Brevet FR2553685A1 — publié le 19850426

L'invention concerne un disnositif nour réaliser l'assemblage Dar rivetage de deux ou plusieurs sections d'une structure réalisée par des tôles, par exemnle pour des sections d'un fuselage pour avion. Un dispositif connu pour riveter mécaniquement des sections d'une grande structure est caractérisé nar des dimensions physiaues énormes aui nécessitent non seulement de très grosses sommes d'investissements dans le svstème lui-même mais en outre des Drémices pour loger le dispositif. La raison pour laauelle ce système de rivetage déjà connu est de grande dimension et nécessite un tel espace large est principalement aue le système de rivetage utilisé est basé sur des renversements Dar pression des rivets Pour cette raison, des forces très élevées sont nécessaires pour réaliser le riveta15 ge, aui nécessite à son tour une structure de machine très arande et rigide Ceci est auamenté auand de très larges sections réalisées avec des tôles doivent réunies, en raison du fait que les outils de rivetage ont des points d'extension situés à une grande distance du bord extérieur des sections. Un dis Dositif connu de ce type est décrit dans le brevet US n 3 534 896. L'objet principal de l'invention est de créer un disDositif pour assembler des sections d'une structure réalisée par des tôles de rivetage, ce dispositif ne devant ni exiger une di25 mension aussi énorme et coûteuse de l'équipement ni un espace aussi large et coûteux que les dispositifs connus contrairement aux rivetages mécaniques. Un mode de réalisation du système suivant l'invention est décrit ci-après en détail avec référence aux dessins annexés. 30 Sur les dessins: La finurelmontre une possibilité d'utilisation pour le système de rivetage suivant l'invention. La fiaure 2 montre une vue latérale schématique des composants du système. La figure 3 est une vue en bout du svstème représenté sur la fiaure 2. La fiaure 4 est une vue partielle en bout à une plus grande échelle, de la noussée et des outils de rivets du système représenté sur les figures 1 à 3. La figure 5 est une vue en bout d'un autre mode de réa- lisation de l'invention. La figure 6 est une vue de dessus du disoositif de la figure 5. La figure 7 est une vue en bout à olus grande échelle et à section partielle du dispositif de la fiaure 5. La figure 8 est une vue partielle de la pièce de guidage représentée sur les figures 5 à 7. Sur la fiaure 1, le système de rivetage suivant l'invention est représenté en liaison avec un assemblage de fuselage d' 10 un avion Le fuselage est assemblé depuis un certain nombre de sections oréfabriauées A, B, C, D aui sont fixées les unes par rapport aux autres dans des positions prédéterminées oar un châssis porteur fixe 10 Ce dernier comprend deux supports en forme d'arc 11, 12 disposés aux extrémités des sections A-D Deux cha15 riots 13, 14 sont sunpportés de façon amovibles sur les supports 11, 12 et portent entre eux une pièce de guidage allongée 16. Cette dernière s'étend sur la totalité de la longueur-des sections A-D et est destinée à être située fixement, une à la fois, sur les joints longitudinaux de sections. Sur la pièce de guidage 16 est supporté un ensemble de travail 17 aui est réalisé de façon à pouvoir être déplacé en gradins le long de la pièce de guidage 16 entre des positions de rivetage déterminées à l'avance Acet effet, la pièce de guidage 16 est munie de deux rails parallèles 18 avec lesquels avec des 25 mains-courantes de raccordement 19 coopèrent sur l'ensemble de travail 17 (voir figure 3) Ces mains-courantes 19 sont montées sur une monture principale 20 sur l'ensemble de travail 17 Sur la monture principale 20 sont également deux règles de guidage parallèles 22 aui s'étendent transversalement aux rails de guida30 ge 18, et sur lesquels un sous-ensemble 24 est supporté au moyen de roues 25. La nièce de guidage 16 comprend un grand nombre d'ouvertures 30 coincidant chacune avec la position déterminée d'un rivet Cela siqnifie que la pièce de guidage 16 est bien adaptée aux vrais modèles d'un joint de section particulier ou d'un type de joint de section Dans sa position de travail, la pièce de guidage 16 est fixée rigidement aux deux sections de fuselage A, B à assembler au moyen de vis ou de goujons filetés 31 (voir figure 4). Ces pièces s'étendent à travers les sections A, B et assurent un certain nombre de poussées et d'ensembles de rivets 32 du côté op- posé des sections A, B Le rôle des vis 31 est d'obtenir une pression de contact efficace entre les sections à rassembler. Chacune des pouzées et des ensembles de rivets 32 a une longueur couvrant la distance entre des nervures adjacentes 33 à 5 l'intérieur des sections de fuselage (voir figure 2) Chaque ensemble 32 comprend une plaque poussée 34 qui, de même que la pièce de guidage 16, est formée d'un certain nombre d'ouvertures 35 qui sont dis Dosées de façon à coincider avec les nositions prédéterminées du rivet sur les parties respectives des sections à as10 sembler Les ensembles 32 ainsi aue les nièces de guidage 16 sont munies respectivement d'une qarniture élastique 36 et 37, de façon à réaliser sur les sections une pression de contact également répartie (voir figure 4). En outre, chacun des ensembles de poussées de rivets 32 15 comprend une matrice 40 qui est formée avec des prolongements parallèles 41 en forme de tiges La matrice 40 est déplaçable au moyen d'un fluide de moteur sous pression 38 entre une position active avancée, dans laquelle les prolongements 41 pénètrent dans les ouvertures 35 de la plaque de poussée 34, et une position ré20 tractée de renos Cette dernière position est représentée sur les fiaures 2 à 4. Sur la monture principale 20 de l'ensemble de travail 17 sont situés un moteur d'entraînement et des moyens de transmission 42 par lesquels le sous-ensemble 24 ainsi que la totalité 25 de l'ensemble de travail 17 sont propulsés suivant les règles de guidage 24 et les rails 18, respectivement, auand changent les positions de travail Le dispositif de transmission comprend un engrenage d'entraînement à crémaillère et un pignon 44 pour propulser l'ensemble de travail 17 le long de la pièce de guidage 16 30 (voir figure 3) Sur la monture principale 20 sont également portés une partie 43 du système de contrôle par lequel le fonctionnement du système est gouverné et un petit computer terminal 39. Le sous-ensemble 24 contient deux perforatrices mécaniques 45, 46 pas lesquelles les trous de rivets des sections de 35 fuselage A, B sont produits, un dispositif d'étanchéité composé de pistolets pour application 47, une provision de rivets 48, un mécanisme d'alimentation 49 en rivets, et un marteau de rivetage La Présence de deux perforatrices mécaniques est due à la nécessité de deux trous de rivetage de diamètres différents dans 40 l'application représentée Chacune des perforatrices mécaniques , 46 est montée avec un foret combiné avec un trou avant et une profondeur de repérage (non représentée en détail) pour obtenir une profondeur correcte d'avant trou. Un conduit d'alimentation 51 en air sous pression est relié à l'ensemble de travail 17 ainsi au'à la poussée et aux ensembles de rivets 32 pour alimenter en air comprimé les perforatrices mécaniques 45,46, le dispositif d'étanchéité composé d'un pistolet 47 pour application d'alimentation, le mécanisme 49 de rivets d'alimentation et le marteau de rivetage 50 sur la 10 monture principale de l'ensemble de travail 20, et à la matrice qui actionmles moteurs 38 Par l'intermédiaire d'un ensemble mobile d'alimentation 52 en pouvoir électrique, de l'énergie est fournie au moteur d'entraînement de l'ensemble de travail 17 de même qu'à la pièce de contrôle du système 43 sur l'ensemble de 15 travail 17. Le système de contrôle comprend un ensemble porteur central 53 aui contient une machine à calculer programmable pour régler les mouvements en gradins échelonnés de l'ensemble de travail 17 entre les positions prédéterminées de rivets sur les sec20 tions A, B Le programme à calculer gouverne également les cycles de fonctionnement des machines outils et les dispositifs de manipulation du rivet 49 sur l'ensemble de travail 17 L'unité centrale 53 est également reliée à la pousséqet aux ensembles de rivetage 32 de façon à faire commencer l'activation du changement des 25 moteurs de la matrice 38 au moment approprié. Quand on utilise le système d'assembla suivant l'invention pour la réalisation d'un assemblage de sections de fuselage d'avion comme le montre la figure 1, la pièce de guidage 16 est déplacée sur les supports en arc 11, 12 jusqu'à une position con30 venable relative au joint de recouvrement des sections A, B La pièce de guidage 16 est alors fixée aux sections au moyen des vis 31, qui, en même temps, assurent la poussée et l'ensemble des rivets 32 sur le côté opposé des sections Les sections A, B sont comprimées par une force de serrage régulièrement répartie qui 35 garantit qu'aucune bavure ne se produit entre les sections de structure pendant le forage des trous. L'ensemble de travail 17 est mobile entre les positions de rivetage déterminées à l'avance aui sont définies comme coordonées dans le programme de la machine à calculer Les positions 40 de rivetage coïncident avec les ouvertures 30 dans la pièce de e 553685 guidage 16 et les ouvertures 35 dans les plaques de poussée 34, de sorte que les opérations de forage et de rivetage peuvent être réalisées à travers les ouvertures nrécitées sans changer les positions de la pièce de guidage 16 et des plaques de poussée 34 En accord avec ce aui est déterminé par le programme de données, les outils de l'ensemble de travail 17 sont amenés en fonctionnement dans les positions de rivetage Dans chaque position, la première opération est un simple pas de trou de rivet de forage et une séquence de fraisage Cette séquence d'opération est 10 réalisée par celle des machines à percer 45, 46 aui est montée avec la perforatrice ayant le diamètre correct pour le véritable trou de rivet à percer Pendant la perforation et la séquence de fraisage, la matrice 40 est inactive, ce qui signifie que les prolongements 41 analogues aux tiges sont maintenus à l'extérieur 15 des ouvertures 35 pour ne nas avoir une interférence avec la perforatrice qui pénètre les feuilles Apres le forage, l'ensemble de travail 17 est déplacé pour nlacer le dispositif d'étanchéité 47 en alignement avec le trou des rivets Le dispositif d'étanchéité 47 est avancé dans l'ouverture 30 de la pièce de guidage 20 et délivre une petit quantité du dispositif d'étanchéité sur la partie de fraisage du trou de rivet Le pistolet 47 est alors rétracté et l'ensemble de travail 17 est déplacé d'un autre pas pour amener le mécanisme d'alimentation en rivets 49 en alignement avec le trou de rivet Un rivet de diamètre et de longueur 25 corrects est choisi et délivré par la provision de rivets 48 et inséré dans le trou de forage (Le dispositif d'étanchéité 47 et le mécanisme d'alimentation du rivet 49 ne sont pas décrits en détail, car leurs caractéristiques ne sont pas décisives pour l'invention). Apres achèvement du cycle d'insertion du rivet, l'ensemble de travail 17 franchit un nouveau pas pour aligner le marteau de rivetage 50 à la position actuelle de rivetage Le marteau de rivetage 50 est avancé en contact avec la tête du rivet inséré. Avant que le marteau de rivetage 50 vienne frapper le rivet, tou35 tefois, la matrice 40 couvrant la position actuelle de rivetage est amenée à sa position active en donnant de l'énergie au fluide moteur 38 Ainsi, les prolongements analogues à des tiges 41 de la matrice 40 pénètrent dans les ouvertures 35 de façon qu'un des prolongements 41 bute contre l'axe du rivet à travailler Le mar40 teau de rivetage 50 commence alors à compléter l'opération d'ins- Z 553685 tallation du rivet en faisant travailler le rivet contre la matrice 40, ce aui déforme l'arbre du rivet contre la structure métallique de la surface. Enfin, le marteau de rivetage 50 ainsi que la matrice 40 sont tout deux ramenés à leurs positions de repos, la matrice 40 n'interfère pas avec l'insertion de forage ou de rivets dans d'autres trous, et le marteau de rivetage 50 permet un autre mouvement par échelons de l'ensemble de travail 17. Les cycles de travail décrits ci-dessus en liaison avec 10 l'installation d'un rivet particulier peuvent ne pas être amenés à une succession continue Par exemple, il peut être favorable du point de vue de l'efficacité de perforer deux ou plusieurs trous dans une succession de cycles de forage répétés avant d'insérer et de renverser les rivets Le modèle de mouvements pour l'ensemble de travail 17 et la succession des cycles de fonctionnement est de préférence amélioré quand on détermine le programme d'action pour le système. Etant donné qcrue le système de contrôle ne fait pas partie de l'invention et qu'il existe différents types de machines 20 à calculer disponibles commercialement et basés sur des systèmes de contrôle qui peuvent être utilisés dans ce but, il est préférable de ne pas faire cette spécification trop expansive en ajoutant une description détaillée d'un tel système Le système de contrôle utilisé dans le mode de réalisation de l'invention dé-e 25 crit ci-dessus est disponible commerciallement sous le nom de MANIA PCS 100. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures à 8, les plaques de poussée 34 fixées rigidement et les matrices à points multiples 41 représentées sur les figures 2 à 4,sont 30 remplacées par un seul point mobile de poussée d'un rivet 132 qui fonctionne en synchronisme avec l'ensemble de travail 117 Dans ce cas, les organes de poussée comprennent un élément tubulaire 134 et la matrice comprend un organe 141 en forme de tige déplaçable longitudinalement à l'intérieur du tube 134 entre une posi35 tion rétractée inactive et une position avancée D'après ce mode de réalisation du dispositif d'assemblage de rivets, chaque position de rivetage doit être complétée à partie du forage du trou jusqu'au renversement du rivet avant que puisse commencer le forage du trou de rivet suivant La raison est que les sections A, 40 e 553685 B à assembler doivent être Dressées continuellement dans leur ensemble pendant la totalité du cycle de travail afin d'éviter des bavures produites ou des débris qui tombent entre les sections. L'ensemble de travail 117 de ce mode de réalisation, 5 qui est identique à l'ensemble de travail 17 de la réalisation décrite précédemment, est supporté sur une courte pièce de guidage 116 aui est montée sur un support 160 Ce dernier est guidé de façon coulissante le long de sections A, B sur des rails 161, et un moteur 162 est prévu pour effectuer un mouvement sélectif entre différentes positions de supports stationnaires Dar un système de crémaillères et de pignons 163. Comme dans le mode de réalisation de l'invention décrit précédemment, l'ensemble de travail 117 est guidé de façon déplaçable sur une pièce de guidage 116 Dans ce mode de réalisation, 15 toutefois, le guidage 116 est très court et permet à l'ensemble de travail 117 de se déplacer jusque sur une distance assez longue pour avoir tous les moyens de travail, c'est-à-dire les machines à percer, le dispositif d'étanchéité composé, le dispositif d'insertion des rivets et le marteau de rivetage aligné avec l'ou20 verture de fonctionnement 165 dans la pièce de guidage 116. Contrairement au mode de réalisation décrit précédemment, la pièce de guidage 116 de ce mode de réalisation possède seulement une ouverture 165 à travers laquelle l'ensemble de travail 117 a accès aux sections A, B Comme le montre la filure 8, l'ouverture 165 s'étend plus largement dans le sens vertical que dans le sens horizontal Cela signifie que l'ensemble de travail 117 peut atteindre deux ou plusieurs positions de rivetage séparées verticalement dans une seule et même prise de position Le guidage 116 est supporté et déplacé longitudinalement par le support 160 à un 30 niveau constant au-dessus des rails 161. Le guidage 116 est monté sur le support 160 au moyen d'un pivot 168 de façon à pouvoir être changé entre une position de verrouillage représentée en traits continus et une position de dégagement représentée Dar des traits en pointillés sur la figure 35 7 Un cylindre 167 et un raccord associé 169 sont disposés afin de déplacer le guidage 116 et l'ensemble de travail 117 entre ces deux positions Ceci est fait quand le guidage 116 avec le support doit être déplacé le long de rails 161 d'une position de support à une autre. Des deux côtés de l'ouverture 165, le guidage 116 est muni d'une pièce élastique 168, par exemple en caoutchouc dont le but est de transférer la poussée ou la force de verrouillage du guidage 116 aux sections A, B. A l'opposé du guidage 116 et de l'ensemble de travail 117 se trouve un point unique de poussée et d'un ensemble de rivets 132 Ce dernier est supporté par un support 170 qui est guidé de façon coulissante le long des sections A, B sur des rails 171, et un moteur 172 ainsi qu'une crémaillère et qu'une commande de pignon 173 sont prévus pour produire le mouvement du support 10 170 L'ensemble 132 comprend des moyens (non représentés) pour exercer un déplacement vertical du simple point du tube de poussée 134 et de la matrice 141 entre différentes positions de rivets. En fonctionnement, les supports 160 et 170 sont maintenus horizontalement par des moteurs 162, 172 dans des positions 15 dans lesquelles l'organe de travail 117 et l'ensemble de poussée des rivets 132 peuvent atteindre les mêmes positions de rivetage. Dans de telles positions des supports 160, 170, l'ensemble de travail 117 et la poussée et l'ensemble des rivets 132 sont situés verticalement dans une et même position Avant de commencer le forage d'un trou de rivet, le guidage 116 est amené dans sa position de verrouillage par un cylindre 167, et le manchon de poussée 134 est étendu en contact avec les sections A, B de façon a exercer une position de force opposée sur ces dernières Maintenant, comme les sections A, B sont solidement verrouillées ensem25 bles, le forage, l'application du composé de scellement, l'insertion du rivetage et son renversement sont réalisés Pendant la dernière opération, la matrice 141 est activée pour opposer l'action du marteau de rivetage sur l'ensemble de travail 117. Sans déplacer les supports 160 et 170, d'autres posi30 tions de rivets sont apportées grâce à l'ouverture 165 dans le guidage 116 L'ensemble de travail 117 est déplacé transversalement au guidage 116 sur son faux chassis, comme décrit dans le mode de réalisation de l'invention indiqué, dans une autre position du rivet En même temps, le tube 134 et la matrice 141 sont 35 retirés dans des sections A, B, et l'ensemble 132 est déplacé verticalement dans la nouvelle position Le tube 134 est alors réactivé pour exercer une force de serrage sur les sections A,B, et un nouveau cycle de fonctionnement peut commencer. REVENDICATIONS 1 Dispositif pour assembler par rivetage deux ou plusieurs sections d'une structure réalisée par des totes, comprenant un support ( 10) pour placer ces sections (A, B) dans des positions relatives désirées, caractérisé par un organe de guidage ( 16; 116) disposé de façon à être solidement serré contre un côté de ces sections (A, B), un ensemble de travail ( 17) comprenant la réalisation d'un trou et un dispositif de réalisation de préparation d'un trou ( 45-47), un dispositif d'installation de rivets ( 49, 50) comprenant un marteau de rivetaae, l'ensemble de tra10 vail ( 17; 117) précité étant supporté de façon mobile sur l'organe de guidage ( 16; 116) précité pour déplacement entre différentes positions de travail (A, B), un dispositif de Poussée et de rivetage ( 32; 132) actionnable sélectivement du côté opposé des sections (A, B) précitées et disposé de façon à être serré contre 15 les sections (A, B) dans une direction opposée à celle de l'organe de guidage ( 16; 116), et un dispositif de commande capable d'être programmé ( 43, 53) relié à l'ensemble de travail ( 17; 117) précité, fixé au dispositif de rivetage ( 32; 132) pour régler les cycles de fonctionnement de l'ensemble de travail précité ( 17; 117) et de ce dispositif de rivetage ( 32; 132) et pour synchroniser le fonctionnement du dispositif de rivetage précité ( 32; 132) avec l'ensemble de travail agissant dans les positions de travail précitées. 2 Dispositif suivant la revendication 1, dans lequel 25 l'organe de guidage ( 16) comprend une pièce dont la longueur est sensiblement éaale à la longueur d'un joint particulier entre deux des sections précitées (A, B) et un moyen ( 31) est prévu pour le serrage de la nièce ( 16) précitée sans déplacement dans les section précitées (A, B), la disposition étant telle que tou30 tes les positions de travail en rapport avec le joint particulier précité sont atteintes par l'ensemble de travail ( 17) précité lors de leurs déplacements le long de la pièce ( 16) précitée. 3 Dispositif suivant la revendication 2, dans lequel le poussoir et le dispositif de rivetage ( 32) précité comprennent 35 une ou plusieurs plaques de poussée ( 34) dont chacune couvre un certain nombre de positions de rivets et situé dans un rapport opposé à la pièce ( 16) précitée, et ce dispositif de serrage ( 31) s'étend entre les sections (A, B) précitées, amène celle ou ces plaques ( 34) pour les serrer sans déplacement aux sections préci- tées (A, B) en maintenant ainsi les section s(A, B) précitées en même temps entre la pièce ( 16) Précitée et les plaques ou pièces ( 34) précitées. 4 Dispositif suivant la revendication 3, dans lequel chacune d'une ou de plusieurs de ces plaques ( 34) supporte une matrice de serrage de rivets ( 40, 41) qui couvre le même nombre de positions de rivets que ces derniers et qui est déplaçable de façon sélective entre une position de repos et une position active au moyen d'un système actif ( 38). 5 Dispositif suivant la revendication 1, dans lequel l'ensemble de travail ( 17) est disposé de façon à occuper successivement deux ou plusieurs positions de travail pour chaque position de rivet sur les sections (A, B) précitées afin de donner accès à une succession pour la réalisation du trou et le disposi15 tif de préparation du trou ( 45-47) ainsi que pour les dispositifs de mise en place de rivets ( 49, 50). 6 Dispositif suivant la revendication 5, dans lequel l'organe de guidage ( 16; 116) précité est déplaçable par rapport aux sections (A, B) précitées entre un certain nombre de positions 20 de support de fixation dont chacune permet à l'ensemble de travail ( 17; 117) précité d'atteindre un certain nombre de positions de travail. 7 Dispositif suivant la revendication I ou 6, dans lequel la poussée et le dispositif de rivetage ( 132) comprend un 25 unique point de poussée ( 134) et un unique point de matrice de rivets ( 141), la poussée ou le déplacement de rivetage ( 134) et la matrice ( 141) précitée étant déplaçables entre les positions de travail sur les sections précitées (A, B). 8 Dispositif suivant la revendicat-on 7, dans lequel l'organe de guidage ( 16; 116) précité est supporté par un premier support ( 160) mobile le long d'un côté de ses sections (A, B), ce poussoir et cette matrice étant supportés par un second support ( 170) mobile le long de l'autre côté des sections (A, B) précitées, de sorte que le déplacement du second support précité ( 170) est réglé en fonction de la situation actuelle de l'organe de guidage ( 16; 116) précité ainsi que la portion de travail de l'organe de travail ( 17) précité. 9 Dispositif suivant la revendication 8, dans lequel l'organe de guidage ( 16; 116) précité est monté de façon amovible sur 40 le premier support ( 160) précité pour être déplaçable entre une oosition de serrage, un cylindre de système ( 167) étant relié à l'organe de guidage ( 116) précité pour le déplacer entre la position de libération précitée et la position de serrage précitée.