FR2821367A1

FR2821367A1 - Felting procedure and apparatus for fibre structures has speed of advance reducing as needles penetrate and increasing as they withdraw

Info

Publication number: FR2821367A1
Application number: FR0102555A
Authority: FR
Inventors: Renaud Duval
Original assignee: Messier Bugatti SA
Current assignee: Safran Landing Systems SAS
Priority date: 2001-02-26
Filing date: 2001-02-26
Publication date: 2002-08-30
Anticipated expiration: 2021-02-26
Also published as: HUP0303337A2; IL157421A0; CN1320190C; BR0207504A; KR20040025665A; HUP0303337A3; RU2281351C2; ATE511561T1; EP1373622B1; CN1494616A; BR0207504B1; UA76447C2; EP1373622A1; CA2439238C; JP2004522871A; JP4290988B2; FR2821367B1; KR100841485B1; CA2439238A1; RU2003126179A

Abstract

A felting procedure, in which a fibre structure (10) is advanced under a reciprocating felting head (24) with needles (28), has the instantaneous speed of advance decreasing in response to the penetration of the needles into the structure and increasing after the needles withdraw, so that the force applied to the needles by the structure is limited without completely interrupting the advance during the whole duration of the needles' presence in the structure. A felting procedure, in which a fibre structure (10) is advanced under a reciprocating felting head (24) with needles (28), has the instantaneous speed of advance decreasing in response to the penetration of the needles into the structure and increasing after the needles withdraw, so that the force applied to the needles by the structure is limited without completely interrupting the advance during the whole duration of the needles' presence in the structure. The advance of the fibre structure can be produced by a constant-speed motor and a transmission system with a belt, tensioner roller and a variable-pressure pneumatic damper. It has mechanical clearance able to absorb the decrease in the speed of advance created by a resistance exercised by the penetrating felting needles. The decrease in the speed of advance with the needles' penetration is compensated for by an acceleration after they have withdrawn.

Description

Arrière-plan de l'invention
L'invention concerne l'aiguilletage de structures fibreuses. Invention background
The invention relates to the needling of fibrous structures.

Un domaine particulier, mais non exclusif, de l'invention est la réalisation de plaques, manchons ou autres préformes fibreuses aiguilletées, par exemple de forme annulaire, utilisables pour constituer des renforts de pièces en matériau composite. A particular, but not exclusive, field of the invention is the production of needled plates, sleeves or other fibrous preforms, for example of annular shape, usable for constituting reinforcements of parts made of composite material.

De façon bien connue, une structure fibreuse à aiguilleter est avancée en regard d'un ensemble d'aiguilles porté par une tête d'aiguilletage, et les aiguilles sont périodiquement introduites dans la structure fibreuse puis retirées de celle-ci en conférant à la tête d'aiguilletage un mouvement aller-retour en direction transversale par rapport à la direction d'avance de la structure. As is well known, a fibrous structure to be needled is advanced opposite a set of needles carried by a needling head, and the needles are periodically introduced into the fibrous structure and then removed therefrom, conferring on the head needling a return movement in a transverse direction relative to the direction of advance of the structure.

On pourra notamment se référer au brevet US 4 790 052 qui décrit la réalisation de structures fibreuses aiguilletées par aiguilletages successifs de couches formées par des strates superposées à plat ou des spires enroulées les unes sur les autres. Le domaine visé dans ce brevet est la réalisation de renforts fibreux pour des pièces en matériaux composites thermostructuraux, c'est-à-dire en particulier des matériaux composites carbone/carbone ou des matériaux composites à matrice céramique dans lesquels le renfort fibreux est densifié par une matrice carbone ou céramique. Les structures fibreuses aiguilletées sont en fibres réfractaires, typiquement des fibres de carbone ou de céramique, l'aiguilletage pouvant être réalisé sur des fibres en un matériau à l'état de précurseur de carbone ou de céramique, la transformation du précurseur étant alors réalisée par traitement thermique, après aiguilletage. Les applications envisagées dans le brevet précité sont les disques de frein ou divergents de tuyères de moteurs-fusées, ces applications requérant des matériaux présentant des bonnes propriétés mécaniques et la capacité de les conserver à des températures élevées. Reference may in particular be made to US Pat. No. 4,790,052 which describes the production of needled fibrous structures by successive needling of layers formed by strata superimposed flat or turns wound one on the other. The field targeted in this patent is the production of fibrous reinforcements for parts made of thermostructural composite materials, that is to say in particular carbon / carbon composite materials or composite materials with a ceramic matrix in which the fibrous reinforcement is densified by a carbon or ceramic matrix. The needled fiber structures are made of refractory fibers, typically carbon or ceramic fibers, the needling can be carried out on fibers made of a material in the form of a carbon or ceramic precursor, the transformation of the precursor then being carried out by heat treatment, after needling. The applications envisaged in the aforementioned patent are brake discs or diverging nozzles of rocket engines, these applications requiring materials with good mechanical properties and the ability to keep them at high temperatures.

L'aiguilletage de couches fibreuses superposées assure un transfert de fibres en Z, c'est-à-dire transversalement par rapport aux couches. On obtient ainsi une structure qui présente une moindre The needling of superimposed fibrous layers ensures a transfer of fibers in Z, that is to say transversely with respect to the layers. This gives a structure which has less

inhomogénéité et une résistance accrue au délaminage, c'est-à-dire une résistance accrue à une désolidarisation entre couches due à des efforts de cisaillement tels qu'ils peuvent notamment s'exercer sur des disques de frein. inhomogeneity and increased resistance to delamination, that is to say increased resistance to separation between layers due to shear forces such that they can in particular be exerted on brake discs.

Afin de réaliser un aiguilletage sur toute la surface de la structure fibreuse, celle-ci est avancée en regard d'une tête d'aiguilletage. Lorsque l'aiguilletage est réalisé sur chaque nouvelle couche superposée, un mouvement d'avance est réalisé à chaque fois qu'une nouvelle couche est mise en place pour que toute la surface de la dernière couche superposée soit décrite par la tête d'aiguilletage.

In order to perform needling on the entire surface of the fibrous structure, the latter is advanced opposite a needling head. When the needling is carried out on each new superimposed layer, an advance movement is carried out each time a new layer is put in place so that the entire surface of the last superimposed layer is described by the needling head.

Si une avance continue à vitesse constante est imposée à la structure fibreuse, celle-ci se déplace transversalement par rapport aux aiguilles pendant toute la durée de pénétration des aiguilles. En particulier, lorsque la structure est épaisse ou devient épaisse, l'avance imposée exerce un effort sur les aiguilles qui fléchissent et peuvent se rompre. Outre que des aiguilles rompues doivent être remplacées, leur présence au sein de la structure fibreuse peut être indésirable en vue de son utilisation ultérieure. If a continuous advance at constant speed is imposed on the fibrous structure, the latter moves transversely with respect to the needles throughout the duration of penetration of the needles. In particular, when the structure is thick or becomes thick, the imposed advance exerts a force on the needles which bend and can break. Besides the fact that broken needles need to be replaced, their presence within the fibrous structure may be undesirable for later use.

Il peut être envisagé de réaliser l'avance à vitesse très réduite, afin de minimiser les efforts exercés sur les aiguilles pendant leur présence au sein de la structure fibreuse, ou de réaliser une avance discontinue, pour que la structure soit immobile lors de la pénétration des aiguilles. It can be envisaged to carry out the advance at very low speed, in order to minimize the forces exerted on the needles during their presence within the fibrous structure, or to carry out a discontinuous advance, so that the structure is immobile during penetration needles.

Mais ces solutions présentent l'inconvénient évident d'augmenter de façon importante la durée et, par conséquent, aussi le coût du processus complet d'aiguilletage de la structure. However, these solutions have the obvious drawback of significantly increasing the duration and, consequently, also the cost of the complete needling process of the structure.

Objet et résumé de l'invention
L'invention a pour but de proposer un procédé d'aiguilletage de structure fibreuse qui permette de résoudre le problème de la casse des aiguilles sans pénaliser de façon significative la rapidité du procédé, même dans le cas de structures épaisses. Subject and summary of the invention
The object of the invention is to propose a needling process for a fibrous structure which makes it possible to solve the problem of breaking needles without significantly penalizing the speed of the process, even in the case of thick structures.

Ce but est atteint du fait que, conformément à l'invention, la vitesse d'avance instantanée de la structure fibreuse décroît en réponse à la pénétration des aiguilles au sein de la structure, et augmente ensuite au retrait des aiguilles, de sorte que l'effort exercé This object is achieved because, according to the invention, the instantaneous speed of advance of the fibrous structure decreases in response to the penetration of the needles within the structure, and then increases with the withdrawal of the needles, so that the effort

sur les aiguilles par l'avance de la structure est limité, sans interrompre complètement l'avance pendant toute la durée de présence des aiguilles dans la structure.

on the needles by the advance of the structure is limited, without completely interrupting the advance throughout the duration of the presence of the needles in the structure.

Selon un mode de réalisation préféré, la décroissance de la vitesse d'avance est provoquée directement par la résistance à l'avance exercée par les aiguilles lors de leur pénétration dans la structure. According to a preferred embodiment, the decrease in the speed of advance is caused directly by the resistance to advance exerted by the needles during their penetration into the structure.

Lorsque la structure est déplacée au moyen d'un organe commandé relié à un moteur d'entraînement par une transmission, la décroissance de la vitesse d'avance peut être absorbée par un jeu mécanique dans la transmission. Dans ce dernier cas, le moteur étant entraîné à vitesse constante, le jeu, de préférence de nature élastique, est rattrapé automatiquement après le début du retrait des aiguilles. When the structure is moved by means of a controlled member connected to a drive motor by a transmission, the decrease in the speed of advance can be absorbed by mechanical play in the transmission. In the latter case, the motor being driven at constant speed, the play, preferably of an elastic nature, is automatically taken up after the start of the withdrawal of the needles.

Ainsi, la vitesse d'avance de la structure décroît lors de la pénétration des aiguilles en deçà d'une valeur de vitesse moyenne d'avance correspondant à la vitesse du moteur, et croît ensuite, après le début du retrait des aiguilles, au-delà de la vitesse d'avance moyenne. Thus, the speed of advance of the structure decreases during the penetration of the needles below a value of average speed of advance corresponding to the speed of the motor, and then increases, after the beginning of the withdrawal of the needles, beyond the average feed speed.

Selon un autre mode de mise en oeuvre du procédé, la variation de la vitesse d'avance est réalisée en modifiant la vitesse d'un moteur d'entraînement de la structure fibreuse selon une loi de variation prédéterminée, en fonction de la position des aiguilles par rapport à la structure fibreuse.

According to another embodiment of the method, the variation of the speed of advance is carried out by modifying the speed of a motor driving the fibrous structure according to a predetermined law of variation, as a function of the position of the needles with respect to the fibrous structure.

L'invention a aussi pour but de fournir une installation permettant la mise en oeuvre du procédé. The invention also aims to provide an installation allowing the implementation of the method.

Ce but est atteint grâce à une installation comportant une tête d'aiguilletage portant une pluralité d'aiguilles, un dispositif d'entraînement de la tête d'aiguilletage pour imprimer un mouvement alternatif aux aiguilles, un support de structure fibreuse à aiguilleter situé en regard de la tête d'aiguilletage et un dispositif d'entraînement de la structure fibreuse pour imprimer à celle-ci un mouvement d'avance sur ledit support, installation dans laquelle,

conformément à l'invention le dispositif d'entraînement de la structure fibreuse est agencé pour permettre une diminution momentanée de la vitesse d'avance d'une structure fibreuse portée par le support en réponse à la pénétration des aiguilles au sein de la This object is achieved thanks to an installation comprising a needling head carrying a plurality of needles, a device for driving the needling head to impart an alternating movement to the needles, a support of fibrous structure to be needled situated opposite of the needling head and a device for driving the fibrous structure to impart to the latter a movement of advance on said support, installation in which,

in accordance with the invention the device for driving the fibrous structure is arranged to allow a momentary decrease in the speed of advance of a fibrous structure carried by the support in response to the penetration of the needles within the

structure fibreuse, sans interrompre complètement l'avance pendant toute la durée de présence des aiguilles dans la structure fibreuse. fibrous structure, without completely interrupting the advance throughout the duration of the presence of the needles in the fibrous structure.

Brève description des dessins
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue très schématique en perspective d'une installation d'aiguilletage ; - la figure 2 est une vue partielle très schématique, à échelle agrandie, en élévation latérale et en coupe, de l'installation de la figure 1 ; -la figure 3 est une vue très schématique d'un dispositif d'entraînement permettant de réaliser l'avance d'une structure fibreuse en cours d'aiguilletage dans une installation telle que celle des figures 1 et 2, selon un mode de mise en oeuvre de l'invention ; - la figure 4 est une courbe illustrant la variation en fonction du temps de la vitesse d'avance d'une structure fibreuse en cours d'aiguilletage, dans le cas du mode de réalisation de la figure 3 ; - la figure 5 est une courbe illustrant le déplacement d'une structure fibreuse en cours d'aiguilletage, dans le cas du mode de réalisation de la figure 3 ; - la figure 6 est une courbe illustrant un profil type de variation de vitesse d'une structure fibreuse en cours d'aiguilletage en fonction de la position des aiguilles ; et -la figure 7 est un schéma général d'une commande de moteur d'avance à vitesse variable d'une structure fibreuse en cours d'aiguilletage. Brief description of the drawings
The invention will be better understood on reading the description given below, by way of indication but not limitation with reference to the appended drawings in which: - Figure 1 is a very schematic perspective view of a needling installation; - Figure 2 is a very schematic partial view, on an enlarged scale, in side elevation and in section, of the installation of Figure 1; FIG. 3 is a very schematic view of a drive device making it possible to advance a fibrous structure during needling in an installation such as that of FIGS. 1 and 2, according to a mode of implementation work of the invention; - Figure 4 is a curve illustrating the variation over time of the speed of advance of a fibrous structure during needling, in the case of the embodiment of Figure 3; - Figure 5 is a curve illustrating the movement of a fibrous structure during needling, in the case of the embodiment of Figure 3; - Figure 6 is a curve illustrating a typical profile of speed variation of a fibrous structure during needling as a function of the position of the needles; and FIG. 7 is a general diagram of a variable speed advance motor control of a fibrous structure during needling.

Description détaillée de modes de réalisation de l'invention
Les figures 1 et 2 montrent une installation d'aiguilletage de structure fibreuse 10 en forme de plaque. Detailed description of embodiments of the invention
Figures 1 and 2 show a needling installation of fibrous structure 10 in the form of a plate.

La structure 10 est formée de strates bidimensionnelles

empilées à plat et aiguilletées les unes aux autres afin de lier les strates entre elles et de donner à la plaque une résistance au délaminage. Structure 10 is formed of two-dimensional strata

stacked flat and needled to each other in order to bind the strata together and to give the plate resistance to delamination.

Les strates individuelles sont par exemple des bandes de tissu ou autre texture bidimensionnelle telle que, par exemple, une texture formée de nappes unidirectionnelles superposées avec des directions différentes et liées entre elles par aiguilletage léger. The individual layers are, for example, strips of fabric or other two-dimensional texture such as, for example, a texture formed of unidirectional sheets superimposed with different directions and linked together by light needling.

Les strates sont par exemple aiguilletées individuellement, une passe d'aiguilletage étant réalisée sur toute la surface de la plaque fibreuse après chaque superposition d'une nouvelle strate. The strata are for example individually needled, a needling pass being carried out over the entire surface of the fibrous plate after each superposition of a new layer.

Toutefois, la réalisation d'une passe d'aiguilletage après superposition de deux strates ou plus, voire même la réalisation d'une ou plusieurs passes d'aiguilletage après superposition de toutes les strates constituant la plaque, entrent dans le cadre de la présente invention. However, the realization of a needling pass after superposition of two or more layers, or even the realization of one or more needling passes after superimposition of all the layers making up the plate, fall within the scope of the present invention. .

La plaque 10 en cours d'aiguilletage est déplacée horizontalement à travers un poste d'aiguilletage 20, entre un premier plateau support 12 et un deuxième plateau support 14 situés de part et d'autre du poste d'aiguilletage. La plaque est déplacée alternativement dans un sens et dans l'autre, du plateau 12 au plateau 14 et inversement. The plate 10 during needling is moved horizontally through a needling station 20, between a first support plate 12 and a second support plate 14 located on either side of the needling station. The plate is moved alternately in one direction and in the other, from the plate 12 to the plate 14 and vice versa.

Au poste d'aiguilletage 20, la plaque passe sur une table d'aiguilletage 22 située à l'aplomb d'une tête d'aiguilletage 24. Un système d'entraînement 26 comprenant au moins un ensemble type bielle-manivelle imprime à la tête d'aiguilletage 24 un mouvement alternatif vertical sous la commande d'un moteur (non représenté). La tête d'aiguilletage 24 s'étend sur toute la largeur de la plaque 10 et

porte une pluralité d'aiguilles 28. Les trous 22a sont formés dans la table 22, à l'aplomb des aiguilles 28. At the needling station 20, the plate passes over a needling table 22 situated directly above a needling head 24. A drive system 26 comprising at least one rod-crank type assembly prints on the head needling 24 a vertical reciprocating movement under the control of a motor (not shown). The needling head 24 extends over the entire width of the plate 10 and

carries a plurality of needles 28. The holes 22a are formed in the table 22, directly above the needles 28.

L'avance de la plaque 10 est réalisée au moyen de paires de rouleaux presseurs 40,50 situés entre la table d'aiguilletage 22 et, respectivement, les plateaux 12 et 14. Dans chaque paire 40 et 50 de rouleaux presseurs, les rouleaux 42,44 et 52,54 sont entraînés en rotation, l'un au moins des rouleaux de chaque paire étant

débrayable, par exemple le rouleau inférieur 44, 54. Lorsque la plaque 10 est déplacée du plateau 12 vers le plateau 14, l'entraînement est réalisé par les rouleaux 52 et 54 appliqués avec pression l'un vers l'autre tandis que le rouleau 44 est débrayé, ainsi qu'éventuellement le rouleau 42. A l'inverse, quand la plaque 10 est déplacée du plateau 14 vers le plateau 12, l'entraînement est réalisé par les rouleaux 42 et The advancement of the plate 10 is carried out by means of pairs of pressure rollers 40.50 situated between the needling table 22 and, respectively, the plates 12 and 14. In each pair 40 and 50 of pressure rollers, the rollers 42 , 44 and 52,54 are rotated, at least one of the rollers of each pair being

disengageable, for example the lower roller 44, 54. When the plate 10 is moved from the plate 12 towards the plate 14, the drive is carried out by the rollers 52 and 54 applied with pressure towards each other while the roller 44 is disengaged, as well as possibly the roller 42. Conversely, when the plate 10 is moved from the plate 14 to the plate 12, the drive is carried out by the rollers 42 and

44 appliqués avec pression l'un vers l'autre, tandis que le rouleau 54 est débrayé, ainsi qu'éventuellement le rouleau 52. 44 applied with pressure towards each other, while the roller 54 is disengaged, as well as possibly the roller 52.

Lorsque, dans une paire de rouleaux non-entraîneurs, un seul rouleau est débrayé, on supprime en outre avantageusement la pression exercée sur les rouleaux afin d'éviter tout effet d'entraînement par le rouleau non débrayé. When, in a pair of non-driving rollers, a single roller is disengaged, the pressure exerted on the rollers is also advantageously removed in order to avoid any effect of entrainment by the unengaged roller.

Après chaque passe d'aiguilletage, lorsque la plaque 10 est parvenue sur le plateau 12 ou 14, une nouvelle strate est superposée et une nouvelle passe d'aiguilletage est réalisée en déplaçant la plaque 10 vers l'autre plateau 14 ou 12. Lors de chaque passe d'aiguilletage, les aiguilles 28 pénètrent verticalement dans la plaque 10. La profondeur de pénétration des aiguilles 28 dans la plaque 10 est fonction de la position de la tête d'aiguilletage, à l'une des extrémités de la course verticale, par rapport à la table d'aiguilletage 22. After each needling pass, when the plate 10 has reached the plate 12 or 14, a new layer is superimposed and a new needling pass is carried out by moving the plate 10 towards the other plate 14 or 12. During each needling pass, the needles 28 penetrate vertically into the plate 10. The penetration depth of the needles 28 in the plate 10 is a function of the position of the needling head, at one of the ends of the vertical stroke, relative to the needling table 22.

La profondeur de pénétration des aiguilles peut s'étendre sur plusieurs épaisseurs de strates superposées. Cette profondeur peut être réglée selon la distribution de densité d'aiguilletage souhaitée dans l'épaisseur de la plaque. Lorsqu'une profondeur de pénétration sensiblement uniforme est souhaitée, la distance entre la table d'aiguilletage 22 et la tête d'aiguilletage est augmentée par incrément, après chaque superposition d'une nouvelle strate, en imposant un pas de descente à la table d'aiguilletage. On pourra se référer au document précité US 4 790 052. Un pas de descente similaire peut être imposé aux plateaux 12 et 14, ceux-ci, ainsi que la table 22 étant montés sur un bâti commun mobile verticalement. Ainsi, lors de l'aiguilletage des premières strates constituant la plaque
10, les aiguilles 28 traversent l'ensemble des strates et pénètrent dans

les trous 22a. Lorsque la plaque 10 en cours de constitution atteint une certaine épaisseur, les aiguilles 28 n'atteignent plus la table 22. The penetration depth of the needles can extend over several thicknesses of superimposed strata. This depth can be adjusted according to the distribution of needling density desired in the thickness of the plate. When a substantially uniform penetration depth is desired, the distance between the needling table 22 and the needling head is increased in increments, after each superposition of a new layer, by imposing a step of descent on the table d needling. Reference may be made to the aforementioned document US 4,790,052. A similar descent step can be imposed on the plates 12 and 14, these, as well as the table 22 being mounted on a common frame movable vertically. Thus, during the needling of the first strata constituting the plate
10, the needles 28 pass through all of the strata and penetrate into

the holes 22a. When the plate 10 being formed reaches a certain thickness, the needles 28 no longer reach the table 22.

Conformément à l'invention, un ralentissement de l'avance de la plaque 10 est produit lorsque les aiguilles pénètrent dans la plaque, afin de limiter l'effort de flexion des aiguilles dû à l'avance de la plaque et d'éliminer ou au moins minimiser le risque de casse des aiguilles. According to the invention, a slowing down of the advance of the plate 10 is produced when the needles penetrate the plate, in order to limit the bending force of the needles due to the advance of the plate and to eliminate or minimize the risk of needle breakage.

A cet effet, selon un mode préféré de réalisation de l'invention, le ralentissement est produit directement par la pénétration des aiguilles, exerçant un effort de freinage de l'avance de la plaque. Cela peut être réalisé, par introduction d'un jeu mécanique dans la transmission entre un moteur d'entraînement et les paires de rouleaux presseurs. To this end, according to a preferred embodiment of the invention, the deceleration is produced directly by the penetration of the needles, exerting a braking force on the advance of the plate. This can be achieved by introducing mechanical play in the transmission between a drive motor and the pairs of pressure rollers.

La figure 3 montre un dispositif d'entraînement des rouleaux presseurs comprenant un moteur 60 tournant à vitesse constante et entraînant une courroie 62 passant sur les rouleaux presseurs 42,44 et 52,54. Sur son trajet entre le moteur 60 et le rouleau presseur supérieur 42, la courroie 62 passe sur des rouleaux de

tension 64 et de renvoi 65, tandis que, sur son trajet entre le moteur 60 et le rouleau presseur supérieur 52, la courroie 62 passe sur des rouleaux de tension 66 et de renvoi 67. FIG. 3 shows a device for driving the pressure rollers comprising a motor 60 rotating at constant speed and driving a belt 62 passing over the pressure rollers 42,44 and 52,54. On its path between the motor 60 and the upper pressure roller 42, the belt 62 passes over rollers of

tension 64 and return 65, while, on its path between the motor 60 and the upper pressure roller 52, the belt 62 passes over tension 66 and return 67 rolls.

De manière à éviter un glissement relatif entre la courroie 62 et les rouleaux sur lesquels elle passe, on utilise de préférence une courroie crantée double face engrenant avec des reliefs correspondants formés sur les surfaces des rouleaux en contact avec la courroie. In order to avoid relative sliding between the belt 62 and the rollers on which it passes, preferably a double-sided notched belt is used meshing with corresponding reliefs formed on the surfaces of the rollers in contact with the belt.

Les rouleaux de tension 64,66 sont fixés à l'extrémité de bras respectifs 68,70 formant leviers articulés soumis à une force de rappel élastique exercée par des dispositifs respectifs 72,74, de manière à maintenir la courroie 62 en permanence tendue. Les dispositifs 72,74 exerçant une force de rappel élastique peuvent être sous forme de ressorts ou, de préférence, d'amortisseurs pneumatiques. La pression dans les amortisseurs pneumatiques est avantageusement ajustable. The tension rollers 64,66 are fixed to the end of respective arms 68,70 forming articulated levers subjected to an elastic restoring force exerted by respective devices 72,74, so as to keep the belt 62 permanently tensioned. The devices 72, 74 exerting an elastic restoring force may be in the form of springs or, preferably, pneumatic shock absorbers. The pressure in the pneumatic shock absorbers is advantageously adjustable.

Le fonctionnement est le suivant :
Dans le cas où la plaque 10 est déplacée du plateau 14 vers le plateau 12, l'entraînement de la plaque est assuré par les rouleaux presseurs 42,44, tandis que le rouleau inférieur 54 au moins est

débrayé du côté de la presse 50. Le moteur 60 tourne dans le sens indiqué par la flèche F. Lorsque les aiguilles pénètrent dans la plaque 10, celle-ci est ralentie par les aiguilles, ce qui provoque une diminution de la vitesse de rotation des rouleaux 42,44. Du fait que la courroie 62 est délivrée à vitesse constante par le moteur 60, la The operation is as follows:
In the case where the plate 10 is moved from the plate 14 to the plate 12, the drive of the plate is ensured by the pressure rollers 42,44, while the lower roller 54 at least is

disengaged from the side of the press 50. The motor 60 rotates in the direction indicated by the arrow F. When the needles enter the plate 10, the latter is slowed down by the needles, which causes a decrease in the speed of rotation of the rolls 42,44. Because the belt 62 is delivered at constant speed by the motor 60, the

longueur de courroie entre le moteur 60 et le rouleau 42 s'allonge.

length of belt between motor 60 and roller 42 becomes longer.

Cet allongement est absorbé par le rouleau de tension 64 sous l'action du rappel élastique exercé par l'amortisseur 72 qui fait pivoter le levier 68 dans le sens indiqué par la flèche F2. A l'inverse, la longueur de courroie entre le rouleau 52 et le moteur 60 diminue, ce qui fait pivoter le levier 70 dans le sens indiqué par la flèche F3'à l'encontre de la force exercée par l'amortisseur 74. Lorsque les aiguilles ressortent ensuite de la plaque, il se produit une accélération des rouleaux presseurs 42,44 et un rattrapage de la longueur de courroie accumulée entre le moteur 60 et le rouleau 42 jusqu'au retour à une situation d'équilibre entre les deux rouleaux de tension 64,66. This elongation is absorbed by the tension roller 64 under the action of the elastic return exerted by the damper 72 which makes the lever 68 pivot in the direction indicated by the arrow F2. Conversely, the length of the belt between the roller 52 and the motor 60 decreases, which makes the lever 70 pivot in the direction indicated by the arrow F3 'against the force exerted by the damper 74. When the needles then come out of the plate, there is an acceleration of the pressure rollers 42,44 and a take-up of the length of belt accumulated between the motor 60 and the roller 42 until a return to a situation of equilibrium between the two rollers tension 64.66.

Par le réglage de la pression dans les amortisseurs 72,74, il est possible d'ajuster la force de rappel qu'ils exercent et de permettre la synchronisation et donc le bon fonctionnement du système d'entraînement. By adjusting the pressure in the shock absorbers 72,74, it is possible to adjust the restoring force they exert and allow synchronization and therefore the proper functioning of the drive system.

Dans le cas où la plaque 10 se déplace du plateau 12 vers le plateau 14, le fonctionnement est symétrique de celui qui vient d'être décrit. In the case where the plate 10 moves from the plate 12 towards the plate 14, the operation is symmetrical to that which has just been described.

La figure 4 illustre la variation dans le temps de la vitesse d'avance de la plaque 10 lorsque la plaque se déplace du plateau 12 vers le plateau 14, ou inversement, la courbe C1 montrant la vitesse de

la plaque en entrée du poste d'aiguilletage et la courbe C2 la vitesse en sortie. La vitesse peut être mesurée au moyen d'un capteur portant une roulette reposant sur la plaque et entraînée en rotation par l'avance de celle-ci. La courbe A montrant le déplacement des aiguilles entre leurs positions haute et basse est également représentée. La différence entre les vitesses d'avance en entrée et en sortie provient de l'aiguilletage. En raison du transfert de fibres en Z, la vitesse mesurée de la couche supérieure non aiguilletée, en amont du poste

d'aiguilletage est supérieure à celle de la plaque mesurée après aiguilletage. Les temps t1 et tz sont ceux de début de pénétration des aiguilles dans la plaque et de sortie complète des aiguilles hors de la plaque. L'écart At entre les temps t, et t2 dépend de la profondeur de pénétration choisie pour les aiguilles. FIG. 4 illustrates the variation over time of the speed of advance of the plate 10 when the plate moves from the plate 12 towards the plate 14, or vice versa, the curve C1 showing the speed of

the plate at the input of the needling station and the curve C2 the speed at the output. The speed can be measured by means of a sensor carrying a wheel resting on the plate and driven in rotation by the advance of the latter. Curve A showing the displacement of the needles between their high and low positions is also shown. The difference between the input and output feed rates comes from the needling. Due to the transfer of fibers in Z, the measured speed of the non-needled upper layer, upstream of the station

needling is greater than that of the plate measured after needling. The times t1 and tz are those of the beginning of penetration of the needles into the plate and of the complete exit of the needles from the plate. The difference At between the times t, and t2 depends on the penetration depth chosen for the needles.

Grâce à la présence d'un jeu élastique dans la transmission entre le moteur 60 et les presses 40,50, la vitesse d'avance de la Thanks to the presence of elastic play in the transmission between the motor 60 and the presses 40.50, the speed of advance of the

plaque 10 varie continuellement entre un maximum supérieur à la vitesse d'avance moyenne correspondant à la vitesse du moteur, lorsque les aiguilles sont hors de la plaque et un minimum inférieur à cette vitesse d'avance moyenne, lorsque les aiguilles sont dans la plaque, sans que l'avance soit interrompue pendant l'intervalle de temps entre ett. plate 10 varies continuously between a maximum greater than the average speed of advance corresponding to the speed of the motor, when the needles are out of the plate and a minimum less than this average speed of advance, when the needles are in the plate, without the feed being interrupted during the time interval between ett.

La figure 5 montre des courbes qui illustrent le déplacement de la plaque en fonction du temps, mesuré d'une part sur la dernière couche en entrée de la zone d'aiguilletage (courbe Dl) et, d'autre part, en sortie de la zone d'aiguilletage (courbe D2), ainsi que le déplacement des aiguilles (courbe A). Le déplacement en entrée et en sortie est mesuré par un capteur fournissant un signal représentatif de la longueur d'avance de la plaque. FIG. 5 shows curves which illustrate the displacement of the plate as a function of time, measured on the one hand on the last layer at the input of the needling zone (curve Dl) and, on the other hand, at the output of the needling area (curve D2), as well as the movement of the needles (curve A). The movement in and out is measured by a sensor providing a signal representative of the length of advance of the plate.

On constate qu'en sortie, c'est-à-dire immédiatement en aval des rouleaux presseurs entraînant la plaque, l'avance de la plaque diminue un peu après l'instant t1 de pénétration des aiguilles tandis qu'elle recommence à croître un peu avant l'instant t2 où les aiguilles sortent complètement de la plaque. It can be seen that at the outlet, that is to say immediately downstream of the pressure rollers driving the plate, the advance of the plate decreases a little after the instant t1 of penetration of the needles while it begins to grow again. shortly before time t2 when the needles come completely out of the plate.

En entrée, dans la zone d'aiguilletage, c'est-à-dire immédiatement en amont des rouleaux presseurs débrayés, l'avance continue à croître après le temps tl, avant de s'inverser. Cela peut s'expliquer par la capacité de déformation élastique longitudinale de la nappe, combinée avec le fait que, dans le mode de réalisation concerné, il n'est pas utilisé d'élément débourreur, de type pied de biche appliqué sur la plaque pendant la pénétration des aiguilles. Par conséquent, à la remontée des aiguilles, celles-ci ont tendance à soulever légèrement la plaque avant qu'elle se libère et retombe sur la table d'aiguilletage. At the input, in the needling zone, that is to say immediately upstream of the disengaged pressing rollers, the feed continues to increase after time t1, before being reversed. This can be explained by the capacity for longitudinal elastic deformation of the ply, combined with the fact that, in the embodiment concerned, a stripper element, of the crowbar type applied to the plate, is not used. needle penetration. Consequently, when the needles are raised, they tend to lift the plate slightly before it releases and falls back onto the needling table.

Un mode de réalisation de l'invention a été décrit ci-avant dans le cas de l'aiguilletage d'une plaque déplacée en translation rectiligne à travers un poste d'aiguilletage. Toutefois, il apparaît immédiatement à l'homme l'art que l'invention est immédiatement applicable à l'aiguilletage de structures fibreuses annulaires formées par enroulement hélicoïdal d'une texture fibreuse en spires superposées à plat ou de structures en forme de manchon formées par bobinage d'une texture en spires superposées, lesquelles structures An embodiment of the invention has been described above in the case of needling a plate moved in rectilinear translation through a needling station. However, it is immediately apparent to a person skilled in the art that the invention is immediately applicable to the needling of annular fibrous structures formed by helical winding of a fibrous texture in turns superimposed flat or of sleeve-shaped structures formed by winding of a texture in superimposed turns, which structures

étant entraînées en rotation devant une tête d'aiguilletage. Dans ces cas, le mouvement d'avance de la texture est unidirectionnel. being rotated in front of a needling head. In these cases, the advance movement of the texture is unidirectional.

La commande de décroissance de vitesse d'avance de la structure fibreuse directement par la résistance à l'avance provoquée par les aiguilles, en introduisant un jeu élastique dans la transmission présente plusieurs avantages : elle est auto-adaptative, notamment au fur et à mesure de l'empilement de strates et de l'accroissement d'épaisseur de la structure au début de sa constitution, et elle permet de conserver une vitesse moyenne d'avance relativement élevée puisque l'accélération de l'avance, lorsque les aiguilles sont sorties de la structure, compense le ralentissement provoqué par la pénétration des aiguilles. The command to decrease the speed of advance of the fibrous structure directly by the resistance to advance caused by the needles, by introducing elastic play in the transmission has several advantages: it is self-adapting, in particular as and when the stacking of strata and the increase in thickness of the structure at the start of its constitution, and it makes it possible to maintain a relatively high average speed of advance since the acceleration of the advance, when the needles are out of the structure, compensates for the slowdown caused by the penetration of the needles.

Toutefois, la commande de la vitesse d'avance de la structure fibreuse pourra être réalisée à partir d'un profil préétabli. However, the control of the speed of advance of the fibrous structure may be carried out from a preset profile.

La figure 6 montre une courbe C qui illustre un profil type de variation de la vitesse d'avance d'une structure fibreuse, par exemple une plaque, en fonction de la position et du sens de déplacement des aiguilles par rapport à la plaque. Un tel profil peut être déduit expérimentalement de courbes telles que celle de la figure 4. Sur la figure 6, Pmax et Pmin correspondent aux positions des pointes des aiguilles au point haut et au point bas de leur course verticale. FIG. 6 shows a curve C which illustrates a typical profile of variation of the speed of advance of a fibrous structure, for example a plate, as a function of the position and the direction of movement of the needles relative to the plate. Such a profile can be deduced experimentally from curves such as that of FIG. 4. In FIG. 6, Pmax and Pmin correspond to the positions of the points of the needles at the high point and at the low point of their vertical travel.

La figure 7 illustre un schéma de circuit de commande de moteur d'entraînement de la plaque à vitesse variable, celui-ci étant relié aux presses d'entraînement par une transmission dépourvue de jeu élastique. FIG. 7 illustrates a circuit diagram for controlling the drive motor of the variable speed plate, this being connected to the drive presses by a transmission devoid of elastic play.

Un capteur 80 de position angulaire est associé à l'arbre d'entraînement du système bielle-manivelle 26 imprimant le mouvement de translation alternatif vertical aux aiguilles. Le capteur 80, par exemple utilisant une sonde à effet Hall, fournit un signal qui représente la position p des aiguilles au cours d'un cycle de pénétration et retrait des aiguilles. Les points P1 et P2 sur la figure 6 correspondent au début de la pénétration des aiguilles dans la plaque et à la fin de la sortie des aiguilles hors de la plaque, pour une profondeur de pénétration nominale des aiguilles dans la plaque, la An angular position sensor 80 is associated with the drive shaft of the connecting rod-crank system 26 imparting the vertical reciprocating translational movement to the needles. The sensor 80, for example using a Hall effect probe, provides a signal which represents the position p of the needles during a cycle of penetration and withdrawal of the needles. The points P1 and P2 in FIG. 6 correspond to the beginning of the penetration of the needles into the plate and to the end of the exit of the needles from the plate, for a nominal penetration depth of the needles in the plate, the

position des points pl et P2 dans le cycle dépendant de la profondeur nominale souhaitée de pénétration des aiguilles. position of points pl and P2 in the cycle depending on the desired nominal depth of penetration of the needles.

Le signal produit par le capteur 80 est reçu par un circuit de contrôle 82 qui commande le moteur d'entraînement 84 de la plaque pour conférer à celui-ci une vitesse instantanée correspondant au profil de la figure 6 mémorisé dans une mémoire du circuit de contrôle 82. The signal produced by the sensor 80 is received by a control circuit 82 which controls the drive motor 84 of the plate to give the latter an instantaneous speed corresponding to the profile of FIG. 6 stored in a memory of the control circuit. 82.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé d'aiguilletage d'une structure fibreuse selon lequel une structure fibreuse à aiguilleter est entraînée pour lui conférer un mouvement d'avance en regard d'une tête d'aiguilletage portant une pluralité d'aiguilles animées d'un mouvement alternatif au cours duquel elles pénètrent dans la structure fibreuse et ressortent de celle-ci, caractérisé en ce que la vitesse d'avance instantanée de la structure fibreuse décroît en réponse à la pénétration des aiguilles au sein de la structure, et augmente ensuite au retrait des aiguilles, de sorte que l'effort exercé sur les aiguilles par l'avance de la structure est limité, sans interrompre complètement l'avance pendant toute la durée de présence des aiguilles dans la structure. 1. A method of needling a fibrous structure according to which a fibrous structure to be needled is driven to give it a movement in advance opposite a needling head carrying a plurality of needles driven by an alternative movement to the during which they penetrate into the fibrous structure and emerge from it, characterized in that the instantaneous speed of advance of the fibrous structure decreases in response to the penetration of the needles within the structure, and then increases with the withdrawal of the needles , so that the force exerted on the needles by the advance of the structure is limited, without completely interrupting the advance throughout the duration of presence of the needles in the structure.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la décroissance de la vitesse d'avance est provoquée directement par la résistance à l'avance exercée par les aiguilles lors de leur pénétration dans la structure. 2. Method according to claim 1, characterized in that the decrease in the speed of advance is caused directly by the resistance to advance exerted by the needles during their penetration into the structure.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'avance de la structure fibreuse est réalisée par l'intermédiaire d'une 3. Method according to claim 2, characterized in that the advance of the fibrous structure is achieved by means of a

transmission présentant un jeu mécanique capable d'absorber la décroissance de la vitesse d'avance de la structure fibreuse. transmission with mechanical play capable of absorbing the decrease in the speed of advance of the fibrous structure.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on utilise une transmission présentant un jeu élastique et reliée à un moteur d'entraînement à vitesse constante de sorte que la décroissance de la vitesse d'avance en réponse à la pénétration des aiguilles est compensée par une accélération après retrait des aiguilles. 4. Method according to claim 3, characterized in that a transmission having an elastic clearance is used and connected to a constant speed drive motor so that the decrease in the advance speed in response to the penetration of needles is compensated by an acceleration after removal of the needles.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la variation de la vitesse d'avance est réalisée en modifiant la vitesse d'un moteur d'entraînement de la structure fibreuse selon une loi de variation prédéterminée, en fonction de la position des aiguilles par rapport à la structure fibreuse. 5. Method according to claim 1, characterized in that the variation of the advance speed is carried out by modifying the speed of a motor driving the fibrous structure according to a predetermined law of variation, as a function of the position of the needles in relation to the fibrous structure.

6. Installation d'aiguilletage d'une structure fibreuse comportant une tête d'aiguilletage portant une pluralité d'aiguilles, un dispositif d'entraînement de la tête d'aiguilletage pour imprimer 6. Needling installation of a fibrous structure comprising a needling head carrying a plurality of needles, a device for driving the needling head for printing

un mouvement alternatif aux aiguilles, un support de structure fibreuse à aiguilleter situé en regard de la tête d'aiguilletage et un dispositif d'entraînement de la structure fibreuse pour imprimer à celle-ci un mouvement d'avance sur ledit support, caractérisée en ce que le dispositif d'entraînement de la structure fibreuse est agencé pour permettre une diminution momentanée de la vitesse d'avance d'une structure fibreuse portée par le support en réponse à la pénétration des aiguilles au sein de la structure fibreuse, sans interrompre complètement l'avance pendant toute la durée de présence des aiguilles dans la structure fibreuse. a reciprocating movement with the needles, a support of fibrous structure to be needled located opposite the needling head and a device for driving the fibrous structure to impart thereto a movement of advance on said support, characterized in that that the device for driving the fibrous structure is arranged to allow a momentary decrease in the speed of advance of a fibrous structure carried by the support in response to the penetration of the needles within the fibrous structure, without completely interrupting the advance throughout the duration of the presence of the needles in the fibrous structure.

7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que le dispositif d'entraînement de la structure fibreuse comprend un moteur d'entraînement à vitesse constante, et une transmission ayant 7. Installation according to claim 6, characterized in that the drive device of the fibrous structure comprises a constant speed drive motor, and a transmission having

une capacité de jeu entre le moteur d'entraînement et la structure fibreuse. a play capacity between the drive motor and the fibrous structure.

8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que la transmission a une capacité de jeu élastique. 8. Installation according to claim 7, characterized in that the transmission has an elastic play capacity.

9. Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que la transmission comprend une courroie, au moins un rouleau de tension sur lequel passe la courroie, et des moyens exerçant une force de rappel élastique sur le rouleau de tension. 9. Installation according to claim 8, characterized in that the transmission comprises a belt, at least one tension roller over which the belt passes, and means exerting an elastic restoring force on the tension roller.

10. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que les moyens exerçant une forme de rappel élastique sont constitués par un amortisseur pneumatique à pression réglable. 10. Installation according to claim 9, characterized in that the means exerting an elastic return form consist of a pneumatic damper with adjustable pressure.

11. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que le dispositif d'entraînement de la structure fibreuse comprend un moteur d'entraînement à vitesse variable, un capteur de position des aiguilles et un circuit de commande relié audit capteur et agencé pour commander la vitesse du moteur afin de conférer à la structure fibreuse une vitesse d'avance variable selon un profil préétabli en fonction de la position des aiguilles. 11. Installation according to claim 6, characterized in that the device for driving the fibrous structure comprises a variable speed drive motor, a needle position sensor and a control circuit connected to said sensor and arranged to control the motor speed in order to give the fibrous structure a variable advance speed according to a preset profile as a function of the position of the needles.