WO2023281169A1 - Machine de rivetage et procede correspondant - Google Patents

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WO2023281169A1
WO2023281169A1 PCT/FR2022/050932 FR2022050932W WO2023281169A1 WO 2023281169 A1 WO2023281169 A1 WO 2023281169A1 FR 2022050932 W FR2022050932 W FR 2022050932W WO 2023281169 A1 WO2023281169 A1 WO 2023281169A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rivet
axis
connecting rods
parts
output shaft
Prior art date
Application number
PCT/FR2022/050932
Other languages
English (en)
Inventor
Didier LEDOUX
Original Assignee
Cybermeca
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cybermeca filed Critical Cybermeca
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Priority to CN202280044576.0A priority patent/CN117545569A/zh
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00—Riveting
    • B21J15/10—Riveting machines
    • B21J15/16—Drives for riveting machines; Transmission means therefor
    • B21J15/26—Drives for riveting machines; Transmission means therefor operated by rotary drive, e.g. by electric motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00—Riveting
    • B21J15/10—Riveting machines
    • B21J15/30—Particular elements, e.g. supports; Suspension equipment specially adapted for portable riveters
    • B21J15/32—Devices for inserting or holding rivets in position with or without feeding arrangements

Definitions

  • the present invention generally relates to the riveting of parts, in particular the riveting of aeronautical parts, such as fuselage sheets.
  • the riveting machine comprises a lower rivet which is intended to cooperate with an upper rivet to crush a rivet placed inside the hole drilled through the parts to be riveted.
  • the upper rivet serves as a holding tool and for setting up the rivet in the drilled hole.
  • the lower rivet serves as a pushing tool and is actuated to exert a force on the rivet in the direction of the upper rivet and thus crush the rivet in the pierced hole of the parts to be riveted.
  • the riveting of parts may require moving the upper rivet (down and up) over a long distance, especially when obstacles are present near the area to be riveted.
  • the document IT UB20 152664 A1 describes a riveter comprising a frame equipped with a guide element for an insertion rod movable between a first rest position and a second insertion position, the insertion rod being actuated between its first and its second position by an electric motor.
  • the present invention aims to provide a new machine and a new method of riveting to overcome all or part of the problems outlined above.
  • the invention relates to a riveting machine for riveting two parts, such as sheets, between them.
  • the machine includes:
  • a motorization system for example a stepper motor associated with a reduction gear, comprising an output shaft;
  • a set of connecting rods articulated together comprising a first connecting rod mounted integral in rotation with the output shaft of the motorization system, and a second connecting rod articulated to the first connecting rod;
  • a guide device configured to guide the movement of the slide along a guide axis
  • lower rivet movable in a direction parallel to the guide axis of the guide device to cooperate with the upper rivet so as to crush the rivet, when said rivet is placed inside a orifice drilled through the parts to be riveted, between said lower and upper studs;
  • a control unit configured to rotate the output shaft of the motorization system so as to move the connecting rods of the connecting rod system from a folded position to an extended position in which the connecting rods are aligned along an axis which intersects the axis of the drive system output shaft.
  • the riveting machine according to the invention may also comprise one or more of the following characteristics taken in any technically permissible combination.
  • the machine comprises an upper sheet clamp and a lower sheet clamp making it possible to clamp the parts to be riveted one against the other, the upper sheet clamp having an opening for positioning the rivet carried the upper rivet in an orifice drilled through the parts to be riveted, the lower clamp having an opening for the passage of the lower rivet and thus allow the crushing of the rivet.
  • the upper sheet clamp which has a section preferably of generally rectangular shape, is pivotally mounted around the axis of the slider, to allow said upper sheet clamp to be moved along a protruding part of the part to be riveted, on the side of which the upper clamp is located, without interference with this protruding part.
  • the number of connecting rods of the set of connecting rods is equal to two.
  • the first connecting rod has an end through which an orifice is provided, and the output shaft of the motorization system extends through said orifice from the end of the first connecting rod.
  • the first connecting rod has a median longitudinal axis which intersects with the axis of the output shaft of the longitudinal motorization system.
  • the guide device has a through hole in which the slider is engaged, the axis of the through hole being the guide axis of the slider.
  • the axis of alignment of the rods in the deployed state is parallel, preferably coaxial, with the axis of movement of the lower rivet which passes through the center of the lower rivet.
  • the angle of rotation of the motorization system is between 20° and 180°.
  • the invention also relates to a method of riveting using a machine according to any one of the preceding embodiments, in which the method comprises the following steps:
  • Figure 1 is a perspective view of a riveting machine according to one embodiment of the invention.
  • Figure 2 is a perspective view of part of the riveting machine of Figure 1 which comprises a motorization system to which is coupled a set of connecting rods articulated to a slider which is provided with an upper rivet and whose the movement is guided by a guide device, the set of connecting rods being in the folded position;
  • Figure 2A is a view of part of the riveting machine of Figure 1, in front view of the drive system;
  • Figure 2B is a view of part of the riveting machine of Figure 1, in axial section of the motorization system;
  • Figure 3 is a sectional view of part of the riveting machine of Figure 1, showing two parts to be riveted clamped between a lower sheet clamp and an upper sheet clamp, in the upper position of the upper rivet which carries a rivet, and in the lower position of the lower rivet;
  • Figure 4 is a view of the elements of Figure 2 during deployment of the set of connecting rods, causing the slider to descend along the guide device;
  • Figure 5 is a view of the elements of Figure 4 in the deployed state of the set of connecting rods so that the upper snap is in the low position;
  • Figure 6 repeats the elements of Figure 3, in the lower position of the upper rivet so that the rivet is inserted into a hole drilled through the part to be riveted, the lower rivet being in the lower position;
  • Figure 7 uses the elements of Figure 6, the lower rivet being moved to the high position to crush the rivet held by the upper rivet in the hole drilled through the parts to be riveted;
  • Figure 8 is a sectional view of part of a riveting machine according to another embodiment of the invention, for which the upper sheet clamp is movable to pivot about an axis parallel to the axis of movement up and down the upper rivet, Figure 8 showing the upper rivet in the high position so that the rivet is not yet introduced into the hole drilled through the parts to be riveted;
  • Figure 9 shows the elements of Figure 8, in the lower position of the upper rivet so that the rivet is introduced into the hole drilled through the parts to be riveted;
  • Figure 10 is a flowchart illustrating the steps of a method according to one embodiment of the invention.
  • the machine allows the riveting operation to be carried out with a large displacement stroke of the upper rivet, for example 200 millimetres.
  • the riveting machine makes it possible to apply a high thrust force to the rivet, for example of the order of 100 daN to 10,000 daN, particularly suitable for aeronautical type applications.
  • the thrust force is applied to the rivet by displacement of the lower rivet and the upper rivet serves as counter-support.
  • the assembly formed by the slider 4, the connecting rod system 3 and the motorization system 2 is arranged, as detailed below, so as to take up the thrust effort reliably, without the risk of the connecting rods folding and the motorization output shaft rotating.
  • the machine includes a drilling tool to pierce a hole through the parts to be riveted into which the rivet can then be brought by the upper rivet.
  • the riveting machine comprises an upper assembly which comprises an upper rivet 5 connected, by a slider and a system of connecting rods 3, to a motorization system 2.
  • the riveting machine also comprises a lower assembly which comprises a lower rivet 9 which can be moved, preferably vertically, in the direction of the upper rivet in order to be able to exert a thrust force on a rivet positioned in a hole drilled in the parts to be riveted. , so that the rivet is crushed between the lower rivet and the upper rivet.
  • a lower assembly which comprises a lower rivet 9 which can be moved, preferably vertically, in the direction of the upper rivet in order to be able to exert a thrust force on a rivet positioned in a hole drilled in the parts to be riveted. , so that the rivet is crushed between the lower rivet and the upper rivet.
  • the riveting machine has in particular a C-shaped frame, the upper part of the C carrying said motorization system which makes it possible to move the upper rivet using the system rods 3, and the lower part of the C carrying the lower rivet.
  • the parts to be riveted are positioned in the opening of the C.
  • the parts 81, 82 to be riveted are kept pressed against each other by an upper clamp 110 and a lower clamp 120 as visible in Figure 3.
  • the drive system 2 has an output shaft 21 of axis A2.
  • the output shaft 21 preferably extends horizontally.
  • the motorization system comprises a geared motor assembly.
  • the motor is preferably a stepper motor.
  • the machine also includes a set 3 of connecting rods articulated together.
  • a first connecting rod 31 has one end which is mounted integral in rotation with the output shaft 21 of the motorization system 2, and a second connecting rod 32 is hinged to the other end of the first connecting rod 31.
  • a slider 4 is hinged to the second connecting rod 32 and provided, at its end opposite to that articulated to the second connecting rod 32, the top snap 5.
  • the first connecting rod 31 is fixed to the output shaft 21 of the motorization system 2 by shrink-fitting on the output shaft 21 of the motorization system 2.
  • the end of the connecting rod 31 has a through hole for its mounting on the output shaft 21.
  • the end of the connecting rod 31 is mounted integral with the output shaft 21 via a mounting part 23, itself mounted by shrink fitting on the output shaft 21.
  • the connecting rod 31 is thus integral in rotation with the output shaft 21 of the motorization system.
  • the median longitudinal axis A31 of the first connecting rod 31 intersects with the axis A2 of the output shaft 21 of the longitudinal motorization system 2.
  • the A3132 articulation axis of the connecting rods is parallel to the axis A2 of the output shaft 21 of the motorization system.
  • the axis of articulation A34 of the slider 4 to the connecting rod 32 is parallel to the axis A2 of the output shaft 21 of the motorization system.
  • the machine comprises a guide device 6 which makes it possible to guide the slider 4.
  • the guide device 6 has a through hole in which the slider 4 is engaged.
  • the slider 4 is thus guided sliding by the guide device 6 in a direction perpendicular to the axis of the output shaft 21 of the motorization system 2.
  • the slider 4 can thus slide vertically.
  • the entire motorization system, the connecting rods with slider, and the guiding device is mounted on a carriage that can be moved along a guide rail along an axis parallel to the axis of the shaft. output of the motorization system 2.
  • the guide rail is fixed to a movable support vertically, and optionally horizontally.
  • the lower rivet 9 forms a movable thrust element, preferably vertically, towards the upper rivet 5 and capable of cooperating with the upper rivet 5 to crush the rivet 7, when said rivet is placed inside a orifice 87 pierced through the parts 81, 82 to be riveted, between said rivets 5, 9 lower and upper ( Figures 6-7).
  • the parts 81, 82 to be riveted are held tight against each other using a lower clamp 120 and an upper clamp 110.
  • the connecting rods 31, 32 are aligned along an axis A3 coaxial with the guide axis A6 6 of the guide device, that is to say the longitudinal axis A4 of the slider 4, which also corresponds to the thrust axis A1 of the lower rivet 9.
  • Axis A3 corresponds to the median longitudinal axis of the connecting rods in the extended state.
  • the axis A2 of the output shaft 21 of the motorization system 2 and the axis A3 for aligning the connecting rods in the deployed position are coplanar .
  • Such an arrangement allows the alignment of the connecting rods 31, 32 and the output shaft 21 of the motorization system 2 to take up the thrust force of the lower rivet 9, reliably without risk of untimely folding of the connecting rods, and thus makes it possible to obtain a reliable crushing of the rivet 7 by pushing the lower rivet 9 in the direction of the upper rivet 5, even for a great effort.
  • the slider In the folded position of the rods as shown in Figures 1-4, the slider is in the high position.
  • the passage in the deployed position of the connecting rods makes it possible to move the slider downwards and thus to lower the upper rivet 5, to bring the rivet 7 into the drilling orifice 87 provided through the two parts 81, 82 to be riveted.
  • the feed and thrust direction on the rivet is vertical.
  • connection rods between the motorization system and the upper rivet allows the upper rivet to be moved over a long stroke which is a function of the length of the rods. Since the connecting rods are elongated elements, such as rods, their size in width is limited, so that the machine can easily be designed to allow movement of the connecting rods, while maintaining a limited size of the machine.
  • the machine comprises an upper sheet clamp 110 and a lower sheet clamp 120 making it possible to clamp the parts 81, 82 to be riveted against each other.
  • the upper clamp 110 has an opening for positioning the rivet 7 carried the upper rivet 5 in a hole drilled through the parts 81, 82 to be riveted.
  • the lower sheet clamp 120 has an opening for the passage of the lower rivet 9 and thus allow the crushing of the rivet 7 against the upper rivet 5, in the hole drilled through the parts 81, 82 to be riveted.
  • the lower rivet 9 is movable along the axis A1, preferably vertical, to push on the rivet and thus crush it while the upper rivet, and the associated assembly formed by the slider, the connecting rods and the motor shaft resume the thrust force of the lower link.
  • the upper sheet clamp, referenced 110 ' is pivotally mounted around an axis parallel, preferably coaxial, to the axis A4 of the slider 4, which also corresponds to axis A1 movement of the lower rivet (or the axis of the hole drilled in the parts to be riveted).
  • the upper clamp 110′ has a section that is preferably generally rectangular in shape and elongated along the axis A1.
  • the connecting rods 31, 32 are in the folded position so that the upper rivet 5 is in the high position.
  • the upper rivet 5 is positioned above a hole drilled through the two parts 81, 82 to be riveted.
  • the motorization system 2 is powered to rotate in the direction of deployment of the connecting rods (step 1010), preferably order of a quarter turn.
  • the rotation of the motorization system 2 thus causes the slider 4 to move along the guide zone of the guide device 6, which is a through hole in the example illustrated in the figures, in the direction of a descent (vertical) of the upper rivet 5.
  • step 1020 the lower rivet 9 is moved towards the upper rivet 5 to push on the rivet 7 and crush it, the thrust force being taken up by the assembly formed by the upper bottle 5, the slider 4, the set of connecting rods 3 and the output shaft 21 of the motorization system.
  • the motorization system 2 and the movements of the various elements, such as the lower rivet 9, and, depending on the embodiment chosen, the rotation of the upper clamp 110', can be controlled by a control unit 100 ( Figure 1).
  • the control unit 100 can be in the form of a processor and a data memory in which computer instructions that can be executed by said processor are stored, or even in the form of a microcontroller.
  • the functions and steps described can be implemented in the form of a computer program or via hardware components (eg networks of programmable gates).
  • the functions and steps operated by the control unit in particular for the control of actuation of the lower rivet, for the control of the motorization system, of motor(s) associated with the carriage(s) of movement of the assembly which carries the motorization system to which the upper rivet and the sliding guide device are coupled, and for the possible control of the rotation of the upper sheet clamp, can be carried out by sets of instructions or modules implemented in a processor or controller or be produced by dedicated electronic components or components of the FPGA or ASIC type. It is also possible to combine computer parts and electronic parts.
  • the control unit is thus an electronic and/or computer unit.
  • said unit is configured to carry out a given operation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Insertion Pins And Rivets (AREA)
  • Press Drives And Press Lines (AREA)

Abstract

L'invention concerne une machine de rivetage permettant de riveter deux pièces. La machine comprend un système de motorisation (2) comprenant un arbre de sortie, un ensemble (3) de bielles articulées entre elles, comprenant une première bielle (31) montée solidaire en rotation de l'arbre de sortie du système de motorisation (2), et une deuxième bielle (32) articulée à la première bielle (31), un coulisseau (4) articulé à la deuxième bielle (32) et muni à son extrémité opposée à celle articulée à la deuxième bielle, d'une bouterolle (5) supérieure, un dispositif de guidage (6) présentant un orifice traversant dans lequel est engagé le coulisseau (4), et une bouterolle (9) inférieure, apte à coopérer avec la bouterolle (5) supérieure pour écraser le rivet, lorsque ledit rivet est disposé à l'intérieur d'un orifice percé à travers les pièces à riveter, entre lesdites bouterolles inférieure et supérieure. La rotation de l'arbre de sortie du système de motorisation (2) entraine en déplacement le coulisseau (4) le long de l'orifice traversant du dispositif de guidage (6), pour permettre par passage des bielles (31, 32) d'une position repliée à une position déployée, la descente de la bouterolle supérieure (5), pour amener le rivet dans l'orifice de perçage ménagé à travers les deux pièces à riveter.

Description

Description
Titre de l'invention : Machine de rivetage et procédé correspondant
[0001] DOMAINE DE L’INVENTION
[0002] La présente invention concerne de manière générale le rivetage de pièces, notamment le rivetage de pièces aéronautiques, telles que des tôles de fuselage.
[0003] ART ANTERIEUR
[0004] Pour riveter des pièces, telles que des tôles, il est connu d’utiliser une machine de rivetage qui comprend un serre-tôle supérieur et un serre-tôle inférieur pour permettre de serrer les pièces à riveter en vue de leur perçage puis de leur rivetage.
[0005] La machine de rivetage comprend une bouterolle inférieure qui est destinée à coopérer avec une bouterolle supérieure pour écraser un rivet disposé à l’intérieur de l’orifice percé à travers les pièces à riveter.
[0006] La bouterolle supérieure sert d’outil de maintien et de mise en place de rivet dans l’orifice percé. La bouterolle inférieure sert d’outil de poussée et est actionnée pour exercer un effort sur le rivet en direction de la bouterolle supérieure et ainsi écraser le rivet dans l’orifice percé des pièces à riveter.
[0007] Pour déplacer la bouterolle supérieure de manière à amener le rivet dans l’orifice percé, et maintenir la bouterolle supérieure en position en regard de la bouterolle inférieure, il est connu d’utiliser des systèmes de vérins.
[0008] Cependant, le rivetage de pièces, notamment dans le domaine aéronautique, peut nécessiter de déplacer la bouterolle supérieure (descente et remontée) sur une grande distance, notamment lorsque des obstacles sont présents à proximité de la zone à riveter.
[0009] Pour obtenir une grande course de déplacement de la bouterolle supérieure, en utilisant une machine du type de celles connues de l’état de la technique, on constate qu’il faudrait remplacer le système de vérin de la machine par un autre système de vérin de dimensionnement plus important, ce qui augmenterait l’encombrement de la machine.
[0010] Le document IT UB20 152664 A1 décrit une riveteuse comprenant un châssis équipé d'un élément de guidage d'une tige d'insertion mobile entre une première position de repos et une deuxième position d’insertion, la tige d'insertion étant actionnée entre sa première et sa seconde position par un moteur électrique.
[0011] La présente invention a pour but de proposer une nouvelle machine et un nouveau procédé de rivetage permettant de pallier tout ou partie des problèmes exposés ci-dessus.
[0012] RESUME DE L’INVENTION
[0013] A cet effet, l’invention a pour objet une machine de rivetage permettant de riveter deux pièces, telles que des tôles, entre elles. La machine comprend :
- un système de motorisation, par exemple un moteur pas à pas associé à un réducteur, comprenant un arbre de sortie;
- un ensemble de bielles articulées entre elles, comprenant une première bielle montée solidaire en rotation de l’arbre de sortie du système de motorisation, et une deuxième bielle articulée à la première bielle;
- un coulisseau articulé à la deuxième bielle et muni à son extrémité opposée à celle articulée à la deuxième bielle, d’un outil de maintien et de mise en place de rivet, appelé bouterolle supérieure;
- un dispositif de guidage configuré pour guider le déplacement du coulisseau selon un axe de guidage;
- un élément de poussée, appelé bouterolle inférieure, déplaçable selon une direction parallèle à l’axe de guidage du dispositif de guidage pour coopérer avec la bouterolle supérieure de manière à écraser le rivet, lorsque ledit rivet est disposé à l’intérieur d’un orifice percé à travers les pièces à riveter, entre lesdites bouterolles inférieure et supérieure; et
- une unité de pilotage configurée pour faire tourner l’arbre de sortie du système de motorisation de manière à faire passer les bielles du système de bielles d’une position repliée à une position déployée dans laquelle les bielles sont alignées selon un axe qui coupe l’axe de l’arbre de sortie du système de motorisation. [0014] Un tel agencement permet à l’alignement des bielles, et à l’arbre de sortie du système de motorisation, de résister à l’effort de poussée appliqué au rivet et que subit la bouterolle supérieure qui forme outil de contre-appui, de manière fiable sans risque de repli intempestif des bielles, ce qui permet ainsi d’obtenir un écrasement fiable du rivet par poussée de la bouterolle inférieure en direction de la bouterolle supérieure, même pour un effort important.
[0015] La machine de rivetage selon l'invention peut aussi comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises dans toute combinaison techniquement admissible.
[0016] Selon un mode de réalisation, la machine comprend un serre-tôle supérieur et un serre-tôle inférieur permettant de serrer les pièces à riveter l’une contre l’autre, le serre-tôle supérieur présentant une ouverture pour le positionnement du rivet porté la bouterolle supérieure dans un orifice percé à travers les pièces à riveter, le serre-tôle inférieur présentant une ouverture pour le passage de la bouterolle inférieure et permettre ainsi l’écrasement du rivet.
[0017] Selon un mode de réalisation, le serre-tôle supérieur, qui présente une section de préférence de forme générale rectangulaire, est monté pivotant autour de l’axe du coulisseau, pour permettre audit serre-tôle supérieur d’être déplacé le long d’une partie saillante de la pièce à riveter, du côté de laquelle se situe le serre-tôle supérieur, sans interférence avec cette partie saillante.
[0018] Selon un mode de réalisation, le nombre de bielles de l’ensemble de bielles est égal à deux.
[0019] Selon un mode de réalisation, la première bielle présente une extrémité à travers laquelle un orifice est ménagé, et l’arbre de sortie du système de motorisation s’étend à travers ledit orifice de l’extrémité de la première bielle.
[0020] Selon un mode de réalisation, la première bielle présente un axe longitudinal médian qui est sécant avec l’axe de l’arbre de sortie du système de motorisation longitudinal.
[0021] Selon un mode de réalisation, le dispositif de guidage présente un orifice traversant dans lequel est engagé le coulisseau, l’axe de l’orifice traversant étant l’axe de guidage du coulisseau. [0022] Selon un mode de réalisation, l’axe d’alignement des bielles à l’état déployé est parallèle, de préférence coaxial, avec l’axe de déplacement de la bouterolle inférieure qui passe par le centre de la bouterolle inférieure.
[0023] Selon un mode de réalisation, pour le passage des bielles de la position repliée à la position déployée, l’angle de rotation du système de motorisation est compris entre 20° et 180°.
[0024] L'invention concerne également un procédé de rivetage à l’aide d’une machine selon l’un quelconque des modes de réalisation précédents, dans lequel le procédé comprend les étapes suivantes :
- positionner deux pièces, à riveter l’une avec l’autre, entre la bouterolle inférieure et la bouterolle supérieure;
- un orifice étant percé à travers les deux pièces pour l’introduction d’un rivet tenu par la bouterolle supérieure, actionner le système de motorisation de manière à faire passer les bielles du système de bielles de ladite position repliée à la position déployée dans laquelle les bielles sont alignées selon un axe coaxial avec l’axe de déplacement de la bouterolle inférieure, le passage des bielles de la position repliée à la position déployée entraînant la descente de la bouterolle supérieure, et l’amenée du rivet dans l’orifice de perçage ménagé à travers les deux pièces à riveter; et
- déplacer la bouterolle inférieure vers la bouterolle supérieure pour écraser le rivet.
[0025] BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
[0026] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue en regard des dessins annexés, sur lesquels :
[0027] - [Fig. 1] la Figure 1 est une vue en perspective d’une machine de rivetage selon un mode de réalisation de l’invention ;
[0028] - [Fig. 2] la Figure 2 est une vue en perspective d’une partie de la machine de rivetage de la Figure 1 qui comprend un système de motorisation auquel est couplé un ensemble de bielles articulé à un coulisseau qui est muni d’une bouterolle supérieure et dont le déplacement est guidé par un dispositif de guidage, l’ensemble de bielles étant en position repliée ; [0029] - [Fig. 2A] la Figure 2A est une vue d’une partie de la machine de rivetage de la Figure 1, en vue de face du système de motorisation ;
[0030] - [Fig. 2B] la Figure 2B est une vue d’une partie de la machine de rivetage de la Figure 1 , en coupe axiale du système de motorisation ; [0031] - [Fig. 3] la Figure 3 est une vue en coupe d’une partie de la machine de rivetage de la Figure 1 , montrant deux pièces à riveter serrées entre un serre-tôle inférieur et un serre-tôle supérieur, en position haute de la bouterolle supérieure qui porte un rivet, et en position basse de la bouterolle inférieure ;
[0032] - [Fig. 4] la Figure 4 est une vue des éléments de la Figure 2 en cours de déploiement de l’ensemble de bielles, entraînant une descente du coulisseau le long du dispositif de guidage ;
[0033] - [Fig. 5] la Figure 5 est une vue des éléments de la Figure 4 à l’état déployé de l’ensemble de bielles de sorte que la bouterolle supérieure est en position basse ; [0034] - [Fig. 6] la Figure 6 reprend les éléments de la Figure 3, en position basse de la bouterolle supérieure de sorte que le rivet est inséré dans un orifice percé à travers la pièce à riveter, la bouterolle inférieure étant en position basse ;
[0035] - [Fig. 7] la Figure 7 reprend les éléments de la Figure 6, la bouterolle inférieure étant déplacée en position haute pour écraser le rivet maintenu par la bouterolle supérieure dans l’orifice percé à travers les pièces à riveter ;
[0036] - [Fig. 8] la Figure 8 est une vue en coupe d’une partie d’une machine de rivetage selon un autre mode de réalisation de l’invention, pour lequel le serre- tôle supérieur est mobile à pivotement autour d’un axe parallèle à l’axe de déplacement en monte et baisse de la bouterolle supérieure, la Figure 8 montrant la bouterolle supérieure en position haute de sorte que le rivet n’est pas encore introduit dans l’orifice percé à travers les pièces à riveter ;
[0037] - [Fig. 9] la Figure 9 reprend les éléments de la Figure 8, en position basse de la bouterolle supérieure de sorte que le rivet est introduit dans l’orifice percé à travers les pièces à riveter ; [0038] - [Fig. 10] la Figure 10 est un logigramme illustrant des étapes d’un procédé selon un mode de réalisation de l’invention. [0039] DESCRIPTION DETAILLEE
[0040] Le concept de l'invention est décrit plus complètement ci-après avec référence aux dessins joints, sur lesquels des modes de réalisation du concept de l'invention sont montrés. Sur les dessins, la taille et les tailles relatives des éléments peuvent être exagérées à des fins de clarté. Des numéros similaires font référence à des éléments similaires sur tous les dessins. Cependant, ce concept de l'invention peut être mis en œuvre sous de nombreuses formes différentes et ne devrait pas être interprété comme étant limité aux modes de réalisation exposés ici. Au lieu de cela, ces modes de réalisation sont proposés de sorte que cette description soit complète, et communiquent l'étendue du concept de l'invention aux hommes du métier.
[0041] Une référence dans toute la spécification à « un mode de réalisation » signifie qu'une fonctionnalité, une structure, ou une caractéristique particulière décrite en relation avec un mode de réalisation est incluse dans au moins un mode de réalisation de la présente invention. Ainsi, l'apparition de l'expression « dans un mode de réalisation » à divers emplacements dans toute la spécification ne fait pas nécessairement référence au même mode de réalisation. En outre, les fonctionnalités, les structures, ou les caractéristiques particulières peuvent être combinées de n'importe quelle manière appropriée dans un ou plusieurs modes de réalisation.
[0042] En référence aux figures, on a représenté une machine 1 de rivetage permettant de riveter deux pièces 81 , 82, telles que des tôles. La machine permet de réaliser l’opération de rivetage avec une grande course de déplacement de la bouterolle supérieure, par exemple 200 millimètres. La machine de rivetage permet d’appliquer un effort de poussée élevé sur le rivet, par exemple de l’ordre de 100 daN à 10000 daN, adapté notamment à des applications de type aéronautique.
[0043] L’effort de poussée est appliqué sur le rivet par déplacement de la bouterolle inférieure et la bouterolle supérieure sert de contre-appui. Dans le prolongement de la bouterolle supérieure 5, l’ensemble formé du coulisseau 4, du système de bielles 3 et du système de motorisation 2 est agencé, comme détaillé ci-après, de manière à reprendre l’effort de poussée de manière fiable, sans risque d’un repli des bielles et d’une rotation de l’arbre de sortie de la motorisation.
[0044] L’utilisation d’un système de motorisation 2 sur l’axe duquel est monté un système de bielles 3 permet d’effectuer par simple rotation, par exemple de l’ordre d’un quart de tour, des montées et descentes de la bouterolle supérieure à une cadence élevée, par exemple 0.2 seconde pour un cycle de descente et montée.
[0045] Avantageusement, la machine inclut un outil de perçage pour percer un orifice à travers les pièces à riveter dans lequel le rivet peut ensuite être amené par la bouterolle supérieure.
[0046] Machine de rivetage
[0047] La machine de rivetage comprend un ensemble supérieur qui comprend une bouterolle supérieure 5 raccordée, par un coulisseau et un système de bielles 3, à un système de motorisation 2.
[0048] La machine de rivetage comprend aussi un ensemble inférieur qui comprend une bouterolle inférieure 9 déplaçable, de préférence verticalement, en direction de la bouterolle supérieure pour pouvoir exercer un effort de poussée sur un rivet positionné dans un orifice percé dans les pièces à riveter, de sorte que le rivet est écrasé entre la bouterolle inférieure et la bouterolle supérieure.
[0049] Dans l'exemple illustré à la Figure 1 , la machine de rivetage présente en particulier un châssis en forme de C, la partie supérieure du C portant ledit système de motorisation qui permet de déplacer la bouterolle supérieure à l’aide du système de bielles 3, et la partie inférieure du C portant la bouterolle inférieure. Les pièces à riveter sont positionnées dans l’ouverture du C. Lors du rivetage, les pièces 81, 82 à riveter sont maintenues pressées l’une contre l’autre par un serre-tôle supérieur 110 et un serre-tôle inférieur 120 comme visible à la Figure 3.
[0050] Ensemble supérieur
[0051] Comme illustré aux figures 2A et 2B, le système de motorisation 2 présente un arbre de sortie 21 d’axe A2. L’arbre de sortie 21 s’étend de préférence horizontalement. Avantageusement, le système de motorisation comprend un ensemble moto-réducteur. Le moteur est de préférence un moteur pas à pas.
[0052] La machine comprend aussi un ensemble 3 de bielles articulées entre elles. Une première bielle 31 présente une extrémité qui est montée solidaire en rotation de l’arbre de sortie 21 du système de motorisation 2, et une deuxième bielle 32 est articulée à l’autre extrémité de la première bielle 31.
[0053] Un coulisseau 4 est articulé à la deuxième bielle 32 et muni, à son extrémité opposée à celle articulée à la deuxième bielle 32, de la bouterolle 5 supérieure.
[0054] Selon un mode de réalisation, la première bielle 31 est fixée à l’arbre de sortie 21 du système de motorisation 2 par frettage sur l’arbre de sortie 21 du système de motorisation 2.
[0055] Selon un aspect particulier, l’extrémité de la bielle 31 présente un orifice traversant pour son montage sur l’arbre de sortie 21. Dans l'exemple illustré plus particulièrement aux Figures 2 et 2B, l’extrémité de la bielle 31 est montée solidaire de l’arbre de sortie 21 par l’intermédiaire d’une pièce de montage 23, elle-même montée par frettage sur l’arbre de sortie 21. La bielle 31 est ainsi solidaire en rotation de l’arbre de sortie 21 du système de motorisation.
[0056] Comme illustré à la Figure 2A, l’axe A31 longitudinal médian de la première bielle 31 est sécant avec l’axe A2 de l’arbre de sortie 21 du système de motorisation 2 longitudinal.
[0057] L’axe d’articulation A3132 des bielles est parallèle à l’axe A2 de l’arbre de sortie 21 du système de motorisation. De même l’axe d’articulation A34 du coulisseau 4 à la bielle 32 est parallèle à l’axe A2 de l’arbre de sortie 21 du système de motorisation.
[0058] La machine comprend un dispositif de guidage 6 qui permet de guider le coulisseau 4. Dans l'exemple illustré aux figures, le dispositif de guidage 6 présente un orifice traversant dans lequel est engagé le coulisseau 4. Le coulisseau 4 est ainsi guidé à coulissement par le dispositif de guidage 6 selon une direction perpendiculaire à l’axe de l’arbre de sortie 21 du système de motorisation 2. Dans l'exemple illustré aux figures, le coulisseau 4 peut ainsi coulisser verticalement. [0059] Avantageusement, l’ensemble du système de motorisation, des bielles avec coulisseau, et du dispositif de guidage, est monté sur un chariot déplaçable le long d’un rail de guidage selon un axe parallèle à l’axe de l’arbre de sortie du système de motorisation 2. Selon un aspect particulier, le rail de guidage est fixé sur un support déplaçable verticalement, et éventuellement horizontalement.
[0060] Ensemble inférieur
[0061] La bouterolle 9 inférieure forme un élément de poussée déplaçable, de préférence verticalement, vers la bouterolle 5 supérieure et apte à coopérer avec la bouterolle 5 supérieure pour écraser le rivet 7, lorsque ledit rivet est disposé à l’intérieur d’un orifice 87 percé à travers les pièces 81 , 82 à riveter, entre lesdites bouterolles 5, 9 inférieure et supérieure (Figures 6-7).
[0062] Comme rappelé ci-avant, les pièces 81 , 82 à riveter sont maintenues serrées l’une contre l’autre à l’aide d’un serre-tôle inférieur 120 et d’un serre-tôle supérieur 110.
[0063] La rotation du système de motorisation 2 entraîne en déplacement le coulisseau 4 le long du dispositif de guidage 6, par l’intermédiaire du passage des bielles 31, 32 d’une position repliée (Figures 1-4) à une position déployée (Figures 5-6), et inversement.
[0064] Comme visible à la Figure 5, en position déployée, les bielles 31, 32 sont alignées selon un axe A3 coaxial à l’axe A6 de guidage 6 du dispositif de guidage, c'est-à-dire l’axe longitudinal A4 du coulisseau 4, qui correspond aussi à l’axe A1 de poussée de la bouterolle 9 inférieure. L’axe A3 correspond à l’axe longitudinal médian des bielles à l’état déployé.
[0065] L’axe A2 de l’arbre de sortie 21 du système de motorisation 2 et l’axe A3 d’alignement des bielles en position déployée, qui correspond aussi à l’axe de poussée A1 de la bouterolle inférieure, sont coplanaires. Un tel agencement permet à l’alignement des bielles 31 , 32 et à l’arbre de sortie 21 du système de motorisation 2 de reprendre l’effort de poussée de la bouterolle 9 inférieure, de manière fiable sans risque de repli intempestif des bielles, et permet ainsi d’obtenir un écrasement fiable du rivet 7 par poussée de la bouterolle inférieure 9 en direction de la bouterolle supérieure 5, même pour un effort important. [0066] En position repliée des bielles comme illustré aux Figures 1-4, le coulisseau est en position haute. Le passage en position déployée des bielles permet de déplacer le coulisseau vers le bas et ainsi de faire descendre la bouterolle supérieure 5, pour amener le rivet 7 dans l’orifice de perçage 87 ménagé à travers les deux pièces 81, 82 à riveter.
[0067] Dans l'exemple illustré aux figures, la direction d’amenée et de poussée sur le rivet est verticale.
[0068] L’utilisation d’un ensemble de bielles entre le système de motorisation et la bouterolle supérieure, permet de déplacer la bouterolle supérieure sur une grande course qui est fonction de la longueur des bielles. Les bielles étant des éléments allongés, tels que des tiges, leur encombrement en largeur est limité, de sorte que la machine peut être aisément conçue pour permettre le débattement des bielles, tout en conservant un encombrement limité de la machine.
[0069] Serre-tôle supérieur et serre-tôle inférieur
[0070] Comme illustré aux Figures 1 à 7, la machine comprend un serre-tôle supérieur 110 et un serre-tôle inférieur 120 permettant de serrer les pièces 81, 82 à riveter l’une contre l’autre.
[0071] Le serre-tôle supérieur 110 présente une ouverture pour le positionnement du rivet 7 porté la bouterolle supérieure 5 dans un orifice percé à travers les pièces 81 , 82 à riveter.
[0072] Le serre-tôle inférieur 120 présente une ouverture pour le passage de la bouterolle inférieure 9 et permettre ainsi l’écrasement du rivet 7 contre la bouterolle supérieure 5, dans l’orifice percé à travers les pièces 81, 82 à riveter. La bouterolle inférieure 9 est déplaçable selon l’axe A1 , de préférence vertical, pour pousser sur le rivet et ainsi l’écraser tandis que la bouterolle supérieure, et l’ensemble associé formé du coulisseau, des bielles et de l’arbre moteur reprennent l’effort de poussée de la bielle inférieure.
[0073] Selon un mode de réalisation particulier illustré aux Figures 8 et 9, le serre- tôle supérieur, référencé 110’, est monté pivotant autour d’un axe parallèle, de préférence coaxial, à l’axe A4 du coulisseau 4, qui correspond aussi à l’axe A1 de déplacement de la bouterolle inférieure (ou encore l’axe de l’orifice percé dans les pièces à riveter).
[0074] Le pivotement du serre-tôle supérieur 110’ sur lui-même permet audit serre- tôle supérieur 110’ d’être déplacé le long d’une partie saillante 81A de la pièce 81 à riveter, du côté de laquelle se situe le serre-tôle supérieur 110’, sans interférence avec cette partie saillante 81 A.
[0075] Le serre-tôle supérieur 110’ présente une section de préférence de forme générale rectangulaire et allongée selon l’axe A1.
[0076] Procédé [0077] La machine 1 de rivetage présentée ci-dessus permet de mettre en œuvre un procédé de rivetage dont un exemple de réalisation est proposé ci-dessous en lien avec la Figure 10.
[0078] Les bielles 31 , 32 sont en position repliée de sorte que la bouterolle supérieure 5 est en position haute. La bouterolle supérieure 5 est positionnée au- dessus d’un orifice percé à travers les deux pièces 81 , 82 à riveter.
[0079] Pour introduire le rivet 87 dans un orifice percé à travers les pièces 81, 82 à riveter, le système de motorisation 2 est alimenté pour tourner dans le sens d’un déploiement des bielles (étape 1010), de préférence de l’ordre d’un quart de tour.
[0080] La rotation du système de motorisation 2 entraîne ainsi en déplacement le coulisseau 4 le long de de la zone de guidage du dispositif de guidage 6, qui est un orifice traversant dans l'exemple illustré aux figures, dans le sens d’une descente (verticale) de la bouterolle supérieure 5.
[0081] A l’étape 1020, la bouterolle inférieure 9 est déplacée vers la bouterolle supérieure 5 pour pousser sur le rivet 7 et l’écraser, l’effort de poussée étant repris par l’ensemble formé de la bouteille supérieure 5, du coulisseau 4, de l’ensemble de bielles 3 et de l’arbre de sortie 21 du système de motorisation.
[0082] Le système de motorisation 2 et les déplacements des différents éléments, tels que la bouterolle inférieure 9, et, selon le mode de réalisation choisi, la rotation du serre-tôle supérieur 110’, peuvent être commandés par une unité de pilotage 100 (Figure 1). [0083] L’unité de pilotage 100 peut se présenter sous la forme d’un processeur et d’une mémoire de données dans laquelle sont stockées des instructions informatiques exécutables par ledit processeur, ou encore sous la forme d’un microcontrôleur.
[0084] Autrement dit, les fonctions et étapes décrites peuvent être mise en œuvre sous forme de programme informatique ou via des composants matériels (p. ex. des réseaux de portes programmables). En particulier, les fonctions et étapes opérées par l’unité de pilotage, notamment pour la commande d’actionnement de la bouterolle inférieure, pour la commande du système de motorisation, de moteur(s) associé au(x) chariot(s) de déplacement de l’ensemble qui porte le système de motorisation auquel est couplé la bouterolle supérieure et le dispositif de guidage à coulissement, et pour la commande éventuelle de la rotation du serre-tôle supérieur, peuvent être réalisées par des jeux d’instructions ou modules informatiques implémentés dans un processeur ou contrôleur ou être réalisées par des composants électroniques dédiés ou des composants de type FPGA ou ASIC. Il est aussi possible de combiner des parties informatiques et des parties électroniques.
[0085] L’unité de pilotage est ainsi une unité électronique et/ou informatique.
Lorsqu’il est précisé que ladite unité est configurée pour réaliser une opération donnée, cela signifie que l’unité comprend des instructions informatiques et les moyens d’exécution correspondants qui permettent de réaliser ladite opération et/ou que l’unité comprend des composants électroniques correspondants.
[0086] L'invention n’est pas limitée aux modes de réalisation illustrés dans les dessins.
[0087] De plus, le terme « comprenant » n’exclut pas d’autres éléments ou étapes.
En outre, des caractéristiques ou étapes qui ont été décrites en référence à l’un des modes de réalisation exposés ci-dessus peuvent également être utilisées en combinaison avec d’autres caractéristiques ou étapes d’autres modes de réalisation exposés ci-dessus.

Claims

Revendications
1. Machine (1 ) de rivetage permettant de riveter deux pièces (81 , 82), telles que des tôles, entre elles, la machine comprenant :
- un système de motorisation (2), par exemple un moteur pas à pas associé à un réducteur, comprenant un arbre de sortie (21);
- un ensemble (3) de bielles articulées entre elles, caractérisée en ce que ledit ensemble (3) de bielles comprend une première bielle (31) montée solidaire en rotation de l’arbre de sortie (21) du système de motorisation (2), et une deuxième bielle (32) articulée à la première bielle (31); et en ce que ladite machine comprend en outre :
- un coulisseau (4) articulé à la deuxième bielle (32) et muni à son extrémité opposée à celle articulée à la deuxième bielle, d’un outil de maintien et de mise en place de rivet, appelé bouterolle (5) supérieure;
-un dispositif de guidage (6) configuré pour guider le déplacement du coulisseau (4) selon un axe de guidage (A6);
- un élément de poussée, appelé bouterolle (9) inférieure, déplaçable selon une direction parallèle à l’axe de guidage (A6) du dispositif de guidage pour coopérer avec la bouterolle (5) supérieure de manière à écraser le rivet (7), lorsque ledit rivet est disposé à l’intérieur d’un orifice (87) percé à travers les pièces (81, 82) à riveter, entre lesdites bouterolles inférieure et supérieure; et
- une unité de pilotage (100) configurée pour faire tourner l’arbre de sortie (21 ) du système de motorisation (2) de manière à faire passer les bielles (31 , 32) du système de bielles (3) d’une position repliée à une position déployée dans laquelle les bielles (31 , 32) sont alignées selon un axe (A3) qui coupe l’axe (A2) de l’arbre de sortie (21) du système de motorisation (2).
2. Machine selon la revendication 1, dans laquelle la machine comprend un serre-tôle supérieur (110, 110’) et un serre-tôle inférieur (120) permettant de serrer les pièces (81 , 82) à riveter l’une contre l’autre, le serre-tôle supérieur (110, 110’) présentant une ouverture pour le positionnement du rivet (7) porté la bouterolle supérieure (5) dans un orifice percé à travers les pièces (81, 82) à riveter, le serre-tôle inférieur (120) présentant une ouverture pour le passage de la bouterolle inférieure (9) et permettre ainsi l’écrasement du rivet (7).
3. Machine selon la revendication 2, dans laquelle le serre-tôle supérieur (110’), qui présente une section de préférence de forme générale rectangulaire, est monté pivotant autour de l’axe (A4) du coulisseau (4), pour permettre audit serre-tôle supérieur (110’) d’être déplacé le long d’une partie saillante (81 A) de la pièce (81 ) à riveter, du côté de laquelle se situe le serre- tôle supérieur (110’), sans interférence avec cette partie saillante (81 A).
4. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le nombre de bielles de l’ensemble de bielles (3) est égal à deux.
5. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la première bielle (31 ) présente une extrémité à travers laquelle un orifice est ménagé, et l’arbre de sortie (21 ) du système de motorisation (2) s’étend à travers ledit orifice de l’extrémité de la première bielle (31 ).
6. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la première bielle (31 ) présente un axe (A31 ) longitudinal médian qui est sécant avec l’axe (A2) de l’arbre de sortie (21 ) du système de motorisation (2) longitudinal.
7. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le dispositif de guidage (6) présente un orifice traversant dans lequel est engagé le coulisseau (4), l’axe de l’orifice traversant étant l’axe de guidage (A6) du coulisseau.
8. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’axe d’alignement (A3) des bielles à l’état déployé est parallèle, de préférence coaxial, avec l’axe (A1) de déplacement de la bouterolle inférieure (9) qui passe par le centre de la bouterolle inférieure (9).
9. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle, pour le passage des bielles (31 , 32) de la position repliée à la position déployée, l’angle de rotation du système de motorisation est compris entre 20° et 180°.
10. Procédé de rivetage à l’aide d’une machine selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le procédé comprend les étapes suivantes :
- positionner deux pièces (81, 82), à riveter l’une avec l’autre, entre la bouterolle (9) inférieure et la bouterolle (5) supérieure;
- un orifice (87) étant percé à travers les deux pièces (81 , 82) pour l’introduction d’un rivet (7) tenu par la bouterolle supérieure (5), actionner le système de motorisation (2) de manière à faire passer les bielles (31 , 32) du système de bielles (3) de ladite position repliée à la position déployée dans laquelle les bielles sont alignées selon un axe (A3) coaxial avec l’axe (A1) de déplacement de la bouterolle inférieure (9), le passage des bielles de la position repliée à la position déployée entraînant la descente de la bouterolle supérieure (5), et l’amenée du rivet (7) dans l’orifice de perçage (87) ménagé à travers les deux pièces (81 , 82) à riveter; et
- déplacer la bouterolle inférieure (9) vers la bouterolle supérieure (5) pour écraser le rivet (87).
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