de coupe, la contre-lame est disposée entre ledit le bord de coupe de la lame et le vérin de coupe lorsque la lame est dans sa position de repos, de sorte que la coupe s'effectue par rétractation de la tige de vérin.
Selon un mode de réalisation, la contre-lame est montée sur un levier monté pivotant autour d'un axe, de préférence perpendiculaire à la tige de vérin, ledit levier étant sollicité élastiquement par un ressort pour maintenir la contre-lame en appui contre la lame, les leviers des systèmes de coupe d'un même module étant de préférence montés sur une même tige axiale.
Selon un mode de réalisation, la machine comprend en outre des premiers systèmes de blocage montés sur le premier module fonctionnel pour bloquer les fibres de la première nappe, et des seconds systèmes de blocage montés sur le second module fonctionnel pour bloquer les fibres de la deuxième nappe, chaque système de blocage comprenant un plot de blocage apte à être manœuvré par un vérin de blocage entre une position de repos et une position active pour bloquer une fibre, les vérins de blocage sont de préférence des vérins de type pneumatiques, pilotés par des électrovannes montées sur les modules fonctionnels.
La présente invention a également pour objet un procédé de réalisation de pièces en matériau composite, comprenant le drapage de fibres sur une surface d'application, caractérisé en ce que ledit drapage est réalisé au moyen d'une machine d'application de fibres telle que décrite précédemment.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre d'un mode de réalisation particulier actuellement préféré de l'invention, en référence aux dessins schématiques annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique d'une machine de placement de fibres selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue partielle agrandie de la figure 1 illustrant la tête de placement de fibres de côté ;
- la figure 3 est une vue de face de la tête de la figure 2, avec le premier rouleau de compactage en position active ;
- la figure 4 est une vue de derrière de la tête de la figure 3 ;
- la figure 5 est une vue schématique de côté du système de compactage de la tête comprenant le module support portant les deux rouleaux de compactage ;
- la figure 6 est une vue analogue à celle de la figure 3, le deuxième rouleau de compactage étant en position active ;
- la figure 7 est une vue analogue à celle de la figure 3, le module support des deux rouleaux de compactage dans une première position de maintenance, le premier module fonctionnel de la tête en position ouverte ;
- la figure 8 est une vue de côté d'un module fonctionnel ;
- la figure 9 est une vue schématique en coupe du module fonctionnel de la figure 8 ;
- la figure 10 est une vue agrandie du détail D de la figure 9, illustrant le système de coupe ;
- la figure 11 est une vue selon le plan XI-XI de la figure 10 ; et,
- la figure 12 est une vue schématique partielle en coupe de la tête.
En référence à la figure 1 , la machine de placement comprend un système de déplacement 1 formé d'un bras poly-articulé 10, du type robot six axes, connu en soi, monté mobile sur un axe linéaire 18, une tête d'application 2 montée au poignet d'extrémité 11 du bras poly- articulé, des moyens de stockage 91 pour le stockage de fibres, et des moyens d'acheminement 92 pour acheminer des fibres depuis lesdits moyens de stockage vers la tête.
Le bras poly-articulé 10 comprend, de manière connue en soi, un premier tronçon ou embase 12, et un deuxième, troisième, quatrième et cinquième tronçons, respectivement 13, 14, 15 et 16, assemblés pivotant les uns aux autres autour d'axes de rotation Al , A2, A3 et A4, et un poignet d'extrémité 11 comprenant les trois derniers tronçons du bras. En référence à la figure 2, le poignet d'extrémité 11 comprend un premier tronçon l ia par lequel le poignet est assemblé sur le sixième tronçon 16 du bras, de sorte que le poignet soit monté rotatif autour de l'axe A4, un deuxième tronçon 11b monté pivotant sur le premier tronçon autour d'un axe A5, et un troisième tronçon 11c monté pivotant sur le deuxième tronçon autour d'un axe A6, ce troisième tronçon, ou platine d'assemblage, étant destiné à porter la tête. Le bras poly-articulé 10 est fixé par son embase 12 sur un chariot 17 monté coulissant sur l'axe linéaire 18, ledit axe linéaire étant constitué de deux rails 181 parallèles fixés au sol. Le chariot est équipé de moyens d'entraînement, par exemple de type galets motorisés, asservis par une unité de commande de la machine pour le déplacement de la tête le long de ces rails.
La machine est prévue pour l'application de fibres, par exemple de type fibres ou mèches de carbone, conditionnées sous forme de bobines. Les moyens de stockage sont formés d'un cantre 91 , pour recevoir les bobines de fibres. Chaque bobine est montée sur un mandrin du cantre. Le cantre est ici monté sur un chariot suiveur 191, disposé sur les rails 191 et relié mécaniquement au chariot 17 portant le robot.
Les moyens d'acheminement comprennent ici des tubes d'acheminement flexibles équipés de lames flexibles de rigidifîcation, tel que décrit dans le document brevet WO2012/ 160270. Les fibres sont acheminées individuellement dans ces tubes d'acheminement, du cantre à la tête. Les tubes sont rassemblés en un faisceau, représenté schématiquement sous les références 921 sur la figure 1, et sont placés dans le passage interne d'une gaine 922 flexible, telle que décrite dans le document brevet WO2010/049424. La gaine est assemblée par son extrémité amont et son extrémité aval, respectivement au cantre et à la tête d'application. Les tubes et la gaine présentent une longueur et une flexibilité suffisantes pour ne pas limiter les mouvements du bras poly- articulé. Les tubes d'acheminement sont fixés en extrémité, d'une part au cantre 91 par des systèmes de fixation amont, représentés schématiquement sous la référence 923, et d'autre part à la tête par des systèmes de fixation aval représentés schématiquement sous la référence 924, tel que décrit ci-après.
La tête d'application 2, appelée également tête de placement de fibres, comprend une structure support ou partie fixe 21 par laquelle la tête est montée à l'extrémité du poignet 11 du robot, et une partie mobile 22 montée mobile en translation sur la partie fixe 21 selon un plan de coulissement Pl .
En référence aux figures 2, 3 et 4, la partie fixe 21 comprend une platine 211 présentant une face principale supérieure 211a et une face principale inférieure 211b. La platine est équipée sur sa face supérieure d'un système de connexion 212 permettant sa connexion à l'extrémité du poignet du robot selon un axe d'assemblage A7 qui est correspond au sixième axe A6 du robot. Deux plaques de montage fixes 213 sont montées écartées d'une de l'autre sur la face inférieure 211b de la platine pour le montage coulissant de la partie mobile 22 selon le plan PI, qui est parallèle à l'axe A7.
La partie mobile 22 comprend principalement un système de guidage 4, un système de compactage, et deux modules fonctionnels 6a, 6b, disposés de part et d'autre du système de guidage, qui intègrent les fonctions de coupe, de blocage et de réacheminement des fibres. Le système de compactage est un système à deux rouleaux, du type décrit dans le document brevet WO2014/202845, comprenant un premier rouleau 5 et un second rouleau 5' , 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.
Le système de guidage 4 permet de guider les fibres entrant dans la tête en direction d'un rouleau en position active sous la forme de deux nappes de fibres Fl et F2 (Fig 12), pour former une bande de fibres dans laquelle les fibres sont disposées sensiblement bord à bord. Le système de guidage 4 comprend une pièce centrale 40, en forme de coin, de section globalement triangulaire, présentant une première et une deuxième faces latérales 4a, 4b définissant deux plans de guidage P2, P3, se rapprochant l'un de l'autre d'amont en aval, une face supérieure 4c opposée au rouleau en position active, et une face arrière 4d et une face avant 4e sensiblement parallèles. Le premier module fonctionnel 6a et le second module fonctionnel 6b viennent respectivement à plat par une face principale 60a (Fig 6) contre les première et deuxième faces principales 4a, 4b de la pièce centrale, et forment à leur interface d'assemblage des premiers et des seconds canaux de guidage, respectivement pour le guidage des fibres de la première nappe et de la deuxième nappe.
A titre d'exemple, en référence à la figure 12, chaque face principale 4a, 4b de la pièce centrale est équipée d'une plaque de guidage, dite intérieure 4 6rainurée, munie de rainures 46a, et chaque face principale d'un module fonctionnel est équipée d'une plaque de guidage extérieure 47, la plaque de guidage extérieure venant à plat contre la plaque intérieure pour fermer les rainures et ainsi former les canaux de guidage. De préférence, la plaque de guidage extérieure présente des nervures s 'insérant dans les rainures de la plaque de guidage intérieure pour former les canaux de guidage. Les premiers canaux et les seconds canaux sont disposés en quinconce, selon deux plans P2, P3 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 en position active. Les plans P2, P3 de guidage sont disposés symétriquement de part et d'autre du plan P4 médian de symétrie du système de guidage.
Dans le présent mode de réalisation, la tête est par exemple prévue pour l'application de bandes de vingt-quatre fibres, chaque nappe comprenant 12 fibres, le système de guidage principal comprenant douze premiers canaux de guidage et douze seconds canaux de guidage.
Le montage coulissant de la partie mobile 22 sur la partie fixe 21 est réalisé via deux montants 41 support, chaque montant étant assemblé coulissant sur le bord avant 213a d'une plaque de montage. Pour ce faire, le bord avant de chaque plaque de montage est équipée d'un rail 214, et chaque montant support 41 est équipé de deux chariots (non représentés) venant se monter coulissant sur un rail. La pièce centrale 40 est assemblée par sa face arrière 4d à la face avant d'une première plaque support 42 qui est assemblée aux deux montants support 41. Le montage est réalisé de sorte que l'axe d'assemblage A7 soit contenu dans le plan médian P4 du système de guidage 4. La pièce centrale 40 est disposée du côté du plan de coulissement qui est opposé à l'axe d'assemblage A7, son plan médian P4 étant perpendiculaire au plan de coulissement Pl .
Chaque montant support 41 est relié à la platine 211 par un vérin de compactage 215, les vérins définissant la force de compactage avec laquelle les fibres sont appliquées sur le moule via l'un des rouleaux. Chaque vérin 215 est monté par son corps 215a de vérin sur la platine 211, et sa tige 215b s'étend parallèlement au plan de coulissement PI et est assemblée à l'extrémité supérieure d'un montant support 41. Les vérins sollicitent la partie mobile dans la direction opposée à la platine, soit verticalement vers le bas dans la configuration de la figure 2. Les vérins de compactage, par exemple de type pneumatique, sont commandés en pression pour adapter la force de compactage.
En référence aux figures 2 et 5, les deux rouleaux de compactage 5, 5' du système de compactage sont montés sur un même module support 50. Le module support 50 présente une section générale en U avec une base ou partie centrale 51 et deux barres ou parois latérales 52a, 52b. La base 51 se présente sous la forme d'une plaque sensiblement rectangulaire. Chaque paroi latérale 52a, 52b se présente sous la forme d'une plaque avec un bord supérieur 521 concave et un bord inférieur 522 ayant une portion centrale 522a rectiligne se prolongeant de chaque côté par une portion d'extrémité 522b rectiligne, disposée à 45° de la portion centrale, les deux portions d'extrémité étant disposées symétriquement de part et d'autre du plan symétrie P5 du module support et formant entre elles un angle de 90°. La base 52 est fixée aux portions centrales 522a des bords inférieurs des deux parois latérales. Les rouleaux 5, 5' sont montés entre les deux parois latérales, sur les portions d'extrémités 522b, autour d'axes de rotation A8, A8', lesdits axes étant disposés symétriquement de part et d'autre du plan de symétrie P5. Les deux parois latérales sont assemblées rigidement à la base. En variante les parois latérales et la base sont formées d'une seule pièce monobloc.
Chaque rouleau 5, 5' est par exemple un rouleau souple comprenant un cylindre en matériau élastomère 53 monté sur une tige 54 axiale rigide. Chaque rouleau est monté rotatif autour de son axe A8, A' 8 de rotation par les extrémités de sa tige axiale entre deux pièces d'assemblage 55, par exemple formant paliers, par lesquelles ledit rouleau est monté de manière amovible via des moyens d'assemblage aux deux parois latérales 52a, 52b, au niveau des portions d'extrémité 522b. Lesdits moyens d'assemblage sont par exemple de type pneumatique, magnétique ou mécanique.
Le module support 50 est monté rotatif sur la partie mobile 22 de la tête au moyen d'un bras 56, monté rotatif sur la face avant de la pièce centrale autour d'un axe de pivotement A9 inclus dans le plan P4, et assemblé à la paroi latérale 52a, dite avant, du module support. Le bras 56 est fixé à l'extrémité avant d'une tige axiale 57 (Fig 2) montée rotative sur la pièce centrale 40. Les parois latérales du module support sont disposées de part et d'autre de la pièce centrale, la paroi latérale arrière 52b passant sous le bord inférieur convexe de la première plaque support 42. Le bras est apte à pivoter autour de l'axe A9 de pivotement pour déplacer le module support entre deux positions, une première position du module support, dans laquelle le second rouleau est en position inactive et le premier rouleau 5 est en position active pour draper dans une première direction SI , tel qu'illustré à la figure 4, et une deuxième position du module support, dans laquelle le premier rouleau 5 est en position inactive et le second rouleau 5' en position active pour draper dans une deuxième direction S2, opposée à la première direction.
Le bras 56 est fixé sur une grande partie de la longueur de la paroi latérale avant du module support, sa section se réduisant en direction de son axe de pivotement.
Le module support est manœuvré entre ses deux positions par un système d'actionnement comprenant un moteur 58 agissant sur la tige axiale 57 du bras. En référence à la figure 4, le moteur 58 est monté, entre les deux plaques de montage 213, sur une seconde plaque support 43 assemblée sur les bords arrière des deux montants support 41. La tige axiale 57 (Fig.2) traverse la première et seconde plaque support 42, 43, et son extrémité arrière est équipée d'un pignon 57a. L'entraînement en rotation de la tige axiale est assuré par le moteur 58 via une courroie 58a montée sur un pignon de l'arbre d'entraînement du moteur 58 et le pignon 57a de la tige, un galet tendeur 59 maintenant la courroie tendue. Dans la position active du premier rouleau illustrée à la figure 3, les fibres sortant du système de guidage sont guidées vers le côté droit du premier rouleau 5 pour permettre le drapage des fibres avec ce premier rouleau dans la direction SI. L'axe A8 du premier rouleau est positionné en dessous du système de guidage, et à gauche du plan P4 de symétrie. Le plan P4 est par exemple sensiblement tangent à la surface cylindrique du premier rouleau en position active. Le second rouleau est en position inactive. Les portions d'extrémité 522b des parois latérales, qui définissent les plans d'assemblage des pièces d'assemblage du premier rouleau, sont disposées perpendiculairement au plan de coulissement, garantissant une bonne reprise par le module support des efforts de compactage transmis par le rouleau. Le second rouleau 5' est amené en position active et le premier rouleau en position inactive par rotation de 90° du bras autour de l'axe A9, dans le sens anti-horaire sur la figure 3, au moyen du moteur 58.
Dans la position active du second rouleau illustrée à la figure 6, les fibres sortant du système de guidage sont guidées vers le côté gauche du second rouleau 5' pour permettre le drapage des fibres avec ce premier rouleau dans la direction S2. L'axe A'8 du second rouleau est positionné en dessous du système de guidage, et à droite du plan P4 de symétrie. Le plan P4 est sensiblement tangent à la surface cylindrique du second rouleau en position active. Les portions d'extrémité 522b des parois latérales, qui définissent les plans d'assemblage des pièces d'assemblage du second rouleau, sont disposées perpendiculairement au plan de coulissement, garantissant une bonne reprise des efforts de compactage par le module support. Lors de la manœuvre du module support entre ses deux positions, la base du module support passe sous le bord aval 4f de la pièce centrale.
Des moyens de blocage 44, illustrés de manière schématique sur la figure 2, sont prévus pour assurer le blocage du module support dans ses première et deuxième positions. Ces moyens de blocage comprennent deux tiges de blocage 441 , 442, montées coulissante dans la pièce centrale et dont les axes sont disposés dans le plan P4 de symétrie. Les tiges de blocage sont aptes à être manœuvrées par un système d'actionnement 443 entre une position rétractée dans laquelle les tiges de blocage sont disposées dans la pièce centrale, à distance des parois latérales du module support, et une position active déployée dans laquelle les tiges de blocage sont en saillie par rapport aux faces avant et arrière 4d, 4e de la pièce centrale et viennent s'insérer dans des renfoncements ou ouvertures des parois latérales du module support pour bloquer en rotation le module support.
Suivant la figure 5, les parois latérales 52a, 52b présentent chacune un premier renfoncement 523a et un second renfoncement 523b disposées symétriquement de part et d'autre du plan P5 et parallèlement à ce dernier. Lorsque le module support est disposé dans sa première position, dans laquelle le premier rouleau est en position active, les premiers renfoncements sont centrés selon le plan P4. Les tiges de blocage sont manœuvrées vers leur position active, une première tige 441 de blocage s'insère dans le premier renfoncement 523a de la paroi latérale 52a avant, et la deuxième tige de blocage 442 s'insère dans le premier renfoncement 523a de la paroi latérale arrière 52b, tel qu'illustré à la figure 2. Les tiges assurent le blocage en rotation du module support dans sa première position et garantissent ainsi le maintien du premier rouleau dans sa position active. Par ailleurs, les tiges de blocage évitent que la tige axiale 57 reprenne l'ensemble des efforts de compactage, et protègent ainsi la tige axiale et le moteur 58. Dans la deuxième position du module support, les seconds renfoncements 523b sont centrés selon le plan P4, une première tige 441 de blocage s'insère dans le second renfoncement 523b de la paroi latérale 52a avant, et la deuxième tige de blocage 442 s'insère dans le second renfoncement 523b de la paroi latérale arrière 52b. Le système d'actionnement 443 est par exemple un système de vérin à pinces parallèles, chaque tige 441, 442 étant assemblée à une pince. Avantageusement, les plots de blocage présentent une partie d'extrémité conique venant s'insérer dans premiers et seconds renfoncements de forme conique complémentaire.
Chaque rouleau peut avantageusement être équipé d'un système de guidage additionnel (non représenté), tel que décrit dans le document brevet WO2014/202845, pour guider au plus près du rouleau les fibres sortant du système de guidage 4. Le système de guidage additionnel est par exemple monté entre les deux pièces d'assemblage 55, les deux systèmes de guidage additionnels étant disposés symétriquement de part et d'autre du plan P5, du côté extérieur des rouleaux.
Le module support est en outre équipé d'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 en position active. Ce système de chauffage permet d'au moins ramollir la résine de préimprégnation, dans le cas de fibres pré-imprégnées, ou le liant dans le cas de fibres sèches, et ainsi favoriser l'adhésion des bandes entre elles. Le système de chauffage comprend un premier ensemble de lampes infrarouge 45 associé au premier rouleau, qui est utilisé lorsque la tête drape avec le premier rouleau dans la première direction SI, et un deuxième ensemble de lampes infrarouge 45', associé au deuxième rouleau, qui est utilisé lorsque la tête drape avec le second rouleau dans la deuxième direction SI . Les ensembles sont assemblés entre deux supports 451 qui sont montés sur les bords latéraux 524 des deux parois latérales 52.
En référence aux figures 8 et 9, le premier module fonctionnel 6a comprend pour chaque fibre de la première nappe un système de coupe 7, un système de réacheminement 8, et un système de blocage 69.
Le module fonctionnel comprend des éléments supports sur lesquels sont montés les différents composants des systèmes précités. Le module support est monté mobile sur la pièce centrale via un système d'articulation 61 (Fig. 7) entre une position fermée active et une position ouverte dite de maintenance, tel que décrit ci-après.
Chaque système de coupe 7 comprend une lame 71 mobile métallique, et une lame fixe métallique, également appelée contre-lame 72, la lame 71 étant manœuvrée par un vérin de coupe 73 pneumatique entre une position déployée de repos et une position active de coupe pour couper une fibre de la première nappe.
En référence aux figures 9, 10 et 11, la lame 71 est formée d'une plaque plane rectangulaire présentant deux faces principales parallèles, appelées face intérieure 71a, et face extérieure 71b. La lame est montée fixe, de manière amovible, en porte à faux sur un support 74 de lame par sa partie proximale 715 de montage, le support de lame étant assemblé à l'extrémité de la tige 73a du vérin de coupe 73. La lame est munie, du côté de son extrémité distale 714, d'une lumière ouverture 710 traversante pour le passage d'une fibre, débouchant sur chaque face principale. Ladite ouverture forme deux bords latéraux 711 , un bord avant 712 opposé au vérin, disposé du côté de l'extrémité distale 714, et un bord arrière 713. Le bord avant est biseauté et constitue le bord de coupe de la lame, le biseau étant formé du côté de la face extérieure 71b.
La contre-lame 72 se présente sous la forme d'une plaque plane rectangulaire présentant une face principale intérieure 72a, une face principale extérieure 72b, et un bord avant biseauté, formant le bord de coupe 721 de la contre-lame, le biseau étant formé du côté de la face intérieure 72a. La largeur de la contre-lame correspond sensiblement à celle de la lame. La contre-lame est montée élastiquement en appui contre la surface intérieure de la lame de sorte que la contre-lame soit en appui linéaire par son arête de coupe 721a, également appelé fil ou tranchant, contre la lame. Pour ce montage, un levier 75 est monté pivotant sur le module fonctionnel autour d'un axe A10, l'axe de pivotement définissant un premier bras et un second bras de levier. La contre-lame est montée à l'extrémité du premier bras. Un ressort 76 de compression monté dans un logement du module fonctionnel agit sur le deuxième bras pour solliciter la contre-lame en appui contre la lame, le ressort sollicitant le levier dans le sens horaire sur la figure 9. La contre-lame forme un angle a avec la lame, par exemple d'environ 2°.
Dans la position déployée illustrée à la figure 9, la contre-lame est disposée contre la lame de sorte que son tranchant 721a soit positionnée au niveau de, ou au au-delà du bord arrière 713 par rapport au bord de coupe 712, par exemple au niveau dudit bord arrière. La manœuvre par le vérin de coupe de la lame de sa position déployée vers sa position rétractée permet la coupe par cisaillement d'une fibre passant dans l'ouverture. Dans la position rétractée, le tranchant 721a de la contre-lame est positionné entre le tranchant 712a de la lame et l'extrémité distale 714 de la lame. Tel qu'illustrée sur la figure 11, le bord de coupe 712 de la lame est avantageusement inclinée pour couper progressivement la fibre et réduire l'effort de coupe.
Selon une variante de réalisation, le bord de coupe 721 de la contre-lame est munie de micro-dentures, permettant de maintenir la fibre lors de la coupe afin d'éviter un déplacement latéral de la fibre lors de la coupe.
Pour assurer un bon guidage du mouvement en translation de la lame entre ses deux positions, le support 74 présente une branche 741 équipée d'une glissière 742 montée coulissante sur un rail 743 fixé au corps du vérin 73, parallèlement à la tige 73a de vérin.
La lame 71 est assemblée de manière amovible sur le support 74 de lame par des moyens de verrouillage rapide 77, tels que des verrous à levier de type grenouillères.
La contre-lame 72 est assemblée sur le levier 75 via des moyens d'assemblage 78 de type magnétique, tel qu'un aimant logé dans le bras de levier. La contre-lame présente avantageusement des échancrures dans lesquels viennent se positionner des ergots du bras de levier afin d'assurer un bon positionnement de la contre lame sur le levier. Selon un autre mode de réalisation, la contre-lame est assemblée par des moyens d'assemblage de type mécanique, par exemple au moyen d'une ou plusieurs vis. La contre-lame présente avantageusement un deuxième bord de coupe 723 sur son bord opposé au premier bord de coupe 721. La contre-lame peut alors être montée en sens inverse sur le levier pour utiliser ce deuxième bord de coupe lorsque le premier bord de coupe est usé.
Les systèmes de coupe sont montés côte à côte sur le premier module fonctionnel, un système de coupe étant prévu pour chaque fibre de la première nappe. Les leviers 75 des systèmes de coupe sont montés rotatifs indépendamment les uns des autres sur une même tige axiale 751, chaque levier étant sollicité par son propre ressort.
Dans la position fermée active du module fonctionnel illustré notamment à la figure 12, les ouvertures 710 des lames sont disposées sous la pièce centrale 40 sous le bord aval 4f, en vis-à-vis des canaux de guidage. Les tiges des vérins de coupe qui sont parallèles aux lames de coupe, forment un angle inférieur à 90° par rapport au plan de guidage P2, par exemple de l'ordre de 45°.
Chaque système de réacheminement 8 du premier module fonctionnel comprend un contre-galet 81 monté libre en rotation à l'extrémité de la tige d'un vérin 82a de réacheminement pneumatique 82 via une chape. Le vérin est apte à déplacer le contre-galet entre une position inactive écartée et une position active dans laquelle le contre- galet vient plaquer une fibre contre un premier rouleau d'entraînement monté sur la pièce centrale 40. En référence à la figure 12, les contre- galets du module fonctionnel sont montés en amont des systèmes de coupe par rapport au sens de défilement des fibres, chaque contre-galet étant centré selon un canal de guidage de la première nappe dans la position fermée du module fonctionnel. Pour des raisons d'encombrement des contre-galets, les contre-galets sont disposés ici en deux rangées superposées, de sorte que les tiges de vérin soient disposées sensiblement perpendiculairement au plan de guidage P2. Les contre-galets d'une première rangée coopèrent avec un premier rouleau d'entraînement 83a, les contre-galets de la deuxième rangée, disposée entre la première rangée et les systèmes de coupe, coopérant avec un autre premier rouleau d'entraînement 83b. Les contre-galets et les rouleaux d'entraînement 83a, 83b sont disposés au niveau d'ouvertures traversantes respectivement de la plaque de guidage extérieure et de la plaque de guidage intérieure. Un contre-galet est prévu pour chaque fibre de la première nappe, deux fibres adjacentes de la première nappe étant réacheminées par des contre-galets de rangées différentes.
Chaque système de blocage 69 comprend un plot de blocage 691 monté à l'extrémité de la tige 692a d'un vérin de blocage 692. Le plot présente une partie distale cylindrique, définissant une surface d'appui plane perpendiculaire à la tige de vérin. Le plot passe dans une ouverture de la plaque de guidage extérieure. Le module fonctionnel comprend un système de blocage pour chaque fibre de la première nappe Les systèmes de blocage sont disposés côte à côte en une rangée, en amont des systèmes de réacheminement, de sorte les tiges soient centrées selon les premiers canaux, sensiblement perpendiculairement au premier plan de guidage P2. Le vérin est apte à déplacer le plot entre une position inactive et une position active pour bloquer une fibre. En position inactive, le plot est écarté du canal de guidage auquel il est associé. Lors de son déplacement vers la position active, le plot vient en butée par sa surface d'appui contre un contre-outil, et pince la fibre. Les contre-outils des systèmes de blocage sont formés par exemple d'une même barre métallique logée dans un renfoncement de la plaque de guidage intérieure. Le deuxième module fonctionnel 6b pour la deuxième nappe de fibres F2 est identique au premier module fonctionnel, et comprend, en référence à la figure 12, des systèmes de coupe 7', des systèmes de réacheminement 8' et des systèmes de blocage 69' . Dans sa position fermée active, le deuxième module fonctionnel vient à plat par sa surface principale contre la deuxième face latérale 4a de la pièce centrale. La pièce centrale est équipée de deux deuxièmes rouleaux d'entraînement 84a, 84b pour coopérer avec les contre-galets de réacheminement des systèmes de réacheminement du deuxième module fonctionnel. Les premiers et deuxièmes rouleaux sont positionnés symétriquement de part et d'autre du plan P4. Les quatre rouleaux d'entraînement 83a, 83b, 84a, 84b sont entraînés en rotation via une courroie par un seul moteur. Les rouleaux d'entraînement sont montés rotatif dans des alésages de la pièce centrale autour d'axes de rotation parallèles au plan P4. Les rouleaux d'entraînement sont montés sur la pièce centrale 40, de manière démontable, par la face avant 4e de la pièce centrale. L'extrémité arrière de chaque rouleau traverse la première plaque support 42 et est munie de moyens d'accouplement aptes à coopérer avec des moyens d'accouplement complémentaires montés sur un pignon 85 monté rotatif sur la deuxième plaque support 43. Ces moyens d'accouplement permettent un accouplement automatique, sensiblement sans jeu, de chaque rouleau d'entraînement avec son pignon associé, lorsque le rouleau d'entraînement est inséré dans la pièce centrale par la face avant. En référence à la figure 4, les quatre pignons 85 des rouleaux de réacheminement sont disposés entre la première plaque support 42 et la deuxième plaque support 43. Un moteur de réacheminement 86 est monté sur la face arrière de la deuxième plaque support, son arbre d'entraînement traversant ladite deuxième plaque et étant équipé d'un pignon 86b. Une courroie crantée 87 est montée sur le pignon 86b du moteur, les quatre pignons 85, ainsi que sur des poulies de renvoi 88, de sorte que, en référence à la disposition de la figure 7, les premiers rouleaux d'entraînement 83a, 83b pour le premier module fonctionnel soient entraînés en rotation dans le sens anti-horaire, et les deuxièmes rouleaux d'entraînement 84a, 84b pour le deuxième module fonctionnel soient entraînés en rotation dans le sens horaire. Le moteur d'entraînement 86 est piloté par l'unité de commande de la machine pour entraîner les rouleaux, par exemple de sorte que la vitesse périphérique desdits rouleaux corresponde à la vitesse du point central de l'outil, ou TCP, défini comme étant le milieu de la ligne d'intersection entre la surface du rouleau de compactage en position active et la surface de drapage.
Pour accéder aux extrémités avant des premiers rouleaux, et notamment dégager le bras 56, le support mobile est amené dans sa deuxième position. Le support mobile est amené dans sa première position pour accéder aux deuxièmes rouleaux d'entraînement.
Chaque module fonctionnel est monté mobile sur la pièce centrale via deux systèmes d'articulation 61 , un premier système d'articulation est monté entre une première face latérale avant du module fonctionnel et la face avant 4e de la pièce centrale, le second système d'articulation étant monté entre la deuxième face latérale du module fonctionnel et la face arrière 4d de la pièce centrale. En référence aux figures 7 et 8, chaque système d'articulation est du type à mouvements combinés de rotation et de translation, comprenant un système à double biellettes, les biellettes 611 , 612 étant assemblées pivotantes d'un côté à une face latérale du module, et de l'autre côté à une pièce d'assemblage 613 qui vient s'assembler de manière démontable à une pièce d'assemblage complémentaire 614 montée sur l'une des faces avant et arrière de la pièce principale.
Les systèmes d'articulation permettent la manœuvre du module entre une position fermée active, tel qu'illustré par exemple en figures 6 et 12, dans laquelle la face principale 60a munie de la plaque de guidage extérieure est plaquée contre la face latérale de la pièce centrale équipée de sa plaque de guidage intérieure, et une position ouverte de maintenance illustrée à la figure 7, dans laquelle la face principale 60a est écartée de la pièce centrale, et est disposé à environ 70-110° de la face latérale. Sur les figures 7 à 9, le premier module fonctionnel est représenté sans sa plaque de guidage extérieure. Le module est amené en position ouverte de maintenance pour réaliser des opérations de maintenance sur le module fonctionnel, ainsi que sur la plaque de guidage et/ou les rouleaux d'entraînement.
Pour chaque module fonctionnel, les vérins de coupe 73, les vérins de réacheminement 82 et les vérins de blocage 692 sont connectés à des distributeurs pneumatiques formés d'électro vanne, représentées schématiquement sous les références 79, 89 et 693, montées sur le module fonctionnel, et asservis par une unité de commande de la tête. L'alimentation pneumatique des vérins est réalisée lorsque le module est en position fermée. Les entrées et sorties des électrovannes sont reliées par des conduits (non représentés), respectivement aux chambres des vérins et à des systèmes de connexion disposés sur la face principale du module, de part et d'autre des contre- galets et des plots de blocage. Lorsque le module est en position fermée, ces systèmes de connexion sont aptes à se connecter de manière étanche à des systèmes de connexion complémentaires 48a, 48b disposés sur la face principale de la pièce centrale et connectés à des conduits d'alimentation en air comprimé. Lors de la fermeture du module, les systèmes d'articulation assure un mouvement final de translation permettant la connexion pneumatique.
Chaque module fonctionnel peut en outre être équipé sur sa face principale ou en partie haute du module d'un système de connexion électrique apte à coopérer avec des systèmes de connexion électrique complémentaires sur la pièce centrale pour une connexion électrique automatique des électro vannes, ainsi que d'autres éventuels équipements montés sur le module, lorsque le module fonctionnel est amené en position fermée.
Pour faciliter la manœuvre de chaque module fonctionnel entre ses deux positions, deux vérins d'assistance 62 sont montés pivotant entre la pièce centrale 40 et le module fonctionnel. Côté pièce centrale, le vérin est monté pivotant par son corps de vérin à une plaque support
63 montée sur la face supérieure de la pièce centrale. Par ailleurs, chaque module fonctionnel est avantageusement équipé d'une poignée
64 pour faciliter sa manœuvre entre ses deux positions. Des moyens de blocages sont prévus pour bloquer chaque module dans sa position fermée
Pour décaler le deuxième ensemble de lampes infrarouge 45' et permettre la manœuvre du module fonctionnel vers sa position ouverte, le support mobile 50 est déplacé au préalable vers une première position de maintenance illustrée à la figure 6, dans laquelle le module support est davantage décalée vers la droite, le bras effectuant une rotation supplémentaire dans le sens anti-horaire, par exemple d'environ 15-30° par rapport à la deuxième position du module dans laquelle le second rouleau est en position active. Le module support est également déplaçable dans une deuxième position de maintenance, dans laquelle le module support est disposé du côté du premier module fonctionnel, dans une position symétrique à celle du module support en première position de maintenance. Le module support 50 est amené dans cette deuxième position de maintenance pour réaliser des opérations de maintenance sur le deuxième module fonctionnel en position ouverte, ainsi que sur la plaque de guidage et/ou les rouleaux d'entraînement. Selon un autre mode de réalisation, les ensembles de lampes infrarouges 45, 45' sont montés pivotants les modules fonctionnels, autour d'un axe par entre une position active illustrée sur les figures et une position écartée, dans laquelle les lampes sont écartées de la pièce centrale pour permettre la manœuvre des modules fonctionnels entre leurs deux positions lorsque le module support est dans ses première et deuxième positions. Chaque ensemble de lampes I est par exemple monté pivotant sur un bord latéral 524 de la paroi latérale 52a avant autour d'un axe parallèle audit bord latéral.
En référence aux figures 2 et 12, la platine présente une partie 211c s'étendant au-delà du plan de coulissement PI, au-dessus de la partie mobile 22 de la tête. Les tubes d'acheminement 926, 927 sont montés via les systèmes de fixation aval 925, par exemple sous la forme de cassettes, sur la face supérieure 211a de cette partie 211c de platine, en deux rangées parallèles au plan P4, une première rangée de tubes 926 pour amener dans la tête les fibres F 1 de la première nappe, et une deuxième rangée de tubes 927 pour amener dans la tête les fibres F2 de la deuxième nappe. La gaine 922 est fixée en extrémité à une pièce de montage 928 cylindrique qui est fixée sur la face supérieure de la platine. En sortie de tubes, chaque fibre passe dans une ouverture centrale 216 de la platine, puis sur deux galets afin d'être écartée du plan P4 et d'être guidée dans les canaux de guidage selon les plans PI et P2. Chaque fibre passe sur un premier galet 217 monté rotatif sur la platine, sous la face inférieure de cette dernière, puis sur un second galet 461 monté sur la pièce centrale 40 pour orienter la fibre dans son canal de guidage. Une paire de premier galet et second galet est prévue pour chaque fibre. Avantageusement, les galets 461 pour une nappe de fibre sont montés sur un support solidaire de la plaque de guidage intérieure associée à ladite nappe.
Le premier module et le second module sont identiques et interchangeables. Pour les opérations de calibration des systèmes de coupe, de réacheminement et de blocage, chaque module fonctionnel peut être démonté de la tête, et monté sur un banc de calibration.
Les plaques de guidage intérieures comprennent avantageusement deux barres transversales, l'une disposée en partie supérieure et l'autre en partie inférieure, pour maintenir les fibres sur lesdites plaques lorsque les modules fonctionnels sont amenés en position ouverte, et assurer le bon positionnement des fibres lors de la fermeture des modules fonctionnels.
Selon une variante de réalisation, pour garantir la précision et la robustesse du montage pivotant du module support, un second bras courbé est assemblé à la paroi latérale arrière 525 du module support, ledit second bras est courbé pour contourner les plaques de montage 213 et venir se monter sur l'extrémité arrière de la tige axiale 57.
La machine comprend une unité de commande (non représentée) pour commander les déplacements du robot selon des séquences programmées, ainsi que la tête de placement de fibres, notamment les électrovannes des vérins de coupe, des vérins de réacheminement, et des vérins de blocage, le vérin de commande des tiges 441 , 442 pour le blocage du module support, le moteur des rouleaux d'entraînement, et le moteur pour le pivotement du module support.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec un mode de réalisation particulier, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Machine d'application de fibres pour la réalisation de pièces en matériau composite comprenant une tête d'application de fibres comprenant
- au moins un rouleau (5, 5') d'application pour l'application d'une bande formée de plusieurs fibres (Fl , F2) sur une surface d'application,
- un système de guidage (4) pour guider les fibres sous la forme d'une bande vers ledit rouleau d'application, comprenant une pièce centrale (40), présentant une première et une seconde faces latérales (4a, 4b), équipées respectivement de premiers et seconds moyens de guidage, définissant deux plans de guidage (P2, P3) pour guider les fibres vers le rouleau sous la forme de deux nappes de fibres,
- des moyens de coupe comprenant des premiers systèmes de coupe (7) pour couper les fibres (Fl) de la première nappe et des seconds systèmes de coupe (7') pour couper les fibres (F2) de la deuxième nappe, chaque système de coupe comprenant un lame (72) apte à être manœuvrée par un vérin de coupe (73) entre une position de repos et une position active pour couper une fibre,
- des moyens de réacheminement comprenant des premiers systèmes de réacheminement (8) pour réacheminer les fibres (Fl) de la première nappe et des seconds systèmes de réacheminement (8') pour réacheminer les fibres (F2) de la deuxième nappe, chaque système de réacheminement comprenant un contre-galet (81) actionné par un vérin de réacheminement (82) entre une position de repos et une position active, chaque contre-galet en position active des premiers systèmes d'actionnement étant apte à plaquer une fibre (Fl) contre au moins un premier rouleau d'entraînement (83a, 83b) monté sur la pièce centrale (40), et chaque contre-galet en position active des seconds systèmes d'actionnement étant apte à plaquer une fibre contre au moins un deuxième rouleau (84a, 84b) d'entraînement montés sur la pièce centrale,
caractérisée en ce que la tête comprend
- un premier module fonctionnel (6a) portant les lames de coupe (72) et les vérins de coupe (73) des premiers systèmes de coupe (7), et les contre-galets (81) et les vérins de réacheminement (82) des premiers systèmes de réacheminement, lesdites lames et les contre-galets étant positionnés au niveau d'une face principale (60a) du premier module fonctionnel,
- un second module fonctionnel (6b) portant les lames de coupe et les vérins de coupe des seconds systèmes de coupe (7'), et les contre- galets et les vérins de réacheminement des seconds systèmes de réacheminement (8'), lesdites lames et les contre-galets étant positionnés au niveau d'une face principale du second module fonctionnel,
le premier et second modules fonctionnels (6a, 6b) sont montés mobiles sur la partie centrale (40), le premier module fonctionnel étant déplaçable entre une position fermée active dans laquelle sa face principale (60') vient contre la première face latérale (4a) de la pièce centrale, et une position ouverte de maintenance dans laquelle la face principale du module est écartée de la première face latérale, le second module fonctionnel étant déplaçable entre une position fermée active dans laquelle sa face principale vient contre la deuxième face latérale (4b) de la pièce centrale, et une position ouverte dans laquelle la face principale du module est écartée de la deuxième face latérale.
2. Machine selon la revendication 1 , caractérisée en ce que les faces latérales (4a, 4b) de la pièce centrale (40) présentent des moyens de connexion électrique et/ou pneumatique aptes à coopérer avec des moyens de connexions complémentaires (48a, 48b) présents sur la face principale (60a) d'un module fonctionnel (6a, 6b) lorsque ce dernier est en position active, pour alimenter électriquement et/ou pneumatiquement les vérins de coupe et les vérins de réacheminement dudit module fonctionnel.
3. Machine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que chaque module fonctionnel (6a, 6b) est monté de manière démontable sur la pièce centrale (40).
4. Machine selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le premier module et le second modules (6a, 6b) fonctionnels sont identiques, chaque module fonctionnel pouvant être assemblé sur une des deux faces latérales (4a, 4b) de la pièce centrale (40).
5. Machine selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que chaque module fonctionnel (6a, 6b) est monté sur la pièce centrale (40) par au moins un système d'articulation (61) par lequel le déplacement du module fonctionnel entre ses deux positions s'effectue au moins par un mouvement de rotation.
6. Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que chaque module fonctionnel (6a, 6b) est monté sur la pièce centrale (40) par un système d'articulation (61) de type à mouvements combinés de rotation et de translation.
7. Machine selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les vérins de coupe et les vérins de réacheminement sont des vérins de type pneumatiques, pilotés par des électro vannes (79, 89) montées sur les modules fonctionnels.
8. Machine selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que chaque système de coupe (7, 7') comprend une contre-lame (72) maintenue élastiquement en appui contre la lame (71) par son arête de coupe (721a), pour couper par cisaillement une fibre lors du déplacement de la lame (71) par rapport à la contre-lame de sa position de repos vers sa position active, la lame et la contre-lame étant montées sur le module fonctionnel.
9. Machine selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'elle comprend en outre des premiers systèmes de blocage (69) montés sur le premier module fonctionnel pour bloquer les fibres (Fl) de la première nappe, et des seconds systèmes de blocage (69') montés sur le second module fonctionnel pour bloquer les fibres (F2) de la deuxième nappe, chaque système de blocage comprenant un plot de blocage apte à être manœuvré par un vérin de blocage (73) entre une position de repos et une position active pour bloquer une fibre, les vérins de blocage sont des vérins de type pneumatiques, pilotés par des électrovannes (693) montées sur les modules fonctionnels.
10. Procédé de réalisation de pièces en matériau composite, comprenant le drapage de fibres sur une surface d'application, caractérisé en ce que ledit drapage est réalisé au moyen d'une machine d'application de fibres selon l'une des revendications 1 à 9.
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