FR3070886A1

FR3070886A1 - Appareil et procede pour minimiser l'allongement de trous perces

Info

Publication number: FR3070886A1
Application number: FR1858231A
Authority: FR
Inventors: Amitabh Vyas; John R Dye; Gregorio Balandran
Original assignee: Spirit AeroSystems Inc
Current assignee: Spirit AeroSystems Inc
Priority date: 2017-09-14
Filing date: 2018-09-13
Publication date: 2019-03-15
Also published as: US20190076932A1; GB201813410D0; GB2567307A

Abstract

Appareil de perçage et procédé pour percer des trous dans une pièce composite. L'appareil de perçage peut comprendre un effecteur terminal, un foret, et un système de commande. L'effecteur terminal peut comprendre un boîtier d'effecteur terminal, une fixation de foret, un actionneur de rotation et un actionneur de mouvement linéaire. L'actionneur de mouvement linéaire peut convertir le mouvement de rotation d'un moteur rotatif en mouvement linéaire de la fixation de foret. Le foret peut avoir une partie la plus large qui coupe un trou dans la pièce et une partie de cannelure étroite limitant le temps de contact entre le foret et la pièce. Le système de commande peut commander une vitesse de l'actionneur de mouvement linéaire, avec une première vitesse lorsque le foret est plongé dans la pièce et une seconde vitesse plus lente que la première vitesse, lorsque le foret est retiré de la pièce.

Description

DESCRIPTION

TITRE : APPAREIL ET PROCEDE POUR MINIMISER L’ALLONGEMENT DE TROUS PERCES

Contexte

Les panneaux sandwichs avec des revêtements perforés sont typiquement incorporés dans les nacelles d’aéronef pour réduire la quantité de bruit de moteur qui atteint le sol pendant le vol. Les revêtements perforés comprennent de nombreux trous, typiquement d’environ 1 mm de diamètre, qui couvrent entre 5% et 10% d’une surface de panneau de nacelle. Ceci est égal à approximativement 1000000 de trous dans un seul panneau, et chaque nacelle peut contenir plusieurs panneaux.

Les trous peuvent être moulés dans des revêtements composites à l’aide de tapis à pointes, mais ce procédé demande de la main d’œuvre et est chronophage, nécessite la pré-cuisson du revêtement avant l’assemblage du panneau sandwich, et nécessite un outillage qui autrement n’aurait pas été nécessaire. Les trous peuvent également être formés avec un procédé d’érosion abrasive, mais cela comporte également des inconvénients. Un agent de masquage doit être appliqué manuellement sur le revêtement, et comme avec le procédé de tapis à pointes, le revêtement doit être précuit avant l’assemblage du panneau sandwich.

Le perçage mécanique à l’aide d’un foret classique vient à bout de certaines de ces limitations, étant donné que les trous percés mécaniquement peuvent être formés dans un panneau sandwich fini, supprimant ainsi les opérations de cuisson séparées pour les revêtements individuels. Cependant, l’équipement de perçage de l’art antérieur est trop lent et onéreux pour percer de manière rentable le grand nombre de trous requis. Pour satisfaire les taux de production souhaités, de nombreuses machines onéreuses seraient requises, fonctionnant en parallèle. En plus des dépenses, ces machines prennent une grande place au sol et augmentent le stock qui doit être maintenu dans les en-cours à tout moment.

Certains robots de perforation sont nettement moins chers que les machines de perçage classiques, et sont également nettement plus compacts. Malheureusement, ces robots manquent de précision et de stabilité pour servir, avec succès, de plateformes pour l’équipement de perçage classique mis en fonctionnement sur des moyens classiques.

Ainsi, il existe un besoin pour un appareil et un procédé améliorés pour perforer les revêtements des panneaux sandwichs de nacelle.

Résumé de l’invention

Les modes de réalisation de la présente invention résolvent les problèmes mentionnés ci-dessus et fournissent une avancée distincte dans l’art de la fabrication de panneau sandwich de nacelle. Un mode de réalisation de l’invention est un appareil de perçage ayant un effecteur terminal, un foret fixé à l’effecteur terminal et un système de commande. Le foret peut comprendre une extrémité avant, une extrémité arrière opposée à l’extrémité avant, une pointe formée au niveau de l’extrémité avant, une partie la plus large vers l’arrière de la pointe, et une partie de cannelure étroite vers l’arrière de la partie la plus large. La partie de cannelure peut s’étendre entre la partie la plus large et l’effecteur terminal. La partie de cannelure peut également avoir un plus petit diamètre que la partie la plus large. Le système de commande peut envoyer des signaux de commande aux actionneurs de l’effecteur terminal commandant la rotation du foret et commandant l’effecteur terminal pour qu’il déplace le foret latéralement vers l’extérieur et vers l’intérieur.

Dans un autre mode de réalisation de l’invention, l’effecteur terminal peut comprendre un boîtier d’effecteur terminal, une fixation de foret s’étendant vers l’extérieur à partir du boîtier d’effecteur terminal, un actionneur de rotation, et un actionneur de mouvement linéaire. L’actionneur de rotation peut être couplé avec la fixation de foret pour actionner la rotation de la fixation de foret. L’actionneur de mouvement linéaire peut actionner le mouvement linéaire de la fixation de foret vers et à distance de la pièce. Le foret peut être fixé à la fixation de foret et peut avoir une extrémité avant, une extrémité arrière opposée à l’extrémité avant, une pointe formée au niveau de l’extrémité avant, la partie la plus large vers l’arrière de la pointe, et une partie de cannelure étroite vers l’arrière de la partie la plus large. La partie de cannelure peut s’étendre entre la partie la plus large et l’effecteur terminal, et peut avoir un plus petit diamètre que la partie la plus large. En outre, la partie la plus large peut avoir une plus petite longueur que la partie de cannelure étroite. Le système de commande peut envoyer des signaux de commande à l’effecteur terminal commandant l’effecteur terminal pour qu’il fasse tourner le foret et commandant l’effecteur terminal pour qu’il se déplace latéralement vers l’extérieur et vers l’intérieur. De plus, le système de commande peut commander l’effecteur terminal pour qu’il se déplace latéralement vers l’extérieur vers la pièce à une première vitesse et commander l’effecteur terminai pour qu’il revienne latéralement vers l’intérieur à distance de la pièce à une seconde vitesse. La seconde vitesse peut être plus rapide que la première vitesse.

Encore dans un autre mode de réalisation de l’invention, un appareil de perçage décrit ci-dessus peut être mis en œuvre dans un procédé de perçage de trous dans une pièce composite. Le procédé peut comprendre les étapes consistant à actionner la rotation d’une fixation de foret et d’un foret fixé dans cette dernière, ensuite actionner la fixation de foret de manière linéaire vers la pièce composite à une première vitesse, formant ainsi un trou à travers cette dernière. Le procédé peut également comprendre une étape consistant à actionner la fixation de foret de manière linéaire à distance de la pièce composite à une seconde vitesse qui est supérieure à la première vitesse, limitant ainsi la durée pendant laquelle la partie la plus large du foret est en contact avec la pièce tout en étant retirée du trou.

Ce résumé est proposé pour introduire une sélection de concepts sous une forme simplifiée qui sont en outre décrits ci-dessous dans la description détaillée. Ce résumé n’est pas prévu pour identifier des caractéristiques clé ou des caractéristiques essentielles du sujet revendiqué, et n’est pas non plus prévu pour être utilisé pour limiter la portée du sujet revendiqué. D’autres aspects et avantages de la présente invention ressortiront plus clairement d’après la description détaillée suivante des modes de réalisation et des dessins joints.

Brève description des dessins

Les modes de réalisation de la présente invention sont décrits de manière détaillée ci-dessus en référence aux dessins joints, dans lesquels :

[Fig 1] la figure 1 est une vue latérale d’un appareil de perçage pour perforation de panneau fabriqué selon les modes de réalisation de la présente invention ;

[Fig 2] la figure 2 est une vue en perspective de l’appareil de perçage de la figure 1 ;

[Fig 3] la figure 3 est une vue en perspective du boîtier de l’appareil de perçage de la figure 1 ;

[Fig 4] la figure 4 est une vue en perspective de l’appareil de perçage de la figure 1 avec une partie du boîtier retirée ;

[Fig 5] la figure 5 est un mode de réalisation en variante de l’appareil de perçage pour perforation de panneau ;

[Fig 6] la figure 6 est une vue latérale d’engrenages de forme ovale configurés pour modifier une vitesse de mouvement latéral d’un foret de la figure 1 ;

[Fig 7] la figure 7 est une vue schématique d’un foret de l’appareil de perçage de la figure 1 ;

[Fig 8] la figure 8 est une vue schématique d’un mode de réalisation en variante du foret de la figure 7 ;

[Fig 9] la figure 9 est un schéma de principe de l’appareil de perçage de la figure 1, comprenant un système de commande couplé, en communication, avec des actionneurs qui sont mécaniquement reliés au foret et à sa fixation de foret ; et [Fig 10] la figure 10 est un organigramme illustrant un procédé pour percer des trous dans une pièce selon les modes de réalisation de la présente invention.

Les figures ne limitent pas la présente invention aux modes de réalisation spécifiques illustrés et décrits ici. Les dessins ne sont pas nécessairement à l’échelle, l’accent étant plutôt mis sur l’illustration claire des principes de l’invention.

Description détaillée des modes de réalisation

La description détaillée suivante de l’invention fait référence aux dessins joints qui illustrent les modes de réalisation spécifiques dans lesquels l’invention peut être mise en œuvre. Les modes de réalisation sont prévus pour décrire les aspects de l’invention de manière suffisamment détaillée pour permettre à l’homme du métier de mettre en pratique l’invention. On peut utiliser d’autres modes de réalisation et des changements peuvent être apportés sans pour autant s’éloigner de la portée de la présente invention. La description détaillée suivante ne doit, par conséquent, pas être prise dans un sens limitatif. La portée de la présente invention est définie uniquement par les revendications jointes, conjointement avec la portée totale des équivalents auxquels de telles revendications peuvent prétendre.

Dans la présente description, les références à « un mode de réalisation » ou « des modes de réalisation » signifient que la caractéristique ou les caractéristiques auxquelles ont fait référence, sont incluses dans au moins un mode de réalisation de la technologie. Les références séparées à « un mode de réalisation », ou « des modes de réalisation » dans la présente description ne font pas nécessairement référence au même mode de réalisation et ne sont pas non plus mutuellement exclusives sauf mention contraire et/ou excepté ce qui ressort clairement de la description pour l’homme du métier. Par exemple, une caractéristique, structure, action, etc. décrite dans un mode de réalisation peut également être incluse dans d’autres modes de réalisation, mais n’est pas nécessairement incluse. Ainsi, la présente technologie peut comprendre toute une variété de combinaisons et/ou d’intégrations des modes de réalisation décrits ici.

Un appareil de perçage 10 fabriqué selon les modes de réalisation de la présente invention, est illustré sur la figure 1. L’appareil de perçage 10 est configuré pour percer des trous 12 dans une pièce 14, telle que des panneaux composites d’aéronef et un revêtement composite de panneaux sandwichs de réduction de bruit pour une nacelle d’aéronef. Cependant, la pièce 14 peut être n’importe quelle autre structure susceptible de perçage sans s’éloigner de la portée de l’invention. L’appareil de perçage 10 peut comprendre un effecteur terminal 16, un foret 18 pouvant être fixé à l’effecteur terminal 16, et un système de commande 20 adapté pour exécuter les étapes de procédé d’un procédé de perçage décrit ultérieurement.

Comme illustré sur les figures 1 à 4, l’effecteur terminal 16 peut comprendre un boîtier d’effecteur terminal 22, une fixation de foret 24, un actionneur de rotation 26 configuré pour faire tourner la fixation de foret 24 et le foret 18 à l’intérieur de cette dernière et/ou un actionneur de mouvement linéaire 28 configuré pour fournir un mouvement linéaire vers et à distance de la pièce 14. Le boîtier d’effecteur terminal 22, comme représenté sur les figures 2 à 4, peut supporter différents composants de l’appareil de perçage 10 et peut avoir n’importe quelle taille, forme ou configuration pour supporter, de manière structurelle, ces composants pendant les opérations de perçage. Dans certains modes de réalisation de l’invention, le boîtier d’effecteur terminal 22 peut comprendre un boîtier unitaire monolithique. En outre, comme illustré sur la figure 4, le boîtier d’effecteur terminal 22 peut comprendre et/ou se fixer à un chariot d’effecteur terminal 30 supportant et stabilisant la fixation de foret 24 et les actionneurs 26, 28 décrits ici.

La fixation de foret 24 peut comprendre un arbre creux, un mandrin porte-foret, une broche de foret et/ou n’importe quel type de pince fixée en rotation sur le boîtier d’effecteur terminal 22 et appropriée pour maintenir le foret 18 en symétrie radiale. Au moins une partie de la fixation de foret 24 peut s’étendre vers l’extérieur à partir du boîtier d’effecteur terminal 22 et peut être supportée par ce dernier. Au moins une partie de la fixation de foret 24 peut être actionnée à n’importe quelle vitesse de perçage souhaitée via l’actionneur de rotation 26, faisant ainsi tourner le foret 18. Par exemple, la fixation de foret 24 peut faire tourner le foret 18 à une vitesse de 50000 à 100000 tours par minute, ou approximativement 80000 tours par minute. Cependant, on peut utiliser d’autres vitesses de rotation sans s’éloigner de la portée de l’invention.

Comme schématiquement illustré sur la figure 9, l’actionneur de rotation 26 peut être couplé avec au moins une partie de la fixation de foret 24 et configuré pour faire tourner le foret 18 dans le sens des aiguilles d’une montre et/ou le sens inverse des aiguilles d’une montre. L’actionneur de rotation 26 peut comprendre un moteur rotatif principal, tel qu’un moteur à variation continue, un servomoteur, ou similaire. Cependant, l’actionneur de rotation 26 peut être n’importe quel actionneur utilisé pour automatiser la rotation des forets ou d’autres outils rotatifs connus dans l’art sans pour autant s’éloigner de la portée de l’invention.

L’actionneur de mouvement linéaire 28 peut être configuré pour convertir le mouvement rotatif en mouvement linéaire, entraînant ainsi le foret 18 dans la pièce 14. Spécifiquement, comme illustré sur la figure 9, l’actionneur de mouvement linéaire 28 peut comprendre un moteur rotatif secondaire 32 ou actionneur et un convertisseur de mouvement rotatif en mouvement linéaire 34 mécaniquement relié avec le moteur rotatif secondaire 32. Le convertisseur de mouvement rotatif en mouvement linéaire 34 peut être mécaniquement relié ou bien fixé pour fournir le mouvement linéaire à la fixation de foret

24. Le convertisseur de mouvement rotatif en mouvement linéaire 34 peut comprendre, par exemple, une manivelle, une came, un mécanisme à crémaillère ou l’un quelconque des agencements mécaniques appropriés pour convertir le mouvement rotatif fourni par le moteur rotatif secondaire 32 en mouvement linéaire du foret 18.

Dans certains modes de réalisations de l’invention, le moteur rotatif secondaire 32 est un moteur à variation continue ou un servomoteur qui peut être commandé par le système de commande 20 pour avoir une première vitesse d’insertion linéaire dans la pièce 14 et une seconde vitesse de retrait linéaire lorsque le foret 18 est retiré, à distance de la pièce 14. La seconde vitesse peut être plus rapide que la première vitesse. Par exemple, le retour d’asservissement du servomoteur peut être utilisé par le système de commande 20 ou d’autres circuits pour gérer leur vitesse en fonction des lectures d’angle ou d’autres informations de position obtenues via le retour d’asservissement. En variante, un moteur pas à pas peut être utilisé pour commuter sélectivement la vitesse du convertisseur de mouvement rotatif en mouvement linéaire 34 entre deux vitesses ou plus. Encore dans un autre mode de réalisation de l’invention, une came avec un profil mécanique prédéfini peut être utilisée pour commuter la vitesse du convertisseur de mouvement rotatif en mouvement linéaire 34 et ainsi le retrait du foret 18 à une vitesse plus rapide que l’insertion du foret. Encore dans un autre mode de réalisation de l’invention, comme illustré sur la figure 6, on peut prévoir des engrenages de forme ovale ou oblongue 38 entre le moteur rotatif secondaire 32 et le convertisseur de mouvement rotatif en mouvement linéaire 34, de sorte que la vitesse du mouvement linéaire du foret 18 est modifiée entre la première vitesse et la seconde vitesse à intervalles déterminés.

Dans certains modes de réalisation de l’invention, le convertisseur de mouvement rotatif en mouvement linéaire 34 peut permettre au moteur rotatif secondaire 32 de fonctionner en continu dans une seule direction à la fois pour le mouvement vers l’avant et vers l’arrière de la fixation de foret 24 et/ou le foret 18 vers et à distance de la pièce 14. Etant donné que le moteur rotatif secondaire 32 n’a pas besoin d’inverser les directions pour retirer le foret 18 de la pièce 14, ceci se traduit par une accélération plus rapide et supprime le temps de réponse présent dans les systèmes de l’art antérieur sans retrait du foret 18 du trou 12 créé. Cependant, d’autres modes de réalisation de l’invention peuvent comprendre un actionneur de mouvement linéaire 28 configuré de sorte que le moteur rotatif secondaire 32 n’inverse pas les directions pour retirer le foret 18 de la pièce 14. Par exemple, comme illustré sur la figure 5, un autre mode de réalisation de l’invention peut comprendre un appareil 510 sensiblement similaire ou identique à l’appareil 10 à de nombreux égards, mais avec un moteur pas à pas à manivelle 532 et un mécanisme de manivelle 534 servant d’actionneur de mouvement linéaire 528. Dans ce mode de réalisation de l’invention, le moteur pas à pas à manivelle 532 inverse les directions pour le retrait d’un foret 518 d’une pièce.

En variante, le moteur rotatif secondaire 32 peut être omis et le moteur rotatif principal de l’actionneur de rotation 26 peut être utilisé à la fois pour faire tourner la fixation de foret 24 et/ou le foret 18 et pour actionner son mouvement linéaire via la fixation avec le convertisseur de mouvement rotatif en mouvement linéaire 34. En particulier, un train d’engrenages de réduction de vitesse ou similaire peut être utilisé entre l’actionneur de rotation 26 et le convertisseur de mouvement rotatif en mouvement linéaire 34. En variante, le moteur principal de l’actionneur de rotation 26 peut être omis et le moteur rotatif secondaire 32 peut être utilisé pour faire tourner à la fois la fixation de foret 24 et/ou le foret 18 et pour actionner son mouvement linéaire via la fixation avec le convertisseur de mouvement rotatif en mouvement linéaire 34. De manière spécifique, un train d’engrenages d’augmentation de vitesse ou similaire peut être utilisé entre le moteur rotatif secondaire 32 et la fixation de foret 24.

Le foret 18, comme illustré sur la figure 7, peut avoir un point ou pointe 42, la partie la plus large 44 et une partie de cannelure étroite 46. Dans certains modes de réalisation de l’invention, le foret 18 peut également comprendre une tige 48 pour la fixation à l’intérieur de la fixation de foret 24. Par exemple, la tige 48 peut être positionnée au niveau d’une extrémité arrière du foret 18 et la pointe 42 peut être positionnée au niveau de l’extrémité avant du foret 18. Un angle formé de la pointe 42 à la partie la plus large 44 peut former un angle inclus 50 plus petit que les forets de l’art antérieur. De manière spécifique, cet angle inclus 50 peut se situer quelque part entre 50 degrés et 110 degrés ou entre 80 degrés et 100 degrés. Dans un mode de réalisation exemplaire de l’invention, cet angle inclus 50 peut être d’approximativement 90 degrés. Les demandeurs ont découvert que, lorsqu’on le compare à un angle inclus de 120 degrés commun dans l’industrie du perçage, cet angle inclus plus étroit réduit la force requise pendant le perçage, réduisant le mouvement latéral relatif ou côte à côte entre le foret 18 et la pièce

14.

La partie la plus large 44 peut avoir une longueur plus petite que la partie de cannelure 46 ou peut même être simplement un bord auquel la partie de cannelure 46 et l’angle inclus 50 se rencontrent. La partie de cannelure 46 du foret 18, entre la tige 48 et la partie la plus large 44 du foret 18, peut avoir un diamètre réduit par rapport à un diamètre de la partie la plus large 44. Par exemple, la partie de cannelure 46 peut se rétrécir progressivement à partir de la partie la plus large 44 jusqu’à un point plus étroit plus à proximité de ou au niveau de la tige 48 positionnée dans la fixation de foret 24. Cependant, d’autres formes, profils ou configurations de la partie de cannelure 46 ayant un plus petit diamètre que la partie la plus large 44 peuvent être utilisés sans pour autant s’éloigner de la portée de l’invention.

La tige 48, telle qu’illustrée sur la figure 7, peut avoir n’importe quel diamètre suffisant pour être fixé à l’intérieur de la fixation de foret 24. Etant donné que seule la partie la plus large 44 du foret 18 est en contact avec la pièce 14 au niveau des limites des trous 12 percés ainsi, et uniquement pour une courte durée, l’appareil de perçage 10 peut mieux tolérer le mouvement latéral relatif ou côte à côte entre le foret 18 et la pièce

14. De manière spécifique, pendant la majeure partie du temps pendant lequel le foret 18 est mis en prise avec la pièce 14, il y a un jeu autour du foret 18 à l’intérieur du trou 12.

Dans un mode de réalisation en variante du foret 18, la partie de cannelure 46 peut avoir un diamètre sensiblement uniforme de la partie la plus large 44 à la tige 48, tant que le diamètre de la partie de cannelure est inférieur au diamètre de la partie la plus large 44. Par exemple, comme illustré sur la figure 8, un foret 118 sensiblement similaire au foret 18, mais avec une configuration en forme de flèche, peut être utilisé ici. Le foret 118 peut avoir une pointe 142, la partie la plus large 144, une partie de cannelure 146 ayant un diamètre uniforme qui est plus petit que le diamètre de la partie la plus large, et une tige 148.

Le système de commande 20, comme illustré sur les figures 1 et 9, peut comprendre n’importe quel nombre ou combinaison d’organes de commande, circuits, circuits intégrés, dispositifs logiques programmables, ordinateurs, processeurs, microcontrôleurs ou d’autres dispositifs de commande et mémoire interne ou externe pour stocker des données, des informations d’état, des informations de position, des vitesses d’actionneur et/ou d’autres informations accessibles et/ou générées par différents composants de l’appareil de perçage 10. Le système de commande peut comprendre en outre d’autres circuits, capteurs, connecteurs et matériel connus dans l’art. Le système de commande 20 peut être couplé par voie électrique et/ou par communication avec l’actionneur de rotation 26, l’actionneur de mouvement linéaire 28 et/ou d’autres capteurs ou circuits de l’appareil de perçage 10 par le biais de connexions à fil ou sans fil pour permettre d’échanger les informations entre les différents composants. Les connexions à fil peuvent comprendre des fils ou d’autres connecteurs électriques, câbles à fibre optique, bus de données ou similaires. Les connexions sans fil peuvent comprendre des émetteurs-récepteurs, des émetteurs, des récepteurs, une antenne, des capteurs sans fil et/ou d’autres dispositifs de communication sans fil connus dans l’art.

Le système de commande 20 peut mettre en œuvre un programme informatique et/ou des segments de code pour réaliser certaines des fonctions et le procédé décrit ici. Le programme informatique peut comprendre une liste ordonnée d’instructions exécutables pour la mise en œuvre des fonctions logiques dans le système de commande. Le programme informatique peut être mis en œuvre dans n’importe quel support lisible par ordinateur pour être utilisé par ou conjointement avec un système, appareil ou dispositif d’exécution d’instructions, et exécuter les instructions. Dans le contexte de la présente demande, un « support lisible par ordinateur » peut être n’importe quel moyen qui peut contenir, stocker, communiquer, propager ou transporter le programme pour être utilisé par ou conjointement avec le système, appareil ou dispositif d’exécution d’instructions. Le support lisible par ordinateur peut être, par exemple, mais sans y être limité, un système, appareil ou dispositif électronique, magnétique, optique, électromagnétique, infrarouge ou semi-conducteur. Des exemples plus spécifiques, bien que non inclusifs, de support lisible par ordinateur comprennent les éléments suivants : une connexion électrique ayant un ou plusieurs fils, une disquette d’ordinateur portable, une mémoire vive (RAM), une mémoire morte (ROM), une mémoire morte reprogrammable (EPROM ou mémoire Flash), une fibre optique et un CD-ROM (CDROM).

Les caractéristiques du système de commande 20 peuvent être mises en œuvre dans un dispositif autonome, qui est ensuite interface avec d’autres composants de l’appareil de perçage 10. Les caractéristiques de commande de la présente invention peuvent également être réparties parmi les composants de l’appareil de perçage 10. Ainsi, alors que certaines caractéristiques sont décrites comme se trouvant dans le système de commande 20, l’invention n’y est pas limitée et ces caractéristiques peuvent être mises en œuvre ailleurs. Le système de commande 20 et les programmes informatiques décrits ici, ne sont que des exemples de l’équipement informatique et des programmes qui peuvent être utilisés pour mettre en œuvre la présente invention et peuvent être remplacés avec ou complétés par d’autres organes de commande et programmes informatiques sans pour autant s’éloigner de la portée de la présente invention.

Dans certains modes de réalisation de l’invention, le système de commande 20 peut comprendre ou peut être couplé en communication avec un capteur de position 52 fixé sur le boîtier d’effecteur terminal 22 et configuré pour doter le système de commande 20 de données concernant la distance de l’effecteur terminal par rapport à la pièce 14 le long de l’axe z et/ou sa position concernée le long d’une surface de la pièce 14 le long d’un axe x et/ou d’un axe y. Par exemple, le capteur de position 52 peut être un capteur de distance laser configuré pour transmettre l’information correspondant à la distance de l’effecteur terminal par rapport à la pièce 14 le long de l’axe z.

A l’usage, l’appareil de perçage 10, peut être utilisé pour réaliser un procédé pour perforer ou percer des trous dans la pièce 14. Le procédé peut comprendre l’étape consistant à serrer le foret 18, ayant la partie de cannelure étroite 46, comme décrit cidessus, dans la fixation de foret 24. Ensuite, le procédé peut comprendre les étapes consistant à positionner l’appareil de perçage 10, à un emplacement souhaité par rapport à la pièce 14 et à actionner l’actionneur de rotation 26, faisant ainsi tourner le foret 18 autour de son axe. Ensuite, le procédé peut comprendre une étape consistant à actionner le foret 18 vers et dans la pièce 14 à la première vitesse jusqu’à ce que la partie la plus large se soit dégagée de la pièce 14, de sorte qu’il existe un espace entre des limites du trou 12 formé ainsi et la partie de cannelure 46 du foret 18. Le procédé peut en outre comprendre une étape consistant à actionner le foret 18 dans une direction arrière à travers le trou 12 et à distance de la pièce 14 à la seconde vitesse. La seconde vitesse peut être supérieure à la première vitesse.

Les étapes du procédé pour perforer ou percer des trous dans la pièce sont décrites maintenant de manière plus détaillée, selon différents modes de réalisation de la présente invention. Les étapes du procédé 1000 peuvent être réalisées dans l’ordre, comme représenté sur la figure 10 ou elles peuvent être réalisées dans un ordre différent. En outre, certaines étapes peuvent être réalisées simultanément par opposition à la réalisation en séquence. De plus, certaines étapes peuvent ne pas être réalisées.

Comme illustré sur la figure 10, le procédé 1000 pour perforer ou percer des trous dans la pièce 14 peut comprendre l’étape consistant à serrer le foret 18 dans la fixation de foret 24, comme illustré dans le cadre 1002. Le foret 18 peut comprendre la pointe 42, la partie la plus large 44 et la partie de cannelure étroite 46, comme décrit ci-dessus. Ensuite, le procédé 1000 peut comprendre l’étape consistant à positionner l’appareil de perçage 10 à un emplacement de perforation présélectionné sur la pièce 14, comme décrit dans le cadre 1004. Le positionnement de l’appareil de perçage 10 peut être réalisé par un ou plusieurs des actionneurs 26, 28 de l’appareil de perçage 10 via des instructions du système de commande 20 et/ou des données de proximité ou d’emplacement reçues par le capteur de position 52 décrit ci-dessus. En outre, le système de commande 20 peut utiliser les dessins CAD ou d’autres de ces données stockées pour déterminer une position relative sur la pièce pour percer l’un des trous. Il faut noter que d’autres articulations robotiques et actionneurs connus dans l’art, mais non décrits de manière détaillée ici, peuvent être utilisées pour déplacer l’appareil de perçage 10 en position sans s’éloigner pour autant de la portée de l’invention. De plus ou en variante, au moins un certain positionnement de l’appareil de perçage 10 peut être réalisé manuellement par un opérateur sans pour autant s’éloigner de la portée de l’invention.

Le procédé 1000 peut ensuite comprendre une étape consistant à actionner l’actionneur de rotation 26, comme illustré dans le cadre 1006, faisant ainsi tourner le foret 18 autour de son axe. L’actionnement de l’actionneur de rotation 26 peut être déclenché simplement en mettant en marche ou en raccordant l’appareil de perçage 10 à l’alimentation électrique via une fiche électrique, une batterie et/ou un commutateur, un bouton ou similaire. De plus ou en variante, l’actionnement de l’actionneur de rotation 26 peut être réalisé via les instructions du système de commande 20 qui communiquent, via des canaux de communication à fil ou sans fil, avec l’actionneur de rotation 26.

De plus, le procédé 1000 peut comprendre une étape consistant à actionner le foret 18 vers et dans la pièce 14 à la première vitesse, comme illustré dans le cadre 1008, plongeant ainsi le foret 18 dans la pièce 14 jusqu’à ce que la partie la plus large 44 du foret 18 ait dégagée la pièce 14. En raison de la conception de la partie de cannelure étroite 46 décrite ci-dessus, lorsque la partie la plus large 44 dégage la pièce 14, formant le trou 12 à travers cette dernière, il devrait exister un espace entre les limites du trou 12 et la partie de cannelure 46 du foret. L’actionnement du foret 18 vers la pièce 14 peut être réalisé par les instructions fournies du système de commande 20 à l’actionneur de mouvement linéaire 28.

Finalement, le procédé 1000 peut comprendre une étape consistant à actionner le foret 18 dans une direction vers l’arrière à travers le trou 12 et à distance de la pièce 14 à la seconde vitesse, comme illustré dans le cadre 1010. La seconde vitesse peut être supérieure à la première vitesse. De manière spécifique, le système de commande 20 peut envoyer un signal de commande à l’actionneur de mouvement linéaire 28, commandant l’actionneur de mouvement linéaire 28 pour augmenter la vitesse du moteur rotatif secondaire 32 à la seconde vitesse. Par exemple, cette étape de procédé peut comprendre l’étape consistant à recevoir un signal de capteur indiquant un emplacement de rotation du second moteur rotatif secondaire 32, de sorte que le signal de capteur indique une position dans laquelle le foret 18 commence à se retirer dans une direction à distance de la pièce 14. En variante, cette étape de procédé peut comprendre le système de commande 20 ayant accès aux données de vitesse de rotation stockées à l’intérieur de ce dernier ou détectées ainsi, ou n’importe quelle autre donnée suffisante pour calculer le moment où le moteur rotatif secondaire 32 doit être augmenté à la seconde vitesse. Dans certains modes de réalisation de l’invention, comme décrit ci-dessus, l’étape 810 peut être réalisée sensiblement automatiquement via des cames ou des engrenages de forme oblongue entraînés par le moteur rotatif secondaire 32.

L’appareil de perçage 10 et les procédés décrits ici fournissent avantageusement les bénéfices et les commodités du perçage robotisé tout en produisant un trou avec la qualité typique des machines-outils lentes et onéreuses. L’équipement de perçage de l’art antérieur a tendance à fonctionner à une force constante ou un débit constant. En permettant un profil de débit à variation continue, l’appareil de perçage 10 permet un procédé qui nécessite différents débits à différentes parties du cycle de perçage. En utilisant le convertisseur de mouvement rotatif en mouvement linéaire 34, le moteur rotatif secondaire 32 actionnant le mouvement linéaire de l’effecteur terminal 16 et/ou du foret 18 continue à fonctionner dans une seule direction, ce qui se traduit par une accélération plus rapide et une suppression du temps de réponse présent lorsque l’on inverse les directions du moteur dans les systèmes de l’art antérieur pendant le retrait du foret du trou 12 créé.

En outre, l’appareil de perçage 10 et les procédés décrits ici sont conçus pour minimiser le temps pendant lequel les côtés extérieurs du foret 18 sont en contact avec les côtés intérieurs des trous créés ainsi. De manière spécifique, les demandeurs ont découvert que chaque fois qu’il y a un contact entre les côtés des trous et les côtés du foret 18, le mouvement relatif entre le foret et la pièce 14 peut provoquer l’allongement du trou 12. Les demandeurs ont en outre découvert que cet allongement nécessite non seulement le contact, mais également une certaine durée de temps de séjour. Si le contact côte à côté entre le foret 18 et le trou 12 a lieu, un trou sans allongement significatif peut toujours être produit, pourvu que la durée du contact soit minimisée. En raison des variations d’épaisseur de la pièce, de la précision de position de la pièce 14, de la profondeur d’installation du foret, de la précision du robot, et d’autres facteurs, le foret 18 peut être inséré dans la pièce 14 bien au-delà d’un point auquel le trou 12 est complètement formé. C’est pendant cette insertion supplémentaire que le diamètre réduit du foret 18 le long de la partie de cannelure 46 fournit le jeu et empêche le contact côte à côte. Lorsque le foret 18 est retiré du trou 12, la partie la plus large 44 du foret 18 revient nécessairement vers le trou 12, et pendant un moment, il n’existe aucun jeu pendant le retrait. Cependant, le mouvement linéaire à variation continue ou les capacités d’alimentation de l’effecteur principal 16 permettent d’augmenter la vitesse d’extraction bien au-delà de la vitesse utilisée pendant l’insertion du foret 18 et la formation du trou. Ceci minimise avantageusement l’allongement pendant le retrait.

s Bien que l’invention a été décrite en référence aux modes de réalisation illustrés sur les dessins joints, il faut noter que des équivalents peuvent être utilisés et des changements peuvent y être apportés sans pour autant s’éloigner de la portée de l’invention selon les revendications.

Claims

REVENDICATIONS

1. Appareil de perçage comprenant :

un effecteur terminal comportant un boîtier d’effecteur terminal et un ou plusieurs actionneurs ;

un foret fixé sur l’effecteur terminal, dans lequel le foret comprend une extrémité avant, une extrémité arrière opposée à l’extrémité avant, une pointe formée au niveau de l’extrémité avant, une partie la plus large vers l’arrière de la pointe, et une partie de cannelure étroite vers l’arrière de la partie la plus large, dans lequel la partie de cannelure s’étend entre la partie la plus large et l’effecteur terminal, dans lequel la partie de cannelure a un plus petit diamètre que la partie la plus large ; et un système de commande configuré pour envoyer des signaux de commande aux actionneurs commandant la rotation du foret et commandant le mouvement du foret latéralement vers l’extérieur et vers l’intérieur.
2. Appareil de perçage selon la revendication 1, dans lequel le système de commande est configuré pour commander au moins l’un des actionneurs pour déplacer le foret latéralement vers l’extérieur à une première vitesse et pour ramener le foret latéralement vers l’intérieur à une seconde vitesse, dans lequel la seconde vitesse est plus rapide que la première vitesse.
3. Appareil de perçage selon la revendication 1, dans lequel l’effecteur terminal comprend une fixation de foret configurée pour serrer le foret de manière centrale à l’intérieur de ce dernier.
4. Appareil de perçage selon la revendication 3, dans lequel les actionneurs de l’effecteur terminal comprennent un actionneur de rotation configuré pour actionner la rotation de la fixation de foret.
5. Appareil de perçage selon la revendication 3, dans lequel les actionneurs de l’effecteur terminal comprennent un actionneur de mouvement latéral configuré pour déplacer latéralement l’effecteur terminal et le foret vers l’extérieur et vers l’intérieur.
6. Appareil de perçage selon la revendication 5, dans lequel l’actionneur de mouvement latéral comprend un moteur rotatif et un convertisseur de mouvement rotatif

15 en mouvement linéaire configuré pour convertir le mouvement rotatif du moteur rotatif en mouvement linéaire de la fixation de foret et du foret.
7. Appareil de perçage selon la revendication 1, dans lequel un angle inclus du foret entre la pointe et la partie la plus large est compris entre 50 degrés et 110 degrés.
8. Appareil de perçage selon la revendication 1, dans lequel un angle inclus du foret entre la pointe et la partie la plus large est compris entre 80 degrés et 100 degrés.
9. Appareil de perçage selon la revendication 1, dans lequel la partie de cannelure étroite a une configuration progressivement rétrécie, commençant au niveau de la partie la plus large du foret et s’étendant dans une direction vers l’extrémité arrière du foret.
10. Appareil de perçage selon la revendication 1, dans lequel la partie la plus large du foret a une longueur plus petite que la partie de cannelure étroite.
11. Appareil de perçage selon la revendication 1, comprenant en outre un capteur de position couplé par communication avec le système de commande et configuré pour indiquer la proximité du foret ou de l’effecteur terminal à une pièce à percer.
12. Appareil de perçage configuré pour percer des trous dans une pièce composite, l’appareil de perçage comprenant :

un effecteur terminal comprenant :

un boîtier d’effecteur terminal, une fixation de foret s’étendant vers l’extérieur à partir du boîtier d’effecteur terminal, un actionneur de rotation couplé avec la fixation de foret et configuré pour actionner la rotation de la fixation de foret, et un actionneur de mouvement linéaire configuré pour actionner le mouvement linéaire de la fixation de foret vers et à distance de la pièce ;

un foret fixé sur la fixation de foret, dans lequel le foret comprend une extrémité avant, une extrémité arrière opposée à l’extrémité avant, une pointe formée au niveau de l’extrémité avant, une partie la plus large vers l’arrière de la pointe, et une partie de cannelure étroite vers l’arrière de la partie la plus large, dans lequel la partie de cannelure s’étend vers la partie la plus large et l’effecteur terminal, dans lequel la partie de

16 cannelure a un plus petit diamètre que la partie la plus large, dans lequel la partie la plus large a une plus petite longueur que la partie de cannelure étroite ; et un système de commande configuré pour envoyer des signaux de commande à l’effecteur terminal commandant l’effecteur terminal pour qu’il fasse tourner le foret et commandant l’effecteur terminal pour qu’il se déplace latéralement vers l’extérieur et vers l’intérieur, dans lequel le système de commande configuré pour commander l’effecteur terminal pour qu’il se déplace latéralement vers l’extérieur vers la pièce à une première vitesse et commande l’effecteur terminal pour qu’il revienne latéralement vers l’intérieur à distance de la pièce à une seconde vitesse, dans lequel la seconde vitesse est plus rapide que la première vitesse.
13. Appareil de perçage selon la revendication 12, dans lequel l’actionneur de mouvement latéral comprend un convertisseur de mouvement rotatif en mouvement linéaire configuré mécaniquement pour convertir le mouvement de rotation en mouvement linéaire de la fixation de foret.
14. Appareil de perçage selon la revendication 12, dans lequel un angle inclus du foret entre la pointe et la partie la plus large est compris entre 80 degrés et 100 degrés.
15. Appareil de perçage selon la revendication 12, comprenant en outre un capteur de position couplé, par communication, avec le système de commande et configuré pour indiquer la proximité du foret ou de l’effecteur terminal par rapport à la une pièce à percer.
16. Procédé pour percer des trous dans une pièce composite avec un appareil de perçage, le procédé comprenant les étapes consistant à :

actionner la rotation d’une fixation de foret avec un foret fixé à l’intérieur de cette dernière ;

actionner la fixation de foret de manière linéaire vers la pièce composite à une première vitesse, formant ainsi un trou à travers la pièce composite ; et actionner la fixation de foret de manière linéaire à distance de la pièce composite à une seconde vitesse, dans lequel la seconde vitesse est supérieure à la première vitesse afin de limiter une durée pendant laquelle une partie relativement plus large du foret est en contact avec la pièce pendant le retrait du foret de la pièce composite.
17. Procédé selon la revendication 16, comprenant en outre l’étape consistant à serrer le foret dans la fixation de foret avant factionnement de rotation de la fixation de foret.
18. Procédé selon la revendication 16, comprenant en outre une étape consistant à positionner, par un système de commande, l’appareil de perçage à un emplacement de perforation présélectionné sur la pièce, en fonction d’au moins l’une des données parmi des données stockées dans le système de commande et des données auxquelles le système de commande a accès.
19. Procédé selon la revendication 16, dans lequel les étapes consistant à actionner la fixation de foret de manière linéaire vers la pièce composite et de manière linéaire à distance de la pièce composite sont réalisées via un actionneur de mouvement latéral, dans lequel l’actionneur de mouvement latéral comprend un convertisseur de mouvement rotatif en mouvement linéaire configuré mécaniquement pour convertir le mouvement rotatif en mouvement linéaire de la fixation de foret.
20. Procédé selon la revendication 19, dans lequel l’actionnement de la fixation de foret de manière linéaire vers et à distance de la pièce comprend un moteur rotatif couplé avec le convertisseur de mouvement rotatif en mouvement linéaire, tournant dans une même et unique direction de rotation pour se déplacer à la fois vers et à distance de la pièce composite.