FR3078903A1 - Dispositif pour l’application d’un produit sur le chant d’une piece - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un outil (200) adapté à l'application d'un produit sur un chant d'une pièce (100), comprenant : a. une partie de préhension (210), fixe, définissant un axe d'orientation (201) de la préhension ; b. une partie d'application (250), en liaison pivot avec la partie de préhension, selon un axe parallèle à l'axe d'orientation (201) de la préhension et libre en rotation par rapport à la partie de péhension ; c. un tampon (240)d'application cylindrique fixé à la partie d'application et coaxiale à celle-ci, constitué d'un matériau apte à absorber un produit et à le déposer sur une surface par contact avec ladite surface.
Description
L’invention concerne un dispositif pour l’application d’un produit sur le chant d’une pièce. L’invention est plus particulièrement, mais non exclusivement destinée à l’application d’une résine sur les chants d’une pièce en matériau composite à renfort fibreux.
Les pièces constituées d’un matériau composite renforcé par des fibres électriquement conductrices ou semi-conductrices, entraînent, lorsqu’elle sont assemblées au sein d’une structure avec d’autres matériaux, notamment des métaux tels que des alliages d’aluminium ou des aciers, des risques de déclenchement de phénomènes de corrosion galvanique, lorsqu’un contact électrique existe entre lesdites fibres et lesdits matériaux métalliques. Si en surface des pièces composite les fibres sont isolées électriquement de l’extérieur, car noyées dans la résine constituant la matrice, il n’en est pas de même pour tous les chants de la pièce, ou des surfaces ayant subi un usinage tel qu’un détourage ou un perçage. Sur ces surfaces, les extrémités des fibres sont à nu et susceptibles d’entrer en contact électrique avec d’autres pièces lors d’un assemblage. C’est le cas par exemple d’un rivet métallique inséré dans un trou réalisé dans la pièce composite.
Afin d’éviter ce phénomène, notamment dans le domaine des applications aéronautiques, il est généralement procédé à une opération dite de « bordurage » (edge sealing en anglais) des chants vifs de ces pièces. Cette opération consiste à déposer sur les chants vifs des pièces en question, par exemple au moyen d’un pinceau, une couche de matière électriquement isolante, le plus généralement mais non exclusivement une résine époxyde. Cette opération est généralement réalisée manuellement, celle-ci étant difficile à automatiser.
La figure 1 relative à l’art antérieur, représente l’aspect du chant d’une pièce (100), après la réalisation d’une opération de bordurage au pinceau. La couche de résine (110) recouvre bien le chant de la pièce, assurant ainsi l’isolation électrique des extrémités des fibres de renfort. Pour que cette isolation électrique soit effective, la couche de résine ainsi déposée doit atteindre en tout point une épaisseur minimale, généralement supérieure à 0,2 mm, mais doit rester en deçà d’une épaisseur maximale, de l’ordre de 0,5 mm, pour ne pas gêner l’assemblage de la pièce et aussi, dans le cas d’applications aéronautiques, afin de limiter la masse ajoutée. L’application d’une telle couche avec des moyens traditionnels, tel qu’un pinceau ou un mini rouleau de peintre ou de modélisme, entraîne la formation d’un bourrelet (111) s’étendant sur les surfaces (101, 102) délimitant ledit chant. Ce bourrelet pose des difficultés lors des opérations d’assemblage faisant intervenir les surfaces (101, 102) en question, de sorte qu’il doit obligatoirement être éliminé. L’élimination du bourrelet (111) est également une opération manuelle, relativement fastidieuse et longue, réalisée par grattage au moyen d’un outil tranchant. Ainsi, il n’est pas rare que cette opération de grattage compte pour les deux tiers du temps total d’une opération de bordurage. En prenant l’exemple d’un opérateur unique réalisant à la fois l’application de la résine sur chant et le grattage de l’excédant, en utilisant une résine bi-composants, suite au mélange initial des deux composants, le polymère réticule progressivement, et cette polymérisation continue pendant l’opération de grattage d’une première pièce, de sorte que lors de l’application de la résine sur la deuxième pièce, la viscosité de la résine a évolué et que les conditions d’application sont différentes d’une pièce à l’autre. Ainsi, les résultats ne sont pas reproductibles et une quantité importante de résine est gâchée car :
- non utilisable au delà d’un certain stade de polymérisation ;
- retirée lors de l’opération de grattage.
Le document US 4 951 849 décrit un dispositif, adaptable à une unité de perçage ou de rivetage automatique, pour appliquer un mastic d’étanchéité sur les bords d’une fraisure recevant la tête d’un rivet, plus particulièrement pour éviter les couplages galvaniques entre ledit rivet et les pièces ainsi assemblées. L’applicateur consiste en une tête d’application conique rigide, à la forme de la fraisure, utilisée coaxiale avec l’axe de perçage, laquelle comprend une pluralité d’orifices radiaux par lesquels le mastic d’étanchéité est dispensé sous pression au moyen d’une pompe péristaltique. Après le perçage et fraisurage du trou, l’applicateur est positionné contre la fraisure, le mastic d’étanchéité est injecté par les orifices de la tête d’application et déposé sur les bords de la fraisure, puis la tête d’application est retirée. Ce dispositif nécessite un positionnement précis de la tête par rapport au trou. La méthode d’application n’est applicable que sur des rives internes formant un périmètre fermé, et n’est pas utilisable pour l’application d’un produit sur les chants extérieurs d’une pièce.
Le document US 3 904 718 décrit une variante du système précédent, et comprend une tête d’application rotative entraînée par un moteur. La tête récupère d’abord une quantité de mastic par contact puis le dépose sur les surfaces à traiter, la rotation de la tête permettant une application uniforme du mastic. Ce dispositif est efficace pour traiter une petite surface, telle qu’un fraisurage, mais n’est pas adapté au traitement des bords extérieurs d’une pièce composite.
Le document US 2014/0263480 décrit un dispositif pour appliquer un mastic sur les bords d’un trou fraisuré, comprenant un applicateur cylindrique pourvu de moyens pour le connecter à une cartouche contenant du mastic. L’applicateur comprend à son extrémité une tête d’application cylindrique rigide comprenant des orifices radiaux par lesquels le mastic est délivré. La tête est introduite dans l’alésage, le mastic est injecté dans les orifices, et pour assurer une répartition uniforme du mastic, l’opérateur effectue une rotation, sur une portion de tour, de la tête dans l’alésage. Comme les autres dispositifs présentés ci-dessus, ce dispositif n’est pas adapté au traitement des bords extérieurs d’une pièce.
L’invention vise à résoudre les inconvénients de l’art antérieur et concerne à cette fin un outil adapté à l’application d’un produit sur un chant d’une pièce, comprenant :
a. une partie de préhension, fixe, définissant un axe d’orientation de la préhension ;
b. une partie d’application, en liaison pivot avec la partie de préhension, selon un axe parallèle à l’axe d’orientation, et libre en rotation par rapport à celle-ci ;
c. un tampon d’application cylindrique fixé à la partie d’application et coaxiale à celle-ci, constitué d’un matériau apte à absorber un produit et à le déposer sur une surface par contact avec ladite surface.
Ainsi, le produit est déposé sur le chant de la pièce en faisant rouler le tampon préalablement imprégné du produit sur ledit chant, mais à la différence d’un rouleau de peintre, où l’axe de rotation du tampon d’application par rapport à la partie de préhension est perpendiculaire à l’orientation de la préhension, la disposition parallèle de cet axe de rotation permet un contrôle précis de l’application du produit, notamment de la pression d’application, en maintenant l’outil au plus près de la zone d’application, que l’application soit réalisée manuellement ou à l’aide d’un robot, évitant ainsi la formation d’un bourrelet. Le diamètre du tampon est adapté à l’épaisseur du chant et à l’application visée, permettant notamment d’appliquer le produit dans des zones à faible rayon. Cependant, un même diamètre de tampon applicateur est utilisable pour une large variété de contours.
L’invention est avantageusement mise en oeuvre selon les modes de réalisation et les variantes exposés ci-après, lesquels sont à considérer individuellement ou selon toute combinaison techniquement opérante.
Avantageusement, la partie d’application comprend une tige s’étendant selon l’axe de rotation de la liaison pivot et le tampon d’application est constitué d’un manchon de mousse tubulaire enfilé sur ladite tige. Ainsi le tampon d’application est facilement remplacé.
Avantageusement, la tige est constituée polytétrafluoroéthylène (PTFE) et son diamètre extérieur est supérieur au diamètre intérieur du manchon tubulaire. Le faible coefficient de frottement de ce matériau facilite l’installation et le remplacement du manchon. La mise en tension du manchon de mousse lorsqu’il est enfilé sur la tige, assure son maintien sur celle-ci, et favorise la prise et le transfert du produit appliqué.
Avantageusement, la tige comporte une forme en protrusion pour le positionnement axial du manchon sur ladite tige.
Selon un mode réalisation, le manchon est constitué d’une mousse de polyoléfine à cellules fermées, les cellules en surface de celui-ci étant ouvertes du fait du procédé de découpage du manchon. Ce mode de réalisation évite la formation de bulles d’air dans le produit appliqué lors de sa prise par contact et de son application sur les chants de la pièce traitée.
Selon un mode de réalisation adapté à une utilisation manuelle de l’outil objet de l’invention, la partie de préhension est adaptée à une prise en main, la partie d’application étant coaxiale à la partie de préhension.
Selon un mode de réalisation particulier, préférentiellement adapté à une utilisation automatique de l’outil, la partie de préhension est fixée à des moyens fixes dans l’espace, et l’application du produit est réalisée en déplaçant la pièce relativement à l’outil.
Selon un mode de réalisation, adapté à une utilisation automatique de l’outil objet de l’invention, le manchon est constitué d’une mousse à cellules ouvertes, et la tige comprend un orifice pour l’injection du produit appliqué dans le manchon de mousse.
L’invention est exposée ci-après selon ses modes de réalisation préférés, nullement limitatifs, et en référence aux figures 1à 5, dans lesquelles :
- la figure 1 relative à l’art antérieur représente selon une vue partielle en coupe un exemple de résultat du traitement de bordurage du chant d’une pièce en matériau composite au moyen des outils de l’art antérieur ;
- la figure 2 montre un exemple de réalisation d’un outil objet de l’invention selon une vue en coupe longitudinale ;
- la figure 3 montre selon une vue de face un autre exemple de réalisation de l’outil objet de l’invention ;
- la figure 4 est une vue partielle en coupe AA définie figure 3, d’un exemple de réalisation de la partie d’application ;
- et la figure 5 représente selon une vue de face un exemple de l’utilisation de l’outil objet de l’invention en poste fixe.
Figure 2, selon un exemple de réalisation, préférentiellement mais non exclusivement adapté à une utilisation manuelle, l’outil (200) objet de l’invention comprend une partie de préhension, comprenant un manche (210) définissant un axe de préhension (201). À titre d’exemple non limitatif, ledit manche est constitué d’un tube en alliage d’aluminium. Un axe (220) est guidé en liaison pivot dans ledit manche (210), par exemple au moyen de coussinets (212) en PTFE sertis dans le passage intérieur du manche à chacune de ses extrémités. Une tige (230), par exemple constituée de PTFE, est centrée à l’extrémité de l’axe (220) et fixée à celui, par exemple, au moyen d’une goupille élastique (232) traversant ladite tige (230) et l’axe (220), de sorte que la tige se trouve également en liaison pivot, et libre en rotation par rapport au manche (210). Selon cet exemple de réalisation, l’axe de la liaison pivot de la tige par rapport au manche est coaxial avec l’axe de préhension (201 ). La tige (230) se termine par une forme en protrusion (235), selon cet exemple de réalisation, par un épaulement doublement chanfreiné pour permettre l’installation et le retrait facile d’un manchon sur la tige. Un manchon de mousse (240) tubulaire est enfilé sur ladite tige (230), il est arrêté et positionné axialement sur celle-ci contre la forme en protrusion (235). L’ensemble tige (230) et tampon (240) constitue la partie d’application (250) de l’outil objet de l’invention. Le diamètre intérieur du manchon de mousse (240) lorsque celui-ci n’est pas installé sur la tige (230) est inférieur au diamètre extérieur de ladite tige, de sorte qu’une fois enfilé, le manchon est en tension et fermement maintenu sur la tige. À titre d’exemple non limitatif, le diamètre intérieur du manchon tubulaire à l’état libre est de 5 mm alors que le diamètre extérieur de la tige (230) est de 8 mm. Selon une vue de détail, le manchon est, selon cet exemple de réalisation, constitué d’une mousse à cellules fermées. Toutefois le procédé de découpe du manchon laisse apparaître des cellules ouvertes (241) à sa surface. À titre d’exemple, la mousse utilisée pour le manchon est une mousse de polyoléfine d’une densité de 29 kg/m3 à cellules fermées, avec un diamètre moyen de cellule de 0,65 mm. Le manchon de mousse constitue un tampon d’application du produit à appliquer sur le chant de la pièce (100). Afin de réaliser cette application, ledit tampon est d’abord chargé en produit par contact, en faisant rouler le manchon, monté sur l’outil, sur une surface enduite du produit à appliquer, à la manière d’un rouleau de peintre. Le produit pénètre dans les porosités ouvertes (241 ) à la surface du manchon, par capillarité, sans créer de bulles d’air. Une fois le manchon enduit, le produit est déposé sur le chant de la pièce (100) à traiter en faisant rouler le manchon sur ledit chant sous une légère pression. Le produit est ainsi déposé de manière uniforme sur le chant de la pièce sans créer de bulle d’air et sans créer de bourrelet. Le positionnement coaxial de l’axe de rotation du manchon et de l’axe d’orientation de la préhension assure un contrôle fin de la pression exercée lors de l’application du produit ainsi que de la trajectoire suivie avec l’outil.
La nature de la mousse constituant le manchon est adaptée en fonction de la nature du produit appliqué. L’exemple de mousse exposé ci-avant est plus particulièrement adapté au dépôt d’un produit bi-composant comprenant une base époxyde modifiée et un catalyseur de type amine, pour une viscosité comprise entre 10 Pa.s et 500 Pa.s, avec un temps ouvert d’application de l’ordre de 90 minutes. Le manchon est ainsi changé environ toutes les heures pour lui permettre de conserver sa souplesse.
Figure 3, selon un autre exemple de réalisation adapté à une utilisation automatisée de l’outil objet de l’invention (300), celui-ci comprend une partie de préhension comprenant une forme d’accouplement (310) avec le porte effecteur d’un robot ou d’une broche de machine-outil et définissant ainsi un axe (301) de préhension. Selon cet exemple de réalisation, l’outil (300) objet de l’invention comprend deux parties d’application (352, 353) chacune en liaison pivot, libre en rotation, par rapport à la partie de préhension, selon des axes (302, 303) parallèles à l’axe de préhension (301). Chacune des parties d’application est de structure similaire à celle de l’exemple de réalisation précédent (figure 2) et comporte une tige en PTFE sur laquelle est enfilé un manchon de mousse (342, 343) tubulaire, agissant comme un tampon d’application.
Selon cet exemple de réalisation, les deux parties d’application (352, 353) sont de diamètres différents et permettent par exemple, pour l’une ( 352) de diamètre plus important, de traiter des chants s’étendant sur des distances importantes, et pour l’autre (353), de diamètre réduit, de traiter des zones où le chant de la pièce suit des rayons de courbure serrés. La sélection de l’une ou l’autre des parties d’application s’opère, selon cet exemple de réalisation, par une rotation de 180° de la partie de préhension autour de l’axe de préhension (301).
Comme pour l’exemple de réalisation, précédent (figure 2) l’application du produit sur le chant à traiter est réalisée en faisant rouler l’une ou l’autre des parties d’application (351, 352) sur le chant à traiter et sous une légère pression radiale. Selon des variantes de mise en oeuvre, cette application est réalisée alors que la pièce à traiter est fixée dans un montage adapté et que le robot, le manipulateur ou la machine-outil déplacent l’outil relativement à la pièce, ou, la pièce est également supportée par un robot ou un manipulateur et le déplacement de l’outil relativement à la pièce est obtenu par la combinaison des mouvements des deux robots ou manipulateurs.
Le chargement du tampon en produit à appliquer est, selon un exemple de réalisation, obtenu comme dans le cas de l’application manuelle en faisant rouler la partie d’application (352, 353) sur une surface enduite du produit à appliquer, cette opération étant réalisée par le robot ou le manipulateur.
Figure 4, selon un autre mode de réalisation, la tige (430) supportant le manchon de mousse (342) comporte un canal central (431) et des orifices radiaux (432) débouchant sous le manchon de mousse (342), et par lesquels est injecté le produit à appliquer selon un débit contrôlé. L’injection de produit est réalisée, par exemple, au moyen d’une pompe péristaltique (non représentée) ou tout autre moyen permettant d’éviter la création de bulles d’air dans le produit lors de ladite injection. Dans ce cas, le manchon est constitué d’une mousse à cellules ouvertes. Le principe d’application du produit sur la pièce à traiter reste le même.
Figure 5, selon un autre exemple de mise en oeuvre, la partie de préhension (510) de l’outil (500) objet de l’invention est fixée à un poste fixe. Les caractéristiques de la partie d’application (550) restent les mêmes, avec des moyens d’injection du produit à appliquer sous le manchon de mousse comme représenté figure 4, et un manchon constitué d’une mousse à cellules ouvertes. Le principe d’application du produit reste le même mais est obtenu en déplaçant la pièce à traiter, par exemple au moyen d’un robot, relativement à la partie d’application (550). Alternativement, la pièce est déplacée manuellement en regard de l’outil (500) à poste fixe.
La description ci-avant et les exemples de réalisation, montrent que l’invention atteint le but visé, et permet de simplifier le processus de bordurage des chants d’une pièce constituée d’un matériau composite à renfort fibreux, tout en améliorant la qualité. Ainsi, comparé aux techniques de bordurage utilisant les outils de l’art antérieur, tels que pinceau ou rouleau de modélisme, l’utilisation de l’outil objet de l’invention, dans sa version manuelle, permet de réduire très significativement le temps de l’opération de bordurage, en réduisant le temps d’application et en éliminant les opérations de grattage. En effet, il est constater que utilisation de l’outil objet de l’invention élimine quasiment la nécessité d’opérations de grattage du bourrelet, réduisant également, de ce fait, les risques d’accident du travail au cours de cette opération. L’adaptation du personnel est également très rapide et le temps de formation réduit. En utilisation automatique, la programmation est simplifiée et permet d’utiliser, par exemple, les trajectoires générées pour les programmes de détourage de la pièce en fraisage, en changeant simplement les valeurs des correcteurs d’outil.
L’utilisation avantageuse de l’outil objet de l’invention n’est pas limitée au traitement des chants des pièces en matériaux composite mais s’applique à toute opération similaire telle que la peinture des chants d’une pièce ou l’application d’une colle sur ceux-ci, le bordurage par du mastic d’étanchéité des panneaux de verre, ou l’application d’un produit de stoppage sur les bords d’un tissu ou d’une pièce de cuir.
Claims (9)
- REVENDICATIONS1. Outil (200, 300, 500) adapté à l’application d’un produit sur un chant d’une pièce (100), comprenant :a. une partie de préhension (210, 310, 510), fixe, définissant un axe d’orientation (201, 301) de la préhension ;b. une partie d’application (250, 352, 353, 550), en liaison pivot avec la partie de préhension, selon un axe (302, 303) parallèle à l’axe d’orientation (301, 301) de la préhension, et libre en rotation par rapport à la partie de préhension ;c. un tampon (240, 342, 343) d’application cylindrique, fixé à la partie d’application et coaxiale à celle-ci, constitué d’un matériau apte à absorber un produit et à le déposer sur une surface par contact avec ladite surface.
- 2. Outil selon la revendication 1, dans lequel la partie d’application (250, 352, 363, 550) comprend une tige (230, 430) s’étendant selon l’axe de rotation (201, 302, 303) de la liaison pivot et dans lequel le tampon d’application est constitué d’un manchon de mousse tubulaire (240, 342, 343) enfilé sur ladite tige.
- 3. Outil selon la revendication 2, dans lequel la tige (230, 430) est constituée polytétrafluoroéthylène et son diamètre extérieur est supérieur au diamètre intérieur du manchon tubulaire (240, 342, 343).
- 4. Outil selon la revendication 3, dans lequel la tige comporte une forme en protrusion (235) pour le positionnement axial du manchon sur ladite tige.
- 5. Outil selon la revendication 3, dans lequel le manchon (240) est constitué d’une mousse de polyoléfine à cellules fermées, les cellules (241) en surfaces du manchon étant ouvertes.
- 6. Outil selon la revendication 1, dans lequel la partie de préhension (110) est adaptée à une prise en main, la partie d’application (250) étant coaxiale à la partie de préhension.
- 7. Outil selon la revendication 2, dans lequel la partie de préhension (110,310) est adaptée à une prise par un robot ou un manipulateur.
- 8. Outil (500) selon la revendication 2, dans lequel la partie de préhension (510) est fixée à des moyens fixes dans l’espace, et où l’application du produit est réalisée en déplaçant la pièce relativement à l’outil.
- 9. Outil selon la revendication 7 ou la revendication 8, dans lequel le manchon est constitué d’une mousse à cellules ouvertes, et dans lequel la tige (430) comprend un orifice (432) pour l’injection du produit à appliquer dans le manchon de mousse.
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