FR3076239A1 - Dispositif pour la depose d'un cordon d'une substance plastique et son procede de mise en oeuvre - Google Patents

Dispositif pour la depose d'un cordon d'une substance plastique et son procede de mise en oeuvre Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un dispositif (10) pour la dépose d'un cordon (12) d'une substance plastique sur un profil (14) délimité par au moins une face de dépose (16) du cordon (12), le dispositif (10) comportant un bras robotisé (26), un effecteur (28) de dépose comprenant une buse (34) d'extrusion qui est reliée sur une réserve (30) de substance plastique et qui s'étend axialement suivant un axe (A) d'extrusion, un capteur de retour de force qui permet de mesurer l'effort appliqué par la buse (34) sur le profil (14) au cours de la dépose du cordon (12), caractérisé en ce qu'il comporte un calculateur électronique (42) mettant en œuvre un programme informatique qui est conçu pour piloter le bras robotisé (26) dans l'espace suivant une trajectoire théorique qui est prédéterminée, et corriger ladite trajectoire théorique suivant les mesures relevées par le capteur de retour de force, de sorte que l'effort (F) d'appui de la buse (34) sur le profil (14), mesuré par le capteur de retour de force, tende vers une valeur prédéfinie, pour permettre à la buse (34) de rester en contact sur le profil (14).

Description

DISPOSITIF POUR LA DEPOSE D’UN CORDON D’UNE SUBSTANCE
PLASTIQUE ET SON PROCEDE DE MISE EN ŒUVRE
L’invention concerne le domaine de la dépose d’un cordon d’une substance plastique sur un profil.
Il est connu de déposer un cordon d’une substance plastique, par exemple du mastic, sur un profil, par exemple en vue de réaliser un joint d’étanchéité.
Le profil est typiquement délimité par deux faces qui appartiennent à deux pièces distinctes, le cordon permettant d’assurer l’étanchéité entre les deux faces.
Dans le domaine de l’aéronautique, un cordon de substance plastique doit respecter des critères de qualité.
Ces critère de qualité concernent notamment la forme du cordon, le lissage du cordon, l’absence de bavure au-delà du cordon, la régularité du cordon et le suivi du profil par le cordon.
Une dépose manuelle du cordon consiste successivement à déposer le cordon sur le profil, à lisser le cordon puis à contrôler le cordon visuellement.
Un inconvénient de la dépose manuelle du cordon réside dans la difficulté à respecter les critères de qualités définis ci-dessus.
De plus, la dépose manuelle du cordon présente une difficulté à être reproduite de façon constante, des différences de qualité peuvent apparaître d’un cordon à l’autre, en particulier si plusieurs opérateurs réalisent les cordons.
La présente invention vise notamment à résoudre ces inconvénients et se rapporte pour ce faire à un dispositif pour la dépose d’un cordon d’une substance plastique sur un profil délimité par au moins une face de dépose du cordon, le dispositif comportant :
- un bras robotisé,
- un effecteur de dépose comprenant une buse d’extrusion qui est reliée sur une réserve de substance plastique et qui s’étend axialement suivant un axe d’extrusion, et
- un capteur de retour de force qui permet de mesurer l’effort appliqué par la buse sur le profil au cours de la dépose du cordon, caractérisé en ce qu’il comporte un calculateur électronique mettant en œuvre un programme informatique qui est conçu pour :
- piloter le bras robotisé dans l’espace suivant une trajectoire théorique qui est prédéterminée,
- corriger ladite trajectoire théorique suivant les mesures relevées par le capteur de retour de force, de sorte que l’effort d’appui de la buse sur le profil, mesuré par le capteur de retour de force, tende vers une valeur prédéfinie, pour permettre à la buse de rester en contact sur le profil.
Le dispositif selon l’invention permet d’obtenir un cordon qui respecte les critères de qualité et qui est capable de s’adapter à tout type de profil.
De plus, le dispositif permet de suivre le profil de la pièce même si le profil présente une dispersion ou un défaut non répertorié par la trajectoire théorique du bras robotisé.
Selon une autre caractéristique, ladite valeur prédéfinie est égale à environ dix newtons.
Cette valeur permet de ne pas blesser le profil.
Selon une autre caractéristique, le dispositif comporte un capteur de dépose qui est adapté pour mesurer la quantité de substance plastique déposée sur le profil, la vitesse de déplacement du bras robotisé étant asservie à la quantité de substance plastique réellement déposée.
Cette caractéristique permet de corriger une éventuelle divergence entre le débit de substance plastique et la vitesse de déplacement de la buse.
Selon une autre caractéristique, le capteur de dépose est un capteur laser qui est orienté vers le cordon de substance plastique déposé.
Selon une autre caractéristique, la vitesse de déplacement du bras robotisé est asservie à la vitesse d’extrusion de la substance plastique.
Cette caractéristique permet d’obtenir un cordon de géométrie constante.
Selon une autre caractéristique, le dispositif comporte un organe de contrôle qui est adapté pour relever des données de contrôles sur l’aspect physique du cordon de substance plastique, et ledit programme informatique est conçu pour traiter les données de contrôle et valider ou invalider la qualité du cordon de substance plastique déposé.
Cette caractéristique permet de faire l’économie d’un contrôle visuel du cordon par un opérateur.
Selon une autre caractéristique, les données de contrôle sont relevées par l’organe de contrôle au cours de la dépose du cordon.
Selon une autre caractéristique, un lissage du cordon est réalisé par la buse d’extrusion, simultanément à la dépose du cordon.
Selon une autre caractéristique, la réserve de substance plastique est une cartouche munie d’un piston, et le dispositif comportant un actionneur qui est adapté pour pousser le piston afin d’extruder ladite substance plastique à travers la buse d’extrusion.
L’invention concerne également un procédé pour la mise en œuvre d’un dispositif du type décrit précédemment, caractérisé en ce qu’il comprend au moins :
- une étape de pilotage du bras robotisé dans l’espace suivant une trajectoire théorique qui est prédéterminée,
- une étape de correction de ladite trajectoire théorique suivant les mesures relevées par le capteur de retour de force, de sorte que l’effort d’appui de la buse sur le profil, mesuré par le capteur de retour de force, tende vers une valeur prédéfinie, pour permettre à la buse de rester en contact sur le profil.
Selon une autre caractéristique du procédé, la vitesse de déplacement du bras robotisé est asservie à la quantité de substance plastique réellement déposée.
Selon une autre caractéristique, le procédé comporte une étape de contrôle du cordon de substance plastique, qui consisite à traiter les données de contrôle et valider ou invalider la qualité du cordon déposé.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue d’ensemble en perspective qui illustre le dispositif pour la dépose d’un cordon d’une substance plastique sur un profil comportant un bras robotisé, selon l’invention ;
- la figure 2 est une vue de détail en perspective qui illustre l’effecteur de dépose de substance plastique et l’actionneur associé ;
- la figure 3 est une vue de détail en perspective qui illustre un cordon de substance plastique déposé sur le profil ;
- la figure 4 est une vue de côté qui illustre l’inclinaison à 45 degrés de la buse d’éjection ;
- la figure 5 est une vue de face qui illustre l’inclinaison à 10 degrés de la buse d’éjection.
Dans la description et les revendications, on utilisera à titre non limitatif la terminologie longitudinal, vertical et transversal en référence au trièdre L, V, T indiqué aux figures.
On a représenté à la figure 1 un dispositif 10 pour la dépose d’un cordon 12 d’une substance plastique.
On entend par « substance plastique » toute matière qui, à un certain stade de son élaboration, peut subir une déformation permanente et prendre la forme qu'on désire lui donner. Selon l’exemple de réalisation décrit ici, la substance plastique est un mastic qui est adapté pour réaliser un joint d’étanchéité.
Le cordon 12 est déposé sur un profil 14 qui présente la forme d’une bordure festonnée.
Comme on peut le voir aux figures 3 et 4, le profil 14 est délimité par une première face de dépose 16 et une seconde face de dépose 18 qui sont agencées à angle droit pour former le profil 14.
La première face de dépose 16 et la seconde face de dépose 18 appartiennent à une première pièce de support 20 et à une seconde pièce de recouvrement 22 respectivement.
Le dispositif 10 comporte un bras robotisé 26.
Le bras robotisé 26 porte un effecteur 28 de dépose qui comprend une cartouche 30 de substance plastique, la cartouche 30 étant munie d’un piston 32 et d’une buse 34 d’extrusion de la substance plastique.
La cartouche 30, le piston 32 et la buse 34 s’étendent axialement suivant un axe A d’extrusion.
De plus, le dispositif 10 comporte un actionneur 36 comprenant un vérin électrique 38 qui est associé à un moteur 40.
Le vérin électrique 38 comporte une extrémité libre qui est coulissante axialement suivant l’axe A d’extrusion et qui est fixée sur le piston 32 de la cartouche 30 pour pousser la substance plastique à travers la buse 34 d’extrusion.
Le moteur 40 est un moteur à courant continu qui est associé à un codeur rotatif (non représenté), pour permettre de déterminer la vitesse de rotation de l’arbre moteur et donc le débit de substance plastique à travers la buse 34 d’extrusion.
Aussi, le dispositif 10 selon l’invention comporte un capteur de retour de force (non visible) qui est logé dans le bras robotisé, et qui permet de mesurer l’effort F (illustré à la figure 4) appliqué par la buse 34 d’extrusion sur les faces de dépose 16, 18, suivant l’axe A d’extrusion.
Le capteur de retour de force peut comporter plusieurs éléments adaptés pour mesurer un effort, comme des jauges de contraintes par exemple.
Selon un autre aspect, le dispositif 10 comporte un calculateur électronique 42, du type ordinateur, qui met en œuvre un programme informatique.
Le programme informatique est conçu pour piloter le bras robotisé 26 dans l’espace suivant une trajectoire théorique qui est prédéterminée.
La trajectoire théorique est une représentation numérique en trois dimensions de la géométrie du profil 14 sur lequel le cordon 12 doit être déposé.
Toutefois, il est possible que le profil 14 présente une géométrie qui diffère sensiblement de la trajectoire théorique, par exemple si le profil 14 présente un défaut de fabrication.
Ainsi, le programme informatique est conçu pour corriger la trajectoire théorique suivant les mesures relevées par le capteur de retour de force, de sorte que l’effort F d’appui de la buse 34 sur les faces de dépose 16, 18 mesuré par le capteur de retour de force, tende vers une valeur prédéfinie, pour permettre à la buse 34 de rester en contact sur les faces de dépose 16,
18.
Typiquement, si le profil 14 présente un creux qui n’est pas référencé par la trajectoire théorique, le capteur de retour de force va mesurer une baisse de l’effort F d’appui de la buse 34 sur le profil 14 lorsque la buse va atteindre le creux, cette baisse mesurée entraînant immédiatement une correction qui consiste à déplacer la buse 34 vers le profil 14 pour que l’effort F d’appui tende vers la valeur prédéterminée.
Selon un exemple de réalisation préféré, la valeur prédéfinie de l’effort F à atteindre ne doit pas être trop élevée afin de ne pas marquer le profil. Selon un exemple de réalisation préféré, la valeur prédéfinie de l’effort F est égale à environ dix newtons.
Le programme informatique mis en œuvre par le calculateur électronique 42 est conçu pour permettre à la buse 34 de dévier de la trajectoire théorique de façon plus marquée dans un plan perpendiculaire à la direction d’avancement de la buse 34, c'est-à-dire dans un plan vertical transversal selon la figure 4, pour favoriser la qualité du cordon 12.
Autrement dit, le déplacement de la buse 34 est « souple » dans un plan perpendiculaire à la direction d’avancement de la buse 34 et « rigide » dans la plan de déplacement de la buse 34.
De plus, le dispositif 10 comporte un capteur de dépose 43 qui est monté sur le bâti de l’effecteur 28, en regard de la bouche de sortie de la buse 34 d’extrusion.
Le capteur de dépose 43 est adapté pour mesurer la quantité de substance plastique déposée sur la face de dépose, la vitesse de déplacement du bras robotisé 26 étant asservie à la quantité de substance plastique réellement déposée, par le programme informatique.
Selon un exemple de réalisation, le capteur de dépose 43 est un capteur laser. Le capteur de dépose 43 laser permet de relever la géométrie du cordon 12, et en particulier la hauteur du cordon 12.
Ainsi, si la hauteur du cordon 12 relevée par le capteur de dépose 43 dépasse une valeur prédéterminée, la vitesse de déplacement de l’effecteur 28 est augmentée de sorte que la quantité de substance plastique déposée formant le cordon 12 diminue.
A titre non limitatif, le capteur de dépose 43 peut également être une caméra numérique ou tout autre type de capteur adapté pour déterminer la géométrie du cordon 12.
De façon complémentaire, la vitesse de déplacement de l’effecteur 28 est également asservie au débit d’extrusion de la substance plastique, qui est déterminée par le codeur rotatif associé au moteur 40.
Comme on peut le voir à la figure 5, la buse 34 d’extrusion s’étend axialement perpendiculairement à sa direction D d’avancement, avec une inclinaison d’un angle a1 de dix degrés, de façon à lisser le cordon 12 simultanément à la dépose du cordon 12, dans un plan longitudinal et vertical selon la figure 5.
Suivant l’exemple décrit à la figure 5, l’inclinaison de la buse 34 suivant l’angle a1 est orientée vers l’arrière. Toutefois, l’inclinaison de la buse suivant l’angle a1 peut être orientée vers l’avant.
De même, en référence à la figure 4, la buse 34 d’extrusion s’étend axialement suivant la bissectrice de l’angle délimité par la première face de dépose 16 et la seconde face de dépose 18, dans un plan vertical et transversal selon la figure 4.
Autrement dit, la buse 34 d’extrusion est inclinée d’environ 45 degrés par rapport à la première face de dépose 16 et à la seconde face de dépose 18.
Selon un autre aspect de l’invention, le dispositif 10 comporte un organe de contrôle 44 qui est adapté pour relever des données de contrôle sur l’aspect physique du cordon 12 de substance plastique.
Les données de contrôle sont relevées par l’organe de contrôle 44 au cours de la dépose du cordon 12.
Toutefois, à titre non limitatif, les données de contrôle peuvent être relevées par l’organe de contrôle 44 au cours d’un second mouvement du bras robotisé 26 qui est effectué après un premier mouvement de dépose du cordon 12.
L’organe de contrôle 44 est par exemple une caméra numérique.
Le programme informatique mis en œuvre par le calculateur électronique 42 est conçu pour traiter les données de contrôle délivrées par l’organe de contrôle 44, et pour valider ou invalider la qualité du cordon 12 de substance plastique déposé, en comparaison à un référentiel prédéterminé.
L’invention concerne également un procédé pour la mise en œuvre du dispositif 10 décrit précédemment.
Le procédé comprend une étape de pilotage du bras robotisé 26 dans l’espace suivant la trajectoire théorique prédéterminée du bras robotisé 26.
Simultanément à l’étape de pilotage, le procédé exécute une étape de correction de la trajectoire théorique suivant les mesures relevées par le capteur de retour de force, de sorte que l’effort F d’appui de la buse 34 sur le profil 14, mesuré par le capteur de retour de force, tende vers une valeur prédéfinie d’environ dix newtons, pour permettre à la buse 34 de rester en contact sur les faces de dépose 16, 18.
De plus, le procédé selon l’invention asservit la vitesse de déplacement du bras robotisé 26 à la quantité de substance plastique réellement déposée qui est mesurée par le capteur de dépose 43, de manière à obtenir un cordon 12 de géométrie constante.
Le procédé comporte également une étape de contrôle du cordon 12 de substance plastique, qui consisite à traiter les données de contrôle fournies par l’organe de contrôle 44 et valider ou invalider la qualité du cordon 12 déposé.
La présente description de l’invention est donnée à titre d’exemple non limitatif.

Claims (12)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif (10) pour la dépose d’un cordon (12) d’une substance plastique sur un profil (14) délimité par au moins une face de dépose (16) du cordon (12), le dispositif (10) comportant :
    - un bras robotisé (26),
    - un effecteur (28) de dépose comprenant une buse (34) d’extrusion qui est reliée sur une réserve (30) de substance plastique et qui s’étend axialement suivant un axe (A) d’extrusion, et
    - un capteur de retour de force qui permet de mesurer l’effort appliqué par la buse (34) sur le profil (14) au cours de la dépose du cordon (12), caractérisé en ce qu’il comporte un calculateur électronique (42) mettant en œuvre un programme informatique qui est conçu pour :
    - piloter le bras robotisé (26) dans l’espace suivant une trajectoire théorique qui est prédéterminée, et
    - corriger ladite trajectoire théorique suivant les mesures relevées par le capteur de retour de force, de sorte que l’effort (F) d’appui de la buse (34) sur le profil (14), mesuré par le capteur de retour de force, tende vers une valeur prédéfinie, pour permettre à la buse (34) de rester en contact sur le profil (14).
  2. 2. Dispositif (10) pour la dépose d’un cordon (12) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite valeur prédéfinie est égale à environ dix newtons.
  3. 3. Dispositif (10) pour la dépose d’un cordon (12) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte un capteur de dépose (43) qui est adapté pour mesurer la quantité de substance plastique déposée sur le profil (14), la vitesse de déplacement du bras robotisé (26) étant asservie à la quantité de substance plastique réellement déposée.
  4. 4. Dispositif (10) pour la dépose d’un cordon (12) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le capteur de dépose (43) est un capteur laser qui est orienté vers le cordon (12) de substance plastique déposé.
  5. 5. Dispositif (10) pour la dépose d’un cordon (12) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la vitesse de déplacement du bras robotisé (26) est asservie à la vitesse d’extrusion de la substance plastique.
  6. 6. Dispositif (10) pour la dépose d’un cordon (12) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte un organe de contrôle (44) qui est adapté pour relever des données de contrôles sur l’aspect physique du cordon (12) de substance plastique, et ledit programme informatique est conçu pour traiter les données de contrôle et valider ou invalider la qualité du cordon (12) de substance plastique déposé.
  7. 7. Dispositif (10) pour la dépose d’un cordon (12) selon la revendication 6, caractérisé en ce que les données de contrôle sont relevées par l’organe de contrôle (44) au cours de la dépose du cordon (12).
  8. 8. Dispositif (10) pour la dépose d’un cordon (12) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’un lissage du cordon (12) est réalisé par la buse (34) d’extrusion, simultanément à la dépose du cordon (12).
  9. 9. Dispositif (10) pour la dépose d’un cordon (12) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la réserve (30) de substance plastique est une cartouche (30) munie d’un piston (32), et le dispositif (10) comportant un actionneur (36) qui est adapté pour pousser le piston (32) afin d’extruder ladite substance plastique à travers la buse (34) d’extrusion.
  10. 10. Procédé pour la mise en œuvre d’un dispositif (10) pour la dépose d’un cordon d’une substance plastique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend au moins :
    - une étape de pilotage du bras robotisé (26) dans l’espace suivant une trajectoire théorique qui est prédéterminée, et
    - une étape de correction de ladite trajectoire théorique suivant les mesures relevées par le capteur de retour de force, de sorte que l’effort (F) d’appui de la buse (34) sur le profil (14), mesuré par le capteur de retour de force, tende vers une valeur prédéfinie, pour permettre à la buse (34) de rester en contact sur le profil (14).
  11. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la vitesse de déplacement du bras robotisé (26) est asservie à la quantité de substance plastique réellement déposée.
  12. 12. Procédé selon l’une quelconque des revendications 10 et 11, caractérisé en ce qu’il comporte une étape de contrôle du cordon (12) de substance plastique, qui consisite à traiter les données de contrôle et valider ou invalider la qualité du cordon (12) déposé.
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