FR3120552A1 - Methode pour controler la qualite de l’installation d’une fixation aveugle - Google Patents
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Abstract
METHODE POUR CONTROLER LA QUALITE DE L’INSTALLATION D’UNE FIXATION AVEUGLE
L’invention concerne un procédé de contrôle de l’installation dans une structure d’une fixation aveugle comprenant une douille et une tige, avec déformation d’un côté arrière de la structure, un signal étant généré pendant l’installation.
Le procédé comprend les étapes suivantes :
a) identification de deux points remarquables du signal, choisis parmi : début de traction (S1) ; flambage (B1) de la douille ; contact (B2, S2) de la douille ou de la tige ; consigne d’effort (B3) ou rupture (S3) d’une portion de la tige ;
b) estimation d’un premier paramètre en fonction d’un point remarquable, caractérisant un bulbe en contact avec le côté arrière ;
c) estimation d’un deuxième paramètre en fonction d’un point remarquable, caractérisant une tension installée dans la tige ;
d) pour chaque paramètre estimé, comparaison avec une condition à la bonne installation de la fixation.
Figure pour l'abrégé : Figure 5A
Description
La présente invention concerne l’installation de fixations aveugles. Plus particulièrement, cette invention concerne un système d’installation de fixation aveugle dans lequel une fixation aveugle est installée pour assembler plusieurs tôles, et la qualité de l’assemblage est contrôlée.
Il est connu d'assembler deux ou plusieurs tôles avec une fixation aveugle, c’est-à-dire une fixation ne nécessitant l’accès qu’à une seule face des tôles à assembler. De telles connexions peuvent être réalisées à l'aide d'un rivet aveugle comportant une tige insérée dans une douille, ou bien à l’aide d’écrous aveugles installés via un mandrin fileté. La tige possède à une première extrémité une forme permettant sa préhension par un outillage pour la tirer ou la visser. La tige possède à une seconde extrémité opposée à la première extrémité, un filetage engagé avec un taraudage de la douille, ou une tête de diamètre élargi par rapport au diamètre de la tige, engagé avec une extrémité de la douille.
Une liaison aveugle est classiquement formée en insérant le rivet ou l’écrou aveugle dans un perçage préalablement formé dans les tôles à assembler. Un outillage saisit la première extrémité de la tige ou du mandrin, et tire ou visse cette tige ou ce mandrin tout en maintenant la douille ou l’écrou aveugle contre une face accessible d’une tôle. La force différentielle impartie à la douille ou à l’écrou entraîne une déformation plastique de la douille ou de l’écrou côté aveugle, créant ainsi une deuxième surface d’appui côté aveugle communément appelé « bulbe ».
Les tiges ou mandrins comprennent en général une gorge de rupture conçue pour casser au-delà de l’application d’un certain effort de traction ou de couple. Des exemples de tels rivets ou mandrins sont décrits dans le document FR3016417, le document FR1377442 ou le document EP1731773A2.
Le côté de l'assemblage où se forme le bulbe n'est pas accessible de sorte qu'il n'est pas possible de déterminer visuellement si le bulbe a été effectivement formé, si le bulbe est de diamètre suffisant, si le bulbe est bien au contact de la face aveugle, et s’il possède une forme convenable.
Une fixation aveugle mal posée peut ne pas assurer l’assemblage des tôles, par exemple parce que la surface d’appui du bulbe contre la face aveugle n’est pas présente ou insuffisante, ou bien parce que les deux parois du bulbe ne sont pas en appui l’une contre l’autre.
Les différents défauts liés au bulbe sont par exemple :
- Pas de formation du bulbe : la douille a légèrement flambé, ou n’a pas flambé suffisamment et la douille est en forme de tonneau ( ); ce défaut peut être dû à un défaut de fabrication de la douille, par exemple un recuit insuffisant ou mal disposé, ou à l’utilisation d’un outil mal étalonné qui ne tire pas à l’effort requis, ou encore dû au choix d’une fixation trop courte par rapport à l’épaisseur de structure à serrer;
- Formation du bulbe avec un appui partiel sur la face aveugle : la douille se déforme en un bulbe mais le bulbe n’est pas « assis » complètement sur la face aveugle, et forme un parapluie ; ce défaut peut apparaître lorsque la longueur de la fixation insérée est trop grande par rapport à l’épaisseur de la structure à serrer ( ) ;
- Forme incorrecte du bulbe : la douille se déforme en un bulbe dont les deux parois ne sont pas en contact l’une avec l’autre ; le bulbe est en forme de cloche ;
- Bulbe formé en partie à l’intérieur du perçage : ce défaut apparaît quand la douille insérée a une capacité de serrage trop petite par rapport à l’épaisseur de structure, ou quand le diamètre de la douille est trop petit par rapport au diamètre du perçage.
Dans tous les cas, un bulbe mal formé ou incomplètement « assis » contre la face aveugle compromet la tenue de l’assemblage notamment parce que la précharge installée dans l’assemblage est nulle ou insuffisante.
Pour s’assurer de la bonne installation d’une fixation aveugle, il est connu d'utiliser des outillages munis de capteurs capables de détecter des signaux issus de l’outillage lors de l’installation de la fixation aveugle, puis de traiter ces signaux par divers algorithmes pour déduire, par comparaison avec des courbes ou valeurs préétablies, un état de la fixation. Les signaux sont fréquemment convertis en courbes effort/déplacement, dans lesquelles l’effort de traction est porté en ordonnées tandis que le déplacement de la tige ou du mandrin est porté en abscisse.
Le document US7503196 enseigne ainsi de comparer la courbe effort/déplacement à une enveloppe de courbes effort/déplacement obtenue empiriquement par de nombreux essais. Si la courbe mesurée « sort » de cette enveloppe, alors il en est déduit que la fixation est mal posée. L’inconvénient de ce procédé est que les enveloppes ne peuvent exclure tous les types de défaut car l’enveloppe sera conséquemment très large, ni toutes les types d’installation (notamment les installations dans diverses configurations d’épaisseurs de structure). Ce procédé présente également l’inconvénient de nécessiter un temps d’analyse assez long puisque chaque point de la courbe doit être comparé à des valeurs maximales et minimales, sur une certaine plage de déplacement.
Le document EP0970766 enseigne de comparer seulement certains points de la courbe effort/déplacement à des plages déplacement /effort obtenues également empiriquement. Cette méthode ne permet pas non plus d’assurer que la fixation aveugle est effectivement bien posée car elle ne permet de d’exclure tous les types de défaut.
D’autres algorithmes s’attachent à utiliser la courbe effort / déplacement en temps réel pour stopper un effort de traction avant qu’il ne devienne trop important et endommage irrémédiablement la fixation.
Par exemple, le document WO2018178186A1 décrit une méthode de vérification de la qualité d’un processus d’assemblage de deux composants par un écrou aveugle, dans laquelle l’effort exercé par l’outillage et le déplacement de l’outillage sont enregistrés lors de l’installation de l’écrou aveugle. Ce document enseigne de calculer de manière continue ou régulière la dérivée du déplacement par rapport à l’effort, et d’interrompre le processus d’installation dès que la valeur de cette dérivée dépasse une valeur prédéterminée. Cette valeur prédéterminée est définie de sorte à indiquer que la déformation plastique de la douille est complète, toute traction ultérieure entraînant inutilement une augmentation significative de l’effort imparti par l’outillage à l’écrou.
Ce procédé en temps réel n’indique cependant pas la qualité correcte ou défectueuse de l’installation de l’écrou. Il permet seulement de distinguer plus clairement à quel moment il est nécessaire d’interrompre la traction.
Cet état de fait constitue un frein à l'utilisation des éléments de fixation aveugle dans certains domaines d'application exigeant un haut niveau de fiabilité des assemblages, par exemple dans les domaines de la construction automobile ou aéronautique.
En conséquence, il existe toujours un besoin d'une méthode permettant de contrôler la qualité de l’installation d’une fixation aveugle de manière complète, fiable et rapide.
La présente invention a pour but de proposer un procédé de contrôle de l'installation d'une fixation aveugle, permettant de déterminer le caractère défectueux d'une installation de cette fixation aveugle.
A cet effet, la présente invention concerne un procédé de contrôle de l’installation d’une fixation aveugle comprenant une douille et une tige, la fixation aveugle étant insérée dans un perçage préalablement formé dans une structure, puis déformée localement à l’aide d’un outillage tirant ou vissant la tige pour déformer la douille en un bulbe d’un côté arrière de la structure jusqu’à la rupture d’une portion d’entraînement de la tige indiquant la fin de l’installation de la fixation aveugle, au moins un signal effort/déplacement ou un signal couple/angle ayant été généré pendant l’installation de la fixation aveugle. Le procédé de vérification comprend les étapes suivantes :
a) identification d’au moins deux points remarquables du au moins un signal, les au moins deux points remarquables étant choisis parmi : un point de début de traction ou un point de début de vissage ; un point de flambage de la douille ; un point de contact de la douille entre le bulbe et le côté arrière de la structure ou un point de contact de la tige entre une tête de la tige et une collerette de la douille ; et un point de consigne d’effort ou un point de rupture de la portion d’entraînement de la tige ;
b) estimation d’au moins un premier paramètre en fonction d’au moins l’un des au moins deux points remarquables identifiés à l’étape a), afin de vérifier que le bulbe est formé et en contact avec le côté arrière de la structure ;
c) estimation d’au moins un deuxième paramètre en fonction d’au moins l’un des au moins deux points remarquables identifiés à l’étape a) afin de vérifier qu’une tension prédéfinie est installée dans la vis une fois la fixation aveugle installée ;
d) pour chaque paramètre estimé, comparaison avec une condition prédéfinie associée qui indique la bonne installation de la fixation ;
l'installation présentant un caractère défectueux lorsqu’au moins un résultat d’une comparaison ne respecte pas la condition prédéfinie.
Le procédé permet d’assurer qu’un bulbe a été effectivement formé, que les deux parois du bulbe sont au contact l’un de l’autre et que la surface totale du bulbe est en appui contre la face aveugle des pièces à assembler.
Selon des modes particuliers de réalisation de l’invention, le procédé comporte les caractéristiques suivantes :
- l’estimation du premier paramètre comprend la comparaison de l’effort de traction au point de flambage avec une plage de pourcentage d’effort de traction au point de consigne ;
- l’estimation du premier paramètre comprend le calcul d’un ratio de la différence d’effort de traction entre le point de contact de la douille et le point de flambage sur la différence de déplacement entre le point de contact de la douille et le point de flambage, et la comparaison du ratio à une valeur minimale ;
- l’estimation du premier paramètre comprend le calcul d’un rapport de la différence de déplacement entre le point de contact de la douille et le point de flambage, et le déplacement de la tige entre le point de début de traction et le point de consigne, et la comparaison du rapport avec une plage de pourcentages ;
- l’estimation du premier paramètre comprend le calcul d’une différence de déplacement entre le point de contact de la douille et le point de flambage et la comparaison avec un pourcentage de la différence entre un diamètre du bulbe théorique attendu et un diamètre théorique du perçage dans lequel la fixation est insérée ;
- l’estimation du deuxième paramètre comprend la comparaison d’un effort de traction au point de consigne, ou d’un couple au point de rupture, ou d’un couple au point de contact de la tige, avec une plage de valeur prédéfinie ;
- l’estimation du deuxième paramètre comprend la comparaison d’un rapport d’une différence de couple et d’un déplacement de la tige entre le point de rupture et le point de contact de la tige avec une plage de valeur prédéfinie ;
- l’estimation du deuxième paramètre comprend la comparaison d’une différence d’angle de rotation de la tige entre le point de contact de la tige et le point de début de rotation avec une plage de valeur prédéfinie ;
- l’estimation du deuxième paramètre comprend la comparaison de la différence entre un couple au point de rupture et une moyenne d’un couple entre les points de contact de la tige et le point de début de vissage avec une plage de valeur prédéfinie ;
- le procédé comprend une étape supplémentaire d’estimation d’au moins un troisième paramètre, en fonction d’au moins l’un des au moins deux points remarquables identifié à l’étape a), afin de vérifier qu’une tête de la tige est en contact avec une collerette de la douille ;
- l’estimation du troisième paramètre comprend la comparaison d’une différence de couple entre le point de contact de la tige et le point de début de vissage avec une plage de pourcentage d’une différence d’effort de traction entre le point de consigne et le point de début de traction ;
- le procédé comprend une étape supplémentaire d’estimation d’au moins un quatrième paramètre en fonction d’au moins l’un des au moins deux points remarquables identifiés à l’étape a), afin de vérifier que la douille n’a pas tourné pendant une étape de vissage de la tige dans la douille ;
- l’estimation du quatrième paramètre comprend le calcul d’une dérivée de la courbe couple / déplacement entre le point de rupture et le point de contact de la vis, et la vérification du signe de ladite dérivée ;
- l’estimation du quatrième paramètre comprend le calcul d’une dérivée centrée courbe couple / déplacement entre le point de rupture et le point de contact de la vis sur au moins deux valeurs adjacentes, et la vérification du signe de ladite dérivée ;
- le procédé comprend en outre une étape de filtrage de l’au moins un signal ;
- l’étape de filtrage comprend : une application d’un filtre de monotonie croissante sur un signal déplacement / effort correspondant à une étape de traction de la tige, pour éliminer les potentiels points où le déplacement pourrait décroître ou stagner, ou application d’un filtre de monotonie décroissant sur un signal déplacement / effort correspondant à une étape de vissage de la tige, pour éliminer les potentiels points où le déplacement pourrait décroître ou stagner ; et un rééchantillonnage en base espace.
L’invention concerne également un dispositif pour mettre en œuvre le procédé de contrôle de la qualité de l’installation décrit ci-dessus, ledit dispositif comprenant des moyens de traitement aptes à identifier les au moins deux points remarquables du au moins un signal et à estimer les au moins premier et deuxième paramètres.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins sur lesquels :
La représente une fixation aveugle 100 commercialisé par la demanderesse sous le nom OPTIBLIND™ (marque déposée). La fixation aveugle 100 comprend une tige 10 et une douille 20 dans laquelle la vis est partiellement logée, et s’étend longitudinalement suivant un axe X. La tige 10 comporte une tête fraisée 11, une portion d’entraînement 13 en prolongement de la tête fraisée, une gorge de rupture 12 au niveau de la jonction entre ladite tête et la portion d’entraînement, ainsi qu’un fût cylindrique 15 placé dans la douille 20 et comprenant une partie filetée 152. La douille 20 comprend un corps tubulaire 21 surmonté d’une collerette 22 élargie aptes à recevoir respectivement le fût cylindrique 15 et la tête fraisée 11 de la tige 10. Une portion de la douille comprend un taraudage 212 apte à s’engager avec le filetage 152 de la tige. Le reste de la surface intérieure 211 de la douille est lisse.
La portion d’entraînement 13, est destiné à coopérer avec un outil d’installation, représenté schématiquement en et décrit ci-après. Selon l’exemple illustré, la portion d’entraînement 13 comporte une portion 14 apte à transmettre un couple de vissage entre l’outil d’installation et la tige 10. La portion d’entrainement est aussi apte à transmettre à la tige 10 un effort de traction exercé par ledit outil. La gorge de rupture 12 est conçue pour casser au-delà d’un certain couple appliqué à la tige 10.
La représente schématiquement une vue en coupe d’un outillage 300 apte à installer la fixation 100. Un exemple d’un tel outillage et son utilisation sont par exemple connus du brevet FR3078906B1 de la demanderesse, et ne seront pas décrits en détail ici.
L’outillage 300 comporte un corps 310 présentant une face d’appui 312, un logement 314 pour recevoir l’élément de préhension 13 de la fixation aveugle 100, et un arbre moteur 316 tournant mû par un moteur 318, capable d’entraîner la fixation 100 dans la direction axiale X au moyen d’une vis à bille ou directement en rotation autour de l’axe X.
L’outillage 300 comporte quatre jauges de contraintes 320 disposées sur la surface extérieure du corps 310, à équidistance les unes des autres, formant un pont de Wheastone. Plus ou moins de jauges peuvent être disposées sur le corps. Les jauges de contraintes mesurent l’effort d’appui imparti par la face d’appui 312 sur la collerette 22 de la douille pendant la traction, effort propagé dans le corps 310. Alternativement, l’outillage ne comporte pas de jauge de contrainte mais comprend un capteur de courant du moteur. Quelle que soit la technologie retenue, les signaux émis par les jauges de contrainte ou du capteur de courant sont représentatives de l’effort de traction F imparti à la fixation 100.
L’outillage comprend de plus un capteur d’angle 322, apte à mesure une position angulaire α de l’arbre moteur 316.
La représente schématiquement les principales étapes d’installation de la fixation 100 pour assembler une structure 200 comprenant une première pièce 200a et une deuxième pièce 200b au moyen d’un outillage 300.
L’installation de la fixation 100 se déroule suivant les principales étapes suivantes :
a) insertion de la fixation 100 dans un perçage préalablement réalisé au travers de deux pièces 200a et 200b. L’insertion de la fixation 100 se fait par une face avant 210a de la première pièce 200a opposée à une face arrière 220b, dite face aveugle, de la deuxième pièce 200b ; une couche de mastic d’interposition 300 peut être éventuellement présente ;
b) insertion de la portion d’entraînement 13 dans le logement 314 de l’outillage, puis traction de la tige 10 simultanément à un blocage de la douille 20 par une pression de sens opposé, exercée par la face d’appui 312 de l’outillage 300 sur une surface 221 de la collerette 22, jusqu’à la formation d’un bulbe 23 au niveau du corps tubulaire 21 de la douille. Lorsque le bulbe est correctement formé, il s’applique contre la face aveugle de l’assemblage de sorte que les pièces structurales 200a et 200b sont serrées l’une contre l’autre entre le bulbe 23 d’une part, et la collerette 22 et la tête 11 de tige d’autre part;
c) vissage de la tige 10 dans la douille 20 jusqu’à la mise en contact de la tête 11 de la tige avec la collerette 22 de la douille ; et
d) vissage ultérieur jusqu’à la rupture de la portion d’entraînement 13 au niveau de la gorge de rupture 12 ; la rupture de la tige 10 déterminant la tension finale installée dans l’assemblage.
La figure 3d représente l’état final de l’assemblage des pièces 200a et 200b avec la fixation 100 posée définitivement.
Evidemment, d’autres outillages peuvent être utilisés pour l’installation de la fixation 100. Par exemple, un premier outillage peut d’abord être utilisé pour tirer sur la portion d’entraînement 13 puis un deuxième outillage peut être utiliser pour visser la tige 10 dans la douille 20 et rompre la portion d’entraînement.
On va décrire en relation avec la un dispositif de contrôle 400 de l’installation d’une fixation aveugle. Ce dispositif peut être mis en œuvre pour les fixations aveugles installées par traction uniquement, ne comprenant pas d’étape de torsion, dont la portion d’entraînement casse au-delà d’un effort de traction donné. Ce dispositif peut également être mis en œuvre pour les fixations aveugles installées par vissage uniquement, ne comprenant pas d’étape de traction, dont la portion d’entraînement casse au-delà d’un effort de couple donné.
Le dispositif de contrôle 400 comprend de préférence un amplificateur 330 adapté pour amplifier les signaux électriques émis par les jauges de contraintes 320 et le capteur d’angle 322. La connexion entre les jauges de contraintes 320, respectivement le capteur d’angle 322, et l’amplificateur peut être filaire ou sans fil.
Après amplification, les signaux électriques sont de préférence filtrés par des moyens de filtrage 332 présentant une bande passante correspondant à la gamme de fréquence des signaux réceptionnés.
Des moyens de traitement 334 sont configurés pour traiter les signaux électriques, après amplification et filtrage. Ces moyens de traitement sont notamment configurés pour calculer des paramètres pendant l’étape de traction et de vissage, notamment pour identifier certaines valeurs d’effort de traction ou de couple et de déplacement parmi les signaux réceptionnés.
Des moyens de comparaison 336 sont en outre configurés pour comparer les paramètres à une valeur ou une plage de valeur prédéfinie. En fonction du résultat de cette comparaison, la déformation de la douille taraudée est considérée comme présentant un caractère correct ou défectueux.
Des moyens d’émission 338 sont en outre configurés pour émettre un signal d’information sur le caractère correct ou défectueux de l’installation de la fixation aveugle 100, après l’étape de traction, ou après l’étape de vissage. Ce signal d’information peut être un signal sonore ou un signal visuel présenté sur un écran à destination d’un opérateur, sur un écran disposé sur l’outillage 300, ou encore un signal émis à travers un protocole de communication, à l’attention d’un équipement ou dispositif informatique d’une unité de production industrielle, par exemple une ligne d’assemblage automatisée.
Le dispositif de contrôle 400 peut être incorporé dans un ordinateur déporté, relié ou non à l’outillage 300, ou dans l’outillage 300.
On va décrire à présent le procédé de contrôle de l’installation d’une fixation aveugle 100 décrite précédemment. Le principe du procédé repose dans l’identification de points particuliers d’effort de traction, de couple et de déplacement, de calculer des paramètres basés sur certains de ces points particuliers pour vérifier si certains critères sont atteints, et de comparer les résultats à une condition prédéfinie, généralement établie par essais sur des groupes de fixations, par exemple par diamètre, dans des configurations différentes, par exemple dans des structures d’épaisseurs différentes, dans la plage de serrage de la fixation et en dehors de cette plage de serrage, avec différents outils.
A cet effet, pendant l’étape de traction, les signaux d’effort émis par les jauges de contraintes 320 et les mesures d’angles α émises par le capteur d’angle 322 sont envoyés à l’amplificateur 330, chaque signal étant envoyé selon une fréquence propre aux jauges de contraintes et au capteur d’angle, de préférence identique. Les signaux sont ensuite éventuellement filtrés par le moyen de filtrage 332. Les moyens de traitement 334 traitent les mesures d’angle pour éventuellement les transformer en déplacement X – certaines mesures d’angle pouvant toutefois être traitées sans être transformées en déplacement. Les moyens de traitement 334 échantillonnent les efforts de traction ou de couple.
Les moyens de traitement 334 permettent ainsi de traiter les efforts de traction F ou de couple C et les angles α pour créer une courbe effort ou couple versus déplacement. La représente une courbe d’effort de traction / couple versus déplacement en translation et angulaire obtenue lors de l’installation d’une fixation tirée puis vissée. Dans cette figure, le déplacement de la tige 10 et l’angle de rotation A de la vis sont indiquées en abscisse tandis que l’effort de traction F est indiqué en ordonnées à gauche de la figure 5, et le couple C en ordonnées à droite de la .
D’après les études menées par la demanderesse, une fixation aveugle du type comportant une tige et une douille, installée soit par une étape de traction suivie d’une étape de vissage, soit par une étape de vissage seule, soit par une étape de traction seule, est bien posée si les deux critères suivants sont atteints :
1. le bulbe est correctement formé et en contact avec la face arrière de la structure,
2. une tension suffisante est installée dans la vis.
Optionnellement, un critère supplémentaire peut être de vérifier que le vissage de la tige dans la douille s’effectue sans rotation de la douille, quand la tige est filetée. Un autre critère optionnel peut être de vérifier que la tête de la tige est en contact avec la collerette de la douille, quand la tige de la fixation aveugle comporte une tête élargie, généralement fraisée ou protubérante.
Un procédé de contrôle de l’installation d’une fixation aveugle du type précité dans laquelle la tige 10 est une vis comprenant un filetage externe, comprend donc l’estimation d’au moins un paramètre permettant l’évaluation de chacun des au moins deux critères précités, et la comparaison avec une condition prédéfinie qui peut être une valeur seuil (minimale ou maximale) ou une plage de valeur acceptable. Si un des critères n’est pas atteint, alors l’installation est considérée comme mauvaise.
Pour cela, la demanderesse a mis en évidence que durant l’installation de la fixation dans des structures à assembler, un signal représentatif du déplacement de la tige en fonction de l’effort de traction et/ou du couple imprimé à cette tige doit être généré, puis un certain nombre de points caractéristiques doivent être détectés. Avantageusement, la courbe est filtrée pour améliorer la précision de détection. Pour une fixation 100 détaillée précédemment, au moins deux points parmi les sept points caractéristiques suivants sont à identifier :
- Le point de début de traction B0, qui correspond à une traction de la fixation, de préférence quand tous les jeux de l’outillage et de la fixation sont rattrapés. La traction sur la vis imprime un effort de compression entre la portion taraudée 212 de la douille et la collerette 22 de la douille qui augmente avec le déplacement de la vis 10, comme indiqué par la portion 502 de la courbe ;
- Le point de flambage B1 de la douille, identifié par l’effort de traction F1 et le déplacement X1, atteint lorsque l’effort de traction surpasse la résistance en compression de la douille 20 qui commence à flamber. Alors que le déplacement de la vis continue, la douille continue de se déformer pour former un bulbe 23. Cette séquence est représentée sur la figure 5 par la portion 503. La traction imprimée sur la vis entraîne une compression axiale du bulbe jusqu’à ce que, idéalement, ces deux parois entrent en contact serré l’une avec l’autre ;
- Le point de contact de la douille B2 avec la structure, identifié par l’effort de traction F2 et le déplacement X2, atteint lorsque le bulbe 23 est tassé sur lui-même et au contact de la face aveugle 220b de la pièce 200b, et que les éléments de structure sont serrés et en contact entre eux, entre la collerette 22 et le bulbe 23 de la douille. Dans cette courbe, l’effort de traction F2 est inférieur à l’effort de flambage F1, mais dans une autre configuration d’installation l’effort de traction F2 peut être égal ou supérieur à l’effort de flambage F1 ;
- Le point de consigne B3, atteint quand l’effort de traction F3 atteint un effort de consigne donné. L’effort augmente fortement entre B2 et B3 avec un faible déplacement de la vis, comme indiqué par la portion 504 de la courbe, indiquant une augmentation de la raideur dans l’assemblage ;
- Le point de début de vissage S1, qui correspond à un couple imprimé à la vis pour la ramener dans la douille, dans un sens de déplacement inverse. Pour les besoins de figuration, le déplacement de la vis sur la figure 5 est indiqué à la position à laquelle l’effort de traction au point de consigne B3 est atteint, et est représenté dans la même direction que celle de la traction, alors que dans la réalité, le déplacement s’effectue bien sûr dans la direction inverse de celle de la traction, et peut débuter à une position atteinte après l’atteinte de l’effort de traction. Le couple augmente faiblement lors de ce déplacement, comme indiqué par la portion 505 de la courbe, n’ayant que les efforts de frottement entre le filetage de la vis et le taraudage de la douille à surmonter ;
- Le point de contact de la vis S2 atteint lorsque la tête 11 de vis est en contact avec la collerette 22 de la douille. Dans cette configuration, la fixation aveugle comporte deux surfaces d’appui sur chaque face extérieure des structures à assembler : le bulbe 23 sur la face aveugle 220b, et l’ensemble comprenant la tête 11 de vis en appui dans la collerette 22 (pour une fixation à tête fraisée) de la douille sur la face avant 210a. Le couple imprimé à la vis augmente alors drastiquement – portion 506 de la courbe – le supplément de couple entraînant une traction dans la vis et une compression dans l’assemblage ;
- Le point de rupture S3, atteint lorsque la portion d’entraînement casse sous un couple donné, qui dépend principalement de la géométrie de la gorge de rupture de la vis et de la matière de la vis.
Pour une fixation aveugle installée seulement par traction, les points caractéristiques à identifier seront les points parmi B0, B1, B2 et B3. Pour une fixation installée seulement par vissage, les points caractéristiques à identifier seront parmi les points C0, C1, C2 et C3 de la courbe de la , la courbe couple / déplacement angulaire ayant l’allure d’une courbe de traction similaire à la courbe de traction de la , entre les points B0 et B3.
Ainsi, pour une fixation 100 du type vissée uniquement détaillée précédemment, dans laquelle la tige est une vis comprenant un filetage externe, au moins deux points parmi les quatre points caractéristiques suivants sont à identifier ( ) :
- Le point de début de vissage C0, qui correspond au début du vissage de la fixation, de préférence quand tous les jeux de l’outillage et de la fixation sont rattrapés. Le vissage de la vis imprime un effort de compression entre la portion taraudée de la douille et la collerette de la douille qui augmente avec la rotation de la vis, comme indiqué par la portion 502B de la courbe ;
- Le point de flambage C1 de la douille, identifié par l’effort de couple C11 et le déplacement angulaire A11, atteint lorsque l’effort de traction surpasse la résistance en compression de la douille qui commence à flamber. Alors que la rotation de la vis continue, la douille continue de se déformer pour former un bulbe. Cette séquence est représentée sur la par la portion 503B. La rotation imprimée sur la vis entraîne une compression axiale du bulbe jusqu’à ce que, idéalement, ces deux parois entrent en contact serré l’une avec l’autre ;
- Le point de contact de la douille C2 avec la structure, identifié par l’effort de couple C12 et le déplacement angulaire A12, atteint lorsque le bulbe est tassé sur lui-même et au contact de la face aveugle 220b de la pièce 200b, et que les éléments de structure sont serrés et en contact entre eux, entre la collerette et le bulbe de la douille ;
- Le point de rupture C3, atteint lorsque la portion d’entraînement casse sous un couple C13 donné, qui dépend principalement de la géométrie de la gorge de rupture de la vis et de la matière de la vis, comme indiqué par la portion 504B de la courbe, indiquant une augmentation de la raideur dans l’assemblage.
Pour chacun des critères, un ou plusieurs paramètres basés sur les valeurs de ces points peut être utilisé pour vérifier si le critère est atteint. Dans la suite de la description, une liste non limitative de ces paramètres va être donnée à titre d’exemple. Plusieurs paramètres peuvent être utilisés selon le niveau de détection qui est souhaité. Plus le nombre de paramètre utilisé est grand, meilleure est la détection des installations incorrectes.
Dans les exemples de paramètres ci-dessous, ‘X’ indique le déplacement en valeur absolue de la tige en mm, ‘A’ indique l’angle de rotation de la fixation en degrés, ‘F’ indique l’effort de traction en N mesuré pendant l’installation, et ‘C’ indique un couple en N.m mesuré pendant l’installation. Quand la tige est une vis filetée, l’angle de rotation A de la fixation peut être transformé en déplacement de la vis ou de la douille quand la vis ne se déplace pas en multipliant l’angle de rotation A par le pas du filetage de la vis (ou de la douille, normalement égal au pas du filetage de la vis).
Critère n°1 – Bulbe formé et en contact avec la structure
Un paramètre pour vérifier ce critère peut être la mesure de l’effort de traction F1 au point de flambage B1, comparé à une plage de valeur qui est fonction de la valeur d’effort de la consigne de traction F3. Par exemple, l’effort de traction F1 au point de flambage B1 est correct lorsqu’il est compris entre 70% et 95% de l’effort F3, comme indiqué par la relation {1} ci-dessous. Le choix de la plage de valeur dépend de la géométrie de la douille, de sa matière, de la dureté dans la portion destinée à flamber et de l’outillage utilisé. Une valeur en dehors de cette plage signifie un flambement incorrect, par exemple parce que la dureté de la douille est inférieure ou supérieure à une dureté attendue.
Un autre paramètre peut être la valeur de la pente de la portion de courbe 504 entre le point de contact de la douille B2 et le point de consigne B3. La pente de cette courbe peut être calculé comme le rapport R1 entre la différence d’effort de traction (F3 -F2) entre le point de consigne B3 et le point de contact de la douille B2, et la différence de déplacement (X3-X2) entre le point de consigne B3 et le point de contact de la douille B2. En variante, le rapport R1 peut être calculé au moyen de la méthode des moindres carrés appliquée à la portion de courbe 504.
Le rapport R1 est représentatif de la raideur de l’assemblage une fois que le bulbe est tassé sur lui-même et sur la face aveugle de la structure, et que les éléments de structure sont plaqués entre la collerette et le bulbe de la douille. Lorsque ce rapport est inférieur à une valeur donnée, ce paramètre indique que la raideur de l’assemblage est inférieure à une raideur attendue, ce qui peut indiquer un bulbe en forme de parapluie, ou un retournement de la collerette 22, qui ne permettent pas d’assurer un serrage correct de l’assemblage. Pour une fixation OPTIBLIND™ de diamètre 8/32’’, le rapport R1 doit par exemple être supérieur à 3 500 N/mm, comme indiqué par la relation {2}.
Cette valeur seuil a été établie statistiquement sur deux cents installations, en discriminant les installations correctes des installations incorrectes, et en calculant pour chacune des courbes la valeur du rapport R1.
Un autre paramètre peut être la différence du déplacement X2 au point de contact de la douille B2 et du déplacement X1 au point de flambage B1 comparé à une plage de déplacement de la différence du déplacement X3 au point de consigne B3 et du déplacement X0 au point de début de traction B0. Par exemple, la plage de paramètre peut être comprise entre 38 et 57%, comme indiqué par la relation {3}.
Les valeurs de la plage peuvent être différentes selon l’outillage utilisé pour l’installation, par exemple entre 35 et 60% quand l’installation est effectuée par un robot.
Un autre paramètre peut être la différence de distance entre le déplacement X2 au point de contact de la douille B2 et le déplacement X1 au point de flambage B1, en fonction d’un diamètre attendu du bulbe. Le déplacement X1-X2 est représentatif de la réduction de longueur de la douille côté aveugle, liée à la vis par les filets en prise, et indirectement du diamètre de bulbe formé. En effet, si le bulbe attendu est par exemple égal à 1,5 fois le diamètre du perçage, alors la réduction de longueur géométrique théorique est égale à deux fois le rayon de bulbe formé, moins le rayon du perçage, comme indiqué par la relation {4}.
Par exemple, pour une fixation aveugle OPTIBLIND™ de diamètre 8/32’’ (6,32 mm) destinée à être installée dans un perçage de 6,35 mm, la différence de déplacement de la vis entre le point de contact de la douille B2 et le point de flambage B1 doit être supérieure à 3,01 mm en utilisant la relation {4}.
Lorsque ce paramètre est inférieur à 3,01 mm, cela signifie que le bulbe n’a pas atteint son diamètre optimal, soit parce que la fixation installée a une capacité de serrage inférieure à l’épaisseur de la structure, soit que la douille n’a pu se déformer pour des raisons structurelles, par exemple parce que la dureté de la douille est supérieure à celle attendue.
Un autre paramètre peut être de comparer la différence du déplacement angulaire de la fixation entre le point de contact de la vis S2 et le point de début de vissage S1 à une plage de déplacement angulaire de la fixation, en utilisant les mesures du capteur d’angle 322 sans traiter cette mesure par le moyen de traitement 334. Le déplacement angulaire entre S1 et S2 est une alternative à la mesure du déplacement entre le point de début de traction B0 et le point de consigne B3 – également possible, mais elle plus précise. Le déplacement angulaire de la vis correspond à un déplacement en translation de la vis. Un déplacement angulaire en dehors de la plage attendue indique que la vis a une course trop importante ou insuffisante par rapport à l’épaisseur à serrer, et donc que la fixation n’est pas adaptée à l’épaisseur à serrer. Un exemple pour une fixation aveugle OPTIBLIND™ de diamètre 8/32’’ est donné par la relation {5}.
{1} 70% FB3< FB1< 95% FB3
{2} R1 = (FB 3– FB 2) / (XB 3– XB 2) > 3 500 N/mm
{3} 38% (XB3-XB0) < (XB2-XB1) < 57 % (XB3-XB0)
{4} (XB2-XB1) > 95 % (1,5 x diamètre perçage – diamètre du perçage)
{5} 1800° < Afixation S2– Afixation S1< 2850°
Critère n°
2
–
Une tension suffisante est installée dans la vis
Un paramètre pour vérifier ce critère peut être de comparer le couple C3 au point de rupture S3 à une plage de couple attendu. Si la rupture de l’élément de préhension intervient en-dessous de la borne inférieure de la plage, l’élément de préhension a probablement été rompu par un ensemble de flexion et de torsion, par exemple parce que l’outillage était appliqué sur la fixation autrement que dans une direction normale à la fixation. Une conséquence peut être que la tension installée dans la vis ne sera pas celle attendue. Si la casse intervient au-dessus de la borne supérieure de la plage, cela peut indiquer un problème dans l’outillage d’installation, ou indiquer que la gorge de rupture n’est pas conforme à la définition. Un exemple de ce paramètre est donné par la relation {6}.
Un autre paramètre peut être de comparer la différence d’angle de rotation de la fixation entre le point de rupture S3 et le point de contact de la vis S2 à une plage d’angle. En variante, la différence d’angle peut être convertie en déplacement en multipliant l’angle de la rotation par le pas du filetage de la vis. En effet, au point S2, la tête 11 de la vis est normalement en appui dans ou sur la collerette 22 de la douille - en fonction de la forme de la tête, fraisée ou protubérante. L’application d’un couple supplémentaire ne vise pas à déplacer la vis, qui est physiquement bloquée en translation par la douille, mais vise à installer une tension dans la vis, jusqu’au moment où la contrainte devient supérieure à la contrainte que peut supporter la gorge de rupture 12. Un déplacement supérieur ou inférieur à un certain niveau indique un problème d’installation ou un problème de fixation (matériau, gorge de rupture…). Un exemple est donné par la relation {7}.
Un autre paramètre peut être de calculer la pente du signal de couple / déplacement entre le point de rupture S3 et le point de contact de la vis S2, et de le comparer à une plage de valeurs. Cette pente est représentative principalement de la déformation élastique de la vis. Lorsque la valeur de cette pente est en dehors de la plage attendue, cela peut signifier que la vis ne s’est pas assez ou s’est trop déformée dans la direction longitudinale X. Par exemple, un bulbe insuffisamment formé à l’issue de l’étape de traction pourra être encore déformé par la rotation de la vis, mais celle-ci ne sera pas mise en contrainte et la pente sera inférieure à la borne inférieure de la plage. Un exemple est donné par la relation {8}.
Un autre paramètre peut être de comparer la différence entre le couple au point de rupture S3 et la moyenne du couple entre le point de début de vissage S1 et le point de contact de la vis S2 à une plage d’effort attendu. Ce paramètre est représentatif des couples de frottement entre la vis et la douille. Des couples de frottement trop importants peuvent signifier qu’une grande partie du couple imprimé à la vis n’est pas utilisé pour mettre la vis en tension, ce qui peut résulter en une tension insuffisante dans la vis. Un exemple est donné par la relation {9}.
Un autre paramètre, alternatif au paramètre précédent, peut être de comparer le couple C2 au point de contact de la vis S2, ou la moyenne de couple entre le point de début de vissage S1 et le point de contact de la vis S2, à une valeur de couple seuil maximale, ou à une plage de valeur de couple. Une valeur inférieure à la borne inférieure peut révéler l’absence d’un dispositif de freinage entre la vis et la douille, ce qui, en opération, peut générer un desserrage de la vis. Un exemple est donné par la relation {10}.
Par exemple, pour une fixation aveugle OPTIBLIND™ de diamètre 8/32’’, ces paramètres peuvent être :
{6} 6,5 Nm < CS3< 8 Nm
{7} 70° < Afixation S3– Afixation S2< 240°
{8} 5 Nm/mm < pente (S3-S2) < 30 Nm/mm
{9} 5,8 Nm < CS3- CMoyenne (S1;S2)< 8 Nm
{10} 0,1 Nm < CS2< 2 Nm
Critère n°
3 Optionnel
- La tête de la vis est en contact avec la tête de la douille
La vis 10 de la fixation OPTIBLIND™ comporte une tête 11 fraisée ou protubérante, de diamètre élargi par rapport au diamètre du fût 15 qui, une fois installée dans ou sur la collerette 22 de la douille, forme la tête de la fixation. Pour un tel type de fixation, il est nécessaire de vérifier que la tête 11 de la vis est en contact avec la collerette 22 de la douille. Ces deux éléments étant du côté accessible, la vérification peut se faire au moyen d’une caméra, ou par un opérateur maniant une cale, une fois la fixation installée.
Il est aussi possible de mesurer le déplacement de la vis 10 sur la zone de serrage entre les points S1 et S2, et de le comparer au déplacement de la vis pendant l’étape de traction entre B0 et B3. Bien qu’intuitivement les deux déplacements doivent correspondre théoriquement à 100%, une analyse statistique de ces déplacements peut montrer que cette correspondance n’est que partielle selon le type d’outillage utilisé. Par exemple, pour une fixation aveugle OPTIBLIND™ de diamètre 8/32’’ installée avec un outil manuel, la tête de la vis est au contact de la collerette de la douille si le déplacement de la vis sur la zone de serrage entre S1 et S2 est comprise entre 64% et 90% du déplacement de la vis entre les points B0 et B3 pendant l’étape de traction, comme indiqué par la relation {11} :
{11} 64 % (XB3-XB0) < (XS2-XS1) < 90 % (XB3-XB0)
Pour une même fixation installée avec un robot utilisant une autre cinématique, ou installée au moyen de deux outillages différents pour la traction et le vissage, la tête de la vis est au contact de la collerette de la douille si le déplacement de la vis sur la zone de serrage entre S1 et S2 est comprise entre 46% et 74% du déplacement de la vis entre les points B0 et B3 pendant l’étape de traction.
En effet, quand les déplacements sont issus de conversions d’angles de rotation de l’arbre moteur et/ou d’angle de rotation de la fixation, quand l’outillage utilise des moyens élastiques pour compenser les déplacements des différents éléments de l’outillage, les déplacements calculés ne sont pas des déplacements réels, mais des approximations. Par ailleurs, la position du point de début de vissage S1 peut différer du point réel de début de vissage en fonction des algorithmes de traitement de signal et détection des points utilisés. Les plages indiquées correspondent alors à des plages de correction des incertitudes ci-dessus.
Critère n°
4 Optionnel
–
L
e vissage
de la vis dans la douille s’effectue sans rotation de la douille.
La fixation OPTIBLIND™ a la particularité de ne posséder aucune empreinte ou moyen d’accroche avec un outil sur la face avant de la collerette. Pendant la phase de vissage, la rotation de la douille est bloquée par les frottements résistants générés entre des surfaces de contact de la douille 20 et de la structure 200, la vis 11 étant par ailleurs maintenue en tension côté accessible de la structure. Ce phénomène suffit généralement à bloquer toute rotation, sauf par exemple si la fixation est installée dans un perçage de diamètre trop grand, ou si le bulbe n’a pas atteint le diamètre suffisant.
Le fait que la portion d’entraînement casse à l’effort de consigne ne suffit pas à établir en soi que la douille n’a pas tourné pendant la phase de vissage et/ou de rupture. Une rotation peut signifier que le bulbe n’est pas suffisamment plaqué contre la face arrière, ou plaqué avec quelques défauts locaux de contact, ce qui peut induire une perte de précharge de la structure en opération. Inversement, une faible rotation n’est pas nécessairement signe d’une mauvaise installation, la précharge résiduelle dans la structure pouvant être suffisante au regard du besoin.
Si ce critère est retenu pour contrôler l’installation d’une fixation aveugle, un premier moyen de détection d’une rotation de la douille peut être simplement un moyen visuel, par exemple une caméra visualisant une ou plusieurs marques apposées sur la collerette de la douille, disposée du côté accessible, pendant ou après l’installation. Ces marques peuvent être appliquées sur la collerette de la douille lors de la fabrication.
Un deuxième moyen possible est de calculer la dérivée de la courbe couple / déplacement sur la partie de rupture entre les points S2 et S3, et de vérifier qu’elle est toujours positive. En effet, une dérivée négative indique une baisse inattendue du couple appliqué, signe d’une rotation de la douille. Un tel paramètre répondrait ainsi à la relation {12} :
{12} > 0
Un moyen amélioré est de calculer la dérivée centrée sur au moins deux valeurs entre les points S2 et S3, et de préférence sur au moins cinq valeurs, afin d’éviter les erreurs de calcul dues à la sensibilité du capteur d’angle 322 qui peut induire localement de faux calculs.
Traitement des signaux
Dans le cas d’une installation d’une fixation aveugle du type « tirée-vissée » générant un signal couvrant les deux phases traction et vissage de la tige, le traitement des signaux de traction et de couple peut comprendre trois étapes :
- Une étape de découpage en deux phases, la première phase correspondant à une étape de traction correspondant à une évolution croissante du déplacement X de la vis 10 entre les points B0 et B3, et une étape de vissage correspondant à une évolution décroissante du déplacement X de la vis 10 entre les points S1 et S3 ;
- Une étape de traitement des signaux de la première phase, et
- Une étape de traitement de la deuxième étape.
Evidemment, dans le cas d’une installation d’une fixation installée uniquement par traction ou par vissage, le découpage entre les deux étapes n’a pas lieu d’être effectué.
L’étape de traitement des signaux de la première phase de traction, ou de l’unique phase de traction, peut comprendre :
- L’application d’un filtre de monotonie croissante pour éliminer les potentiels points où le déplacement X pourrait décroître ou stagner,
- Un rééchantillonnage en base espace, par exemple tous les 0.01 mm.
Le point B0 peut être identifié quand l’effort de traction dépasse une valeur seuil, par exemple 200 N. Cette valeur est en effet suffisante pour filtrer les efforts d’appui de l’outillage sur la collerette de la douille.
Le point B1 peut être identifié en étudiant la variation de pente de la courbe d’effort, par exemple en calculant la dérivée des portions de courbes 502 et 503, puis en calculant la différence entre une moyenne glissante à gauche sur N points et une moyenne glissante à droite sur N points, N valant par exemple 5. Chacune de ces moyennes génère un retard temporel dont la différence est une image sans retard du taux de variation de la courbe. Une moyenne glissante est ensuite appliquée pour filtrer la différence. Le point B1 est donné au passage par zéro de cette courbe ou par son minimum, si le passage à zéro n’existe pas.
Le point B2 peut être identifié en minorant la pente de la portion de courbe 504 avant d’atteindre l’effort de consigne, et en intersectant cette pente avec les déplacements en abscisse. Du point de consigne B3, on balaye les derniers points de la courbe et on calcule la pente de la droite ainsi formée. Le minimum de cette pente donne le point B2.
Le point B3 peut être identifié comme étant le premier dépassement de l’effort de consigne, par exemple fixé à 12 400 N pour une fixation OPTIBLIND™ de diamètre 8/32’’.
L’étape de traitement des signaux de la deuxième phase de vissage peut comprendre :
- L’application d’un filtre de monotonie décroissante pour éliminer les potentiels points où le déplacement X de la vis pourrait croître ou stagner,
- Un rééchantillonnage en base espace, par exemple tous les 0.01mm,
- Découpage du signal en une zone de vissage entre S1 et S2, représenté par la portion de courbe 505 sur la figure 5 et une zone de rupture entre S2 et S3 représentée par la courbe 506 sur la figure 5.
Lorsque la fixation aveugle est installée uniquement par vissage, la vis ne se déplace pas en translation, seule la portion taraudée de douille se déplace dans la direction X vers la face arrière lorsque le bulbe se forme. Ce déplacement peut être mesuré indirectement en mesurant l’angle de rotation imprimée à la vis, et en multipliant cet angle par le pas du filetage de la vis. Par exemple, une vis ayant un filetage nominal de 0,1900-32 selon la norme AS8879 UNJF-3A, le filetage a un pas de 0,79 mm. Une rotation de la vis de 360° indique donc que le taraudage de la douille a parcouru en translation 0,79 mm.
Le point S1 peut être identifié en recherchant le maximum de la différence entre la courbe de couple et une droite passant par un point S1Max, correspondant au plus grand déplacement d’un ensemble de points définis comme étant inférieur à un couple minimum, et un point S1Min, correspondant au plus petit déplacement d’un ensemble de points définis comme étant supérieur à un couple maximum.
Le point S2 peut être identifié en recherchant le maximum de la différence entre la courbe de couple et une droite passant par un point S2Mincorrespondant au plus petit déplacement d’un ensemble de points définis comme étant inférieur à un couple minimum, et un point S2Maxcorrespondant au plus grand déplacement d’un ensemble de points définis comme étant supérieur à un couple maximum.
Le point S3 peut être identifié comme étant le dernier couple atteint avant la rupture.
Dans la suite de la description, plusieurs exemples de ‘mauvaises‘ installations d’une fixation 100 sont indiqués. La Table 1 donne une synthèse des résultats pour les douze paramètres utilisés dans sept exemples. Un paramètre répondant au critère est noté comme « OK », un paramètre ne répondant pas au critère est noté comme « NOK ».
Dans certains cas d’installation de fixations du type tiré puis vissé, le procédé permet de savoir que l’installation est défectueuse dès que l’étape de traction est terminée. Quand l’analyse est effectuée en temps réel, il n’est pas nécessaire de procéder au vissage de la vis dans la douille. Il est plus intéressant pour un utilisateur d’enlever la vis au moyen de l’élément de préhension puis d’enlever la douille partiellement déformée et de procéder à une nouvelle installation avec une autre fixation. Quand l’analyse est effectuée après l’installation, il n’est pas nécessaire de traiter le signal de l’étape de vissage.
EXEMPLE
1
Dans cet exemple, une fixation aveugle 100 de diamètre 8/32’’ (6,32 mm) et de capacité de serrage minimale de 12,50 mm est installée dans une structure présentant un perçage de 6,35 mm et une épaisseur de 11,90 mm. Dans cet exemple qui représente un choix erroné de longueur de fixation - bien trop longue par rapport à l’épaisseur de structure -, la montre que la douille s’est déformée incomplètement, et présente une forme de parapluie, c’est-à-dire que seule une petite portion annulaire est effectivement plaquée contre la face arrière, les bords du bulbe étant relevés.
Le choix d’une fixation trop longue est détecté par le paramètre de la relation {5}, supérieur à la borne supérieure de la plage attendue, car l’installation a nécessité de visser la vis 10 dans la douille 20 sur une plage angulaire bien plus grande que la plage angulaire d’une fixation de longueur correcte.
EXEMPLE
2
Dans cet exemple, une fixation aveugle de diamètre 8/32’’ (6,32 mm) et de capacité de serrage maximale de 11,31 mm est installée dans une structure présentant un perçage de 6,35 mm et une épaisseur de 11,90 mm. Dans cet exemple qui représente un choix erroné de longueur de fixation - bien trop courte par rapport à l’épaisseur de structure, la est une photographie de la douille formée sur la face aveugle au cours de cette installation, montrant que la douille s’est déformée en formant un bulbe de faible diamètre.
Deux défauts ont été détectés pendant l’étape de traction, notamment le paramètre {4} relatif au diamètre extérieur du bulbe : la valeur calculée est inférieure à la valeur attendue, ce qui représente un défaut lié au choix d’une fixation trop courte par rapport à l’épaisseur de structure à serrer, ayant une longueur utile déformable de douille insuffisante pour cette épaisseur.
Deux paramètres n’utilisant que des points caractéristiques de l’étape de traction, il aurait été possible de stopper l’installation sans calculer les autres paramètres.
EXEMPLE
S
3 ET 4
Dans ces exemples, une fixation aveugle de diamètre 8/32’’ (6,32 mm) et de capacité de serrage de 10,91 à 12,90 mm est installée dans une structure présentant un perçage de 9/32’’ (7,14 mm), c’est-à-dire plus grand que le diamètre de la fixation, et une épaisseur de 11,90 mm. Les figures 8 et 9 sont des photographies de la douille formée sur la face aveugle au cours de ces deux installations, montrant que la douille s’est déformée dans un cas en parapluie et dans un deuxième cas en tonneau, c’est-à-dire que la douille s’est peu déformée pendant la traction.
La déformation de la douille lors de l’installation d’une fixation dans un perçage trop grand est instable, sans doute à cause d’un manque d’appui du bulbe sur la face aveugle de la structure et/ou d’un défaut de coaxialité entre l’axe de la fixation et l’axe du perçage. Ainsi, selon la prédominance du défaut, les paramètres permettant la détection d’une installation incorrecte ne sont pas tous identiques.
On note cependant que dans les deux exemples, l’effort de flambage FB1est bien au-dessus de la plage attendue du paramètre {1}.
Plusieurs paramètres n’utilisant que des points caractéristiques de l’étape de traction indiquent un défaut d’installation. Il aurait été possible de stopper l’installation sans calculer les autres paramètres.
EXEMPLE 5
Dans cet exemple, une fixation aveugle de diamètre 8/32’’ (6,32 mm) et de capacité de serrage de 10,91 mm à 12,90 mm est installée dans une structure présentant un perçage de 8/32’’ (6,35 mm), une épaisseur de 12,90 mm et une pente de 10° sur la face arrière, c’est-à-dire supérieure à la pente préconisée pour l’installation de la fixation 100. La est une photographie de la douille formée sur la face aveugle au cours de cette installation.
Dans cet essai, la pente a induit des défauts de formation du bulbe, identifiés par les paramètres des relations {2} à {5}. On note également que le paramètre de la relation {9} relatif à la tension installée dans la vis est inférieur à la borne inférieure de la plage attendue, sans doute à cause des frottements de la vis dans la douille dus à la déformation en pente du bulbe, qui frotte aussi sur le fût 15 de la vis 10.
EXEMPLE 6
Dans cet exemple, une fixation aveugle de diamètre 8/32’’ (6,32 mm) et de capacité de serrage de 10,91 mm à 12,90 mm est installée dans une structure présentant un perçage de 8/32’’ (6,35 mm) et une épaisseur de 12,90 mm, sans mettre en contact la collerette 22 de la douille avec la fraisure de la structure. Il s’agit donc d’un défaut d’installation. La est une photographie de la douille formée sur la face aveugle au cours de cette installation, à distance de la face arrière.
Des défauts ont été détectés pendant la traction indiquant un défaut de formation du bulbe. Un défaut caractéristique d’un manque d’appui du bulbe sur la face arrière est également indiqué par la relation {12}, montrant une rotation de la douille pendant l’étape de vissage, un jeu axial existant entre les extrémités de la douille 20 et les faces avant 210a et arrière 220b de la structure.
EXEMPLE 7
Dans cet exemple, une fixation aveugle de diamètre 8/32’’ (6,32 mm) et de capacité de serrage de 10,91 mm à 12,90 mm est installée dans une structure présentant un perçage de 8/32’’ (6,35 mm) et une épaisseur de 10,91 mm, sans accoster la tête de la douille dans la fraisure de la structure. Il s’agit donc d’un défaut d’installation. La est une photographie de la douille formée sur la face aveugle au cours de cette installation, également à distance de la face arrière. Lors de cette installation, la tête 11 de la vis n’a pu être accostée dans la collerette 22 de la douille, sans pouvoir casser l’élément de préhension 13.
De nombreux paramètres indiquent une mauvaise installation, relatifs à des défauts de forme du bulbe, de tension installée dans la vis, de rotation de la douille et bien sûr, d’un manque de tension installée dans la vis.
Le tableau 1 ci-dessous présente les résultats des exemples ci-dessus :
| Critère | Relation | Paramètre | Ex. 1 | Ex. 2 | Ex. 3 | Ex. 4 | Ex. 5 | Ex. 6 | Ex. 7 |
| Bulbe correctement formé | {1} | 70% FB3< FB1< 95% FB3 | OK | OK | NOK | NOK | OK | OK | OK |
| {2} | (FB3– FB2) / (XB3– XB2) > 3 500 N/mm | OK | OK | OK | NOK | NOK | OK | OK | |
| {3} | 38% (XB3-XB0) < (XB2-XB1) < 57 % (XB3-XB0) | OK | NOK | OK | NOK | NOK | NOK | OK | |
| {4} | (XB2-XB1) > 3,01 mm | OK | NOK | OK | NOK | NOK | NOK | NOK | |
| {5} | 1800° < AfixationS2 – AfixationS1 < 2850° | NOK | NOK | OK | OK | NOK | OK | NOK | |
| Tension installée dans la vis | {6} | 6,5 Nm < CS3< 8 Nm | OK | OK | NOK | NOK | OK | OK | NOK |
| {7} | 70° < AfixationS3 – AfixationS2 < 240° | OK | OK | OK | NOK | OK | NOK | NOK | |
| {8} | 5 Nm/mm < (CS3-CS2) / (XS3-XS2) < 30 Nm/mm | OK | OK | OK | OK | OK | OK | NOK | |
| {9} | 5,8 Nm < CS3- CMoyenne (S1;S2)< 8 Nm | OK | OK | NOK | NOK | NOK | OK | NOK | |
| {10} | 0,1 Nm < CS2< 2 Nm | OK | OK | OK | NOK | OK | OK | NOK | |
| Tête de vis en contact avec collerette de douille | {11} | 64 % DB0-B3< DS1-S2< 90 % DB0-B3 | OK | OK | OK | NOK | OK | OK | NOK |
| vissage de la vis dans la douille s’effectue sans rotation de la douille | {12} | 〖(dY_i)/dt〗_(i≠i_S2, i≠i_S3 )> 0 | OK | OK | NOK | NOK | OK | NOK | NOK |
Claims (17)
- Procédé de contrôle de l’installation d’une fixation aveugle (100) comprenant une douille (20) et une tige (10), la fixation aveugle étant insérée dans un perçage préalablement formé dans une structure, puis déformée localement à l’aide d’un outillage (300) tirant ou vissant la tige pour déformer la douille en un bulbe d’un côté arrière de la structure jusqu’à la rupture d’une portion d’entraînement (13) de la tige indiquant la fin de l’installation de la fixation aveugle, au moins un signal effort/déplacement ou un signal couple/angle ayant été généré pendant l’installation de la fixation aveugle, le procédé de vérification étant caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
a) identification d’au moins deux points remarquables du au moins un signal, les au moins deux points remarquables étant choisis parmi : un point de début de traction (B0) ou un point de début de vissage (S1) ; un point de flambage (B1) de la douille ; un point de contact de la douille (B2) entre le bulbe et le côté arrière de la structure ou un point de contact de la tige (S2) entre une tête de la tige et une collerette de la douille ; et un point de consigne d’effort (B3) ou un point de rupture (S3) de la portion d’entraînement de la tige ;
b) estimation d’au moins un premier paramètre en fonction d’au moins l’un des au moins deux points remarquables identifiés à l’étape a), afin de vérifier que le bulbe est formé et en contact avec le côté arrière de la structure ;
c) estimation d’au moins un deuxième paramètre en fonction d’au moins l’un des au moins deux points remarquables identifiés à l’étape a) afin de vérifier qu’une tension prédéfinie est installée dans la tige une fois la fixation aveugle installée ;
d) pour chaque paramètre estimé, comparaison avec une condition prédéfinie associée qui indique la bonne installation de la fixation ;
l'installation présentant un caractère défectueux lorsqu’au moins un résultat d’une comparaison ne respecte pas la condition prédéfinie. - Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’estimation du premier paramètre comprend la comparaison de l’effort de traction au point de flambage (B1) avec une plage de pourcentage d’effort de traction au point de consigne (B3).
- Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’estimation du premier paramètre comprend le calcul d’un ratio de la différence d’effort de traction entre le point de contact de la douille (B2) et le point de flambage (B1) sur la différence de déplacement entre le point de contact de la douille (B2) et le point de flambage (B1), et la comparaison du ratio à une valeur minimale.
- Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’estimation du premier paramètre comprend le calcul d’un rapport de la différence de déplacement entre le point de contact de la douille (B2) et le point de flambage (B1), et le déplacement de la tige entre le point de début de traction (B0) et le point de consigne (B3), et la comparaison du rapport avec une plage de pourcentages.
- Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’estimation du premier paramètre comprend le calcul d’une différence de déplacement entre le point de contact de la douille (B2) et le point de flambage (B1) et la comparaison avec un pourcentage de la différence entre un diamètre du bulbe théorique attendu et un diamètre théorique du perçage dans lequel la fixation est insérée.
- Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’estimation du deuxième paramètre comprend la comparaison d’un effort de traction au point de consigne (B3), ou d’un couple au point de rupture (S3), ou d’un couple au point de contact de la tige (S2), avec une plage de valeur prédéfinie.
- Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’estimation du deuxième paramètre comprend la comparaison d’un rapport d’une différence de couple et d’un déplacement de la tige entre le point de rupture (S3) et le point de contact de la tige (S2) avec une plage de valeur prédéfinie.
- Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’estimation du deuxième paramètre comprend la comparaison d’une différence d’angle de rotation de la tige entre le point de contact de la tige (S2) et le point de début de rotation (S1) avec une plage de valeur prédéfinie.
- Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’estimation du deuxième paramètre comprend la comparaison de la différence entre un couple au point de rupture (S3) et une moyenne d’un couple entre les points de contact de la tige (S2) et le point de début de vissage (S1) avec une plage de valeur prédéfinie.
- Procédé selon l’une des revendications précédentes, comprenant une étape supplémentaire d’estimation d’au moins un troisième paramètre, en fonction d’au moins l’un des au moins deux points remarquables identifié à l’étape a), afin de vérifier qu’une tête (11) de la tige est en contact avec une collerette (22) de la douille.
- Procédé selon la revendication 10, dans lequel l’estimation du troisième paramètre comprend la comparaison d’une différence de couple entre le point de contact de la tige (S2) et le point de début de vissage (S1) avec une plage de pourcentage d’une différence d’effort de traction entre le point de consigne (B3) et le point de début de traction (B0).
- Procédé selon l’une des revendications précédentes, comprenant une étape supplémentaire d’estimation d’au moins un quatrième paramètre en fonction d’au moins l’un des au moins deux points remarquables identifiés à l’étape a), afin de vérifier que la douille (20) n’a pas tourné pendant une étape de vissage de la tige (10) dans la douille.
- Procédé selon la revendication 12, dans lequel l’estimation du quatrième paramètre comprend le calcul d’une dérivée de la courbe couple / déplacement entre le point de rupture (S3) et le point de contact de la tige (S2), et la vérification du signe de ladite dérivée.
- Procédé selon la revendication 12, dans lequel l’estimation du quatrième paramètre comprend le calcul d’une dérivée centrée courbe couple / déplacement entre le point de rupture (S3) et le point de contact de la tige (S2) sur au moins deux valeurs adjacentes, et la vérification du signe de ladite dérivée.
- Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre une étape de filtrage de l’au moins un signal.
- Procédé selon la revendication 15, dans lequel l’étape de filtrage comprend : une application d’un filtre de monotonie croissante sur un signal déplacement / effort correspondant à une étape de traction de la tige, pour éliminer les potentiels points où le déplacement (X) pourrait décroître ou stagner, ou application d’un filtre de monotonie décroissant sur un signal déplacement / effort correspondant à une étape de vissage de la tige, pour éliminer les potentiels points où le déplacement (X) pourrait décroître ou stagner ; et un rééchantillonnage en base espace.
- Dispositif (400) pour mettre en œuvre le procédé selon l’une des revendications précédentes, ledit dispositif comprenant des moyens de traitement (334) aptes à identifier les au moins deux points remarquables du au moins un signal et à estimer les au moins premier et deuxième paramètres.
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