FR3068902B1

FR3068902B1 - Procede d'assemblage de pieces par combinaison d'etancheification et d'insertion de moyen de fixation ainsi qu'outil de mise en oeuvre

Info

Publication number: FR3068902B1
Application number: FR1756719A
Authority: FR
Inventors: Alain Jolin
Original assignee: Latecoere Services SAS
Current assignee: Latecoere Services SAS
Priority date: 2017-07-13
Filing date: 2017-07-13
Publication date: 2019-08-09
Anticipated expiration: 2037-07-13
Also published as: FR3068902A1

Abstract

Un outil à double fonction selon l'invention comporte: un arbre principal creux (1) présentant un axe longitudinal (X'X) et intégrant une tige de poussée (12) d'un moyen de fixation (13); un arbre creux de distribution (3) de moyens de fixation (13) monté oscillant sur l'arbre principal (1) et muni d'une réserve (32) de moyens de fixation (13) couplée à un compresseur d'air (4), l'arbre de distribution de moyens de fixation (3) et l'arbre principal (1) communiquant entre eux; et des seringues de distribution de matière d'étanchéification couplées, via des raccords souples, à une buse d'injection (7) montée en une extrémité du bras principal (1). De plus, la buse d'injection (7) se compose de deux demi-buses (71, 72) pourvues d'orifices d'injection (7i) de matière d'étanchéification (9) et couplées à des moyens de pivotement entre une position fermée, dans laquelle les demi-buses (71, 72) forment une buse fendue (7), et une position ouverte formant un passage que la tige de poussée (12) peut traverser.

Description

PROCÉDÉ D’ASSEMBLAGE DE PIECES PAR COMBINAISOND’ETANCHEIFICATION ET D’INSERTION DE MOYEN DE FIXATIONAINSI QU’OUTIL DE MISE EN ŒUVRE

DESCRIPTION

DOMAINE TECHNIQUE

[0001] L’invention se rapporte à un procédé d’assemblage de pièces parune combinaison des fonctions d’étanchéification et d’insertion de moyen defixation, ainsi qu’un outil à double fonction de mise en œuvre de ce procédé.

[0002] Le domaine de l’invention se rapporte à l’assemblage d’une piècesur un support par insertion d’un moyen de fixation, en particulier mais pasexclusivement à l’assemblage par rivetage de panneaux en matériau compositehabituellement utilisé dans le domaine de l’aéronautique ou du spatial. Les rivetsprésentent une tête, une tige qui traverse les pièces à assembler et une bague desertissage qui vient ensuite serrer la tête afin de finaliser l’assemblage. L’inventionpeut également s’appliquer dans tout domaine (bâtiment, véhicule de transport,etc.) où un assemblage de pièces est réalisé par la pose de moyens de fixation:rivet, boulon, rive-clé, insert, écrou à sertir, cheville, etc.

[0003] Dans les ateliers d’assemblage de pièces aéronautiques, dessystèmes de perçage de pièces et de rivetage sont successivement sollicités. Afind’étanchéifier l’assemblage et éviter la corrosion, un mastic est généralementinterposé entre le rivet et la pièce à assembler. Après perçage, le mastic estdéposé dans un chanfrein fraisé de la pièce à assembler ou à plat autour del’orifice non fraisé. Puis la tige du rivet est insérée dans l’alésage de la pièce et latête du rivet, de forme complémentaire de celle de la surface de dépôt du mastic,vient se positionner en contact. Le rivet est ensuite serti par compression ouvissage de la bague de sertissage sur l’extrémité de la tige située à l’opposé de latête à l’aide d’un pistolet ou tout outil adapté.

[0004] Plus généralement, le mastic peut être remplacé par une autrematière d’étanchéification, par exemple de la colle, un joint liquide ou pâteux ou équivalent. Ces moyens sont couverts ci-après par l’expression « matièred’étanchéification ».

ÉTAT DE LA TECHNIQUE

[0005] Après la phase de perçage, la phase de dépose de matièred’étanchéification peut être manuelle, avec une seringue équipée d’un emboutadapté à la surface de réception du mastic ou sous la tête du rivet, classiquementen plusieurs points. Afin d’automatiser la dépose de matière, un doseurautomatique, électrique ou à air comprimé peut être combiné à la seringue. Cettedépose de matière d’étanchéification est suivie d’une phase d’insertion manuelleou automatique de la tige du moyen de fixation dans l’alésage avec des machinesdédiées ou des robots.

[0006] Les opérations de dépose de matière d’étanchéification etd’insertion de rivet, après perçage des pièces à assembler, peuvent êtreautomatisées pour réaliser un assemblage industrialisé lorsqu’un un nombre élevéde rivets intervient, en particulier dans le domaine aéronautique. Cetteautomatisation est réalisée par des machines-outils équipées de têtemultifonctions composée de modules dédiés: un module de perçage, un modulede dépose de matière d’étanchéification, un module d’insertion de moyen defixation, un module de rivetage. De telles machines-outils sont décrites parexemple dans les documents de brevet GB 2 148 170, EP 1 884 313, GB 2 246732 ou US 8 006 362.

[0007] Cependant, cette approche consistant à séparer les fonctions àréaliser par différents outils dédiés présente des inconvénients majeurs: destemps de cycle importants du fait de la multiplication des opérations et un risquede positionnement erroné de ces différents outils devant le trou percé.

EXPOSÉ DE L’INVENTION

[0008] L’ invention vise précisément à réaliser une dépose de matièred’étanchéification avec un enchaînement direct d’insertion du moyen de fixationpour gagner en temps de cycle, tout en garantissant une bonne qualitéd’étanchéité par un dépôt approprié de matière. Pour ce faire, l’invention prévoitde regrouper les opérations de dépose de matière d’étanchéification et d’insertion de moyen de fixation avec un même outil combinant les moyens d’exécution deces opérations.

[0009]A ce titre, la présente invention a pour objet un procédéd’assemblage de pièces par une combinaison des fonctions d’étanchéification etd’insertion de moyen de fixation consistant, après perçage d’un alésage dans lespièces à assembler, à suivre les étapes ci-après avec un même outil: - injecter simultanément de la matière d’étanchéification dans desorifices répartis à l’extrémité de deux demi-buses articulées en pivotement etjuxtaposées en position fermée pour former une buse d’injection fendueprésentant un axe longitudinal; - positionner l’extrémité de buse au contact d’une des pièces àassembler et y déposer la matière d’étanchéification par adhérence; - reculer la buse à une distance déterminée par rapport aux pièces àassembler de sorte à permettre une ouverture des demi-buses sans toucher lespièces, tout en positionnant un moyen de fixation dans l’axe longitudinal; - exercer une poussée d’entraînement sur le moyen de fixation dansun logement s’étendant selon l’axe longitudinal, cette poussée faisant passer lemoyen de fixation entre les demi-buses qui s’ouvrent par pivotement; - poursuivre la poussée pour introduire le moyen de fixation dansl’alésage tout en étant maintenu dans le logement, puis pour l’insérer totalementdans cet alésage jusqu’à une position de serrage prédéterminée; - reculer la buse et immobiliser le moyen de fixation avant depositionner un nouvel emplacement des panneaux à assembler en alignementavec l’axe longitudinal.

[0010] Selon des formes de mise en œuvre particulières : - chaque demi-buse est alimentée indépendamment en matièred’étanchéification; - la matière d’étanchéification est distribuée par l’exercice d’une pression; - le moyen de fixation est positionné dans l’axe longitudinal à partir d’unedistribution oblique par rapport à l’axe longitudinal; - la distribution oblique du moyen de fixation est effectuée par soufflage d’air; - la poussée d’entraînement est exercée mécaniquement.

[0011] L’ invention se rapporte également à un outil à double fonction demise en œuvre du procédé défini ci-dessus. Cet outil comporte un arbre principalcreux présentant un axe longitudinal et intégrant une tige de poussée d’un moyende fixation, un arbre creux de distribution de moyens de fixation monté oscillantsur l’arbre principal et muni d’une réserve de moyens de fixation couplée à uncompresseur d’air, l’arbre de distribution de moyens de fixation et l’arbre principalcommuniquant entre eux, et des seringues de distribution de matièred’étanchéification couplées, via des raccords souples, à une buse d’injectionmontée en une extrémité du bras principal. La buse d’injection se compose dedeux demi-buses pourvues d’orifices d’injection de matière d’étanchéification etcouplées à des moyens de pivotement entre une position fermée, dans laquelleles demi-buses forment une buse fendue, et une position ouverte formant unpassage que la tige de poussée peut traverser.

[0012] Selon des modes de réalisation préférés : - les seringues sont au nombre de deux et chaque seringue estcouplée à une demi-buse via un raccord souple; - la tige de poussée de moyen de fixation est couplée à un vérind’activation de ladite tige par coulissement dans l’arbre principal; - les orifices d’injection de matière d’étanchéification sont forméssur une zone d’extrémité de la buse qui présente en position fermée une formechoisie entre une surface de forme conique, une surface plate et une surface derévolution de profil complexe; - les moyens de fixation sont choisis entre rivets, inserts et écrousà sertir.

PRÉSENTATION DES FIGURES

[0013] D’autres données, caractéristiques et avantages de la présenteinvention apparaîtront à la lecture de la description non limitée qui suit, enréférence aux figures annexées qui représentent, respectivement : - la figure 1, une vue en perspective d’un exemple d’outil selon l’inventionà double fonction de dépose de mastic et d’insertion de rivet; - la figure 2, une vue en coupe de l’outil selon la figure 1 dans le plan desymétrie des arbres de l’outil; - les figures 3a et 3b, une vue en perspective et en coupe transversale dela buse de l’arbre principal de l’outil avec les raccords de distribution de mastic; - les figures 4a et 4b, une vue en perspective et latérale de la buse lors dela dépose de mastic dans le chanfrein d’un alésage d’un ensemble de panneaux àassembler; - la figure 5, une vue latérale de la buse selon la figure 4b en position deretrait minimal permettant l’ouverture des demi-buses en regard de l’alésage despanneaux à assembler; - les figures 6a et 6b, des vues en perspective partielle de l’outil et enlatérale de la buse (sans les raccords souples de distribution de mastic), illustrantl’ouverture des demi-buses par la poussée du rivet hors de l’outil; - la figure 7, une vue latérale selon la figure 6b lorsque le rivet est poussédans l’alésage jusqu’à sa position finale avant d’y être immobilisé, et - la figure 8, la vue latérale de la buse selon la figure 5 lors de son retraitavant un repositionnement des panneaux à assembler avec un autre rivet.

DESCRIPTION DETAILLEE

[0014] Dans le présent texte, le qualificatif « longitudinal » se rapporte àl’extension d’un élément selon sa dimension principale, et le terme « transversal »qualifie un plan de coupe perpendiculaire au plan de symétrie de l’outil selonl’invention contenant les axes X’X et T’T des arbres. Le terme « latéral » serapporte à une vue de côté d’un élément disposé en position standard.

[0015] La vue en perspective de la figure 1 illustre un exemple d’outil 100selon l’invention à double fonction de dépose de mastic et d’insertion de rivet. Cetoutil 100 comporte un arbre principal creux 1 présentant un axe longitudinal X’X etintégrant une tige de poussée 12 (cf. figure 2) activée par un vérin 2. Un autrearbre creux 3 de l’outil 100, destiné à distribuer des rivets (ci-après « arbre dedistribution de rivets »), s’étend selon un axe T’T oblique par rapport à l’axe X’Xselon une inclinaison variable, les axes T’T et X’X définissant un plan de symétrie de l’outil 100. L’inclinaison peut en effet varier car l’arbre de distribution 3 estmonté libre d’osciller dans une ferrure 31 fixée sur l’arbre principal 1.

[0016] De plus, des seringues 5a, 5b de distribution de mastic sontcouplées, via des raccords souples 6a, 6b, à une buse d’injection 7 montée àl’extrémité de l’arbre principal 1 à l’opposé du vérin 2. La buse 7 présenteglobalement une forme cylindrique d’axe longitudinal confondu avec l’axelongitudinal X’X du bras principal 1.

[0017] Comme cela apparaît également et de manière plus précise sur lavue en coupe de l’arbre principal 1 et de l’arbre de distribution de rivets 3 de lafigure 2, l’arbre de distribution de rivets 3 est couplée à un compresseur d’air 4 quipermet de soufflet les rivets dans l’arbre 3. L’arbre de distribution 3 et l’arbreprincipal 1 sont creux et communiquent ainsi entre eux lorsque l’arbre dedistribution 3 est en position de repos nominal, la buse d’injection 7 se composede deux demi-buses 71, 72 pourvues d’orifices d’injection de mastic 7irégulièrement répartis autour d’une ouverture circulaire centrale 74. Sur cettefigure 2, apparaissent également la tige de poussée 12, qui coulisse dans l’espacecreux 10 de l’arbre principal 1, et l’un des raccords souples 6b de distribution demastic couplé à la demi-buse 72.

[0018] La buse 7 est plus particulièrement illustrée sur les vues enperspective et en coupe transversale des figures 3a et 3b avec les raccordssouples 6a, 6b de distribution de mastic, la figure 6b représentant aussi bien l’uneou l’autre des demi-buses 71, 72. Chaque demi-buse 71 et 72 de la buse 7 intègredes ergots de pivotement 7a, respectivement 7b, venant des faces internes 71 f et72f et se faisant face. Les ergots 7a et 7b viennent se loger dans des trousborgnes (non visibles) formés dans l’arbre principal 1 (cf. figures 1 et 2).

[0019] Ainsi les demi-buses 71 et 72 forment en position fermée la buse 7qui présente alors une fente 7f, comme illustré en figure 3a. La buse 7 présenteune zone d’extrémité de surface conique 70 sur laquelle sont répartis les orificesd’injection de mastic 7i, la surface conique 70 étant terminée par une face planedécoupée par l’ouverture circulaire 74.

[0020] De plus, le mastic est guidé dans les demi-buses 71 et 72 par destuyaux souples 7t jusqu’aux orifices d’injection de mastic 7i entre une position fermée, dans laquelle les demi-buses forment une buse fendue, et une positionouverte formant un passage pouvant être traversé par la tige de poussée.

[0021] Un exemple de mise en œuvre du procédé à double fonction selonl’invention est décrit ci-après en référence aux figures 4a, 4b, 5, 6a, 6b, 7 et 8.Une première étape d’injection de mastic est illustrée aux figures 4a et 4b,respectivement par des vues en perspective (telle que positionnée sur le brasprincipal 1 de l’outil 100) et latérale de la buse 7 lors de la dépose de mastic surune surface S1 d’un ensemble de panneaux P1, P2 à assembler. Les seringues5a et 5b sont actionnées et le mastic circule dans les raccords souples 6a, 6b etles tuyaux 7t jusqu’à sortir sous forme de gouttes 9 depuis les orifices d’injection 7icomme illustré par la figure 4a.

[0022] Une surface chanfreinée 8c, formée à l’extrémité d’un alésage 8pré-percé dans l’épaisseur des panneaux P1 et P2, est positionnée au droit del’ouverture longitudinale 74 de la buse 7. La buse 7 est avancée (flèche F1), pardéplacement de l’arbre principal 1 (cf. figures 1 et 2) avec un guidage de machine-outil connu, et le profil 70 de la buse 7 vient épouser la surface chanfreinée 8c del’alésage 8. Les gouttes de mastic 9 sont alors déposées par contact sur lasurface chanfreinée 8c avec une pression adaptée.

[0023] Puis la buse 7 est reculée (flèche F2 de la figure 5) à une distanced1 par rapport à la surface S1 des panneaux P1, P2.

[0024] Une fois le recul accompli, un rivet 13 est amené (cf. figure 2 dansce paragraphe) par le souffle produit par le compresseur 4 depuis l’arbre dedistribution 3 jusqu’à l’espace creux 10 de l’arbre principal 1, plus précisémentdevant la tige de poussée 12 selon l’axe longitudinal X’X.

[0025] L’étape suivante de poussée du rivet 13 est illustrée par les vuesen perspective partielle de l’outil 100 et en latérale de la buse 7, respectivementdes figures 6a et 6b. La tige de poussée 12 entraînée par le vérin 2 (cf. figure 1)avance dans l’espace creux 10 pour introduire le rivet 13 dans la buse 7. Cetteintroduction provoque l’ouverture des demi-buses 71 et 72 par pivotement autourdes ergots 7a, 7b. La distance d1 (cf. figure 5) est déterminée pour que les demi-buses 71 et 72 ne viennent pas au contact de la surface S1 des panneaux P1, P2lors de leur ouverture.

[0026] En poursuivant la poussée, le rivet 13 sort par l’ouverture circulaire74 pour être inséré dans l’alésage 8 des panneaux P1 et P2, tout en étantmaintenu dans l’espace creux 10. La figure 7 montre le rivet 13 une foistotalement inséré dans l’alésage 8. La tête 13t du rivet 13 vient alors se serrer demanière étanche contre la surface chanfreinée 8c de l’alésage 8, grâce àl’écrasement des gouttes de mastic 9 (cf. figure 6b).

[0027] Ainsi, un même outil a accompli la double fonction de dépose degouttes de mastic 9 et d’insertion de rivet 13 dans l’assemblage de panneaux P1et P2.

[0028] La tige de poussée 12 est ensuite retirée par le vérin 2 (cf. figures1 et 2), et les demi-buses 71, 72 se referment par pivotement autour des ergots7a, 7b pour reformer la buse 7, comme l’illustre la figure 8. Le recul de la tige depoussée 12 entraîne le retour du bras de distribution de rivet 3 dans sa position derepos nominal (cf. figure 2). L’outil est également reculé (flèche F3) et le rivet 13est serti dans l’alésage 8 des panneaux P1, P2 à l’aide d’une bague 14 introduiteà l’extrémité de rivet 13e opposée à la tête 13t.

[0029] L’ invention n’est pas limitée aux exemples de réalisation décrits etreprésentés. Ainsi, il est possible d’automatiser le procédé en positionnantsuccessivement, par des moyens programmés, les emplacements des panneauxà riveter en alignement avec l’axe longitudinal de la buse, les rivets étantégalement distribués automatiquement avec la même fréquence que celle dupositionnement des panneaux.

[0030] De plus, les demi-buses peuvent être alimentées en mastic à partird’une même seringue et d’un raccord qui se divise en deux sous-raccords. Onpeut également prévoir plusieurs seringues par demi-buse. Il est égalementpossible de prévoir une distribution de mastic par application directe. La zoned’extrémité de la buse sur laquelle sont formés les orifices d’injection peut avoir unprofil qui épouse le profil complexe (combinant plusieurs profils: linéaires, courbes,etc.) de la zone de réception du mastic.

[0031] En outre, les rivets peuvent être alimentés à partir d’un boîtierdistributeur qui s’adapte perpendiculairement à l’arbre principal, chaque rivet étantpoussé dans l’arbre principal par une force de rappel. Par ailleurs, la poussée d’entraînement des rivets une fois positionné dans l’arbre principal peut êtreréalisée par des moyens pneumatiques, hydrauliques ou électriques.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé d’assemblage de pièces (P1,P2) par une combinaisondes fonctions d’étanchéification et d’insertion de moyen de fixation (13) caractériséen ce qu’il consiste, après perçage d’un alésage (8) dans les pièces à assembler(P1, P2), à suivre les étapes ci-après avec un même outil (100): - injecter simultanément de la matière d’étanchéification (9) dans desorifices (7i) répartis à l’extrémité de deux demi-buses (71, 72) articulées enpivotement (7a, 7b) et juxtaposées en position fermée pour former une bused’injection (7) fendue (7f) présentant un axe longitudinal (X’X); - positionner l’extrémité de buse (7) au contact d’une des pièces àassembler (S1 ; P1) et y déposer la matière d’étanchéification (9) par adhérence; - reculer la buse (7) à une distance déterminée (d1) par rapport auxpièces à assembler (P1, P2) de sorte à permettre une ouverture des demi-buses(71, 72) sans toucher les pièces (P1, P2), tout en positionnant un moyen de fixation(13) dans l’axe longitudinal (X’X); - exercer une poussée d’entraînement (2, 12) sur le moyen de fixation(13) dans un logement (10) s’étendant selon l’axe longitudinal (X’X), cette pousséefaisant passer le moyen de fixation (13) entre les demi-buses (71, 72) qui s’ouvrentpar pivotement (7a, 7b); - poursuivre la poussée pour introduire le moyen de fixation (13) dansl’alésage (8) tout en étant maintenu dans le logement (10), puis pour l’insérertotalement dans cet alésage (8) jusqu’à une position de serrage prédéterminée; - reculer la buse (7) et immobiliser le moyen de fixation (13) avant depositionner un nouvel emplacement des panneaux à assembler (P1, P2) enalignement avec l’axe longitudinal (X’X).
2. Procédé d’assemblage selon la revendication 1, dans lequelchaque demi-buse (71, 72) est alimentée indépendamment en matièred’étanchéification. 3. Procédé d’assemblage selon l’une quelconque des revendications1 ou 2, dans lequel la matière d’étanchéification est distribuée par l’exercice d’unepression (2). 4. Procédé d’assemblage selon l’une quelconque des revendicationsprécédentes, dans lequel le moyen de fixation (13) est positionné dans l’axelongitudinal (X’X) à partir d’une distribution oblique (T’T) par rapport à l’axelongitudinal (X’X). 5. Procédé d’assemblage selon la revendication précédente, danslequel la distribution oblique (T’T) du moyen de fixation (13) est effectuée parsoufflage d’air (4). 6. Procédé d’assemblage selon l’une des revendicationsprécédentes, dans lequel la poussée d’entraînement (2, 12) est exercéemécaniquement. 7. Outil à double fonction (100) de mise en œuvre du procédéd’assemblage selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractériséen ce qu’il comporte un arbre principal creux (1) présentant un axe longitudinal(X’X) et intégrant une tige de poussée (12) d’un moyen de fixation (13), un arbrecreux de distribution (3) de moyens de fixation (13) monté oscillant sur l’arbreprincipal (1) et muni d’une réserve (32) de moyens de fixation (13) couplée à uncompresseur d’air (4), l’arbre de distribution de moyens de fixation (3) et l’arbreprincipal (1) communiquant entre eux, et des seringues (5a, 5b) de distribution dematière d’étanchéification couplées, via des raccords souples (6a, 6b), à une bused’injection (7) montée en une extrémité du bras principal (1), et en ce que la bused’injection (7) se compose de deux demi-buses (71, 72) pourvues d’orificesd’injection (7i) de matière d’étanchéification (9) et couplées à des moyens depivotement (7a, 7b) entre une position fermée, dans laquelle les demi-buses (71,72) forment une buse fendue (7), et une position ouverte formant un passage quela tige de poussée (12) peut traverser. 8. Outil à double fonction selon la revendication précédente, danslequel les seringues (5a, 5b) sont au nombre de deux et chaque seringue (5a, 5b)est couplée à une demi-buse (71, 72) via un raccord souple (6a, 6b). 9. Outil à double fonction selon l’une des revendications 7 ou 8, danslequel la tige de poussée (12) de moyen de fixation (13) est couplée à un vérin (2)d’activation de ladite tige (12) par coulissement dans l’arbre principal (1). 10. Outil à double fonction selon l’une quelconque des revendications7 à 9, dans lequel les orifices d’injection (7i) de matière d’étanchéification (9) sontformés sur une zone d’extrémité (70) de la buse (7) qui présente en positionfermée une forme choisie entre une surface de forme conique, une surface plate etune surface de révolution de profil complexe.
11 .Outil à double fonction selon l’une des revendications 7 à 10, danslequel les moyens de fixation sont choisis entre rivets (13), inserts et écrous àsertir.