FR2990890A1

FR2990890A1 - Procede de pose automatique de moyens de fixation dans un panneau en nid d'abeille, ensemble de modules et appareil de pose automatique pour la mise en oeuvre du procede.

Info

Publication number: FR2990890A1
Application number: FR1254891A
Authority: FR
Inventors: Alain Jolin
Original assignee: Latecis SAS
Current assignee: Latecis SAS
Priority date: 2012-05-28
Filing date: 2012-05-28
Publication date: 2013-11-29
Anticipated expiration: 2032-05-28
Also published as: FR2990890B1

Abstract

L'invention vise à optimiser la pose d'inserts ou autres moyens de fixation d'équipements sur un panneau en structure « nid d'abeille » métallique ou composite par une décomposition successive en différentes fonctions de préparation d'alésage, de préhension de moyens de fixation couplés à des interfaces facilitant la pose de ces moyens de fixation. Selon un mode de réalisation préféré, un ensemble de modules (30 à 90) de pose de moyens de fixation (3) comporte un module de détourage/perçage/alésage (30) comportant des moyens de couplage d'outils, un module d'aspiration de copeaux (40) comportant des moyens d'évacuation hors de l'espace environnant le panneau (2), un module de prise et d'insertion (50) apte à prendre des assemblages de moyens de fixation (3) et d'interfaces adaptées aux gabarits des moyens de fixation (3) et aptes à insérer ces moyens de fixation (3) dans un alésage (1, 1') de panneau composite (2), comportant une pince de préhension et de centrage adaptée au gabarit du moyen de fixation (3) à insérer, ainsi qu'un module de récupération d'interfaces (60) et, en option, des modules de contrôle d'affleurement (70) et d'ancrage (80) de l'insert (3) par rapport au panneau (2), et un module de pose de rivets (90).

Description

PROCEDE DE POSE AUTOMATIQUE DE MOYENS DE FIXATION DANS UN PANNEAU EN NID D'ABEILLE, ENSEMBLE DE MODULES ET APPAREIL DE POSE AUTOMATIQUE POUR LA MISE EN OEUVRE DU PROCEDE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE [0001]L'invention se rapporte à un procédé de pose automatique de moyens de fixations, en particulier d'inserts, dans un panneau composite de type en nid d'abeille, notamment un panneau de satellite. L'invention concerne également un ensemble de modules aptes à mettre en oeuvre ce procédé, ainsi qu'un appareil de pose automatique de moyens de fixation intégrant cet ensemble. [0002] Le domaine de l'invention est celui de l'insertion précise et sûre de dispositifs de fixation pour arrimer des équipements dans des panneaux supports particuliers. Ces panneaux dits composites comportent une âme de structure alvéolaire centrale en aluminium ou matériau composite - à base des fibres de carbone - conformée « en nid d'abeille ». La structure centrale est prise en sandwich entre deux peaux formées de couches métalliques, en particulier d'alliages d'aluminium, ou de matériau composite à base de fibres de carbone. [0003] Ces panneaux composites présentent l'avantage d'être peu denses, ce qui permet de minimiser les problèmes de poids, tout en restant très rigides. Ils sont destinés en particulier, mais pas exclusivement, à former - par couplage entre plusieurs panneaux - une structure enveloppe pour satellites, afin d'y fixer tous les équipements d'émission et de réception, de détection et d'analyse prévus : télescopes, radars, caméras, etc. Ces panneaux s'appliquent également dans d'autres domaines, notamment : en électricité/électronique (supports de circuits, isolants, coffrets, etc.), dans le bâtiment (coffrages, toitures, bardages, etc.), en aéronautique (bords d'attaque, volets dérives de voilure, etc.), dans les transports routier, ferroviaire et maritime (portes, structures d'habitacles, superstructures, etc.). [0004] La fixation des équipements est réalisée par une liaison serrée dans des inserts, ou d'autres moyens de fixation équivalents (rivets, chevilles métalliques, etc.), intégrés en nombre et en position prédéterminés dans le panneau pour permettre un maintien sûr et durable des équipements sur ce panneau. ÉTAT DE LA TECHNIQUE [0005] Les moyens de fixation sont ancrés dans des trous préformés dans le panneau à des emplacements prédéterminés. Des logements sont en général prévus dans ces moyens de fixation pour permettre d'arrimer un support d'équipement. Comme illustré par la vue en coupe d'un arrimage de caméra selon l'exemple de la figure 1, des alésages 1 sont percés par fraisage dans un panneau de satellite 2, à travers la peau supérieure 2a, la structure alvéolaire 2s en nid d'abeille et la peau inférieure 2b. Des inserts 3 sont intégrés dans ces alésages 1.

De la colle 12 est déposée dans l'alésage 1 autour de l'insert par injection sous pression, par exemple à l'aide d'une seringue. Un taraudage central 5 est prévu dans chaque insert 2. Une tige filetée 6, montée sur le support 7 de la caméra 8 à fixer, est vissée dans l'insert 3. [0006]Afin de procéder à la fixation d'équipements en série sur un panneau « en nid d'abeille » - en particulier mais non exclusivement un panneau pour satellite - la formation des alésages peut être automatisée par l'utilisation d'une machine-outil, par exemple à commande numérique, comportant des moteurs de déplacement d'un chariot porte-outils selon trois directions. Alternativement, un bras de robot supporte le porte-outil selon six axes. [0007]Cependant, une automatisation de la pose des inserts ou autres moyens de fixation, par positionnement et ancrage dans le panneau, se heurte à des difficultés majeures : - un repositionnement précis des inserts par retour de chariot, une fois percés les alésages, n'est pas réalisable pour tous les inserts: un insert décalé de quelques centièmes de millimètres peut alors entraîner des dommages sur le panneau et des contraintes dans les liaisons avec le support de l'équipement, ce qui rend son installation précaire ; - la colle est injectée manuellement et ne remplit pas systématiquement tous les espaces entourant l'insert : l'insert, qui n'est pas fixé en toute zone, peut varier en position dans le temps et l'équipement se déplacer, voire se détacher ; - l'insert dépasse de la de manière assurée surface de la peau du panneau : l'équipement ne sera pas positionné de manière uniforme sur toute la surface de contact disponible du panneau mais aura une assise instable ; - la présence de restes de copeaux après la formation d'alésages est dommageable à l'environnement et aux détections, des poussières ou des bulles d'air pouvant se déposer par exemple sur les objectifs de caméra. EXPOSÉ DE L'INVENTION [0008] L'invention vise à s'affranchir de ces inconvénients par une décomposition successive en différentes fonctions de préparation d'alésages, de préhension de moyens de fixation couplés à des interfaces facilitant la pose de ces moyens de fixation dans les alésages, et une mise en oeuvre par un outillage dédié à cette décomposition. [0009] Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé de pose automatique de moyens de fixations dans un panneau composite comprenant une structure en nid d'abeille entre deux peaux, l'une de ces peaux formant une face supérieure du panneau, dans lequel une suite d'étapes de pose à commande numérique d'un moyen de fixation se déroule par des déplacements séquentiels successifs de modules d'outillage alignés verticalement dans un même plan et entrainés horizontalement selon deux axes et verticalement, les suite d'étapes de pose de moyens de fixation de même gabarit se succédant pour former une série de pose et les séries de pose se succédant pour des moyens de fixation de différents gabarits. Chaque suite d'étapes de pose réalise alors successivement, pour chaque moyen de fixation de gabarit donné et par l'entraînement correspondant desdits modules : - un détourage/perçage/alésage de trou calibré dans le panneau, - une aspiration des copeaux formés lors des détourages/perçages/alésages, - une liaison provisoire du moyen de fixation sur une interface formant un assemblage, - une préhension du moyen de fixation par le moyen de fixation, - une insertion du moyen de fixation dans le trou calibré en affleurement avec la face supérieure du panneau par appui périphérique de l'interface, - un encollage entre le panneau et le moyen de fixation par injection de colle via des entrées d'encollage formées en regard dans l'interface et le moyen de fixation, - un contrôle de l'encollage par détection de l'apparition de colle via des sorties d'encollage formées dans l'interface et dans le moyen de fixation, et - une récupération de l'interface. [0010]Selon des modes de mise en oeuvre particuliers : - un contrôle d'affleurement du moyen de fixation est prévu après son encollage; - un contrôle de l'ancrage du moyen de fixation est effectué après le durcissement de la colle ; - un rivetage sur la peau peut également être réalisé par un module de pose spécifique ; - le détourage/perçage/alésage est prédéterminé traversant ou borgne par la 20 commande numérique ; - l'injection et la détection de colle sont effectuées à une distance déterminée par un entraxe variable et adapté au gabarit du moyen de fixation; - la liaison provisoire entre le moyen de fixation et l'interface est réalisée par un encollage préalable avec soit une colle repositionnable soit par un serrage 25 mécanique ; - le déplacement vertical d'un module d'insertion du moyen de fixation est amorti lorsque ce module arrive au contact de la face supérieure du panneau ; - la récupération de l'interface est opérée par un couple d'entrainement en rotation afin de cisailler la colle entre le moyen de fixation et l'interface ; 30 - le contrôle d'affleurement est opéré optiquement par au moins un balayage de rayonnement selon deux orientations ; - le contrôle d'ancrage du moyen de fixation est opéré mécaniquement par serrage. [0011] L'invention se rapporte également à un ensemble de modules d'outillage de pose de moyens de fixation dans un panneau composite, aptes à mettre en oeuvre le procédé. Un tel ensemble comporte un module de détourage et de perçage d'alésages pourvu d'un porte-outil comportant des moyens de couplage d'outils de détourage et de perçage ajusté, un module d'aspiration de copeaux comportant des moyens d'évacuation hors de l'espace environnant, un module de prise et d'insertion apte à prendre des assemblages de moyens de fixation et d'interfaces, adaptées aux gabarits des moyens de fixation et aptes à se lier provisoirement aux moyens de fixation. Ce module est apte à insérer ces moyens de fixation dans un alésage de panneau composite et comporte une pince de préhension et de centrage adaptée au gabarit du moyen de fixation à insérer. Il comporte également des moyens de couplage libérables de la pince, des moyens d'amortissement aptes à agir sur la pince en déplacement lors de la prise des assemblages et lors de l'insertion des moyens de fixation dans l'alésage, et des orifices d'entrée et de sortie d'encollage formés sur les interfaces et les moyens de fixation en liaison avec des moyens de fourniture et de contrôle d'encollage de l'alésage. Les interfaces maintiennent ces moyens de fixation une fois insérés dans l'alésage par appui sur la face supérieure du panneau en périphérie de l'alésage. L'ensemble de modules comporte également un module de récupération d'interfaces. [0012] Selon des modes de réalisation préférés : - au moins un module choisi entre un module contrôle d'affleurement des moyens de fixation par rapport au panneau, de contrôle d'ancrage de ces moyens de fixation et de pose de rivets est ajouté ; - le module de prise et d'insertion comporte un bras support d'une seringue d'encollage et un bras support d'un moyen optique de contrôle d'encollage, ces bras étant réglés en position relative par des moyens de variation d'entraxe des entrée et sortie d'encollage de sorte que la seringue pénètre dans l'entrée de l'interface et que la sortie de l'interface se trouve en regard du moyen optique de contrôle ; - les moyens de variation d'entraxe comportent un moteur d'entraînement d'un pignon sur lequel sont montées deux crémaillères en liaison avec les bras support ; - les moyens optiques de contrôle d'encollage comportent un capteur optique sensible aux variations de couleur ; - la pince de préhension et d'insertion comporte des pattes de préhension et de centrage des moyens de fixation à travers des encoches formés dans les interfaces ; - des premiers et seconds moyens d'amortissement élastiques des pattes de la pince de préhension et d'insertion sont aptes respectivement à exercer une force de rappel de sorte à amortir l'appui sur un support d'assemblages lors de la prise d'un assemblage et à amortir la pression exercée par les pattes de la pince sur la surface supérieure du panneau lors de l'insertion du moyen de fixation dans un alésage, de sorte à éviter tout accrochage sur la face supérieure du panneau ; - le moyen de fixation est un insert comportant une première et une deuxième collerettes aux extrémités d'un corps cylindrique traversé par un alésage central, la collerette supérieure, maintenue provisoirement contre l'interface, présentant au moins deux trous positionnés respectivement en regard des entrée et sortie de l'interface ; - le corps de l'insert présente extérieurement des rainures, de préférence sous forme de filetage, afin d'accrocher la colle ; - la collerette inférieure de l'insert présente une forme rectangulaire pour limiter tout déplacement en torsion. [0013]L'invention a également pour objet un appareil de pose automatique de moyens de fixation intégrant l'ensemble des modules d'outillage ci-dessus. Un tel appareil comporte une tête support plane multifonctionnelle sur laquelle est agencé l'ensemble des modules d'outillage montés parallèlement sur des guides linéaires dans lesquels ils peuvent se déplacer par entraînement électrique à l'aide de moteurs montés sur le support. La seringue du module de prise et d'insertion est également entraînée par un moteur électrique et les moteurs sont pilotés par une commande numérique selon des données de séquences de déplacement des modules prédéterminées. La tête support est entrainée par un chariot monté sur des moyens de déplacement selon au moins deux directions. [0014] Selon des modes avantageux de réalisation : - le chariot de la tête support se déplace sur un bras linéaire entraîné parallèlement à lui-même par pilotage de la commande centralisée; - la tête support est entrainée sur une coulisse elle-même embarquée par un robot de déplacement piloté par une unité de traitement ; - les moteurs sont associés à des systèmes d'entraînement à vis ou à vérin pneumatique. PRÉSENTATION DES FIGURES [0015] D'autres données, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description non limitée qui suit, en référence aux figures annexées qui représentent, respectivement : - la figure 1, une vue en coupe d'un arrimage de caméra dans un panneau composite selon l'état de la technique (déjà commentée) ; - la figure 2, une vue d'ensemble d'un exemple d'appareil de pose automatique selon l'invention; - la figure 3, une vue de face de la tête support de l'exemple d'appareil selon la figure 2 comportant sept modules; - la figure 4, une vue perspective du module de détourage et de perçage de la tête support selon la figure 2 ; - la figure 5, une vue perspective du module d'aspiration des copeaux de la tête support selon la figure 2 ; - les figures 6a à 6d, des vues en perspective, latérale partielle (en transparence), perspective partielle (système d'entraxe) et en coupe partielle du module de prise et d'insertion de la tête support selon la figure 2 lors de la pose d'un insert dans un panneau composite ; - les figures 7a à 7d, une vue en coupe de la pince munie d'un assemblage interface/insert après introduction de l'insert dans le panneau et des vues en perspective de la pince associée à une interface; - les figures 8 et 8a, une vue en perspective et une vue agrandie du module de récupération d'interfaces de la tête support selon la figure 2, associé à une interface ; - la figure 9, une vue en perspective du module de contrôle d'affleurement d'un insert par rapport à la surface supérieure d'un panneau composite ; - les figures 10a et 10b, une vue en perspective et une vue en coupe partielle schématique du module de contrôle d'ancrage d'un insert dans un panneau composite, et - les figures 11 a et 11 b, une vue en perspective du module de rivetage 10 dans un panneau composite et une vue en coupe partielle schématique d'un rivet mis en place par ce module dans un panneau composite. DESCRIPTION DETAILLÉE [0016] Les termes « supérieur », « inférieur » et leurs dérivés, ainsi que 15 « vertical » et « horizontal » et leurs dérivés, se rapportent à des localisations d'éléments ou de parties d'éléments tels que positionnés en utilisation. [0017] En référence à la figure 2, une vue d'ensemble d'un exemple d'appareil de pose automatique 10 selon l'invention est illustrée. Cet appareil de pose automatique comporte une tête support multifonctionnelle 20 sur laquelle est 20 agencé un ensemble de modules d'outillage, montés parallèlement. Les modules peuvent se déplacer verticalement selon la direction OZ. [0018] Les modules sont pilotés par une unité numérique centralisée - télécommandée par un boîtier 11 - selon des données de séquences de déplacement des modules prédéterminées, et associés à des systèmes 25 d'entraînement à vis ou à vérin pneumatique selon les modules. [0019] La tête support 20 est entrainée en translation selon la direction horizontale OX par un chariot de tête 120 en liaison avec une équerre 121 se déplaçant sur un bras linéaire 130. L'équerre est actionnée par un moteur électrique (non représenté) et le chariot peut lui-même être entraîné verticalement 30 selon la direction OZ par un autre moteur électrique (on représentés), ces moteurs étant pilotés par la commande centralisée. [0020] Le panneau de satellite 2 à équiper d'inserts est posé sur une table de travail 140. Cette table est aspirante afin de maintenir en position le panneau après l'avoir déposé manuellement. La table 140 peut se déplacer selon la direction horizontale OY, perpendiculaire à OX et à OZ, et entraîné sur des poutres 150 par des moteurs également pilotés par la commande centralisée. La tête support 20 peut ainsi se déplacer selon trois directions OXYZ. [0021] Par ailleurs, la table 140 comporte des magasins d'outils 9a, 9b, en particulier pour stocker des assemblages 5A d'inserts et d'interfaces, comme cela sera décrit plus loin en détail, ainsi qu'un magasin 9a d'inserts 3. [0022] La figure 3 illustre, plus précisément, une vue de face (légèrement orientée) de la tête support multifonctionnelle 20 de l'exemple d'appareil selon la figure 1 en regard du panneau 2, et comportant un ensemble de sept modules d'outillage 30 à 90 alignés longitudinalement selon la direction OZ, à savoir : - un module de détourage, de perçage et d'alésage 30, pourvu d'une connexion d'adaptation à des outils de détourage et de perçage ajusté ; - un module d'aspiration de copeaux 40 comportant un tube d'évacuation hors de l'espace environnant ; - un module de prise et d'insertion 50 apte à prendre, introduire et ancrer des inserts 3 dans des alésages 1 réalisés par le module 30 sur le panneau 2, et 20 comportant des moyens internes de couplage libérables d'une pince 58 de préhension et de centrage, adaptée au gabarit de l'insert 3; - un module de récupération 60, dédié à la récupération d'interfaces de maintien des inserts sur la face supérieure 21 du panneau 2 ; - des modules de contrôle d'ancrage 70 des inserts et d'affleurement 80 25 de ces inserts par rapport à la face supérieure 21 du panneau 2, et - un module de pose de rivets 90, en particulier de rive-clés. [0023]Chacun de ces modules est ci-après décrit de manière plus détaillée sur le plan structurel et fonctionnel. [0024] En référence à la vue en perspective de la figure 4, le module de 30 détourage, perçage et alésage 30 comporte un moteur d'entraînement 110 du chariot 105 via des moyens d'accouplement protégés par une armature 33. Le chariot 105, monté sur des rails verticaux de guidage 100 via des patins 101, est couplé à une broche 36 comportant un connecteur 37 d'adaptation d'outils 38 de détourage, de perçage ou d'alésage. La broche 36, entraînée par le moteur 110, se déplace verticalement selon OZ suivant la double flèche Fl. [0025] L'outil de détourage permet de réaliser accessoirement le contour externe 22 du panneau 2 (figure 3) et des poches 23 (figure 3) dans ce panneau. [0026] Les outils de perçage et d'alésage réalisent des prédécoupes puis des découpes nettes afin que les fines parois des alvéoles du panneau ne se couchent pas, ce qui les fermerait et empêcherait la colle de s'infiltrer dans ces parois après mise en place de l'insert (voir plus loin en référence à la figure 6d).

Le perçage forme un avant-trou qui est terminé par un alésage de précision qui recevra l'insert. Les détourages, perçages et alésages peuvent être traversants, et découpent alors le panneau de part en part, ou bien borgnes en s'arrêtant dans la structure alvéolaire centrale 2s du panneau 2 (voir par exemple les alésages 1 et 1' des figures 1 et 11b). [0027] Le perçage et l'alésage forment des copeaux de matière qu'l convient de récupérer afin de garantir une introduction de la colle et des inserts dans le panneau. La vue perspective de la figure 5 illustre un module d'aspiration des copeaux 40. Ce module comporte un vérin pneumatique 41 actionné par le moteur électrique 110 qui réalise la descente ou la remontée (double flèche F2) du chariot 105. sur ce chariot 105, est monté un tube d'aspiration des copeaux 42, solidarisé au chariot 105 par des attelles 43. Ce module d'aspiration 40 est monté sur des rails de guidage 100 comme le module de détourage/perçage30. [0028] Ce tube 42 se termine selon une première extrémité par un embout 44 muni de fentes 45 et selon son autre extrémité par une connexion (flèche C) vers l'aspirateur lui-même (non représenté). L'embout 44 est plaqué contre la surface supérieure 21 du panneau 2 par avancée du chariot 105 entraîné par le vérin 41, en regard d'un trou 24 (de perçage ou d'alésage) percé dans ce panneau 1. Le flux d'air - qui permet l'aspiration des copeaux restés dans le trou 24 - passe par les fentes 45 de l'embout 44. [0029] En référence aux vues en perspective, latérale partielle (en transparence) et perspective partielle des figures 6a à 6c, le module de prise et d'insertion 50 comporte un corps central 51 en liaison avec un chariot 106. Ce chariot 106, entraîné par un moteur 110, est apte à se déplacer verticalement (double flèche F3) comme les chariots 105, sur des patins 101 le long de rails verticaux de guidage 100. [0030] Le corps central 51 comporte un boîtier 51a en liaison avec un connecteur cylindrique 51b. Le boîtier 51a loge un système d'entraxe 52 à deux crémaillères 52a et 52b se déplaçant latéralement en sens opposé (flèches El et E2) par la rotation d'un pignon 53. Ce pignon 53 est monté sur un arbre vertical 54 et entraîné en rotation par un moteur électrique 111. Comme cela apparaît plus précisément sur la figure 6c, des barres 52c de guidage, parallèles aux crémaillères, coulissent dans des blocs 52d et 52e sur lesquelles les crémaillères 52a et 52b portent appui. Une seringue d'injection de colle 55 et une cellule de contrôle de d'encollage 56 sont agencés sur les bras supports 55s et 56s montés respectivement sur les blocs 52d, 52e, de manière diamétralement opposée par rapport au corps 51. La cellule 56 est un capteur optique sensible aux variations de couleur. Les bras 55s et 56s, la seringue 55 et la cellule de contrôle 56 se déplacent par entraînement radial des crémaillères respectives 52a et 52b. [0031] Comme il apparaît sur la vue en coupe partielle de la figure 6d, le connecteur cylindrique 51b intègre un système de couplage libérable 57 de la pince de préhension et de centrage 58, adaptée au gabarit de l'insert à introduire.

Le système 57 est ici un centreur pneumatique comportant des billes 57a montées sur des ressorts 57b et logées dans une gorge 57c d'une tirette centrale 57d solidaire de la pince 58. Les billes 57a sont maintenues dans leur logement 57c par un injecteur d'air 57e. [0032] Lors d'un changement de pince 58 - pour disposer d'une pince de gabarit adapté à celui d'une nouvelle série d'inserts - l'injection d'air 57e est coupée, ce qui libère la tirette 57d et donc la pince. La nouvelle pince 58 est mise en place par introduction de la tirette 57d au niveau des billes 57a et rétablissement de l'injection d'air 57e. Lors de ce changement de pince, la seringue 55 et la cellule de contrôle 56 sont éloignés l'un de l'autre selon des positions dégagées, par déplacement de leurs supports 55s et 56s entrainés par les crémaillères 52a et 52b (figures 6c). [0033]La vue en coupe de la figure 7a montre en particulier un assemblage 5A composé d'une interface 59 et d'un insert 3. De tels assemblages ont été préalablement stockés sur des supports 5s rangés dans les magasins 9a et 9b de la table de travail 140 (figure 2). Ces assemblages 5A sont obtenus par vaporisation d'une colle repositionnable sur la collerette supérieure 3a des inserts 3 puis application de la couronne 59a des interfaces 59 sur la collerette 3a des inserts 3. Alternativement, l'assemblage peut être réalisé par un serrage mécanique être l'insert et l'interface. Les interfaces 59 possèdent une tige centrale 9A qui vient se loger dans l'alésage 31 du corps cylindrique central 32 de l'insert 3, afin de positionner l'interface sur l'insert. Alternativement, les interfaces ne possèdent pas de tige, ce qui permet un gain de temps, de coût et de poids (la tige restant dans le panneau), la précision du positionnement de l'interface n'étant pas critique. [0034] Comme illustré par les vues en perspective des figures 7b à 7d, le couplage entre la pince 58 et un assemblage 5A est assuré par des pattes 58a de la pince 58 en appui sur le bord de la collerette supérieure 3a. Cet appui périphérique permet de maintenir l'insert 3 en position centrée par rapport à la pince 58. Ces pattes 58a passent à travers des encoches 59d formées dans la couronne 59a de l'interface 59, sur laquelle est couplé l'insert 3, avant de prendre appui sur la collerette 3a de l'insert 3. Les figures 7c et 7d sont représentées sans l'insert afin de visualiser les encoches 59d de l'interface 59. [0035] Les interfaces 59 ont des couronnes 59a de diamètre extérieur supérieur aux collerettes supérieures 3a des inserts 3. Deux orifices diamétralement opposés, 59e et 3e ainsi que 59s et 3s, respectivement pratiqués sur la couronne de l'interface 59 et sur la collerette supérieure 3a de l'insert 3, sont positionnés en regard de manière à former, respectivement, une entrée et une sortie d'encollage. Les orifices respectifs, dits d'entrée et de sortie 59c des interfaces 59, formés entre deux encoches 59d, sont inclinés respectivement selon la même inclinaison que l'aiguille 55 et la cellule optique 56 disposées en regard. Les axes d'inclinaison I'I et J'J de ces orifices 59c sont symétriques par rapport à l'axe longitudinal K'K des interfaces 59. [0036] En fonctionnement, la télécommande centralisée 11 pilote le déplacement de la tête support 7 pour que le module 50 se déplace jusqu'au magasin 9b au droit de l'assemblage interface/insert 5A à introduire dans un alésage 1 donné (figure 2). Puis, le module 50 est entrainé verticalement pour que les pattes 58a viennent au contact du pourtour de la collerette supérieure 31 de l'insert 3. Les pattes 58a prennent appui sur le support 5s de l'assemblage 5A à saisir. Pour que le choc des pattes 58a sur ce support 5s n'entraîne pas de dysfonctionnement de saisie de l'assemblage 5A, le corps central 51 est muni d'un ressort hélicoïdal 58b de sorte que, lors de la saisie de l'assemblage 5A, le contact des pattes 58a sur le support de stockage 5s est amorti par la compression du ressort 58b. [0037] En référence plus précisément à la figure 7a, l'insert 3 est introduit dans l'alésage 1 à l'aide de la pince 58 (en liaison avec le module 50 de la figure 6a), jusqu'au contact des pattes 58a (figures 7b à 7d) de la pince 58 sur la face supérieure 21 du panneau 2. Afin d'amortir le choc et d'éviter toute trace sur la face 21, un deuxième ressort hélicoïdal interne 58c, monté dans le corps de la pince 58, vient amortir ce contact. Ce ressort interne 58c reste sensiblement moins puissant que l'avance du module 50 poussé par le moteur 110 de manière à ne pas arrêter la progression du module 50. Et ce ressort 58c a une course sensiblement réduite par rapport à celle du premier ressort 58b car il n'intervient qu'en fin de course, après l'introduction presque complète de l'insert 3 dans l'alésage 1. [0038] Lorsque l'insert 3 est introduit dans l'alésage 1, l'interface 59 étant apposé contre la face supérieure 21 du panneau 2, la seringue 55 et la cellule de contrôle 56 sont rapprochées de l'insert 3 par un mouvement des crémaillères 52a et 52b en sens inverse de celui opéré lors de la prise d'assemblage 5A ou d'un changement de pince 58. Ce mouvement inverse est piloté par le moteur d'entraînement 111 du pignon 53 également en rotation inverse (figures 6c). [0039] Les rapprochements sont calculés pour que, d'une part, la cellule de contrôle 56 soit positionnée en regard de l'orifice 59c de sortie d'encollage de la collerette 59a de l'interface 59 et que, d'autre part, la seringue d'encollage 55 s'introduise dans l'autre orifice incliné 59c d'entrée d'encollage de l'interface 59.

L'introduction de l'aiguille 55a de la seringue 55 dans l'orifice 59c est réalisée par le déplacement d'un vérin pneumatique 55b piloté par un moteur électrique 112, lui-même commandé par l'unité centralisée 11 (figure 2). Les axes de la seringue 55 et de la cellule de contrôle d'encollage 56 coïncident respectivement avec les axes I'I et J'J des orifices d'entrée 59e et de sortie 59s. [0040] La colle 12 est injectée dans les alvéoles 4 de la structure en nid d'abeille 24 du panneau 2, ces alvéoles ayant été ouvertes lors du perçage de l'alésage 1 par le module 30 (figure 3). Lorsque toutes les alvéoles ouvertes 4 sont remplies, la colle excédentaire sort par les orifices de sortie 3s et 59s, respectivement de l'insert 3 et de l'interface 59 disposés en regard de la cellule de contrôle 56. Cette cellule analyse la couleur de l'orifice de sortie 59c et émet un signal de saturation « S » dès que cet orifice 59c est blanc de colle. Le signal est transmis à l'unité centralisée qui stoppe la progression du vérin 55b de la seringue 55. La saturation de colle dans l'environnement immédiat de l'insert 3 est ainsi assurée, tout en optimisant la quantité de colle utilisée. [0041]Avantageusement, le corps 32 de l'insert 3 présente extérieurement des nervures, en particulier sous la forme d'un filetage 34, afin d'accrocher la colle. Dans une forme alternative, la collerette inférieure 3b de l'insert 3 présente une forme rectangulaire et non circulaire pour limiter tout déplacement en torsion. [0042]Afin de récupérer l'interface 59 une fois l'insert ancré dans l'alésage 1 par polymérisation et séchage de la colle 12, le module de récupération d'interface 60 est mis en oeuvre. Un tel module 60, illustré par la vue en perspective de la figure 8 (ainsi que par la vue agrandie de la figure 8a) en association avec une interface 59, comporte un boîtier 61 couplé à un corps cylindrique 62. Ce corps 62 est apte à être entraîné en rotation par un moteur pneumatique 113 logé dans le boîtier 61. Sur ce corps 62, sont montés deux bras 63 terminés chacun par un doigt 64 formant une pince horizontale 65. Comme pour les modules précédents, le carter du module 60 est monté sur un chariot 107 apte à se déplacer verticalement selon la direction verticale Oz (double flèche F4) par entraînement du moteur 110 et guidage dans des rails 100 via des patins 101. [0043] En fonctionnement, les bras 63 sont entraînés par des crémaillères montées sur un pignon (non représentés) comme les supports 55s et 56s du module de prise et d'insertion 50 décrit ci-dessus. Les doigts 64 pénètrent dans les encoches opposées 59d de l'interface 59 (flèches opposées F5). Le corps 63 est ensuite entraîné en rotation (flèche « R1 ») par le moteur 113 commandé par l'unité centralisée. Il s'ensuit que l'interface 59 se détache de la collerette supérieure 3a de l'insert 3 (figure 7a) en produisant une brève torsion et donc un cisaillement entre l'insert et l'interface, sans risque d'arrachement ou de dommage de la surface supérieure 21 du panneau 2. Le module 60 est ensuite remonté avec l'interface 59 par un déplacement vertical du chariot 105 entraîné par le moteur 110 commandé par l'unité centralisée. [0044] L'insert 3 est alors ancré dans l'alésage 1 avec un affleurement de sa collerette supérieure 3a situé à peine en-dessous de la face supérieure 21 du panneau 2 du fait de la présence antérieure de l'interface 59, qui prenait appui sur la face 21 (figure 7a). L'épaisseur de colle supplémentaire entre l'interface 59 et la collerette supérieure 3a permet à cette dernière d'affleurer la face 21 tout en restant très faiblement sous le niveau de la face 21. Cet affleurement « négatif » de 0 à 0,05 mm permet de fournir une surface apte à servir de base stable à un support d'équipement à fixer dans l'alésage 31 de l'insert 3. [0045] La vue en perspective du module de contrôle d'affleurement 70 de la figure 9 montre, plus précisément, un système de balayage optique monté dans un boîtier optique 71 en rotation sur un bras 72 solidaire d'une bague 73 entraînée par un moteur électrique 114. Le rayonnement est fourni par une fibre optique 74 en liaison avec le boîtier optique 71. La bague 73 tourne de 90° (flèche R2) pour effectuer deux mesures perpendiculaires. Chaque mesure est effectuée à partir de l'interférence optique entre deux balayages B1 et B2 de rayonnement réalisés par le système de balayage optique. [0046]Après vérification de l'affleurement de l'insert, il est également recommandé d'effectuer un contrôle de tenue de l'ancrage de l'insert 3 après durcissement de la colle. Comme illustré sur la vue en perspective de la figure 10a, le module 80 dédié à cette fonction est fixé sur la tête support 7 (figure 3) par un châssis 107 et entraîné directement par le chariot 120 de la tête support 7. La vue en coupe partielle de la figure 10b montre l'extrémité du module 80 qui comporte une broche de vissage 81 apte à être entraînée en rotation (flèche R3). La broche 81 est couplée à un nez 82 de prise d'un insert 3 ancré dans un alésage 1 du panneau 2. Le diamètre du nez 82 étant ajusté pour qu'il puisse se visser serré dans l'alésage 31 de l'insert 3, taraudé ou lisse, de l'insert 3. Le couple résistant de l'insert 3 peut ainsi être mesuré et évalué par rapport à une valeur seuil de qualité de l'ancrage des inserts réalisé de manière identique. [0047]Avantageusement, la tête support multifonctionnelle 20 est également pourvue d'un module de rivetage 90, comme illustré par la vue en perspective de la figure 11a. Ce module 90 est fixé sur la tête support 7 (figure 3) par les mêmes moyens de châssis que pour le module 80 et se déplace verticalement de façon similaire à l'aide du chariot 120. A la place d'inserts, il peut en effet être utile de profiter de la présence des modules de perçage 30 et d'aspiration de copeaux 40 (figure 3) pour poser des rivets, ici des rive-clés, afin d'amarrer des équipements de plus faible encombrement ou poids. Le module 90 comporte un distributeur automatique 91 de rivets par soufflage. [0048] Un rive-clé 92 (figure 11b) possède une couronne externe 92a prolongée par une paroi cylindrique 92b de plus faible diamètre. Le rive-clé 92 est introduit dans un alésage borgne 1' réalisé par le module 30 (figure 3). L'alésage 1' a un diamètre plus faible que celui de la couronne 92a qui reste en appui sur la face supérieure 21 du panneau 2. La face supérieure 21 est celle de la peau supérieure 2a du panneau 2 qui se compose des deux peaux 2a et 2b, respectivement supérieure et inférieure et de la structure alvéolaire 2s prise en sandwich entre les deux peaux. Par déformation à l'aide de la buse 93 du module 90 (figure 12a) entraînée verticalement par un moteur 112 intégré au module 90, la paroi cylindrique 92b est repoussée contre la face inférieure 20a de la peau supérieure 2a du panneau 2 pour former une couronne intérieure 92c. La peau 2a est alors prise en sandwich entre les couronnes 92a et 92c. Le rive-clé 92 est ainsi mis en place et est opérationnel pour recevoir une tige de support d'un équipement à fixer. [0049] L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés. Ainsi, il est possible d'ajouter d'autres modules optionnels. [0050] Par ailleurs, l'ensemble de modules peut être adapté sur toute machine-outil 3,4 ou 5 axes pour des panneaux complexes. [0051]De plus, l'invention ne s'applique pas uniquement au domaine spatial mais peut s'appliquer dans tout domaine (bâtiment, transport ferroviaire, routier ou maritime, etc.) où des inserts ou des moyens de fixation comme des inserts ou rivets doivent être intégrés dans des panneaux en matériau hybrides (bois, métallique, plastique, etc.) comportant au moins une couche en nid d'abeille. [0052] Il est également possible de prévoir des picots dans les supports d'assemblages interfaces/inserts afin de faciliter le positionnement des interfaces sur les inserts après la vaporisation de colle des collerettes d'inserts. De plus, ces supports peuvent être recouverts d'une couche en matériau souple (caoutchouc ou équivalent) afin de participer à l'amortissement des pattes 58a de la pince de préhension 58 des assemblages. [0053] En outre le contrôle d'affleurement peut être réalisé par tout moyen de mesure de profondeur, par exemple des moyens de mesure par ultrasons ou équivalent.

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de pose automatique de moyens de fixations (3) dans un panneau métallique ou composite (2) comprenant une structure en nid d'abeille (2s) entre deux peaux (2a, 2b), l'une de ces peaux formant une face supérieure (21) du panneau (2), caractérisé en ce qu'une suite d'étapes de pose à commande numérique (11) d'un moyen de fixation (3) se déroule par des déplacements séquentiels successifs de modules d'outillage (30, 40, 50, 60) alignés verticalement dans un même plan et entrainés horizontalement selon deux axes (OX, OY) et verticalement (OZ), les suites d'étapes de pose de moyens de fixation (3) de même gabarit se succédant pour former une série de pose et les séries de pose se succédant pour des moyens de fixation de différents gabarits, et en ce que chaque suite d'étapes de pose réalise alors successivement, pour chaque moyen de fixation (3) de gabarit donné et par l'entraînement correspondant desdits modules : - un détourage/perçage/alésage de trou calibré (24, 31) dans le panneau (2), - une aspiration des copeaux formés lors des détourages/perçages/alésages, - une liaison provisoire du moyen de fixation (3) sur une interface (59) formant un assemblage (5A), - une préhension de l'assemblage (5A) par le moyen de fixation (3), - une insertion du moyen de fixation (3) dans le trou calibré (24, 31) en affleurement avec la face supérieure (21) du panneau (2) par appui périphérique de l'interface (59), - un encollage du moyen de fixation (3) par injection de colle (12) dans l'alésage (1', 1') via des entrées d'encollage (3e, 59e) formée en regard dans l'interface (59) et le moyen de fixation (3), - un contrôle de l'encollage par détection de l'apparition de colle (12) via des sorties d'encollage (3s, 59s) formées en regard dans l'interface (59) et le moyen de fixation (3), et - une récupération de l'interface (59).
2. Procédé de pose automatique selon la revendication 1, dans lequel au moins une étape supplémentaire choisie parmi un contrôle d'affleurement du moyen de fixation (3) après son encollage, un contrôle de l'ancrage du moyen de fixation (3) après durcissement de la colle (12) et un rivetage sur la peau est également prévue.
3. Procédé de pose automatique selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le détourage/perçage/alésage est prédéterminé traversant ou borgne par la commande numérique.
4. Procédé de pose automatique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'injection (55) et la détection (56) de colle (12) sont effectuées à une distance déterminée par un entraxe (52) variable et adapté au gabarit du moyen de fixation (3).
5. Procédé de pose automatique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la liaison provisoire entre le moyen de fixation (3) et l'interface (59) est réalisée soit par un encollage préalable avec une colle repositionnable soit par un serrage mécanique.
6. Procédé de pose automatique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le déplacement vertical d'un module de prise et d'insertion (50) de l'assemblage (5A) est amorti lorsque ce module (50) arrive au contact de la face supérieure du panneau (2).
7. Procédé de pose automatique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la récupération de l'interface (59) est opérée par un couple d'entrainement en rotation (R1) afin de cisailler la colle (12) entre le moyen de fixation (3) et l'interface (59).
8. Procédé de pose automatique selon l'une des revendications 2 à 7, dans lequel le contrôle d'affleurement est opéré optiquement par au moins un balayage de rayonnement (B1, B2) selon deux orientations (R2).
9. Procédé de pose automatique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le contrôle d'ancrage du moyen de fixation est opéré 30 mécaniquement par serrage (R3).
10. Ensemble de modules d'outillage de pose automatique de moyens de fixations (3, 92) dans un panneau composite (2) aptes à mettre enoeuvre le procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un module de détourage/perçage/alésage (30) pourvu d'une broche (36) comportant des moyens de couplage (37) d'outils de détourage, de perçage et d'alésage ajusté (38), un module d'aspiration de copeaux (40) comportant des moyens d'évacuation (42) hors de l'espace environnant le panneau (2), un module de prise et d'insertion (50) apte à prendre des assemblages (5A) de moyens de fixation (3) et d'interfaces (59), adaptées aux gabarits des moyens de fixation (3) et aptes à se lier provisoirement aux moyens de fixation (3), ce module (50) est apte à insérer ces moyens de fixation (3) dans un alésage (1, 1') de panneau composite (2) et comporte une pince de préhension et de centrage (58) adaptée au gabarit du moyen de fixation (3) à insérer, des moyens de couplage libérables (57) de la pince (58), des moyens d'amortissement (58b, 58c) aptes à agir sur la pince (58) en déplacement lors de la prise des assemblages (5A) et lors de l'insertion des moyens de fixation (3) dans l'alésage (1, 1'), et des orifices d'entrée (59e, 3e) et de sortie (59s, 3s) d'encollage formés sur les interfaces (59) et les moyens de fixation (3) en liaison avec des moyens de fourniture (55) et de contrôle (56) d'encollage de l'alésage (1, 1'), les interfaces (59) maintenant ces moyen de fixation (3) une fois insérés par appui sur la face supérieure (21) du panneau (2) en périphérie de l'alésage (1, 1'), ainsi qu'un module de récupération d'interfaces (60).
11. Ensemble de modules d'outillage selon la revendication précédente, dans lequel au moins un module choisi entre un module contrôle d'affleurement (70) des moyens de fixation (3) par rapport au panneau (2), de contrôle d'ancrage (80) de ces moyens de fixation et de pose (90) de rivets (92) est ajouté.
12. Ensemble de modules d'outillage selon l'une des revendications 10 ou 11, dans lequel le module de prise et d'insertion (50) comporte un bras support (55s) d'une seringue d'encollage (55) et un bras support (56s) d'un moyen optique de contrôle d'encollage (56), ces bras (55s, 56s) étant réglés en position relative par des moyens de variation d'entraxe des entrée et sortie d'encollage (52) de sorte que la seringue (55) pénètre dans l'entrée (59e) de l'interface (59) etque la sortie (59s) de l'interface (59) se trouve en regard du moyen optique de contrôle (56).
13. Ensemble de modules d'outillage selon la revendication précédente, dans lequel les moyens de variation d'entraxe (52) comportent un moteur d'entraînement (111) d'un pignon (54) sur lequel sont montées deux crémaillères 52a, 52b) en liaison avec les bras support (55s, 56s).
14. Ensemble de modules d'outillage selon l'une des revendications 10 à 13, dans lequel les moyens optiques de contrôle d'encollage (56) comportent un capteur optique sensible aux variations de couleur.
15. Ensemble de modules d'outillage selon l'une des revendications 10 à 14, dans lequel la pince de préhension et d'insertion (58) comporte des pattes de préhension et de centrage (58a) des moyens de fixation (3) à travers des encoches (59d) formés dans les interfaces (59).
16. Ensemble de modules d'outillage selon la revendication précédente, dans lequel des premiers et seconds moyens d'amortissement élastiques (58b, 58c) des pattes (58a) de la pince de préhension et d'insertion (58) sont aptes respectivement à exercer une force de rappel de sorte à amortir l'appui sur un support d'assemblages (5s) lors de la prise d'un assemblage (5A) et à amortir la pression exercée par les pattes (58a) de la pince (58) sur la surface supérieure (21) du panneau (2) lors de l'insertion du moyen de fixation (3) dans un alésage (1, 1'), de sorte à éviter tout accrochage sur cette face supérieure (21).
17. Ensemble de modules d'outillage selon la revendication précédente, dans lequel le moyen de fixation est un insert (3) comportant une première et une deuxième collerettes (3a, 3b) aux extrémités d'un corps cylindrique (32) traversé par un alésage central (31), la collerette supérieure (3a), maintenue provisoirement contre l'interface (59), présentant au moins deux trous (3e, 3s) positionnés respectivement en regard des entrée (59e) et sortie (59s) de l'interface (59).
18. Ensemble de modules d'outillage selon la revendication précédente, dans lequel le corps de l'insert (32) présente extérieurement des rainures, de préférence sous forme de filetage (34), afin d'accrocher la colle (12).
19. Ensemble de modules d'outillage selon la revendication précédente, dans lequel la collerette inférieure (3b) de l'insert (3) présente une forme rectangulaire pour limiter tout déplacement en torsion.
20. Appareil de pose automatique de moyens de fixation, caractérisé en ce qu'il comporte une tête support plane multifonctionnelle (7) sur laquelle est agencé l'ensemble des modules d'outillage (30 à 90) selon l'une des revendications 10 à 19, des modules (30 à 60) étant montés parallèlement sur des guides linéaires (100), dans lesquels ils peuvent se déplacer par entraînement électrique à l'aide de moteurs (110) montés sur la tête support (7) et/ou des modules (50 à 90) comprenant des parties (51a, 55b, 62, 73, 81, 93) entraînées en rotation ou verticalement par d'autres moteurs électriques (111 à 114), en ce que la seringue (55) du module de prise et d'insertion (50) est également entraînée par un moteur électrique (112) et les moteurs (110, 111) sont pilotés par une commande numérique (11) selon des données de séquences de déplacement des modules (30 à 60) prédéterminées, la tête support (7) est entrainée par un chariot (120) monté sur des moyens de déplacement (121, 130, 150) selon au moins deux directions (OX , OY).
21. Appareil de pose automatique selon la revendication précédente, dans lequel le chariot (120) de la tête support (7) se déplace sur un bras linéaire (130) entraîné parallèlement à lui-même par pilotage de la commande centralisée (11).
22. Appareil de pose automatique selon la revendication précédente, dans lequel la tête support (7) est entrainée sur une coulisse elle-même embarquée par un robot de déplacement piloté par une 'unité de traitement.
23. Appareil de pose automatique selon la revendication précédente, dans lequel les moteurs sont associés à des systèmes d'entraînement à vis ou à vérin pneumatique.