WO2007006879A1 - Guide mobile pour tete de drapage - Google Patents

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Pierre André Henri TILLEMENT
Hervé Guy Loic PERONNET
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Forest Line Capdenac SAS
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Forest Line Capdenac SAS
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    • 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
    • B29C70/386—Automated tape laying [ATL]
    • B29C70/388—Tape placement heads, e.g. component parts, details or accessories

Definitions

  • the invention relates to a drape head of a fiber web on a mold.
  • the composite tape is unwound from a cassette to pass over the drape head where the prepreg fiber ribbon is separated from the carrier tape, the latter being returned to a winding mandrel, while the prepreg is applied to the mold or the previous layers already deposited by a roller or an applicator shoe connected to the drape head.
  • the draping head is movable along several axes so as to adapt to the increasingly complex shapes of the parts to be produced according to this technique.
  • the separation of the prepreg and its support must be as close as possible to the laying roll of the layup head disposed transversely to the tape.
  • the object of the invention is to improve the known draping head to remedy this problem.
  • the invention achieves its goal through a drape head of a prepreg tape in which a prepreg tape attached to a carrier tape is separated from its carrier tape by peeling by means of a separator just upstream of a carrier member. depositing the prepreg tape on a removal tool, characterized in that the distance between the separator and the removal is adjustable.
  • This distance is adjustable during removal between a minimum value where the separator and the dispensing member are very close to one another and a maximum value where they are separated by a distance at least equal to the width of the ribbon (for a 45 ° cut), so as to allow separation of the support in the case of successive sections separated by an oblique cut.
  • Adjustment means are therefore provided, which advantageously consist of a movable carriage on which the separator is mounted.
  • This carriage is advantageously mounted on two rails to allow perfect guidance.
  • the carriage also comprises a fixed plate for supporting the ribbon when the separator is in a position remote from the dispensing member.
  • FIG. 1 is a diagrammatic side view of a lay-up head during the removal of a prepreg ribbon on a depositing tool according to the invention.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the essential elements of FIG. 1.
  • FIG 3 is a diagram showing in side view the respective variable positions of the separator and deposition roller.
  • FIG 4 is a representation, in perspective from above, of the front of an embodiment of device with moving carriage according to the invention.
  • FIG. 5 is a representation, in perspective from below, of the same device of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a schematic view of a drape head incorporating the device of FIGS. 4 and 5.
  • the prepreg tape 10 is fed through the drape head 20 over and near a depositing tool 11, such as a mold, on which the tape 10 is deposited and applied by a moving roll 21 with the drape head in the direction of the arrow F.
  • the tape 10 is, before removal, attached to a support tape 12 from which it is separated by a separator 23, as close as possible before removal, to be returned under a acute angle to a mandrel 22 embedded on the layup head 20 and exerting a constant tension.
  • the axis of travel of the prepreg 10 must remain as close as possible to the axis of the deposition roller 21, to which contribute the stiffness of the support 10. tension and the principle of the acute angle of peeling.
  • Diagrammatic cutting means 24 are incorporated in the draping head, upstream of the point of deposition, to cut the prepreg tape 10 without cutting the support 12.
  • the cutout 13 may be oblique, for example at 45 °, so that a tail 1Oq of a ribbon strip 10 already being deposited by the roller 21 next to a head 1Ot of the next ; the triangular head 1Ot therefore crosses the separator 23 while the entire tail 1Oq has not yet been deposited by the roller. It is therefore necessary to allow the peeling of the head 1Ot prevent it from engaging under the deposition roller 21; it is therefore necessary that the distance D between the deposition roller 21 and the separator 23 is greater than the length of the cut, which is equal, for an oblique cut at 45 °, to the width L of the ribbon 10.
  • this distance is adjusted between the deposition roller 21 and the separator 23, as shown diagrammatically in FIG. 3, in which three positions of advance of the separator have been represented, respectively, a maximum advanced position 23m, an intermediate position 23i and a minimum retracted position 23r.
  • Position 23m will be used when the separation is at a 90 ° cut
  • the separator 23 When cutting at 45 °, the separator 23 will be moved back to position 23r to allow separation. Then, after separation and removal of the tail 1Oq of the previous section, it will advance again the separator in position 23M near the deposition roller to allow optimal guidance throughout the next len starting with the head 10t.
  • the point of recoil will be a function of the angle and the width of the ribbon so as to respect the principles which have just been described.
  • the separator 23 is mounted on a sliding carriage device 26 on rails so as to move perfectly parallel to the central axis 25 of the deposition roller 21.
  • FIGS. 4 to 6 An embodiment of such a device 26 with a carriage is shown in FIGS. 4 to 6.
  • the device 26 comprises a frame 27 fixed on the drape head 10.
  • the mandrel 22 is mounted between two sides of the frame 27.
  • Two rails or parallel slides 28 allow to slide the carriage 29 which carries the separator 23 in the form of a separation strip, possibly assisted by a return roller 30 to the mandrel 22.
  • the tray support 31, fixed relative to the frame 29, supports the ribbon between the separator 23 and deposition roller 21.
  • This fixed support 31 is made of non-stick material and its edge is optionally crenellated as shown to allow the passage of sensor beams.
  • the carriage 29 is driven for example by means of a motor 32 driving by pulleys and a belt 33 a ball screw 34 cooperating with a nut connected to the carriage 29.
  • Figure 6 schematically shows the device 26 on a double-type topping head 20 used for a one or two-phase process.
  • This head is intended to be mounted, movable along different axes, at the bottom of a beam suspended from a mobile gantry above the removal tool.
  • the composite tape is unrolled from a cassette 35, passes on a reel sector 36, the separator film is separated and sent on the reel 37. The remainder of the tape passes through the stations. cutout 24 and the device 26 with moving carriage already described.

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Abstract

Dans cette tête de drapage (20) d'un ruban préimprégné, un ruban préimprégné (10) accolé à un ruban de support (12) est séparé de son ruban de support par pelage au moyen d'un séparateur (23) juste en amont d'un organe (21) de dépose du ruban préimprégné (10) sur un outillage de dépose (11) ; il est prévu des moyens (26) d'ajustement de la distance entre le séparateur (23) et l'organe de dépose (21) en cours de dépose.

Description

Guide mobile pour tête de drapage
L'invention concerne une tête de drapage d'une nappe de fibres sur un moule.
Il est connu, par exemple par les documents US 4842684 et US 5431749, de déposer automatiquement sur un moule ou outillage de dépose, grâce à un robot muni d'une tête de drapage, une nappe de fibres pour la fabrication de pièces diverses telles que des ailes d'avion, à partir d'un ruban composite constitué d'éléments de fibres (carbone, verre, Kevlar®, etc.) encollées, par imprégnation d'une résine thermodurcissable ou thermoplastique, et supportées sur un ruban de support en papier ou en film plastique. Le ruban composite est dévidé d'une cassette pour passer sur la tête de drapage où le ruban de fibres préimprégnées est séparé du ruban de support, ce dernier étant renvoyé sur un mandrin d'enroulement, tandis que le préimprégné est appliqué sur le moule ou les couches précédentes déjà déposées par un rouleau ou un sabot applicateur lié à la tête de drapage. La tête de drapage est mobile selon plusieurs axes de manière à s'adapter aux formes de plus en plus complexes des pièces à réaliser selon cette technique.
De plus, compte tenu des formes des pièces réalisées, et notamment de leurs bords, il ne convient pas seulement de déposer des tronçons de ruban parfaitement rectangulaires, mais également des tronçons de formes diverses, obtenus par découpe du ruban. Cette découpe se fait soit tout à fait en amont dans le procédé, les tronçons successifs prédécoupés étant disposés sur le ruban de support et enroulés sur la cassette installée sur la tête de drapage, soit par découpe du préimprégné au niveau de la tête de drapage elle-même : un couteau mécanique ou à ultrasons coupe le ruban préimprégné directement sur son papier support sans couper ce dernier qui sera réenroulé sur le mandrin après pelage.
Pour assurer au mieux le guidage du préimprégné, la séparation du préimprégné et de son support doit se faire le plus près possible du rouleau de dépose de la tête de drapage, disposé transversalement au ruban.
Toutefois, cette exigence est difficile à réaliser lorsque les découpes successives du préimprégné sont disposées sur le ruban support d'une manière qui conduit à voir côte à côte dans une même ligne transversale du ruban des parties de deux tronçons successifs : c'est le cas notamment lors d'une découpe oblique, par exemple à 45°, entre deux tronçons, où la queue du premier tronçon côtoie la tête du second tronçon. Afin d'éviter que la tête du second tronçon passe sous le rouleau de dépose alors que le premier tronçon n'est pas encore totalement déposé, on est alors obligé de maintenir la distance entre ledit rouleau et le séparateur à une distance supérieure à la longueur de chevauchement des deux tronçons successifs, c'est-à-dire supérieure à la largeur du ruban dans le cas d'une découpe à 45° où la longueur de chevauchement égale la largeur du ruban. Cette distance nécessaire est donc plus grande que ce qui serait souhaitable dans les cas où elle n'est pas rendue indispensable à cause de la découpe oblique, et notamment dans le cas normal d'une simple découpe transversale. Il en résulte un risque de mauvais guidage du ruban de préimprégné.
Le but de l'invention est d'améliorer la tête de drapage connue pour remédier à ce problème.
L'invention atteint son but grâce à une tête de drapage d'un ruban préimprégné dans laquelle un ruban préimprégné accolé à un ruban de support est séparé de son ruban porteur par pelage au moyen d'un séparateur juste en amont d'un organe de dépose du ruban préimprégné sur un outillage de dépose, caractérisé en ce que la distance entre le séparateur et l'organe de dépose est ajustable.
Cette distance est ajustable en cours de dépose entre une valeur minimale où le séparateur et l'organe de dépose sont très voisins l'un de l'autre et une valeur maximale où ils sont séparés par une distance égale au moins à la largeur du ruban (pour une coupe à 45°), de façon à permettre la séparation du support dans le cas de tronçons successifs séparés par une découpe oblique.
Des moyens d'ajustement sont donc prévus, qui consistent avantageusement en un chariot mobile sur lequel est monté le séparateur.
Ce chariot est avantageusement monté sur deux rails pour permettre un parfait guidage.
Avantageusement, le chariot comprend aussi un plateau fixe destiné à soutenir le ruban lorsque le séparateur est dans une position éloignée de l'organe de dépose.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
-la figure 1 est une vue schématique de côté de tête de drapage lors de la dépose d'un ruban de préimprégné sur un outillage de dépose, conformément à l'invention.
-la figure 2 est une vue schématique en plan des éléments essentiels de la figure 1.
-la figure 3 est un schéma représentant en vue de côté les positions variables respectives du séparateur et de rouleau de dépose.
-la figure 4 est une représentation, en perspective de dessus, de l'avant d'un mode de réalisation de dispositif à chariot mobile conforme à l'invention.
-la figure 5 est une représentation, en perspective de dessous, du même dispositif de la figure 4. -la figure 6 est une vue schématique d'une tête de drapage intégrant le dispositif des figures 4 et 5.
Le ruban de préimprégné 10 est amené par la tête de drapage 20 au - dessus et à proximité d'un outillage de dépose 11, tel qu'un moule, sur lequel le ruban 10 est déposé et appliqué par un rouleau de dépose 21 se déplaçant avec la tête de drapage dans le sens de la flèche F. Le ruban 10 est, avant sa dépose, accolé à un ruban de support 12 dont il est séparé par un séparateur 23, le plus près possible avant dépose, pour être renvoyé sous un angle aigu vers un mandrin 22 embarqué sur la tête de drapage 20 et exerçant une tension constante.
Pour respecter la position théorique du ruban de préimprégné 10 sur l'outillage 11, l'axe de défilement du préimprégné 10 doit rester le plus près possible de l'axe du rouleau de dépose 21, ce à quoi contribuent la raideur du support 10 en tension et le principe de l'angle aigu de pelage.
Des moyens de coupe schématisés 24 sont incorporés à la tête de drapage, en amont du point de dépose, pour couper le ruban de préimprégné 10 sans couper le support 12.
Comme le montre la figure 2, la découpe 13 peut être oblique, par exemple à 45°, ce qui fait qu'une queue 1Oq d'un lé de ruban 10 déjà en cours de dépose par le rouleau 21 côtoie une tête 1Ot du lé suivant ; la tête triangulaire 1Ot franchit donc le séparateur 23 alors que l'intégralité de la queue 1Oq n'a pas encore été déposée par le rouleau. Il faut donc pour permettre le pelage de la tête 1Ot empêcher qu'elle ne s'engage sous le rouleau de dépose 21 ; il faut donc que la distance D entre le rouleau de dépose 21 et le séparateur 23 soit supérieure à la longueur de la découpe, laquelle est égale, pour une découpe oblique à 45°, à la largeur L du ruban 10. Selon l'invention, on rend réglable cette distance entre le rouleau de dépose 21 et le séparateur 23, comme schématisé sur la figure 3, où l'on a représenté trois positions d'avancée du séparateur, respectivement, une position avancée maximum 23m, une position intermédiaire 23i et une position reculée minimum 23r.
La position 23m sera utilisée lorsque la séparation se fait au niveau d'une coupe à 90°
Lors d'une coupe à 45°, on reculera le séparateur 23 jusque dans la position 23r pour permettre la séparation. Puis, après séparation et dépose de la queue 1Oq du tronçon précédent, on avancera à nouveau le séparateur en position 23M à proximité du rouleau de dépose pour permettre le guidage optimal tout au long du lé suivant commençant par la tête 10t.
Pour les autres angles de coupe, le point de recul sera fonction de l'angle et de la largeur du ruban de façon à respecter les principes qui viennent d'être décrits.
Pour permettre en pratique le déplacement du séparateur, le séparateur 23 est monté sur un dispositif 26 à chariot coulissant sur des rails de façon à se déplacer parfaitement parallèlement à l'axe central 25 du rouleau de dépose 21.
Un exemple de réalisation d'un tel dispositif 26 à chariot est représenté sur les figures 4 à 6. Le dispositif 26 comprend un bâti 27 fixé sur la tête de drapage 10. Le mandrin 22 est monté entre deux côtés du bâti 27. Deux rails ou glissières parallèles 28 permettent de monter en coulissement le chariot 29 qui porte à l'avant le séparateur 23 sous forme d'une réglette de séparation, éventuellement assistée d'un rouleau 30 de renvoi vers le mandrin 22. Le support en plateau 31, fixe par rapport au bâti 29, supporte le ruban entre le séparateur 23 et rouleau de dépose 21. Ce support fixe 31 est réalisé en matériau anti-adhérent et son bord est éventuellement crénelé comme représenté pour permettre le passage de faisceaux de capteurs. L'entraînement du chariot 29 se fait par exemple au moyen d'un moteur 32 entraînant par des poulies et une courroie 33 une vis à billes 34 coopérant avec un écrou lié au chariot 29.
La figure 6 montre schématiquement le dispositif 26 embarqué sur une tête de nappage 20 de type double utilisé pour un procédé à une ou à deux phases. Cette tête est destinée à être montée, mobile selon différents axes, en bas d'une poutre suspendue à un portique mobile au-dessus de l'outillage de dépose. Pour la phase équipée du dispositif de l'invention, le ruban composite est déroulé d'une cassette 35, passe sur un secteur de dévidoir 36, le film séparateur est séparé et envoyé sur la bobine 37. Le reste du ruban traverse les postes de découpe 24 et le dispositif 26 à chariot mobile déjà décrits.

Claims

REVENDICATIONS
1. Tête de drapage (20) d'un ruban préimprégné dans laquelle un ruban préimprégné (10) accolé à un ruban de support (12) est séparé de son ruban de support par pelage au moyen d'un séparateur (23) juste en amont d'un organe (21) de dépose du ruban préimprégné (10) sur un outillage de dépose (11), caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (26) d'ajustement de la distance entre le séparateur (23) et l'organe de dépose (21).
2. Tête de drapage (20) selon la revendication 1, caractérisé en ce que cette distance est ajustable en cours de dépose entre une valeur minimale où le séparateur (23) et l'organe de dépose (21) sont très voisins l'un de l'autre et une valeur maximale où ils sont séparés par une distance égale au moins à la largeur du ruban (10).
3. Tête de drapage (20) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens d'ajustement (26) comprennent en un chariot mobile (29) sur lequel est monté le séparateur (23).
4. Tête de drapage (20) selon la revendication 3, caractérisée en ce que le chariot (29) est monté sur deux rails (28). Tête de drapage (20) selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le chariot (29) comprend un plateau fixe (31) destiné à soutenir le ruban (10) lorsque le séparateur (23) est dans une position éloignée de l'organe de dépose (21).
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