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WO 2020/193907 PCT/F112020/050554
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Description
litre de l'invention : Contrôle du positionnement et de la continuité de fils
dans
un métier à tisser
Domaine Technique
La présente invention concerne le domaine des métiers à tisser et en
particulier ceux
qui utilisent des fibres de carbone pour la réalisation de renforts fibreux de
pièces en
matériau composite.
1.0 Technique antérieure
La préparation de la chaîne, encore appelée ourdissage, est une opération très
fastidieuse car elle consiste à placer chaque fil de carbone l'un après
l'autre dans
des planches perforées permettant d'ordonner les fils pour le tissage ou dans
des
oeillets de lisses et de les fixer à système d'appel de fils présents en
sortie de métier
is à tisser. Cette opération est source d'erreurs car le nombre de fils de
carbone à
placer peut être très important, par exemple plus d'une centaine, avec un
écart entre
chaque fil très faible.
En outre, même avec une préparation de chaîne correcte, il est possible qu'un
ou
plusieurs fils se rompent lors du tissage. La rupture d'un fil de carbone
parmi
20 l'ensemble des fils de chaîne est parfois difficile à repérer.
Dans tous les cas, un mauvais placement de fil au départ ou la rupture d'un
fil au
cours du tissage a des conséquences importantes car le renfort fibreux obtenu
ne
présente pas toutes les caractéristiques mécaniques requises, ce qui conduit à
un
risque de rebut et donc de gaspillage de matière première.
Exposé de l'invention
Il est, par conséquent, souhaitable de pouvoir disposer d'une solution pour
contrôler
à la fois le bon positionnement et l'intégrité (continuité) des fils de
carbone dans un
métier à tisser.
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A cet effet, selon l'invention, il est proposé une installation de tissage
comprenant un
métier à tisser destiné à réaliser une texture tissée par tissage entre une
pluralité de
fils, au moins une partie des fils de la pluralité de fils étant des fils de
carbone, les fils
de carbone étant chacun stockés individuellement sur une bobine d'une
pluralité de
bobines de stockage de fils de carbone présentes en amont du métier à tisser,
caractérisée en ce qu'elle comprend une pluralité de paires de premier et
deuxième
contacts électriques présents entre les bobines de stockage et le métier à
tisser,
chaque paire de premier et deuxième contacts électriques étant présente sur le
trajet
d'un fil de carbone, les premier et deuxième contacts de chaque paire étant
destinés
à être en contact électrique avec un fil de carbone déterminé, les contacts de
chaque paire de premier et deuxième contacts étant en outre reliés à un
circuit de
détection de circuit ouvert.
Grâce à une paire de contacts électriques présente sur le trajet de chaque
fil,
l'installation de tissage de l'invention est apte à contrôler la préparation
de la chaîne
dans le métier à tisser avant tissage ainsi que l'intégrité de chaque fil de
chaîne
durant le tissage. En effet, concernant la préparation des fils de chaîne, si
un ou
plusieurs d'entre eux sont mal positionnés, l'erreur est détectée par le ou
les circuits
de détection de circuit ouvert concernés, ce qui permet à l'opérateur de
replacer
correctement chaque fil mal positionné avant le démarrage du métier à tisser.
De
même, si un ou plusieurs fils de chaîne se rompent durant le tissage, cela
sera
détecté par le ou les circuits de détection de circuit ouvert concernés
permettant une
intervention immédiate.
Selon une première caractéristique particulière de l'installation de tissage
de
l'invention, les premier et deuxième contacts électriques de chaque paire de
premier
et deuxième contacts sont présents respectivement au voisinage d'une bobine de
stockage du fil de carbone et au voisinage de l'entrée du métier à tisser.
Cela permet
de couvrir l'essentiel du trajet des fils de chaîne avant leur entrée dans le
métier à
tisser.
Selon une deuxième caractéristique particulière de l'installation de tissage
de
l'invention, chaque contact de la pluralité de paires de premier et deuxième
contacts
électriques comprend un élément électriquement conducteur mobile en rotation,
chaque élément électriquement conducteur étant destiné à être en contact avec
un
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fil de la pluralité de fils de carbone. On limite ainsi considérablement
l'usure des fils
lors de leur passage sur les contacts électriques.
Selon une troisième caractéristique particulière de l'installation de tissage
de
l'invention, celle-ci comprend en outre un système de contrôle relié au
circuit de
s détection de circuit ouvert, un dispositif de commande étant configuré
pour émettre
un signal d'arrêt du métier à tisser ou un signal d'erreur en réponse à la
détection
d'un circuit ouvert entre les contacts électriques d'au moins une paire de
premier et
deuxième contacts électriques. L'installation est ainsi apte à contrôler
automatiquement le métier à tisser en cas d'incident sur un ou plusieurs fils
de
1.0 chaîne.
Selon une quatrième caractéristique particulière de l'installation de tissage
de
l'invention, le circuit de détection de circuit ouvert est un circuit
électrique basse
tension. Cela permet d'éviter l'apparition éventuelle d'arcs électriques dans
l'installation.
1.5 L'invention concerne également un procédé de contrôle de positionnement
et de
continuité de fils de carbone dans une installation de tissage conforme à
l'invention
comprenant un métier à tisser destiné à réaliser une texture tissée par
tissage entre
une pluralité de fils, au moins une partie des fils de la pluralité de fils
étant des fils de
carbone, les fils de carbone étant chacun stockés individuellement sur une
bobine
20 d'une pluralité de bobines de stockage de fils de carbone présentes en
amont du
métier à tisser, caractérisé en ce qu'il comprend le contrôle de la présence
de
chaque fil de carbone entre les bobines de stockage et le métier à tisser par
détection d'un ou plusieurs circuits ouverts.
Le procédé de l'invention permet de contrôler le bon positionnement des fils
de
25 chaîne à la fin de la préparation de la chaîne et de corriger les
éventuelles erreurs
de positionnement avant le démarrage du métier, ce qui permet d'assurer un
tissage
conforme. En outre, lors du tissage, le procédé de l'invention permet de
détecter la
rupture d'un fil de chaîne en temps réel et d'appliquer ainsi rapidement une
mesure
corrective si nécessaire.
30 Selon une première caractéristique particulière du procédé de tissage de
l'invention,
le contrôle de la présence de chaque fil de carbone comprend la connexion de
chaque fils de carbone à un circuit de détection de circuit ouvert, la
connexion
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comprenant la prise d'un premier contact électrique sur le fil de carbone au
voisinage d'une bobine de stockage du fil de carbone et la prise d'un deuxième
contact électrique sur le même fil de carbone au voisinage de l'entrée du
métier à
tisser.
s Selon une deuxième caractéristique particulière du procédé de tissage de
l'invention,
la prise des premier et deuxième contacts électriques est réalisée
respectivement
avec des premier et deuxième éléments électriquement conducteurs mobiles en
rotation.
Selon une troisième caractéristique particulière du procédé de tissage de
l'invention,
1.0 celui-ci comprend en outre l'arrêt du métier à tisser ou l'émission
d'un signal d'erreur
en réponse à la détection de l'absence d'un fil de carbone entre les bobines
de
stockage et le métier à tisser.
Selon une quatrième caractéristique particulière du procédé de tissage de
l'invention, le circuit de détection de circuit ouvert est un circuit
électrique basse
1.5 tension.
Brève description des dessins
[Fig. 1] La figure 1 unique est une vue schématique en perspective d'une
installation
de tissage selon un mode de réalisation de l'invention.
Description des modes de réalisation
L'invention s'applique d'une manière générale aux métiers à tisser utilisés
pour
réaliser des textures fibreuses avec des fils en fibres de carbone, les fils
étant
stockés en amont d'un métier à tisser dans des bobines et dévidés jusqu'à la
sortie
du métier à tisser. L'invention s'applique notamment à des métiers à tisser de
type
Jacquard utilisés notamment pour réaliser des textures fibreuses ou tissus par
tissage bidimensionnel (2D) et tridimensionnel (3D) ou multicouches entre des
couches de fils de chaîne et des couches de fils de trame.
La figure 1 illustre très schématiquement une installation de tissage 400
conformément à un mode de réalisation de l'invention. L'installation de
tissage 300
comprend un métier à tisser 100 alimenté en chaîne avec des fils de carbone
(fils
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composés de fibres de carbone). Par souci de clarté, la figure 1 illustre
seulement 6
fils de chaîne de carbone 210 à 215 chacun stockés respectivement sur 6
bobines
220 à 225. Les bobines sont rangées dans un râtelier encore appelé cantre (non
représenté sur la figure 1). De manière classique, le métier à tisser 100
comprend,
5 d'amont en aval, une première ensouple 110, une verge ou barre d'encroix
120 (qui
peut être remplacé par une ou plusieurs trémies), un harnais 130, un peigne
140,
une navette ou lance 150 et une deuxième ensouple ou rouleau 160 destiné à
appeler les fils de chaîne et enrouler la texture tissée. Le harnais 130 est
muni de
lisses 131 comportant des oeillets (non représentés) dans lesquels passent les
fils
de chaîne 210 à 215, les lisses 131 étant déplacées suivant une direction
ascendante ou descendante de manière à créer un passage ou foule dans l'axe du
trajet de la navette 150 destinée à passer un fil de trame 230.
Conformément à l'invention, l'installation de tissage 400 comprend en outre
une
pluralité de paires de premier et deuxième contacts électriques présentes
entre les
bobines de stockage et le métier à tisser, les paires de contacts faisant
partie d'un
système de contrôle de positionnement et de continuité des fils 300. Plus
précisément, dans l'exemple décrit ici, l'installation comprend 6 paires de
premier et
deuxième contacts électriques 301 et 302, 303 et 304, 305 et 306, 307 et 308,
309
et 310, et 311 et 312, destinées à être mises en contact électrique avec
respectivement les fils de chaîne de carbone 210, 211, 212, 213, 214 et 215.
Les
premiers contacts électriques 301, 303, 305, 307 et 309 sont de préférence
placés
au voisinage des bobines 220 à 225 tandis que les deuxièmes contacts
électriques
sont de préférence placés au voisinage de l'entrée du métier à tisser 100 de
manière
à couvrir la majorité du trajet des fils de chaîne avant leur tissage dans le
métier à
tisser. Chaque paire de contacts électriques est reliée à un circuit de
détection de
circuit ouvert décrit plus loin en détails.
Dans la présente invention, on utilise avantageusement les propriétés
conductrices
des fibres de carbone constitutives des fils de carbone. En effet, les fibres
de
carbone étant composées de domaines graphitiques, elles possèdent les
propriétés
électriques du graphite. Le graphite est un matériau anisotrope ayant une très
bonne
conductivité électrique dans le sens des plans de graphène. Comme les domaines
graphitiques sont orientés dans la direction longitudinale des fibres, ces
dernières
présentent de bonnes propriétés thermiques et électriques suivant la direction
du fil.
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La résistivité électrique d'une fibre diminue donc si son caractère
graphitique
augmente, les valeurs varient de 900 0.cm pour une fibre à haut module (350 à
500 GPa) à 1650 pietcm pour les fibres ayant des modules moins élevés (200 à
300
GPa).
s Ainsi, la présence de chaque fil de chaîne à l'entrée du métier à tisser
peut être
contrôlée en continu (i.e. avant et durant le tissage) grâce à une paire de
contacts
électriques présente sur le trajet de chaque fil. Les contacts électriques de
chaque
paire peuvent être statiques, c'est-à-dire qu'ils sont chacun constitués d'un
élément
fixe présentant une surface conductrice sur laquelle glisse le fil de carbone.
Selon
lo une autre caractéristique de l'invention, chaque contact électrique peut
être constitué
d'un élément électriquement conducteur mobile en rotation, ce qui permet de
minimiser les efforts de friction sur les fils de carbone et de réduire les
risques
d'endommagement desdits fils. Dans l'exemple décrit ici, les premier et
deuxième
contacts électriques 301 et 302, 303 et 304, 305 et 306, 307 et 308, 309 et
310, et
15 311 et 312 de chaque paire sont constituée d'une roulette en matériau
métallique
conducteur de l'électricité comme du cuivre par exemple. Ainsi, le défilement
d'un fil
de carbone entre sa bobine de stockage et le métier à tisser entraîne la mise
en
rotation des deux roulettes formant la paire de premier et deuxième contacts
électriques, ce qui permet de garder un contact électrique permanent avec le
fil de
20 carbone sans l'user par friction. Les roulettes utilisées ici peuvent
être du type poulie
ou galet associé éventuellement avec un maintien par ressort afin de mieux
contrôler
le contact électrique avec le fil sans exercer d'efforts trop importants sur
celui-ci.
Le système de contrôle de positionnement et de continuité des fils 300
comprend
une pluralité de circuits de détection de circuit ouvert qui sont chacun
reliés à une
25 paire déterminée de premier et deuxième contacts électriques.
Par souci de clarté, un seul circuit de détection de circuit ouvert 230 est
représenté
sur la figure 1, le circuit 230 étant relié aux premier et deuxième contacts
électriques
301 et 302 présents sur le trajet du fil de carbone 210. Cinq autres circuits
de
détection de circuit ouvert sont reliés respectivement aux paires de premier
et
30 deuxième contacts électriques 303 et 304, 305 et 306, 307 et 308, 309 et
310, et
311 et 312.
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Le circuit de détection de circuit ouvert 230 comprend générateur de tension
231
associé en série avec une résistance 232. Le circuit 230 comprend en outre un
voltmètre 233 connecté en parallèle sur la résistance 232. La mesure de
tension
réalisée par le voltmètre 233 est transmise à un dispositif de contrôle 250,
par
exemple un ordinateur, via un convertisseur analogique/numérique 234.
Les contacts électriques de chaque paire de contact permettent de boucler le
circuit
de détection de circuit ouvert. En cas d'absence ou perte de contact d'un fil
de
carbone avec au moins un contact électrique d'une paire de contacts
électriques, le
circuit devient ouvert et la tension aux mesurée par le voltmètre est nulle.
143 Le dispositif de contrôle 250 comprend une entrée dédiée pour chaque
signal de
mesure de tension fourni par un circuit de détection de circuit ouvert
identifié afin
d'être en mesure de déterminer quel fil de carbone est rompu ou mal placé en
cas
de détection d'un circuit ouvert.
Le circuit de détection de circuit ouvert 230 décrit ci-dessus n'est qu'un
exemple de
réalisation d'un tel circuit. L'homme du métier envisagera sans difficulté
d'autres
structures pour la réalisation d'un circuit de détection de circuit ouvert.
En cas de détection d'un ou plusieurs circuits ouverts, le dispositif de
contrôle peut
émettre un signal d'erreur afin d'alerter un opérateur de l'anomalie. Le
dispositif de
contrôle peut être en outre relié au dispositif de commande du métier à tisser
pour
envoyer à celui-ci un signal d'arrêt en cas de détection de circuit ouvert
correspondant à la rupture d'un fil de carbone afin de stopper le tissage et
minimiser
la perte de matière première.
La présente invention permet de contrôler à la fois le bon positionnement des
fils
avant le démarrage du métier à tisser ainsi que leur intégrité ou continuité
tout au
long du tissage.
