FR3019084A1

FR3019084A1 -

Info

Publication number: FR3019084A1
Application number: FR1552137A
Authority: FR
Inventors: Marcus Perner; Hans-Peter Monner
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2015-03-16
Publication date: 2015-10-02
Anticipated expiration: 2035-03-16
Also published as: DE102015104393A1; DE202014101387U1; FR3019084B1; DE102015104393B4

Abstract

Tête de pose de fibres pour poser des fibres sur un outillage de formage pour la fabrication d'une pièce composite renforcée de fibres. La tête de pose de fibres comprend un rouleau presseur configuré pour poser sur un outillage de formage les fibres fournies à la tête de pose de fibres. La tête de pose de fibres présente un cadre de structure, constitué de plusieurs éléments de cadre, et sur lequel est agencé le rouleau presseur. Il est prévu au moins un actionneur qui interagit avec au moins un élément de cadre pour déformer et/ou rigidifier l'élément de cadre, de façon qu'il se produise une déformation et/ou une rigidification du cadre de structure lors d'une commande de l'actionneur.Fiber laying head for laying fibers on a forming tool for manufacturing a fiber reinforced composite part. The fiber-laying head comprises a pressure roller configured to place the fibers supplied to the fiber-laying head on a forming tool. The fiber laying head has a frame of structure, consisting of several frame members, and on which is arranged the pressure roller. At least one actuator is provided which interacts with at least one frame member to deform and / or stiffen the frame member, so that deformation and / or stiffening of the frame occurs during a period of time. control of the actuator.

Description

Tête de pose de fibres et dispositif de pose de fibres avec tête de pose de fibres s'y rapportant L'invention concerne une tête de pose de fibres destinée à la pose de fibres sur un outillage de formage pour la fabrication d'une pièce composite renforcée de fibres. L'invention concerne également un dispositif de pose de fibres avec une tête de pose de fibres s'y rapportant. En tant que matériau de construction, les matériaux composites renforcés de fibres offrent une possibilité extraordinaire de réduire le poids de diverses pièces. Les avantages qui en résultent, comme par exemple de réduire la consommation de carburant et également l'usure sur toute la durée de vie des moyens de transport, conduisent à une utilisation croissante de ces matériaux même dans des applications critiques sur le plan de la sécurité.The invention relates to a fiber laying head for laying fibers on a forming tool for the manufacture of a composite part. fiber reinforced. The invention also relates to a fiber laying device with a related fiber laying head. As a construction material, fiber-reinforced composite materials offer an extraordinary ability to reduce the weight of various parts. The resulting benefits, such as reduced fuel consumption and wear over the entire service life of the means of transport, lead to an increasing use of these materials even in safety-critical applications. .

Mais en comparaison avec des matériaux isotropes, on ne peut atteindre un potentiel élevé de construction allégée, que lorsque les pièces sont produites avec une méthode de fabrication qui convienne aussi bien aux propriétés du matériau à base de fibres qu'à celles de la résine de moulage. Pour la fabrication de structures primaires exposées à des sollicitations élevées, il faut absolument adapter l'orientation des fibres conformément aux états de contraintes. Cette exigence impose des stratégies de fabrication adaptées en ce qui concerne le processus d'automatisation. Actuellement, la fabrication de pièces de grande taille utilisant la technologie du placement de fibres ou la technologie de pose de rubans, comprend la pose d'un composite à base de fibres et de matière plastique sur un outillage de formage. Le matériau à base de fibres à poser est enroulé sur une bobine, soit sous forme de mèches (tows) (le plus souvent d'une largeur %" ou 1/2"), ou de rubans (au moins 150 mm ou 300 mm), puis posé en plusieurs bandes côte à côte sur l'outillage de formage. On obtient ainsi sur toute la surface une couche de stratification (pli). En raison de la demande croissante en pièces composites renforcées de fibres, par exemple des pièces en matière plastique renforcée de fibres de carbone, les installations de fabrication actuelles arrivent à leurs limites de capacité. Un accroissement des cadences de production nécessite de nouveaux types d'installations permettant d'atteindre une vitesse de fabrication plus élevée. Or une augmentation de la vitesse de fabrication conduit à des accélérations élevées, aussi bien lors de phases de démarrage que lors de phases de freinage, faisant apparaître des moments d'inertie assez élevés et finalement des vibrations assez importantes, qui peuvent influencer négativement la qualité de pose.But in comparison with isotropic materials, a high potential for lighter construction can only be achieved when the parts are produced with a manufacturing method that is suitable both for the properties of the fiber-based material and the properties of the resin. molding. For the manufacture of primary structures exposed to high stresses, it is essential to adapt the orientation of the fibers in accordance with the stress states. This requirement imposes adapted manufacturing strategies with regard to the automation process. Currently, the manufacture of large parts using fiber placement technology or tape laying technology, includes the laying of a fiber-based composite and plastic on a forming tool. The fiber-based material to be laid is wound on a coil, either in the form of tows (most often of a width "or 1/2"), or ribbons (at least 150 mm or 300 mm) ), then laid in several strips side by side on the forming tool. This gives a layer of lamination (fold) over the entire surface. Due to the growing demand for fiber reinforced composite parts, such as carbon fiber reinforced plastic parts, current manufacturing facilities are reaching their capacity limits. An increase in production rates requires new types of facilities to achieve a higher manufacturing speed. However, an increase in the speed of manufacture leads to high accelerations, both during starting phases and during braking phases, showing relatively high moments of inertia and finally quite significant vibrations, which can have a negative influence on the quality deposit.

D'après le document DE 10 2010 015 027 B1, on connait par exemple une installation de pose de fibres dans laquelle les fibres sont posées sur l'outillage à l'aide de têtes de pose de fibres agencées sur des robots guidés sur un système de rail s'étendant de manière périphérique autour de l'outillage, de sorte que chaque position quelconque sur l'outillage peut être atteinte par les robots. Par ailleurs, on connaît d'après la pratique, des installations à portique dans lesquelles la tête de pose peut être déplacée par-dessus un outillage de formage le plus souvent agencé horizontalement, pour ainsi poser les fibres sur l'outillage de formage. Les types actuels d'installations sont influencés par la construction traditionnelle de machines lourdes. En raison de la masse de l'installation et d'une vitesse de fabrication limitée en conséquence, les installations atteignent leurs limites de capacité. L'utilisation de robots industriels permet certes d'augmenter la vitesse de fabrication, mais en raison de leur structure sérielle ceux-ci sont plus sensibles aux oscillations et vibrations apparaissant en cours de processus.DE 10 2010 015 027 B1 discloses, for example, a fiber laying installation in which the fibers are placed on the tooling using fiber laying heads arranged on robots guided on a system. rail extending peripherally around the tool, so that any position on the tool can be reached by the robots. Furthermore, it is known from practice, gantry installations in which the laying head can be moved over a forming tool usually arranged horizontally, so as to put the fibers on the forming tool. Current types of installations are influenced by the traditional construction of heavy machinery. Due to the mass of the installation and the resulting limited manufacturing speed, the facilities are reaching capacity limits. The use of industrial robots certainly makes it possible to increase the speed of manufacture, but because of their serial structure these are more sensitive to the oscillations and vibrations appearing during the process.

Aussi, le but de la présente invention consiste à fournir une tête de pose de fibres améliorée, qui soit adaptée à garantir une qualité au moins identique voire améliorée du processus de pose, et notamment adaptée à réduire des imprécisions dans le processus de pose, tout en augmentant la vitesse de fabrication. Un autre but de l'invention consiste à fournir une tête de pose de fibres améliorée, permettant d'améliorer des paramètres de processus qualitatifs du processus de pose. Le but recherché est atteint, conformément à l'invention, à l'aide de la tête de pose de fibres pour poser des fibres sur un outillage de formage pour la fabrication d'une pièce composite renforcée de fibres, la tête de pose de fibres comprenant un rouleau presseur agencé pour poser sur un outillage de formage les fibres fournies à la tête de pose de fibres, caractérisée en ce que la tête de pose de fibres comporte un cadre de structure constitué de plusieurs éléments de cadre et sur lequel est agencé le rouleau presseur, et il est prévu au moins un actionneur qui interagit avec au moins un élément de cadre pour déformer et/ou rigidifier l'élément de cadre, de façon qu'il se produise une déformation et/ou une rigidification du cadre de structure lors d'une commande de l'actionneur. Le but recherché est également atteint à l'aide du dispositif de pose de fibres pour fabriquer une nappe de fibres en vue de la réalisation d'une pièce composite renforcée de fibres, comprenant un robot et une tête de pose de fibres, agencée sur le robot en tant qu'effecteur terminal.Also, the object of the present invention is to provide an improved fiber laying head, which is adapted to guarantee at least the same or even improved quality of the laying process, and in particular adapted to reduce inaccuracies in the laying process, while by increasing the speed of manufacture. Another object of the invention is to provide an improved fiber laying head, making it possible to improve qualitative process parameters of the laying process. According to the invention, the aim is achieved by means of the fiber laying head for laying fibers on a forming tool for the manufacture of a fiber reinforced composite part, the fiber laying head. comprising a pressure roller arranged to place the fibers supplied to the fiber-laying head on forming tools, characterized in that the fiber-laying head comprises a structural frame consisting of a plurality of frame elements and on which is arranged the pressure roller, and there is provided at least one actuator which interacts with at least one frame member to deform and / or stiffen the frame member, so that deformation and / or stiffening of the structural frame occurs when controlling the actuator. The aim is also achieved by means of the fiber laying device for producing a fiber web for the production of a fiber-reinforced composite part, comprising a robot and a fiber laying head, arranged on the robot as a terminal effector.

Par conséquent, il est proposé une tête de pose de fibres pour poser des fibres sur un outillage de formage pour la fabrication d'une pièce composite renforcée de fibres, qui présente un cadre de structure formé ou réalisé à partir de plusieurs éléments de cadre. Les éléments de cadre, qui peuvent être assemblés l'un à l'autre de manière démontable ou fixe, forment ainsi l'ossature de base tridimensionnelle du cadre de structure, sur laquelle est finalement agencé directement ou indirectement le rouleau presseur de la tête de pose de fibres. Le rouleau presseur est agencé pour poser sur un outillage de formage les fibres fournies à la tête de pose de fibres.Therefore, it is proposed a fiber laying head for laying fibers on a forming tool for the manufacture of a fiber-reinforced composite part, which has a structural frame formed or made from a plurality of frame members. The frame members, which can be assembled to one another removably or fixedly, thus form the three-dimensional basic framework of the structural frame, on which is ultimately arranged directly or indirectly the pressure roller of the head of laying of fibers. The pressure roller is arranged to place on a forming tool the fibers supplied to the fiber laying head.

Un rouleau presseur peut présenter une forme cylindrique ou conique. En d'autres termes, le cadre de structure forme l'ossature de base supportant la charge, de la tête de pose de fibres, les composants nécessaires au processus de pose étant en définitive prévus dans ou sur le cadre de structure de la tête de pose de fibres. Les éléments de cadre peuvent être des barres/entretoises, qui sont assemblées angulairement les unes aux autres au niveau de noeuds d'intersection, pour former l'élément de structure.A pressure roller may have a cylindrical or conical shape. In other words, the structural frame forms the base frame supporting the load, the fiber laying head, the components required for the laying process being ultimately provided in or on the structural frame of the head of the laying of fibers. The frame members may be bars / spacers, which are angularly joined to each other at intersecting nodes, to form the structural member.

Conformément à l'invention, il est par ailleurs prévu au moins un actionneur qui interagit avec au moins un élément de cadre pour déformer et/ou rigidifier l'élément de cadre, de façon qu'il se produise une déformation et/ou une rigidification du cadre de structure lors d'une commande de l'actionneur au moyen d'une unité de commande.According to the invention, at least one actuator is provided which interacts with at least one frame element to deform and / or stiffen the frame element, so that deformation and / or stiffening occurs. of the structural frame when controlling the actuator by means of a control unit.

Ledit au moins un actionneur peut être agencé directement sur l'élément du cadre de structure, ou bien être en liaison d'interaction avec celui-ci, et, en cas de commande d'actionnement, par exemple pour l'activation d'un actionneur piézoélectrique, produire la déformation et/ou la rigidification de l'élément de cadre. Si à présent au moins un élément de cadre, avantageusement plusieurs éléments de cadre en commun, est ou sont déformés et/ou rigidifiés à l'aide d'un ou plusieurs actionneurs, il est possible de faire varier la géométrie du cadre de structure pendant le processus de pose, voire de faire varier le comportement en rigidité de l'ensemble du cadre de structure. Ceci permet, au cours même du processus de pose, d'influencer les paramètres de processus correspondants, comme par exemple la position du rouleau presseur, la force pressante ainsi que des oscillations mécaniques. Une rigidification, par exemple d'un élément de cadre, et ainsi une rigidification de l'ensemble du cadre de structure, produit ainsi une augmentation de la force pressante en raison d'un accroissement conséquent de la rigidité en flexion du cadre de structure. En cas de déformation d'un élément de cadre, on modifie la forme initiale de l'élément de cadre, telle qu'elle se présenterait à l'état démonté ou à l'état assemblé, l'élément de cadre ayant régulièrement tendance à retourner à sa forme initiale. Dans le cas d'une rigidification de l'élément de cadre, on modifie notamment le paramètre de la rigidité en flexion, de sorte que la force nécessaire pour déformer l'élément de cadre est plus élevée qu'à l'état non rigidifié.Said at least one actuator can be arranged directly on the element of the structural frame, or be in interaction connection with it, and, in case of actuation control, for example for the activation of a piezoelectric actuator, producing the deformation and / or stiffening of the frame member. If now at least one frame element, advantageously several frame elements in common, is or are deformed and / or stiffened using one or more actuators, it is possible to vary the geometry of the structural frame during the laying process, or even to vary the stiffness behavior of the entire structural framework. This allows, even during the laying process, to influence the corresponding process parameters, such as the position of the pressure roller, the pressing force as well as mechanical oscillations. A stiffening, for example of a frame member, and thus a stiffening of the entire structural frame, thus produces an increase in the pressing force due to a consequent increase in flexural stiffness of the frame structure. In case of deformation of a frame element, the initial shape of the frame element is modified, as it would be in the disassembled state or in the assembled state, the frame element having a regular tendency to return to its original form. In the case of a stiffening of the frame member, the parameter of flexural stiffness is modified, such that the force necessary to deform the frame element is higher than in the non-rigidified state.

Conformément à l'invention, il est ainsi proposé une tête de pose de fibres présentant un poids plus faible que des têtes de pose de fibres usuelles, car le mode de construction structuré de l'ossature de base sous la forme d'un cadre de structure permet d'économiser de la matière et ainsi obtenir un gain de poids. En même temps, en raison des éléments de cadre adaptatifs du cadre de structure, on peut par déformation et/ou rigidification du cadre de structure influer directement sur des paramètres de processus par l'intermédiaire de la tête de pose de fibres, ce qui permet d'augmenter la qualité de pose. Il devient ainsi possible d'atteindre des vitesses de fabrication plus élevées lors de la pose des fibres pour la fabrication de nappes de fibres, ce qui permet notamment de réduire les coûts lors de la fabrication de pièces de grande taille à l'aide de matériaux composites renforcés de fibres. Conformément à un mode de réalisation avantageux, les éléments de cadre sont réalisés en forme de barres et/ou en configuration plate, la section transversale des éléments de cadre en forme de barres et/ou de configuration plate pouvant être quelconque, et avantageusement ronde, ovale ou polygonale.According to the invention, it is thus proposed a fiber laying head having a lower weight than conventional fiber laying heads, because the structured construction method of the base frame in the form of a frame of structure saves material and thus gain weight. At the same time, due to the adaptive frame elements of the structural frame, it is possible by deformation and / or stiffening of the structure frame to directly influence process parameters via the fiber laying head, which allows to increase the quality of installation. It thus becomes possible to achieve higher manufacturing speeds during the laying of fibers for the manufacture of fiber webs, which in particular makes it possible to reduce the costs when manufacturing large parts using materials. fiber reinforced composites. According to an advantageous embodiment, the frame members are made in the form of bars and / or in flat configuration, the cross section of the bar-shaped frame members and / or of flat configuration being arbitrary and advantageously round, oval or polygonal.

Conformément à un autre mode de réalisation avantageux, l'un des éléments de cadre, plusieurs éléments de cadre ou tous les éléments de cadre du cadre de structure sont fabriqués partiellement ou totalement en un matériau composite renforcé de fibres, notamment en un matériau à base de matière plastique renforcé de fibres de carbone, ce qui permet de satisfaire au principe de la construction allégée également en ce qui concerne les têtes de pose. On peut ainsi fabriquer les structures porteuses de charge d'une tête de pose en un matériau composite renforcé de fibres, ce qui permet de réduire significativement le poids de la tête de pose de fibres. La masse à déplacer lors de la pose de fibres est ainsi réduite, ce qui permet des séquences de mouvement plus rapides et plus précises. L'utilisation d'un cadre de structure en un matériau composite renforcé de fibres réduit le poids de la tête. Ceci diminue certains moments d'inertie, ayant une influence directe sur la vitesse de fabrication.According to another advantageous embodiment, one of the frame elements, several frame elements or all the frame elements of the structural frame are made partially or totally of a fiber-reinforced composite material, in particular a material based on of carbon-fiber-reinforced plastic, which makes it possible to satisfy the principle of light construction also with regard to the laying heads. It is thus possible to manufacture the load-bearing structures of a laying head made of a fiber-reinforced composite material, which makes it possible to significantly reduce the weight of the fiber-laying head. The mass to be moved during the laying of fibers is thus reduced, which allows faster and more precise movement sequences. The use of a structural frame made of fiber reinforced composite material reduces the weight of the head. This decreases certain moments of inertia, having a direct influence on the speed of manufacture.

Conformément à un autre mode de réalisation avantageux, ledit au moins un actionneur est un actionneur piézoélectrique, qui peut être noyé ou encastré dans l'élément de cadre, ou être appliqué sur l'élément de cadre. L'actionneur piézoélectrique peut par exemple, par une commande appropriée, modifier sa forme et/ou modifier sa rigidité, l'élément de cadre correspondant pouvant ainsi être déformé et/ou rigidifié de manière correspondante. Naturellement il est également envisageable de pouvoir agencer plusieurs actionneurs piézoélectriques en tant qu'actionneur commun sur un élément de cadre, tandis que plusieurs, voire tous les éléments du cadre de structure peuvent disposer de tels actionneurs.According to another advantageous embodiment, said at least one actuator is a piezoelectric actuator, which can be embedded or embedded in the frame element, or be applied to the frame element. The piezoelectric actuator can for example, by appropriate control, change its shape and / or modify its rigidity, the corresponding frame member can thus be deformed and / or stiffened correspondingly. Naturally it is also conceivable to be able to arrange several piezoelectric actuators as a common actuator on a frame element, while several or all the elements of the structural frame may have such actuators.

Conformément à un autre mode de réalisation avantageux, le cadre de structure comporte des éléments de fixation permettant d'agencer la tête de pose de fibres sur une unité de fabrication robotique, par exemple un robot industriel. Les forces nécessaires au processus de pose sont alors transmises de l'unité de fabrication robotique au rouleau presseur, par l'intermédiaire du cadre de structure en tant qu'ossature de base de la tête de pose de fibres. io A. Amortissement d'oscillations Conformément à un mode de réalisation avantageux, la tête de pose possède au moins un capteur d'oscillations, conçu pour détecter des oscillations mécaniques du rouleau presseur. Le capteur d'oscillations peut, 15 par exemple sous la forme d'un capteur d'accélération, être agencé directement sur la tête de pose de fibres et/ou sur le rouleau presseur. Mais il est également envisageable d'utiliser des capteurs fonctionnant sans contact, et n'ayant pas besoin d'être en contact direct avec la tête de pose de fibres et/ou le rouleau presseur. 20 Les oscillations mécaniques du rouleau presseur détectées sont alors fournies à une unité de commande conçue pour commander l'actionneur destiné à déformer et/ou rigidifier le cadre de structure, en fonction des oscillations mécaniques détectées, de façon que la déformation et/ou la 25 rigidification du cadre de structure résultant de ladite commande, agisse à l'encontre des oscillations mécaniques du rouleau presseur. Il est ainsi possible, pendant le processus de pose, de combattre des oscillations parasites susceptibles de nuire à la qualité du stratifié à fabriquer, en produisant par exemple des oscillations mécaniques de compensation par 30 une déformation continuelle du cadre de structure, qui agissent à l'encontre des oscillations mécaniques. On peut ainsi réduire ou éliminer totalement les oscillations mécaniques parasites. On peut ainsi compenser des vibrations, qui sont par exemple induites par la 35 structure cinématique de l'installation robotique de fabrication, grâce à une continuelle déformation aller et retour du cadre de structure, de sorte que grâce à la déformation aller et retour du cadre de structure à l'aide d'actionneurs sur les éléments de cadre, on produit des oscillations dans le cadre de structure, qui agissent à l'encontre des oscillations mécaniques. La qualité de la pose s'en trouve améliorée, en cessant de transmettre des vibrations parasites au rouleau presseur.According to another advantageous embodiment, the structural frame comprises fixing elements for arranging the fiber laying head on a robotic manufacturing unit, for example an industrial robot. The forces required for the laying process are then transmitted from the robotic manufacturing unit to the pressure roller, through the frame structure as the basic structure of the fiber laying head. A. Oscillation damping According to an advantageous embodiment, the laying head has at least one oscillation sensor, designed to detect mechanical oscillations of the pressure roller. The oscillation sensor may, for example in the form of an acceleration sensor, be arranged directly on the fiber-laying head and / or on the pressure roller. But it is also possible to use sensors operating without contact, and need not be in direct contact with the fiber laying head and / or the pressure roller. The mechanical oscillations of the pressure roller detected are then supplied to a control unit designed to control the actuator intended to deform and / or stiffen the structural frame, as a function of the detected mechanical oscillations, so that the deformation and / or the 25 stiffening of the structural frame resulting from said command, acts against the mechanical oscillations of the pressure roller. It is thus possible, during the laying process, to counteract parasitic oscillations which may adversely affect the quality of the laminate to be produced, for example by producing mechanical oscillations of compensation by a continuous deformation of the structural frame, which act at the same time. against mechanical oscillations. It is thus possible to reduce or totally eliminate parasitic mechanical oscillations. It is thus possible to compensate for vibrations, which are for example induced by the kinematic structure of the robotic manufacturing facility, thanks to a continuous deformation of the structure frame, so that, thanks to the deformation of the frame With the help of actuators on the frame elements oscillations are produced in the structural frame, which act against the mechanical oscillations. The quality of the installation is improved by ceasing to transmit parasitic vibrations to the pressure roller.

B. Régulation de la force pressante. Conformément à un autre mode de réalisation avantageux, la tête de pose de fibres comporte au moins un capteur de force, conçu pour détecter une force pressante (force pressante réelle) du rouleau presseur lors de la pose des fibres sur un outillage de formage. La force pressante détectée est alors fournie à une unité de commande conçue pour assurer la commande de l'actionneur destiné à déformer et/ou rigidifier le cadre de structure en fonction de la force pressante détectée lors de la pose des fibres et d'une force pressante prescrite. En conséquence, il est possible de réguler la force pressante lors de la pose des fibres par la tête de pose de fibres, au moyen d'une déformation et/ou d'une rigidification du cadre de structure, ce qui permet par exemple de régler de manière extrêmement précise le paramètre de processus "force pressante" tout au long de l'ensemble du processus de pose. Le cadre de structure adaptatif de la tête de pose de fibres conforme à l'invention compense les variations affectant la force pressante, ce qui permet également d'augmenter la vitesse de fabrication. Avantageusement, le capteur de force peut être agencé sur le rouleau presseur pour détecter la force pressante lors de la pose des fibres, ou dans la chaîne cinématique entre le cadre de structure et le rouleau presseur. En outre, il est avantageux que l'unité de commande pour commander l'actionneur soit configurée de façon que la déformation et/ou la rigidification du cadre de structure réduise ou minimise la différence entre la force pressante détectée et la force pressante prescrite, de sorte que c'est toujours un optimum qui est réglé par rapport à la force pressante de consigne prescrite.B. Regulation of the pressing force. According to another advantageous embodiment, the fiber laying head comprises at least one force sensor, designed to detect an pressing force (real pressing force) of the pressure roller during the laying of the fibers on a forming tool. The detected pressing force is then supplied to a control unit designed to control the actuator for deforming and / or stiffening the structural frame according to the pressing force detected during the laying of the fibers and a force prescribed pressure. Consequently, it is possible to regulate the pressing force during the laying of the fibers by the fiber-laying head, by means of deformation and / or stiffening of the structural frame, which makes it possible, for example, to adjust extremely precise process parameter "pressing force" throughout the entire laying process. The adaptive structure frame of the fiber laying head according to the invention compensates for variations affecting the pressing force, which also makes it possible to increase the manufacturing speed. Advantageously, the force sensor can be arranged on the pressure roller to detect the pressing force during the laying of the fibers, or in the kinematic chain between the structural frame and the pressure roller. In addition, it is advantageous for the control unit to control the actuator to be configured so that the deformation and / or stiffening of the structural frame reduces or minimizes the difference between the detected pressing force and the prescribed pressing force. so that it is always an optimum that is set in relation to the prescribed set pressure force.

C. Correction de position Conformément à un autre mode de réalisation, il est prévu au moins un capteur de position, conçu pour détecter une information de position du rouleau presseur lors de la pose des fibres, et/ou pour détecter une information de position de fibres ou de bandes de fibres déjà posées, ce qui permet de déterminer la position absolue ou relative par rapport à d'autres composants ou objets lors de la pose des fibres. Ces informations de position sont alors fournies à une unité de commande configurée pour commander l'actionneur pour déformer le cadre de structure en fonction des informations de position détectées et d'informations de position prescrites. Grâce à une déformation d'éléments de cadre, qui conduit à une déformation du cadre de structure transversalement à la direction de pose des fibres, il est possible d'obtenir lors de la pose des fibres, une correction de position de l'axe dénommé axe Y (transversalement à la direction de pose des fibres).C. Position Correction According to another embodiment, there is provided at least one position sensor, designed to detect position information of the pressure roller during fiber placement, and / or to detect a position information of fibers or strips of fibers already laid, which allows to determine the absolute or relative position relative to other components or objects during the laying of fibers. This position information is then supplied to a control unit configured to control the actuator to deform the structural frame according to the detected position information and prescribed position information. Thanks to a deformation of frame elements, which leads to a deformation of the structure frame transversely to the laying direction of the fibers, it is possible to obtain during the laying of the fibers, a position correction of the axis called Y axis (transversely to the laying direction of the fibers).

Il est ainsi par exemple possible de déterminer une information de position relative, par rapport à une bande de fibres déjà posée. On peut ainsi régler une distance définie, éventuellement nulle à la bande de fibres déjà posée, par le fait qu'une déformation d'éléments de cadre produit une déformation du cadre de structure à des fins de correction de position.It is thus possible, for example, to determine relative position information, relative to a previously laid fiber band. It is thus possible to adjust a definite distance, possibly zero, to the already laid fiber band by the fact that a deformation of frame elements produces a deformation of the structure frame for position correction purposes.

Avantageusement, le capteur de position est agencé sur la tête de pose de fibres pour détecter l'information de position au cours de la pose des fibres. Mais il est également envisageable que le capteur de position soit en position fixe et ne soit pas en liaison d'interaction mécanique directe avec la tête de pose de fibres. D'après un mode de réalisation avantageux à cet effet, l'unité de commande est configurée de façon que la déformation et/ou la rigidification du cadre de structure réduise ou minimise la différence entre les informations de position détectées et les informations de position prescrites. Cela permet de régler toujours une consigne de position optimale. Conformément à un autre mode de réalisation avantageux, le cadre de structure comporte plusieurs d'éléments de cadre en forme de barres, agencés en une structure en treillis. Cela permet d'augmenter nettement la stabilité et la résistance du cadre de structure supportant la charge, notamment si les éléments de cadre sont fabriqués en matériau composite renforcé de fibres. Conformément à un autre mode de réalisation avantageux, sur chacun d'au moins deux éléments de cadre, agencés parallèlement l'un à l'autre dans le cadre de structure, est agencé au moins un actionneur pour déformer et/ou rigidifier l'élément de cadre respectif, de sorte qu'une déformation de deux éléments de cadre mutuellement parallèles permette d'engendrer une déformation parallèle correspondante du cadre de structure. Cela est par exemple judicieux lorsque la position du rouleau presseur doit être modifiée dans la direction Y, c'est-à-dire transversalement à la direction de pose des fibres. L'invention va être explicitée sous forme d'exemple, au regard des dessins annexés. Ceux-ci montrent : Figure 1 une représentation schématique d'un dispositif de pose de fibres assisté par robot ; Figure 2 une représentation schématique d'une tête de pose de fibres conforme à l'invention. La figure 1 montre schématiquement un dispositif de pose de fibres 1 comportant un robot 2 sous la forme d'un robot à bras articulés ou robot industriel. Sur le robot 2 est agencée, en guise d'effecteur terminal, une tête de pose de fibres 3 capable de poser un matériau à base de fibres sur un outillage de formage 4. De tels dispositifs de pose de fibres permettent de fabriquer, par exemple, des pièces de grande taille, telles que des enveloppes de voilure d'aile, en matériau composite renforcé de fibres. La figure 2 montre en perspective schématique la tête de pose de fibres 10 conforme à l'invention. La tête de pose de fibres 10 comprend un cadre de structure 11, qui constitue l'ossature de base de la tête de pose de fibres 10, et transmet ainsi au rouleau presseur 12 agencé sur le cadre de structure 11 les charges et les forces appliquées par l'unité de fabrication robotique. Le cadre de structure 11 de la tête de pose de fibres 10 comporte plusieurs éléments de cadre 13 en forme de barres, agencés en une structure en treillis. Sur chacun de deux éléments de cadre 13a et 13b en forme de barre, supportant la charge, est agencé un actionneur piézoélectrique 14 conçu pour déformer et/ou rigidifier l'élément de cadre respectif 13a, 13b. On peut ainsi déformer et/ou rigidifier l'ensemble du cadre de structure 11. Ceci permet d'influer sur les paramètres de processus lors de la pose de fibres. Les actionneurs 14 sont reliés à une unité de commande 15, qui assure la commande correspondante des actionneurs. Conformément à l'exemple de la figure 2, il est par ailleurs prévu, entre le cadre de structure 11 et le rouleau presseur 12, un capteur de force 16 qui relève la force pressante lors de la pose des fibres, et la fournit à l'unité de 10 commande 15. Selon l'invention, les actionneurs 14 peuvent à présent être commandés en fonction de la force pressante détectée, de façon que la force pressante puisse être réglée de façon adéquate correspondante lors de la pose des fibres.Advantageously, the position sensor is arranged on the fiber laying head to detect the position information during the laying of the fibers. But it is also conceivable that the position sensor is in a fixed position and is not in direct mechanical interaction with the fiber laying head. According to an advantageous embodiment for this purpose, the control unit is configured so that the deformation and / or stiffening of the structural frame reduces or minimizes the difference between the detected position information and the prescribed position information. . This allows you to always set an optimal position setpoint. According to another advantageous embodiment, the structural frame comprises a plurality of bar-shaped frame elements, arranged in a lattice structure. This makes it possible to significantly increase the stability and strength of the load-bearing structure frame, especially if the frame members are made of fiber-reinforced composite material. According to another advantageous embodiment, on each of at least two frame members, arranged parallel to each other in the structural frame, is arranged at least one actuator for deforming and / or stiffening the element. respective frame, so that a deformation of two mutually parallel frame members allows to generate a corresponding parallel deformation of the frame structure. This is for example advisable when the position of the pressure roller must be changed in the direction Y, that is to say transversely to the laying direction of the fibers. The invention will be explained in the form of an example, with reference to the appended drawings. These show: FIG. 1 a schematic representation of a robot-assisted fiber laying device; Figure 2 a schematic representation of a fiber laying head according to the invention. FIG. 1 schematically shows a fiber laying device 1 comprising a robot 2 in the form of a robot with articulated arms or an industrial robot. On the robot 2 is arranged, as a terminal effector, a fiber laying head 3 capable of laying a fiber-based material on a forming tool 4. Such fiber-laying devices make it possible to manufacture, for example large parts, such as wing wing envelopes, made of fiber reinforced composite material. Figure 2 shows in schematic perspective the fiber laying head 10 according to the invention. The fiber laying head 10 comprises a frame 11, which constitutes the basic framework of the fiber laying head 10, and thus transmits to the pressing roller 12 arranged on the frame 11 the loads and the forces applied. by the robotic manufacturing unit. The frame structure 11 of the fiber laying head 10 comprises a plurality of bar-shaped frame members 13 arranged in a lattice structure. On each of two load-bearing bar-like frame members 13a and 13b is provided a piezoelectric actuator 14 adapted to deform and / or stiffen the respective frame member 13a, 13b. It is thus possible to deform and / or stiffen the entire structure frame 11. This makes it possible to influence the process parameters during the laying of fibers. The actuators 14 are connected to a control unit 15, which provides the corresponding control of the actuators. According to the example of FIG. 2, there is also provided, between the structural frame 11 and the pressure roller 12, a force sensor 16 which detects the pressing force during the laying of the fibers, and supplies it to the According to the invention, the actuators 14 can now be controlled according to the detected pressing force, so that the pressing force can be correspondingly adjusted during the laying of the fibers.

15 Par ailleurs, il est prévu sur le rouleau presseur un capteur d'accélération 17 conçu par exemple pour relever des oscillations mécaniques au niveau du rouleau presseur 12. Les oscillations mécaniques détectées sont alors également fournies à l'unité de commande 15, pour ainsi commander les actionneurs 14 de manière appropriée en vue de pourvoir compenser les 20 oscillations mécanique parasites. Finalement, il est indiqué schématiquement dans l'exemple de réalisation de la figure 2, la présence d'un capteur de position 18, qui, lors de la pose des fibres, relève la position du rouleau presseur 12 de manière absolue ou 25 relative par rapport aux fibres déjà posées. Ces informations de position en provenance du capteur de position 18 sont également fournies à l'unité de commande 15, de sorte qu'une commande des actionneurs 14 permet d'engendrer une déformation du cadre de structure 11, laquelle opère une correction de position.Furthermore, on the pressure roller is provided an acceleration sensor 17 designed for example to detect mechanical oscillations at the pressure roller 12. The detected mechanical oscillations are then also supplied to the control unit 15, so that actuating the actuators 14 appropriately to compensate for parasitic mechanical oscillations. Finally, it is indicated diagrammatically in the embodiment of FIG. 2, the presence of a position sensor 18, which, during the laying of the fibers, raises the position of the pressing roller 12 in an absolute or relative manner by compared to the fibers already laid. This position information from the position sensor 18 is also supplied to the control unit 15, so that a control of the actuators 14 can generate a deformation of the frame 11, which performs a position correction.

30 Dans la zone 19 de la tête de pose de fibres 10, il est prévu sur la structure en treillis des éléments de fixation non représentés, permettant d'agencer la tête de pose de fibres 10 sur une unité de fabrication robotisée.In zone 19 of the fiber laying head 10, there is provided on the lattice structure not shown fastening elements for arranging the fiber laying head 10 on a robotic manufacturing unit.

Claims

REVENDICATIONS: 1. Tête de pose de fibres (10) pour poser des fibres sur un outillage de formage (4) pour la fabrication d'une pièce composite renforcée de fibres, la tête de pose de fibres (10) comprenant un rouleau presseur (12) agencé pour poser sur un outillage de formage les fibres fournies à la tête de pose de fibres (10), caractérisée en ce que la tête de pose de fibres (10) comporte un cadre de structure (11) constitué de plusieurs éléments de cadre (13) et sur lequel est agencé le rouleau presseur (12), et il est prévu au moins un actionneur (14) qui interagit avec au moins un élément de cadre (13) pour déformer et/ou rigidifier l'élément de cadre (13), de façon qu'il se produise une déformation et/ou une rigidification du cadre de structure (11) lors d'une commande de l'actionneur (14).1. A fiber laying head (10) for laying fibers on a forming tool (4) for the manufacture of a fiber reinforced composite part, the fiber laying head (10) comprising a pressure roller ( 12) arranged for placing on a forming tool the fibers supplied to the fiber laying head (10), characterized in that the fiber laying head (10) comprises a frame (11) consisting of a plurality of frame (13) and on which is arranged the pressure roller (12), and there is provided at least one actuator (14) which interacts with at least one frame member (13) for deforming and / or stiffening the frame member (13), so that a deformation and / or stiffening of the frame (11) occurs during a control of the actuator (14).

2. Tête de pose de fibres (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments de cadre sont réalisés en forme de barres et/ou en configuration plate.2. Fiber laying head (10) according to claim 1, characterized in that the frame members are made in the form of bars and / or in a flat configuration.

3. Tête de pose de fibres (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'un ou plusieurs éléments de cadre (13) du cadre de structure (11) sont partiellement ou totalement fabriqués en un matériau composite renforcé de fibres.3. Fiber laying head (10) according to claim 1 or 2, characterized in that one or more frame members (13) of the frame (11) are partially or completely made of a fiber reinforced composite material .

4. Tête de pose de fibres (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit au moins un actionneur (14) est un actionneur piézoélectrique, agencé dans ou sur l'un des éléments de cadre.4. Fiber laying head (10) according to one of the preceding claims, characterized in that said at least one actuator (14) is a piezoelectric actuator, arranged in or on one of the frame members.

5. Tête de pose de fibres (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le cadre de structure (11) comporte des éléments de fixation (19) permettant de fixer la tête de pose de fibres à une unité de fabrication robotique.5. Fiber laying head (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the frame structure (11) comprises fastening elements (19) for fixing the fiber laying head to a unit of robotic manufacturing.

6. Tête de pose de fibres (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la tête de pose de fibres comprend au moins uncapteur d'oscillations (17), conçu pour détecter des oscillations mécaniques du rouleau presseur, et il est prévu une unité de commande (15), conçue pour commander l'actionneur (14) pour déformer et/ou rigidifier le cadre de structure (11) en fonction des oscillations mécaniques détectées, de façon que la déformation et/ou la rigidification du cadre de structure résultant de ladite commande agisse à l'encontre des oscillations mécaniques du rouleau presseur.6. Fiber laying head (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the fiber laying head comprises at least one oscillation sensor (17), designed to detect mechanical oscillations of the pressure roller, and a control unit (15) is provided for controlling the actuator (14) to deform and / or stiffen the structural frame (11) as a function of the detected mechanical oscillations, so that the deformation and / or stiffening the structural frame resulting from said control acts against the mechanical oscillations of the pressure roller.

7. Tête de pose de fibres (10) selon la revendication 6, caractérisée en ce 10 que ledit au moins un capteur d'oscillations est agencé sur le rouleau presseur pour détecter les oscillations mécaniques du rouleau presseur.7. Fiber laying head (10) according to claim 6, characterized in that said at least one oscillation sensor is arranged on the pressure roller to detect the mechanical oscillations of the pressure roller.

8. Tête de pose de fibres (10) selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que l'unité de commande pour commander l'actionneur est conçue de 15 sorte que, par une déformation continuelle du cadre de structure, soient produites des oscillations mécaniques de compensation, qui agissent à l'encontre des oscillations mécaniques du rouleau presseur.Fiber laying head (10) according to claim 6 or 7, characterized in that the control unit for controlling the actuator is designed so that, by continuous deformation of the structural frame, compensating mechanical oscillations, which act against the mechanical oscillations of the pressure roller.

9. Tête de pose de fibres (10) selon l'une des revendications précédentes, 20 caractérisée en ce que la tête de pose de fibres comprend au moins un capteur de force (16) conçu pour détecter une force pressante du rouleau presseur lors de la pose des fibres sur un outillage de formage, et il est prévu une unité de commande conçue pour commander l'actionneur pour déformer et/ou rigidifier le cadre de structure en fonction de la force 25 pressante détectée lors de la pose des fibres et d'une force pressante prescrite.Fiber laying head (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the fiber laying head comprises at least one force sensor (16) designed to detect a pressing force of the pressure roller during the laying of the fibers on a forming tool, and there is provided a control unit designed to control the actuator to deform and / or stiffen the structural frame according to the pressing force detected during the laying of the fibers and 'a prescribed pressing force.

10. Tête de pose de fibres (10) selon la revendication 9, caractérisée en ce que ledit au moins un capteur de force est agencé sur le rouleau presseur, 30 pour détecter la force pressante lors de la pose des fibres.10. Fiber laying head (10) according to claim 9, characterized in that said at least one force sensor is arranged on the pressure roller, to detect the pressing force during the laying of the fibers.

11. Tête de pose de fibres (10) selon la revendication 9 ou 10, caractérisée en ce que l'unité de commande pour commander l'actionneur est configurée de façon que la déformation et/ou à la rigidification du cadre de structureréduise ou minimise la différence entre la force pressante détectée et la force pressante prescrite.11. Fiber laying head (10) according to claim 9 or 10, characterized in that the control unit for controlling the actuator is configured so that the deformation and / or stiffening of the framework structure reduces or minimizes the difference between the detected pressing force and the prescribed pressing force.

12. Tête de pose de fibres (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la tête de pose de fibres comprend au moins un capteur de position (18) conçu pour détecter une information de position du rouleau presseur lors de la pose des fibres, et/ou pour détecter une information de position de fibres déjà posées, et il est prévu une unité de commande configurée pour commander l'actionneur pour déformer le cadre de structure en fonction des informations de position détectées et d'informations de position prescrites.12. Fiber laying head (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the fiber laying head comprises at least one position sensor (18) designed to detect a position information of the pressure roller during laying the fibers, and / or for detecting position information of fibers already laid, and there is provided a control unit configured to control the actuator to deform the structural frame according to the detected position information and information prescribed position.

13. Tête de pose de fibres (10) selon la revendication 12, caractérisée en ce que ledit au moins un capteur de position est agencé sur la tête de pose de fibres pour détecter les informations de position lors de la pose des fibres.13. Fiber laying head (10) according to claim 12, characterized in that said at least one position sensor is arranged on the fiber laying head to detect the position information during the laying of the fibers.

14. Tête de pose de fibres (10) selon la revendication 12 ou 13, caractérisée en ce que l'unité de commande destinée à la commande de l'actionneur est configurée de façon que la déformation du cadre de structure réduise ou minimise la différence entre les informations de position détectées et les informations de position prescrites.Fiber laying head (10) according to claim 12 or 13, characterized in that the control unit for controlling the actuator is configured so that the deformation of the structural frame reduces or minimizes the difference between the detected position information and the prescribed position information.

15. Tête de pose de fibres (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le cadre de structure présente plusieurs éléments de cadre en forme de barres, agencés en une structure en treillis.15. Fiber laying head (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the structural frame has a plurality of rod-shaped frame members, arranged in a lattice structure.

16. Tête de pose de fibres (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que sur au moins deux éléments de cadre (13a, 13b), agencés parallèlement l'un à l'autre dans le cadre de structure, est agencé au moins un actionneur pour déformer et/ou rigidifier de l'élément de cadre respectif.16. Fiber laying head (10) according to one of the preceding claims, characterized in that on at least two frame members (13a, 13b) arranged parallel to each other in the frame structure, is arranged at least one actuator for deforming and / or stiffening the respective frame member.

17. Dispositif de pose de fibres (1) pour fabriquer une nappe de fibres en vue de la réalisation d'une pièce composite renforcée de fibres, comprenantun robot (2) et une tête de pose de fibres (3, 10) selon l'une des revendications précédentes, agencée sur le robot en tant qu'effecteur terminal.17. A fiber laying device (1) for manufacturing a fiber web for producing a fiber reinforced composite part, comprisinga robot (2) and a fiber laying head (3, 10) according to the invention. one of the preceding claims, arranged on the robot as a terminal effector.