FR3063673A1 - Plateforme mobile pour robot parallele a cables, robot parallele a cables, installation et procede de drapage a l'aide d'un tel robot - Google Patents

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Abstract

Plateforme (30) mobile destinée à équiper un robot parallèle à câbles (20), caractérisée par le fait que la plateforme (30) est configurée pour porter au moins une bobine d'un tissu (34) en matériau composite et permettre le déroulement de ladite au moins une bobine, afin de réaliser un drapage d'une préforme, notamment sèche, par déplacement contrôlé de la plateforme (30) au-dessus d'une ligne de drapage (7).

Description

Titulaire(s) : INSTITUT DE RECHERCHE TECHNOLOGIQUE JULES VERNE, CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE Etablissement public.
Demande(s) d’extension
Mandataire(s) : CABINET NONY.
PLATEFORME MOBILE POUR ROBOT PARALLELE A CABLES, ROBOT PARALLELE A CABLES, INSTALLATION ET PROCEDE DE DRAPAGE A L'AIDE D'UN TEL ROBOT.
FR 3 063 673 - A1
Plateforme (30) mobile destinée à équiper un robot parallèle à câbles (20), caractérisée par le fait que la plateforme (30) est configurée pour porter au moins une bobine d'un tissu (34) en matériau composite et permettre le déroulement de ladite au moins une bobine, afin de réaliser un drapage d'une préforme, notamment sèche, par déplacement contrôlé de la plateforme (30) au-dessus d'une ligne de drapage (7).
Figure FR3063673A1_D0001
Figure FR3063673A1_D0002
i
Plateforme mobile pour robot parallèle à câbles, robot parallèle à câbles, installation et procédé de drapage à l’aide d’un tel robot
Domaine de l’invention
La présente invention concerne la robotisation du drapage de préformes, notamment de préformes sèches, en matériau composite.
En particulier, l’invention concerne une plateforme mobile pour robot parallèle à câbles, un robot parallèle à câbles comportant une telle plateforme et un procédé de drapage à l’aide d’un tel robot.
Art antérieur
Il est connu de réaliser un drapage de préforme en utilisant un robot.
On connaît ainsi de DE 102006060361 un robot manipulant un tambour prélevant, à l’aide d’ouvertures d’aspiration, un lé de matériau souple pour ensuite draper une pièce.
On connaît également de FR 2 950 285 un dispositif de drapage automatisé comportant un portique rigide et un système de tambour prélevant un lé découpé avant de draper une forme.
On connaît enfin de DE 102011050099 un portique rigide supportant des pinces de préhension permettant le drapage d’une préforme par la mise en place d’un lé de matériau composite pré-imprégné prélevé et maintenu avant sa mise en place à l’aide des pinces de préhension.
Ces dispositifs créent un encombrement important, nécessitent un bâti lourd et rigide, qui plus est pour le drapage de préformes de grandes tailles.
De plus, ces dispositifs peuvent ne pas être suffisamment précis pour la dépose des lés, notamment les uns par rapport aux autres.
Enfin, la cadence de drapage à l’aide de tels dispositifs peut être insuffisante.
Il existe ainsi un besoin pour réaliser par drapage automatisé des préformes de grandes tailles.
Il existe également un besoin pour bénéficier d’un système de drapage automatisé relativement peu encombrant et permettant l’intervention d’autres outils ou robots sur le même espace.
Il existe encore un intérêt pour disposer d’un drapage automatisé avec une précision satisfaisante et une cadence relativement élevée.
Plateforme mobile
La présente invention a ainsi pour objet, selon l’un de ses aspects, une plateforme mobile destinée à équiper un robot parallèle à câbles, la plateforme étant configurée pour porter au moins une bobine d’un tissu en matériau composite et permettre le déroulement de ladite au moins une bobine, afin de réaliser un drapage d’une préforme, notamment sèche, par déplacement contrôlé de la plateforme au-dessus d’une ligne de drapage.
Grâce à l’invention, on peut réaliser des préformes, notamment mais non exclusivement des préformes de grandes dimensions, de manière automatisée, sans nécessiter un bâti lourd et encombrant. On peut se passer d’une structure de type portique, rigide et encombrante, pour réaliser de telles préformes. Par « préformes de grandes dimensions », on désigne des préformes présentant une largeur et/ou une longueur supérieure à 1 m, notamment comprise entre 2 m et 100 m environ.
La plateforme peut être configurée pour loger au moins une bobine de tissu.
La ou chaque bobine peut présenter une largeur, mesurée selon son axe, supérieure à 1 m, notamment supérieure à 2 m, notamment supérieure ou égale à 3 m. La ou chaque bobine peut présenter une longueur de tissu supérieure à 2 m, notamment supérieure à 4 m, notamment supérieure ou égale à 10 m, voire supérieure à 20 m, voire supérieure à 50m, pouvant être égale à 100 m environ. La ou chaque bobine peut présenter une masse initiale, tissu inclus, supérieure à 100 kg, notamment supérieure à 500kg, notamment comprise entre 200 kg et 21, par exemple entre 500 kg et 1,2t.
La plateforme peut comporter un support de bobine(s). Ce support, agencé pour porter la ou les bobines, est par exemple relié à la plateforme par un système de fixation. Ce dernier est avantageusement configuré de manière à permettre un déplacement contrôlé en translation et/ou en rotation du support de bobine(s) relativement au reste de la plateforme.
Le système de fixation peut comporter un système mécanique permettant un déplacement guidé, choisi parmi au moins une glissière, un rail, un galet, un arbre coulissant et toute combinaison de ceux-ci. Le support de bobine(s) peut être monté sur un tel système de fixation, par exemple une glissière, de manière à permettre un déplacement en translation latérale du support de bobine(s), parallèlement à l’axe de la bobine, relativement au reste de la plateforme, et éventuellement un léger déplacement en rotation, notamment compris entre -5° et 5°, voire entre -3° et 3° autour d’un axe vertical Z. Une telle rotation peut être fixe ou être réalisée au fur et à mesure du drapage, sous forme de compensation, si nécessaire.
Cette mobilité, contrôlée, du support de bobine(s) relativement à la plateforme peut permettre d’ajuster la position de la bobine sans avoir à commander le déplacement de l’ensemble de la plateforme. Les moyens de commande du déplacement du support de bobine(s) relativement à la plateforme comportent avantageusement un vérin, un système d’engrenages, au moins une courroie et/ou au moins un galet. Le déplacement de la plateforme permet les grands déplacements, ou déplacements dits « macroscopiques », tandis que le déplacement du support de bobine relativement à la plateforme permet les petits déplacements, ou déplacements dits « microscopiques », de précision. Le déplacement du support de bobine(s) relativement à la plateforme permet de corriger l’imprécision du robot.
Dans une variante, le système de fixation du support sur la plateforme est configuré pour empêcher toute mobilité latérale du support relativement à la plateforme.
La plateforme peut comporter des moyens d’entraînement en rotation de la bobine afin de permettre son déroulement. Ces moyens d’entraînement en rotation peuvent comporter au moins un rouleau d’entraînement en contact avec l’axe ou un mandrin de la bobine et au moins un moteur entraînant le rouleau d’entraînement en rotation lequel, par friction, entraîne en rotation l’axe ou mandrin de la bobine. En variante, d’autres moyens d’entraînement sont utilisés, comme par exemple un mandrin intégré au mandrin de la bobine, un pignon d’entraînement, une courroie entre la bobine et le rouleau en contact du tissu, ou un rouleau libre en rotation sur le tissu équipé d’un encodeur enregistrant le déplacement qui est transmis à un moteur sur le mandrin de la bobine ou encore des caméras externes qui enregistrent le déplacement de la plateforme permettant d’asservir la rotation de la bobine.
La plateforme peut comporter un système de découpe du tissu. Un tel système de découpe peut être porté par le support de bobine(s), se trouvant de préférence sur le trajet du tissu lors de son déroulement. Le système de découpe comporte avantageusement au moins un couteau pour pouvoir couper la bande de tissu déroulée à longueur désirée. Le système de découpe peut comporter un disque en rotation guidé dans une rainure, le tissu se trouvant entre le disque et la rainure. Le système de découpe peut comporter des moyens de maintien du tissu, par exemple par pinçage, pour permettre la découpe.
La plateforme peut comporter un système de guidage du tissu. Celui-ci peut comporter au moins une plaque de guidage et/ou un rouleau libre en rotation pour accompagner le déroulement du tissu tout en le guidant sur son trajet. Le système de guidage du tissu peut comporter, de plus ou alternativement, au moins une, notamment plusieurs bandes, de préférence en élastomère, dont le déplacement est asservi à la rotation de la bobine. Le guidage mécanique du tissu, notamment au niveau de ses bords latéraux, peut permettre de connaître précisément sa position à tout instant.
La plateforme peut comporter des moyens de perception du relief et/ou d’un contraste d’aspect, tels qu’au moins un profilomètre laser ou au moins une caméra thermique. De tels moyens de perception peuvent être configurés pour repérer une référence sur la ligne de drapage, par exemple un bord d’une bande, ou lé, de tissu déjà déposée, ou un bord d’une table de drapage, ou un repère tel qu’un scotch épais, grâce par exemple au relief généré par ceux-ci. Les moyens de perception permettent ainsi de repérer un point fixe de la plateforme ou du support de bobine par rapport à ces références, et donc le positionnement d’une bande de tissu en cours de dépose par rapport à ces références. Il est à noter qu’il est nécessaire d’accoler, c’est-à-dire de rendre jointifs, deux lés ou bandes de tissu adjacentes sur un drapage afin d’assurer les propriétés mécaniques de la pièce finale.
Les moyens de perception peuvent également permettre d’effectuer des mesures de la longueur du tissu déroulé lors du drapage et/ou des mesures de la position du tissu ou de la plateforme relativement à la ligne de dépose. Les moyens de perception sont avantageusement solidaires en déplacement du support de bobine(s). Ainsi, un déplacement de celui-ci par rapport à la plateforme entraîne un déplacement lié, identique ou proportionnel par exemple, des moyens de perception.
Les moyens de perception peuvent comporter un profilomètre laser. En variante, les moyens de perception peuvent comporter au moins deux profilomètres laser, pour repérer un angle et permettre d’effectuer une correction en dynamique.
La plateforme comporte avantageusement un système de correction, notamment en temps réel, de la position du tissu avant drapage, de manière par exemple à obtenir une bonne précision du positionnement de deux bandes de tissu situées côte-à-côte. Ce système de correction est de préférence configuré pour prendre en considération les données, notamment géométriques, recueillies par les moyens de perception. Le système de correction et les moyens de perception peuvent être interdépendants et être conçus en conséquence, au moins en précision géométrique.
Le système de correction peut être configuré pour commander un déplacement du support de bobine(s) relativement à la plateforme, en fonction des données recueillies par les moyens de perception. En variante, le système de correction peut être configuré pour commander un déplacement de la plateforme.
Le système de correction et les moyens de perception peuvent être mis en œuvre avant dépose d’un lé, afin de positionner correctement le support de bobine(s) pour la dépose du lé, selon un placement prédéterminé, par exemple de manière jointive à un lé déjà déposé. En variante, les moyens de perception et le système de correction peuvent être mis en œuvre en dynamique ou temps réel, c’est-à-dire au fur et à mesure de la dépose du lé pour ajuster, au fil de l’avance de la plateforme, la position du tissu.
Le tissu de la ou de chaque bobine peut être de type Non-Crimp Fabrics (NCF). Dans ce cas, le tissu comporte une pluralité de couches de fibres unidirectionnelles, disposées les unes sur les autres avec une orientation angulaire différente des fibres. En variante, le tissu est tissé. Le tissu peut être déformable, c’est-à-dire composé de fibres continues arrangées selon des directions définies et assemblées sous la forme de tissé ou de non-tissé.
Les fibres constituant le tissu peuvent être choisies dans le groupe constitué par les fibres de carbone, de verre, les fibres d’aramide, les fibres céramiques, les fibres de polyester, les fibres d’origine végétale, notamment les fibres de lin, de préférence les fibres de carbone ou de verre, et tout mélange de celles-ci. Les fibres peuvent être continues ou courtes.
Il est possible, pour réaliser le tissu, d’utiliser des fibres non tissées NCF, qui forment une matière première à moindre coût par rapport à des fibres tissées. De plus, on peut choisir l’orientation des fibres pour le drapage, ce qui permet de maîtriser les propriétés mécaniques de la pièce qui sera réalisée à partir de la préforme, voire d’avoir des performances supérieures.
Le tissu enroulé en une bobine peut être de largeur comprise entre 1 m et 4 m environ.
Le tissu peut être choisi de manière à permettre de réaliser, par drapage de celuici, une préforme sèche. Par « préforme sèche », on désigne une préforme fibreuse comprenant moins de 20% environ, notamment moins de 5 % environ, d’un polymère thermodurcissable ou thermoplastique, en pourcentage massique par rapport à la masse totale de la préforme. La préforme peut comporter plusieurs couches, séparées ou non entre elles d’un ou plusieurs inserts, par exemple en mousse, notamment en mousse de PET (polyéthylène téréphtalate) ou en tissu unidirectionnel de carbone, par exemple reliées entre elles par une ou plusieurs coutures. La dépose d’inserts et/ou la réalisation de coutures peut être assurée par la plateforme du robot parallèle à câbles ou par un autre robot ou encore manuellement. Dans le cas où la plateforme effectue la dépose d’inserts et/ou les coutures, elle est bien entendu équipée d’effecteurs adaptés pour la dépose d’inserts et/ou pour la réalisation de coutures.
La préforme sèche peut être utilisée comme phase de renfort d’un matériau composite. La préforme peut être drapée à plat ou non. Dans ce dernier cas, elle peut être drapée sur une forme non plane par exemple. La préforme peut ensuite être déplacée pour être thermoformée et/ou être imprégnée par au moins un polymère, dans un moule, pour former une pièce finale. La pièce finale peut être obtenue par l’imprégnation, notamment l’injection ou l’infusion, d’un polymère à l’état liquide ou pâteux dans ladite préforme sèche.
Il est possible de prévoir un chauffage de la préforme au cours du drapage. Dans ce cas, le tissu peut être poudré et la plateforme peut comporter un système de chauffage, par exemple par soufflage d’air chaud, juste après dépose du tissu, au fur et à mesure, avec un galet presseur.
Robot parallèle à câbles
La présente invention porte également, selon un autre de ses aspects, en combinaison avec ce qui précède, sur un robot parallèle à câbles comportant :
- une plateforme telle que définie ci-dessus,
- une pluralité de câbles s’étendant entre un point d’ancrage sur la plateforme et un ancrage lié à une structure fixe dans l’espace,
- un ensemble moteur pour réaliser l’enroulement ou le déroulement des câbles,
- un ensemble de commande pour contrôler le déplacement de la plateforme et/ou le déplacement du support de bobine(s) relativement à la plateforme et/ou le déroulement du tissu de la bobine.
Le « robot parallèle à câbles » ou « robot à câbles » est un robot à cinématique parallèle, dans lequel la plateforme est positionnée et déplacée dans l’espace au moyen de câbles agissant sur ladite plateforme. Chaque câble s’étend entre un point d’ancrage sur cette plateforme et par exemple un treuil fixé à une structure fixe, le treuil constituant un ancrage. La capacité de variation importante de la longueur de câble entre le point d’ancrage et l’ancrage permet d’obtenir un volume de travail de la plateforme particulièrement important avec une structure légère et facilement mise en place en installant les ancrages par exemple au plafond d’un atelier. La stabilité de la plateforme dans une position donnée est assurée par son équilibre statique, lequel équilibre est assuré par la tension des câbles qui agissent de manière à s’opposer aux forces extérieures auxquelles la plateforme est soumise. Ainsi, pour assurer la stabilité de n’importe quelle position et orientation de la plateforme dans l’espace, un minimum de sept câbles est nécessaire. Le robot parallèle à câbles fonctionne avec plusieurs chaînes cinématiques ou boucles fermées.
Les positions des ancrages peuvent ne pas être contenues dans un même plan.
Le nombre de câbles supportant la plateforme est avantageusement égal à huit. Cela permet de conférer six degrés de liberté au robot, et ainsi d’avoir une précision satisfaisante dans le contrôle du robot dans sa tâche de drapage. En effet, lorsque le robot parallèle à câbles comporte huit câbles, cela permet de contrôler les trois degrés de liberté en translation et les trois degrés de liberté en rotation de la plateforme mobile dans un grand espace.
En variante, le nombre de câbles peut être inférieur à huit, étant par exemple égal à sept. Il est à noter que pour des questions de symétrie de l’architecture du robot, la présence de huit câbles est préférée. Par ailleurs, cela permet d’avoir un plus grand espace de travail bien que le risque de collisions entre câbles augmente avec le nombre de câbles.
Il est à noter qu’en variante encore, le nombre de câbles peut être supérieur à huit, par exemple supérieur ou égal à neuf, dix ou encore douze câbles, voire quinze ou vingt câbles. Lorsque le nombre de câbles est supérieur à huit, on peut avoir une redondance des câbles qui permet d’augmenter la possibilité de rotation de la plateforme.
Chaque câble peut permettre de porter jusqu’à 2t par exemple. Chaque câble peut mesurer 150m environ, par exemple.
L’ensemble de commande peut être configuré pour asservir le déplacement de la plateforme et/ou du support de bobine(s) au déroulement de la bobine. L’ensemble de commande peut recueillir des données, mentionnées ci-dessus, en provenance des moyens de perception de manière à les prendre en compte pour effectuer ses tâches de commande. L’ensemble de commande peut comporter une commande en position, en vitesse ou en couple du robot parallèle à câbles, notamment selon les informations de position de la plateforme par rapport à un lé déposé précédemment, obtenues à l’aide des moyens de perception tels que le profilomètre laser. L’ensemble de commande peut comporter une commande référencée capteur, consistant à prendre en compte les mesures effectuées par les moyens de perception au fur et à mesure de la prise de mesures, en dynamique, et de corriger en temps réel la position de la plateforme et/ou du support de bobine(s) en fonction de ces mesures.
Le robot est par exemple prévu pour, en fonctionnement en mode nominal, assurer un déplacement linéaire de la plateforme selon un axe de drapage, ou dépose, Y, à une altitude constante selon un axe vertical Z et à une vitesse avantageusement corrélée au déroulement de la bobine de tissu. Le déplacement de la plateforme selon un axe X transversal à l’axe de drapage Y peut être prévu pour être le plus faible possible. Cependant, des erreurs de position de la plateforme mobile du robot selon cet axe X peuvent être corrigées au moyen des moyens de perception, tels que le profilomètre laser, du système de correction, et d’un actionneur, commandant par exemple le déplacement du support de bobine(s) relativement à la plateforme, qui peuvent être intégrés à la plateforme, notamment au support de bobine. Il est à noter que les déplacements de la plateforme liés à la dépose de bande de tissu pour le drapage peuvent ne pas être limités aux seuls mouvements selon l’axe de drapage Y. En effet, tous les mouvements dans le plan (X, Y) peuvent être réalisés en fonction de la préforme à fabriquer.
La plateforme, lorsque notamment soutenue par huit câbles, peut exercer les fonctions suivantes : assurer un déplacement normal à la dépose ou drapage, couper la bande de tissu déposée à longueur souhaitée, et effectuer une rotation autour d’un axe vertical Z.
La vitesse de déplacement de la plateforme lors du drapage peut être constante.
Installation pour le drapage de préformes
Selon un autre de ses aspects, en combinaison avec ce qui précède, la présente invention porte sur une installation pour le drapage de préformes, notamment de préformes de grandes dimensions, comportant un robot tel que défini ci-dessus et une structure fixe. La structure fixe est agencée pour recevoir les ancrages des câbles maintenant la plateforme et éventuellement tout ou partie de l’ensemble moteur du robot. Tout ou partie des ancrages des câbles peut être mobile ou non au sein de la structure fixe.
L’installation peut comporter une pluralité de caméras fixées sur la structure fixe, permettant de contrôler le positionnement de la plateforme et/ou de la bobine par rapport à la ligne de drapage et/ou par rapport à un moule ou à un lé précédemment déposé. La présence de telles caméras peut permettre de remplacer les moyens de perception.
La structure fixe de l’installation peut être modulable. Cela permet de modifier relativement facilement l’installation, par exemple en fonction de la préforme ou des préformes à produire, contrairement aux structures fixes de type portique connues.
L’installation peut présenter une ligne de drapage formant une ligne de production de la préforme, comportant une surface de réception du drapage. En particulier sur celle-ci, l’installation peut comporter un système de préhension du tissu, notamment agencé pour maintenir une extrémité du tissu de la bobine pendant le drapage. Le système de préhension du tissu peut être prévu pour pouvoir être déplacé sur la ligne de production, son positionnement étant par exemple contrôlé par l’enroulement ou le déroulement d’un ou plusieurs câbles dont il est solidaire. Le système de préhension du tissu peut comporter une pince, un système de collage, un système par aspiration ou un système à aiguilles, par exemple.
L’installation peut comporter un moule, sur lequel est réalisé le drapage.
Une telle installation peut permettre de réaliser un drapage à une cadence de 250kg/h, voire 500kg/h, mieux 1000kg /h.
La préforme à réaliser peut comporter une pluralité de couches, par exemple au moins 10, notamment au moins 20, avec un nombre pouvant être compris entre 30 et 50 couches.
Procédé de drapage
Selon un autre de ses aspects, en combinaison avec ce qui précède, l’invention porte sur un procédé de drapage à l’aide d’une installation telle que définie plus haut, comportant l’étape consistant à déplacer la plateforme et dérouler la bobine, afin d’effectuer le drapage, la vitesse de déroulement de la bobine étant asservie à la vitesse d’avance selon l’axe de drapage de la plateforme.
Grâce à cet aspect de l’invention, on peut obtenir un bon suivi de la trajectoire de dépose souhaitée tout en ayant un algorithme de commande du robot parallèle à huit câbles qui peut rester relativement simple.
Le procédé peut encore comporter l’étape consistant à découper le tissu en maintenant le tissu tendu, à longueur souhaitée de tissu déroulé, cette étape étant éventuellement précédée par l’étape consistant à déplacer verticalement la plateforme.
Le procédé peut comporter l’étape consistant à retenir une extrémité du tissu de la bobine avant de dérouler le tissu, notamment à l’aide d’un système de préhension du tissu.
ίο
Le procédé peut comporter l’étape consistant à repérer, à l’aide des moyens de perception du relief et/ou d’un contraste d’aspect, tels qu’un profilomètre laser ou une caméra thermique, une référence sur la ligne de drapage, notamment un bord d’une bande ou lé de tissu déjà déposé, un bord de table de drapage ou un repère sur la ligne de drapage, tel qu’un scotch épais. La mesure relative de la position de la bande existante ou de la première bande est de préférence réalisée avec un profilomètre laser capable de quantifier la différence de niveau créée par les bandes déposées.
Le procédé peut encore comporter l’étape consistant à déplacer le support de bobine(s) relativement à la plateforme pour corriger une position de celle-ci, notamment à l’aide du système de correction en temps réel de la position du tissu avant drapage.
Figures
L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, d’un exemple de mise en œuvre non limitatif de celle-ci et à l’examen du dessin annexé, sur lequel :
- la figure 1 représente de manière schématique et en perspective une installation conforme à l’invention, comportant un robot parallèle à câbles conforme à l’invention,
- la figure 2 est une vue schématique et en perspective de la plateforme selon l’invention de la figure 1,
- la figure 3 est une vue schématique agrandie, en perspective d’un détail de la figure 1,
- la figure 4 est une vue de côté, schématique et partielle, d’un autre exemple d’installation selon l’invention, et
- la figure 5 représente la table de drapage de la figure 4 vue d’un côté perpendiculaire.
Description détaillée d’un mode de réalisation
On a représenté sur la figure 1 une installation 1 conforme à un mode de réalisation de l’invention, comprenant une structure fixe 2 pouvant être partiellement formée par la structure d’un bâtiment, ou non.
Cette structure fixe 2 forme dans cet exemple un parallélépipède rectangle ouvert définissant un volume intérieur non fermé. Le parallélépipède rectangle comporte des poutres inférieures 5, au nombre de quatre, formant un rectangle au sol ainsi que des poutres supérieures 6, au nombre de quatre, parallèles aux poutres inférieures 5, formant un rectangle en hauteur, les rectangles étant reliés entre eux aux angles par des montants verticaux 4.
L’installation 1 comporte également une ligne de drapage 7, ou de dépose, de bandes de tissu. La ligne de drapage 7 comporte dans cet exemple un espace de dépose plan de manière à réaliser une préforme à plat.
La ligne de drapage 7 est délimitée latéralement, parallèlement à un axe Y de drapage par deux parois latérales 13, s’étendant sur une portion de la hauteur des montants 4 sur toute la longueur de la ligne de part et d’autre de celle-ci. Sur cette ligne de drapage 7 est positionné un système de préhension du tissu 15, davantage visible sur la figure 3, permettant de maintenir l’extrémité d’un lé de tissu, formant dans cet exemple une pince 10. Cette dernière est portée par deux câbles 11, eux-mêmes reliés à des coulisseaux 12 pouvant coulisser dans des gorges 14, formées dans les parois latérales 13 et s’étendant parallèlement à l’axe Y de drapage. Les câbles 11 portant la pince 10 sont tendus entre les deux parois latérales 13 et permettent ainsi un déplacement de la pince 10 selon un axe X transversal à l’axe Y de drapage, outre la possibilité de déplacement selon l’axe Y à l’aide des coulisseaux 12 mobiles dans les gorges 14. Le déplacement selon l’axe transversal X est par exemple effectué à l’aide du réglage de la longueur des câbles 11 de part et d’autre de la pince 10, transversalement à celle-ci. Enfin, en tendant ou en relâchant les câbles 11, la pince 10 peut être déplacée en hauteur selon l’axe vertical Z, entre une hauteur maximale correspondant à la hauteur des gorges 14 et une hauteur minimale correspondant au niveau de la ligne de dépose 7. La pince 10 en elle-même comporte une mâchoire 9 pouvant occuper une position ouverte et une position fermée, la position fermée permettant, comme illustré sur la figure 1, le pincement et donc la retenue d’une extrémité d’un lé ou pli ou bande de tissu en matériau composite à déposer pour le drapage.
En variante, le système de préhension du tissu 15 comporte un système de collage ou de pose d’un adhésif pour maintenir une extrémité du lé de tissu à draper.
L’installation 1 comporte en outre un robot parallèle à câbles 20, comportant une pluralité de câbles 21, au nombre de huit dans cet exemple, et une plateforme 30 mobile. Les câbles 21 s’étendent chacun entre un point d’ancrage 22 sur la plateforme 30 et un ancrage 23 lié à la structure fixe 2. La plateforme 30 est donc reliée par les câbles 21 à la structure fixe 2.
Bien entendu, de manière connue en soi, le robot parallèle à câbles 20 comporte un ensemble moteur pour réaliser l’enroulement ou le déroulement des câbles 21, ensemble moteur non visible dans l’exemple illustré dans un souci de clarté du dessin. Le robot comporte également un ensemble de commande permettant notamment de commander l’enroulement et le déroulement des câbles 21 à l’aide de l’ensemble moteur et donc la position et le déplacement de la plateforme 30.
Ce robot parallèle à câbles 20 peut être, indépendamment de la plateforme 30, tel que décrit dans la demande de brevet EP 2 982 483, ou autre.
La présence dans cet exemple de huit câbles 21 permet au robot d’avoir six degrés de liberté, à savoir trois degrés de liberté en translation selon les axes X, Y et Z, et trois degrés de liberté en rotation autour de ces mêmes axes.
Dans d’autres variantes non illustrées, le robot parallèle à câbles ne comporte que sept câbles ou au contraire comporte plus de huit câbles.
La plateforme 30 est configurée pour porter au moins une bobine, dans cet exemple une seule bobine 33, d’un tissu 34 en matériau composite, de préférence en NCF, et permettre son déroulement afin de réaliser un drapage d’une préforme, notamment sèche, par déplacement contrôlé de la plateforme.
Comme visible plus en détails sur les figures 2 et 3, la plateforme 30 comporte un châssis 31, parallélépipédique et creux dans cet exemple, portant les ancrages 22 et un support 32 de bobine 33. Dans cet exemple, le support 32 de bobine(s) ne porte qu’une seule bobine 33, mais on ne sort pas du cadre de l’invention si le support 32 porte une pluralité de bobines 33, notamment deux bobines 33.
Dans cet exemple, le support 32 est monté mobile en translation relativement au châssis 31. Le châssis 31 comporte en effet un système de fixation 24 comportant un système mécanique permettant un déplacement guidé, consistant dans cet exemple en une glissière 26 formée dans une face intérieure de chacune des traverses supérieures 25 du châssis 31 s’étendant parallèlement à l’axe X. Ces glissières 26 permettent de recevoir des lames 35 du support, au nombre de deux dans cet exemple, s’étendant parallèlement à l’axe Y de drapage. Les lames 35 sont, comme visible sur la figure 1, aptes à coulisser transversalement à l’axe Y de drapage, parallèlement à l’axe X transversal, dans les glissières 26 pour permettre un mouvement relatif en translation du support 32 par rapport au châssis 31. Des moyens de verrouillage peuvent être prévus pour bloquer en position souhaitée les lames 35 relativement aux glissières 26. La plateforme 30 peut comporter un système d’actionnement permettant un déplacement, dans les glissières 26, des lames 35.
Dans un mode de réalisation non illustré, le support 32 est monté mobile en translation et en rotation, ou en rotation seule, par rapport au châssis 31, celui-ci comportant alors un système de fixation alternatif. Dans un autre mode de réalisation non illustré, le support 32 est monté fixe relativement au châssis 31. Dans ce dernier cas, le châssis 31 de la plateforme 30 peut lui-même former le support 32 de bobine(s).
La plateforme 30 comporte des moyens de perception 40 du relief et/ou de contraste d’aspect, dans cet exemple formés par un profilomètre laser 41, qui permettent de mesurer en temps réel, au cours du drapage, la longueur du lé déposé par drapage, et/ou de situer de manière précise le bord d’un lé, ou bande, déjà déposé par drapage par rapport à une bande en cours de dépose. La plateforme 30 comporte également, dans cet exemple, un système de correction de la position de la bande, de manière à, en fonction des données reçues des moyens de perception 40, corriger le cas échéant la trajectoire de la plateforme, en déplaçant la plateforme 30 selon ses degrés de liberté ou en faisant coulisser le support 32 relativement au châssis 31 avant drapage ou en temps réel pendant le drapage.
Dans l’exemple illustré, le profilomètre laser 41 formant les moyens de perception 40 se trouve à l’avant, fixé sur une poutre 5 de la plateforme 30 et dépassant de celle-ci vers le bas, du côté où le lé de tissu 34 sort.
Dans un autre exemple illustré sur la figure 4, le profilomètre laser 41 est solidaire en déplacement du support 32 de bobine(s). Il est à noter que cette figure, dans un souci de clarté, ne représente que partiellement et très schématiquement le support 32, ne montrant pas le reste du robot.
Le support 32 peut également comporter un système de guidage 44 du tissu 34, par exemple comportant une fente 45, comme visible sur la figure 2, permettant le passage du tissu, et/ou des plaques et/ou rouleaux permettant le guidage du tissu. IL est à noter que ce système de guidage 44 du tissu ou une partie de celui-ci, par exemple la fente 45, peut constituer un repère fixe du positionnement d’un bord du tissu 34, par exemple, utile pour la commande du positionnement de la plateforme 30 et/ou du support 32 de bobine.
L’installation 1 permet de réaliser, de manière automatisée, un drapage de préformes, notamment un drapage de préformes sèches de grandes dimensions par exemple dans les domaines des énergies renouvelables, de l’automobile ou de l’aéronautique, telles que des pales d’éoliennes, des planchers automobiles, des panneaux de voilure aéronautiques ou autres. Il est à noter que le drapage d’une forme allongée, par exemple d’une pale d’éolienne, peut se faire longitudinalement ou transversalement par rapport à la forme allongée à draper. L’installation et le déplacement du robot sont adaptés en fonction du sens longitudinal ou transversal du drapage.
Dans l’exemple illustré, la ligne de drapage 7 ne comporte aucun moule ou forme, mais une surface plane qui peut être constituée par une ou plusieurs tables de dépose ou drapage 8, dont une est visible dans l’exemple illustré sur les figures 4 et 5. La ligne de drapage 7 peut, dans une variante, comporter une forme, non plane, par exemple incurvée, sur laquelle on vient réaliser le drapage.
Le procédé de drapage à l’aide de l’installation 1 peut se dérouler comme suit.
On commande, à l’aide de l’ensemble de commande du robot 20, le déplacement de la plateforme 30 mobile, à l’aide des câbles 21 en jouant sur la longueur de ceux-ci grâce à l’ensemble moteur, et on déroule la bobine 33 de tissu 34 en matériau composite de manière à réaliser le drapage. La vitesse de déplacement de la plateforme 30 selon l’axe Y de drapage est asservie à la vitesse de déroulement de la bobine 33.
Pour ce qui concerne le déplacement de la plateforme 30 lors du drapage, le robot 20 est prévu pour assurer le déplacement linéaire de celle-ci selon l’axe de drapage Y, à une altitude constante selon l’axe vertical Z et à une vitesse corrélée au déroulement de la bobine 33 de tissu 34. Le déplacement de la plateforme 30 selon l’axe X transversal à l’axe de drapage Y peut être prévu pour être le plus faible possible. Il est à noter que les déplacements de la plateforme 30 liés à la dépose de bande de tissu 34 pour le drapage peuvent ne pas être limités aux seuls mouvements selon l’axe de drapage Y. En effet, tous les mouvements dans le plan (X, Y) peuvent être réalisés en fonction de la préforme à fabriquer.
Lorsque la longueur souhaitée de tissu 34 est déroulée, on peut déplacer verticalement, notamment vers le bas, la plateforme 30 en maintenant le tissu tendu et on découpe le tissu, notamment à l’aide d’un système de découpe. En variante, on ne déplace pas, notamment vers le bas, la plateforme 30 avant de réaliser la découpe.
Avant de dérouler le tissu 34 de la bobine 33, on peut pincer une extrémité de celui-ci à l’aide de la pince 10.
Au cours du procédé de drapage, le profilomètre laser 40 peut situer de manière précise le bord 36 d’un lé, ou bande 34’ déjà déposée par drapage par rapport à une bande en cours de dépose, comme illustré sur les figures 4 et 5, grâce au relief formé par ce bord 36. Le profilomètre laser 41 est ainsi agencé pour repérer une référence sur la ligne de drapage 7, qui peut être le bord 36, ou encore un bord de la table de drapage 8, ou un autre repère de la ligne de drapage 7. Le système de correction de la position de la bande de tissu permet alors, en fonction des informations délivrées par le profilomètre laser 40, de corriger le cas échéant la trajectoire de la plateforme 30, en déplaçant celle-ci selon ses degrés de liberté ou en déplaçant le support 32 relativement au châssis 31 de manière à déposer la bande de tissu 34 pour que son bord soit jointif du bord 36. Lorsque le profilomètre laser 41 est solidaire en déplacement du support 32 de bobine, le système de correction permet d’ajuster la position du support 32 de bobine par rapport à la plateforme 30 pour corriger le cas échéant la position du tissu à dérouler, avant ou lors du drapage.
La longueur de déroulement du tissu peut être suivie avec précision par le système de commande du déplacement de la plateforme, en lien avec la vitesse de déroulement du tissu.
L’invention n’est bien entendu pas limitée à l’exemple qui vient d’être décrit.
En particulier, la plateforme et le support peuvent être configurés pour porter simultanément plusieurs bobines de tissu en maténau composite.
Des bobines de différentes largeurs peuvent être portées successivement par le même support de bobine, dans la limite bien entendu des dimensions d’un rouleau d’entraînement. Dans ce cas, des éléments mobiles peuvent être prévus, tels que des flasques de maintien de la bobine non numérotés et des guides latéraux du tissu, notamment la fente 45.
Dans la mesure où le robot parallèle à câbles ne permet pas la rotation de la plateforme à 180°, l’installation peut comporter une plateforme symétf que positionnée dosà-dos avec la plateforme 30, ce qui permet de réaliser un drapage dans un sens aller avec la plateforme 30 et dans un sens retour avec la plateforme symétrique afin d’augmenter la cadence de dépose ou de draper deux maténaux ou tissus différents, avec un type de maténau ou tissu à l’aller et un type différent de matériau ou tissu au retour.
Les moyens de perception d’un relief et/ou d’un contraste d’aspect peuvent être constitués par une ou plusieurs caméras thermiques. Dans ce cas, le chauffage d’un bord de bande de tissu ou d’une autre référence spatiale permet de le/la repérer à l’aide de la ou des caméras thermiques.

Claims (20)

  1. REVENDICATIONS
    1. Plateforme (30) mobile destinée à équiper un robot parallèle à câbles (20), caractérisée par le fait que la plateforme (30) est configurée pour porter au moins une bobine (33) d’un tissu (34) en matériau composite et permettre le déroulement de ladite au moins une bobine (33), afin de réaliser un drapage d’une préforme, notamment sèche, par déplacement contrôlé de la plateforme (30) au-dessus d’une ligne de drapage (7).
  2. 2. Plateforme (30) selon la revendication précédente, comportant un support (32) de bobine(s).
  3. 3. Plateforme (30) selon la revendication précédente, le support (32) étant relié à la plateforme (30) par un système de fixation (24), ce dernier étant configuré de manière à permettre un déplacement contrôlé en translation et/ou en rotation du support (32) relativement au reste de la plateforme (30).
  4. 4. Plateforme (30) selon la revendication précédente, le système de fixation (24) comportant un système mécanique permettant un déplacement guidé choisi parmi au moins une glissière (26), un rail, un galet, un arbre coulissant et toute combinaison de ceuxci.
  5. 5. Plateforme (30) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant des moyens d’entraînement en rotation (70) de la bobine (33).
  6. 6. Plateforme selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant un système de découpe (60) du tissu.
  7. 7. Plateforme selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant un système de guidage (44) du tissu.
  8. 8. Plateforme selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant des moyens de perception (40) du relief et/ou d’un contraste d’aspect tels qu’au moins un profilomètre laser (41) ou au moins une caméra thermique.
  9. 9. Plateforme selon la revendication précédente et la revendication 3, dans laquelle les moyens de perception (40) sont solidaires en déplacement du support (32) de bobine(s).
  10. 10. Plateforme selon la revendication 8 ou 9, dans laquelle les moyens de perception (40) sont configurés pour repérer une référence sur la ligne de drapage (7).
  11. 11. Plateforme selon l’une quelconque des revendications 8 à 10, comportant un système de correction de la position du tissu avant drapage, configuré pour prendre en considération les données recueillies par les moyens de perception (40) et commander, en fonction de celles-ci, un déplacement du support (32) de bobine(s) relativement à la plateforme (30).
  12. 12. Robot parallèle à câbles (20) comportant :
    - une plateforme (30) selon l’une quelconque des revendications précédentes,
    - une pluralité de câbles (21) s’étendant entre un point d’ancrage (22) sur la plateforme (30) et un ancrage (23) lié à une structure fixe (2) dans l’espace,
    - un ensemble moteur pour réaliser l’enroulement ou le déroulement des câbles (21),
    - un ensemble de commande pour contrôler le déplacement de la plateforme et/ou le déplacement du support (32) de bobine(s) relativement à la plateforme (30) et/ou le déroulement du tissu (34) de la bobine (33).
  13. 13. Robot selon la revendication 12, dans lequel le nombre de câbles (21) supportant la plateforme (30) est égal à huit.
  14. 14. Installation (1) pour le drapage de préformes, notamment de préformes de grandes dimensions, comportant un robot (20) selon l’une quelconque des revendications 12 et 13 et une structure fixe (2).
  15. 15. Installation (1) selon la revendication précédente, comportant une ligne de drapage (7) et un système de préhension (15) du tissu, notamment une pince (10), agencé pour maintenir une extrémité du tissu (34) de la bobine (33) pendant le drapage.
  16. 16. Procédé de drapage à l’aide d’une installation (1) selon l’une des revendications 14 et 15, comportant l’étape consistant à déplacer la plateforme (30) et dérouler la bobine (33), afin d’effectuer le drapage, la vitesse de déroulement de la bobine (33) étant asservie à la vitesse d’avance selon l’axe (Y) de drapage de la plateforme (30).
  17. 17. Procédé selon la revendication précédente, comportant l’étape consistant à découper le tissu (34) en maintenant le tissu (34) tendu, à longueur souhaitée de tissu déroulé.
  18. 18. Procédé selon la revendication précédente, comportant l’étape consistant à retenir une extrémité du tissu (34) de la bobine (33) avant de dérouler le tissu.
  19. 19. Procédé selon l’une quelconque des revendications 16 à 18, comportant l’étape consistant à repérer, à l’aide des moyens de perception (40) du relief et/ou d’un contraste d’aspect, tels qu’un profilomètre laser (41) ou une caméra thermique, une référence sur la ligne de drapage (7), notamment un bord (36) d’une bande (34’) de tissu déjà déposée, un bord de table de drapage (8) ou un repère de la ligne de drapage (7).
  20. 20. Procédé selon l’une quelconque des revendications 16 à 19, comportant 5 l’étape consistant à déplacer le support (32) de bobine(s) relativement à la plateforme (30) pour corriger une position de celle-ci.
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