Brevet FR2622135A1 — publié le 19890428

La présente invention concerne les procédés et les dispositifs permettant de réaliser un perçage dans un corps comprenant déjà un pré-perçage. Plus particulièrement dans le domaine aéronautique, il existe une technique qui consiste à assembler de grandes plaques les unes aux autres pour la réalisation, par exemple, de la structure des aéronefs, et plus particulièrement du fuselage, de la voilure et des empennages. Cet assemblage est généralement effectué avec des rivets disposés très proches les uns des autres et cette technique demande donc la pose d'un très grand nombre de rivets. Pour faciliter le perçage des orifices dans lesquels sont ensuite disposés les rivets, on réalise généralement des pré-perçages sur au moins une des deux plaques, ces pré-perçages servant de repères ou de guides pour les outils utilisés pour le perçage définitif, par exemple des forets. La technique du pré-perçage n'est en fait jamais utilisée dans des processus de mise en oeuvre automatique, car les forets sont alors relativement difficiles à positionner en regard de ces pré-perçages et il arrive qu'ils cassent assez souvent ou que l'on obtienne des trous ovalisés, c'est-à-dire hors tolérances. Or, on constate dans de nombreux cas d'assemblage de plaques que la qualité du rivetage est nettement meilleure quand au moins une des plaques a été pré-percée.Il est évident que ce fait a réellement son importance dans le domaine de l'aéronautique, bien que las technique du pré-perçage soit, et puisse être, utilisée dans d'autres domaines que l'aéronautique. La présente invention a pour but de mettre en oeuvre un procédé relativement simple, par exemple à positionnement manuel, pour réaliser un perçage dans un corps comprenant un pré-perçage, qui permette une automatisation du perçage et qui trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine aéronautique pour l'assemblage de plaques, notamment quand le perçage est suivi de l'inclusion d'une fixation. La présente invention a aussi pour but de réaliser un dispositif permettant de mettre en oeuvre ledit procédé. Plus particulièrement, la présente invention a pour objet un procédé pour réaliser avec une relativement bonne précision un perçage dans un corps comportant un préperçage, caractérisé par le fait qu'il consiste - dans un premier temps, à positionner sensiblement dans l'alignement dudit pré-perçage l'extrémité d'un pointeau comportant une surface latérale en biseau, ledit pointeau étant lié à 1'embase d'un porte-outil dans un logement guide, - dans un deuxième temps, à exercer sur ledit pointeau une première force longitudinale suivant une direction donnée par rapport à ladite embase, pour déplacer ledit pointeau dans le pré-perçage et jusqu'à ce que la surface dudit biseau épouse sensiblement le pourtour du préperçage, - dans un troisième temps, à exercer une deuxième force entre ladite embase et ledit corps, pour amener au contact une surface de référence de ladite embase avec au moins une portion de surface complémentaire dudit corps et solidariser ladite embase et ledit corps, - dans un quatrième temps, à extraire ledit pointeau dudit logement, et - dans un cinquième temps, à positionner un outil de perçage sur l'axe dudit logement et à commander sa mise en action pour effectuer le perçage dudit corps. La présente invention a aussi pour objet un dispositif permettant de réaliser avec une relativement bonne précision un perçage dans un corps comprenant un pré-perçage au moins sur sa face inférieure, selon le procédé défini ci-dessus, caractérisé par le fait qu'il comporte - une embase-d'un porte-outil comportant une surface d'appui de référence, un logement ouvert formant guide suivant une première direction pour le déplacement d'un outil dans l'axe du logement, ledit logement débouchant par une ouverture de sortie au niveau de ladite surface de référence, une percée de coulissement réalisée suivant une deuxième direction oblique par rapport à ladite première direction, ladite percée débouchant dans ledit logement à proximité de ladite ouverture, - un outil monté en coopération avec ledit logement pour effectuer un perçage en dehors dudit logement dans l'axe de ladite ouverture, - des moyens pour actionner ledit outil, - un pointeau à extrémité en biseau monté en translation dans ladite percée et ayant une forme définie pour que, lorsque ledit pointeau est en butée contre la paroi latérale dudit logement, son extrémité en biseau émerge de ladite surface d'appui, - des moyens pour commander la translation dudit pointeau dans ladite percée, et - des moyens pour commander la solidarisation de ladite embase avec ledit corps. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 représente, partiellement en coupe et écorché, un mode de réalisation d'un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention pour réaliser un perçage dans un corps comprenant un pré-perçage. Les figures 2 à 4 représentent respectivement trois phases de la mise en oeuvre du procédé, avec le dispositif selon la figure 1. Le procédé pour réaliser avec une relativement bonne précision un perçage dans un corps comprenant un préperçage comporte essentiellement cinq phases successives. La première phase consiste à positionner, sensiblement dans l'alignement du pré-perçage, l'extrémité d'un pointeau, cette extrémité ayant une surface latérale en biseau et le pointeau étant lié à l'embase d'un porte-outil dans un logement formant guide. Il est à noter que ce positionnement est relativement facile à obtenir car il suffit que la pointe extrême du pointeau soit dans l'alignement du pré-perçage, c'est-àdire, en fait, que cette pointe soit dans un volume cylindrique défini sensiblement suivant l'axe du préperçage et passant par les bords de celui-ci. On voit donc que ce positionnement ne demande pas une préparation de grande précision, ce qui justifie sa facilité d'exécution. La deuxième phase consiste à exercer sur le pointeau une première force longitudinale suivant une direction donnée par rapport à l'embase, pour le déplacer dans le logement jusqu'à, d'une part, qu'il pénètre dans le pré-perçage et, d'autre part, que la surface du biseau épouse sensiblement le pourtour de ce pré-perçage. La troisième phase consiste à exercer une deuxième force entre l'embase et le corps, pour amener au contact une surface de référence de l'embase avec au moins une portion de surface complémentaire du corps, pour solidariser l'embase et le corps de façon qu'ils soient parfaitement liés l'un à l'autre. La quatrième phase consiste à extraire le pointeau en le retirant du pré-perçage et du logement, afin de libérer ce logement. Comme le logement est devenu libre, dans la cinquième et dernière phase du procédé, l'outil de perçage, par exemple un foret ou analogue, est commandé pour effectuer le perçage du corps dans l'axe du pré-perçage, étant donné que, par perçage, il est entendu toute action pour enlever de la matière, comme un trouage total ou partiel, fraisage, alésage, etc. Comme il sera explicité ci-après, afin de pouvoir industrialiser le procédé et mettre en oeuvre un dispositif automatique performant, la première force suivant une direction donnée, exercée sur le pointeau au cours de la deuxième phase, est la résultante d'une troisième force faisant un angle aigu avec la direction définie ci-avant et d'une quatrième force de réaction appliquée sur le corps, directement ou indirectement. Enfin, dans une mise en oeuvre particulière, la deuxième force exercée au cours de la troisième phase est la résultante d'une cinquième force de pression sur l'embase et d'une sixième force de réaction sur le corps, par exemple un pincement du corps entre deux parties, l'embase et, par exemple, une contre-embase. La procédé décrit ci-dessus peut être mis en oeuvre, notamment avec un dispositif tel qu'illustré sur la figure 1. Le dispositif illustré permet donc de réaliser avec une relativement bonne précision, et en grande partie automatiquement, un perçage dans un corps comprenant un pré-perçage. Il comporte un porte-outil 2 comprenant une embase 3 associée à une contre-embase 4. L'embase 3 comprend une surface d'appui de référence 5, un logement ouvert 6 formant guide pour le déplacement, suivant une première direction centrale, par exemple du corps 8 d'un outil. Le logement 6 débouche par une ouverture de sortie 9 au niveau de la surface de référence 5. Dans l'embase 3 est également réalisée une percée 10 suivant une deuxième direction 11 qui fait un angle aigu 12 par rapport à la première direction 7, par exemple d'une valeur de 40 degrés. La percée 10 débouche par une ouverture 13 dans le logement 6 à proximité de l'ouverture 9. Dans cette percée est disposé un pointeau 14 à extrémité 15 en biseau 16, ce pointeau étant avantageusement monté en translation dans la percée. De plus, le pointeau est défini pour que, lorsqu'il est en butée contre la paroi latérale 17 du logement se trouvant en regard de l'ouverture 13, son extrémité en biseau 16 émerge de l'ouverture 9, et donc de la surface de référénce 5. Pour la mise en oeuvre de façon synchronisée, le pointeau est monté en coopération avec des moyens 18 pour commander sa translation dans la percée 10. Aussi, dans un mode de réalisation avantageux, le pointeau 14 est-il constitué d'une tige 19 montée pour pouvoir se translater dans la percée 10 qui a une forme cylindrique, la tige ayant, dans ce cas, une forme cylindrique complémentaire de celle de cette percée. De plus, ltextrémité de la tige est délimitée par au moins deux portions de surfaces 20 et 21, respectivement sensiblement parallèle et perpendiculaire à l'axe 7 du logement qui est, lui aussi, choisi de forme cylindrique. Sur la surface 21 perpendiculaire à l'axe 7, est montée, avantageusement amovible pour pouvoir être changée, une partie conique 22 formant la partie en biseau du pointeau 14. Avec une telle forme de pointeau, les moyens 18 pour commander sa translation, et donc celle de la tige 19, sont constitués par un vérin 23 du type à éléments coulissant l'un par rapport à l'autre comme une tige de vérin 25 et un cylindre de vérin 24, le mouvement relatif de ces deux éléments étant commandé pneumatiquement, électriquement, etc, et le cylindre 24 étant par exemple solidaire de l'embase 3 tandis que la tige 25 du vérin est solidaire de la tige 19 du pointeau 14. Cependant, pour éviter que la tige 19 du pointeau ne pivote sur elle-même dans la percée 10, ces moyens 18 comportent en outre, par exemple, une rainure longitudinale 26 réalisée, dans l'exemple illustré, sur la tige 19, et un ergot 27 monté fixement sur l'embase 3 pour coopérer en plongeant dans la rainure 26. Bien entendu l'ergot peut être situé sur la tige 19 et la rainure réalisée dans l'embase 3, Si cela est techniquement nécessaire. Pour pouvoir donner à la tige une position relative déterminée par rapport à l'embase 3 et plus particulièrement la percée 10, afin que l'extrémité 15 du pointeau puisse émerger du logement 6 par l'ouverture 9, la tige 19 est reliée à celle du vérin par un assemblage par vissage 39, cet assemblage étant éventuellement bloqué par un contre-écrou 40. Bien entendu, le vérin sera aussi couplé avec la tige 19, et plus particulièrement avec l'embase, par un adaptateur 41 permettant de changer facilement le vérin, si nécessaire. Le dispositif comprend aussi des moyens pour commander la solidarisation de l'embase avec le corps afin d'exécuter le perçage de ce dernier dans les meilleures conditions, comme explicité ci-après. Dans une forme avantageuse de réalisation, comme mentionné précédemment, le porte-outil 2 comporte une contre-embase 4. Les moyens permettant de solidariser l'embase et le corps à percer sont alors des moyens 28, schématiquement illustrés, montés en coopération avec la contre-embase 4 et permettant de la déplacer par rapport à l'embase 3, en pinçant ainsi le corps comportant le pré-perçage entre elle-même et la surface d'appui 5 de l'embase 3. Comme ce dispositif est destiné à réaliser entre autres des perçages, il se produit généralement des copeaux de plus ou moins grande taille qui peuvent s'introduire, notamment, dans le logement 6 et/ou la percée 10. Pour éviter que de tels dépôts ne se produisent, le dispositif comprend des moyens pour injecter, par l'intermédiaire de moyens 30, un fluide sous pression comme de l'air comprimé dans, par exemple, le logement 6, afin que ce fluide pousse vers l'extérieur les particules produites lors du perçai. Ces moyens 30 peuvent simplement être constitués par un conduit débouchant à proximité 29 de l'ouverture 9 dans le logement 6 et comportant une entrée connectée à une source du fluide sous pression. Le dispositif 1 décrit ci-dessus s'utilise et fonctionne de la façon suivante Les différentes phases essentielles de ce fonctionnement sont illustrées sur les figures 2 à 4. Pour cette explication, il est tout d'abord supposé que le corps à percer est constitué d'une plaque 31 simple ou composite comportant un pré-perçage 32. Comme cela a déjà été explicité, le porte-outil 2 est amené par tout moyen, par exemple manuellement mais de préférence automatiquement, devant le pré-perçage 32 et préférentiellement de façon que la pointe de la partie en biseau 16 se trouve dans le prolongement du pré-perçage, figure 2. Quand le pointeau 14 est dans cette position, la tige 19 est translatée au moyen du vérin 23 pour que le pointeau sorte du logement 6. Du fait que le pointeau sorte du logement et qu'il soit dans le prolongement du pré-perçage, la pointe en biseau 16 pénètre dans celui-ci, tout en se translatant latéralement, par réaction, sur le bord 33 de ce préperçage, et jusqu'à ce que toute la surface du biseau 16 épouse le pourtour du pré-perçage 32. Au cours de cette translation, du fait de l'existence d'une force de réaction contre le bord 33 du pré-perçage, embase 3 peut être amenée à être, elle aussi, translatée par la pression du pointeau sur la surface latérale 17 du logement 6. Comme la position du porte-out#l, et plus particulièrement de l'embase, est déterminée pour que la surface de référence d'appui 5 soit sensiblement parallèle à la face du corps sur laquelle se trouve le pré-perçage et que l'axe 35 de la partie biseautée 16 soit parallèle à l'axe 7 du logement 6, lorsque le biseau est dans cette position, figure 3, il est alors aisé de commander la translation de l'embase par rapport à la tige du pointeau pour que cette surface d'appui 5 vienne jusqu'au contact de la surface 37 du corps 31. La profondeur des pré-perçages est généralement connue. Il est donc aisé de déterminer les cotes de la forme en biseau 16 pour que, lorsque le biseau est enfoncé dans le pré-perçage et la surface d'appui contre le corps, l'axe 35 du biseau, l'axe 7 du logement et celui 34 du pré-perçage soient tous confondus. Quand l'embase est ainsi positionnée, elle est solidarisée avec le corps 31, par exemple en appliquant la contreembase 4 contre la face 38 du corps 31 opposée à celle 37 sur laquelle est appliquée l'embase 3. En fait, cette solidarisation est obtenue en emprisonnant et pinçant le corps 31 entre l'embase 3 et la contre-embase 4. Le pointeau est alors retiré du logement, en tirant par exemple avec le vérin 23 sur la tige 19 de façon que toute partie du pointeau 14 ne soit située que dans la percée 10 et qu'il soit donc complètement retiré du logement 6. Ainsi dégagé, le logement peut être utilisé pour, par exemple, guider un outil 36 disposé suivant l'axe 7 du logement 6, figure 4, ce qui permet de pouvoir amener l'extrémité de cet outil dans l'axe 34 du-pré-perçage et commencer le perçage-proprement dit, ledit foret étant normalement aligné sur le même axe.Bien entendu, cet outil peut être de toute nature, à la condition que les moyens permettant de l'actionner puissent agir suivant l'axe 7 du logement 6, le dispositif décrit permettant de positionner cet axe par rapport à celui 34 du pré-perçage. Dans ce cas, cet outil pourrait être, par exemple, un faisceau du type laser ou analogue. Le procédé décrit ci-dessus mis en oeuvre par le dispositif dont vient d'être donné un mode de réalisation permet de pouvoir réaliser avec un certain automatisme des perçages à des emplacements relativement précis et surtout de pouvoir percer des panneaux pré-percés comme ceux qui sont utilisés dans le domaine aéronautique pour la réalisation des structures assemblées d'aéronefs, en effectuant ces perçages exactement à l'endroit des pré-perçages. L'alignement rigoureux obtenu entre l'axe de l'outil de perçage et celui du pré-perçage permet une solidarisation des panneaux parfaite et solide, et l'automatisme rend la suite de ces opérations très rapide, ce qui est d'autant plus intéressant que ces panneaux comportent généralement un très grand nombre de trous à percer. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour réaliser avec une relativement bonne précision un perçage dans un corps (31) comportant un pré-perçage (32), caractérisé par le fait qu'il consiste - dans un premier temps, à positionner sensiblement dans l'alignement dudit pré-perçage l'extrémité (15) d'un pointeau (14) comportant. une surface latérale en biseau (16), ledit pointeau étant lié à l'embase (3) d'un porte-outil (2) dans un logement guide (6), - dans un deuxième temps, à exercer sur ledit pointeau une première force longitudinale suivant une direction (7) donnée par rapport à ladite embase, pour déplacer ledit pointeau dans le pré-perçage et jusqu'à ce que la surface (16) dudit biseau épouse sensiblement le pourtour du pré-perçage, - dans un troisième temps, à exercer une deuxième force entre ladite embase et ledit corps, pour amener au contact une surface de référence (5) de ladite embase avec au moins une portion de surface complémentaire (37) dudit corps et solidariser ladite embase et ledit corps, - dans un quatrième temps, à extraire ledit pointeau dudit logement, - dans un cinquième temps, à positionner un outil de perçage (8,36) sur l'axe dudit logement et à commander sa mise en action pour effectuer le perçage dudit corps. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite première force est la résultante d'une troisième force faisant un angle aigu (12) avec ladite direction donnée (7) et d'une quatrième force de réaction sur ledit corps. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que ladite deuxième force est la résultante d'une cinquième force de pression sur ladite embase et d'une sixième force de réaction sur ledit corps. 4 - Dispositif permettant de réaliser avec une relativement bonne précision un perçage dans un corps (31) comprenant un pré-perçage (32), selon le procédé en accord avec l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte - une embase (3) d'un porte-outil (2) comportant une surface d'appui de référence (5), un logement ouvert (6) formant guide suivant une première direction (7) pour le déplacement d'un outil (8,36) dans l'axe du logement, ledit logement débouchant par une ouverture de sortie (9) au niveau de ladite surface de référence, une percée de coulisement (10) réalisée suivant une deuxième direction oblique (11) par rapport à ladite première direction (7), ladite percée débouchant dans ledit logement à proximité de ladite ouverture, - un outil (8,36) monté en coopération avec ledit logement (6) pour effectuer un perçage en dehors dudit logement dans l'axe de ladite ouverture, - des moyens pour commander la mise en action dudit outil, - un pointeau (14) à extrémité (15) en biseau (16) monté en translation dans ladite percée (10), ladite extrémité en biseau ayant une forme définie pour que, lorsque ledit pointeau est en butée contre la paroi latérale (17) dudit logement, elle émerge de ladite surface d'appui, - des moyens (18) pour commander la translation dudit pointeau dans ladite percée, et - des moyens (4,28) pour commander la solidarisation de ladite embase (3) avec ledit corps (31). 5 - Dispositif selon la revendication 47 caractérisé par le fait que ledit pointeau (14) est constitué par une tige cylindrique (19) montée en translation dans ladite percée (10) et ayant une forme cylindrique complémentaire, ledit logement étant cylindrique, l'extrémité de ladite tige (19) étant délimitée par au moins deux portions de surfaces (20,21) respectivement sensiblement parallèle et perpendiculaire à l'axe (7) dudit logement cylindrique (), une partie conique étant montée en coopération avec ladite portion de surface perpendiculaire (21) à l'axe pour former la partie en biseau. 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que lesdits moyens (18) pour commander la translation de ladite tige (19) comportent un vérin (23) du type à éléments (24,25) coulissant l'un par rapport à l'autre, un (24) des éléments étant solidaire de ladite embase (3) et l'autre (25) de ladite tige (19). 7 - Dispositif selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour commander en translation ladite tige comportent en outre une rainure longitudinale (26) suivant l'axe (11) de ladite tige et un ergot (27) monté pour coopérer avec l'intérieur de ladite rainure, ladite rainure étant réalisée dans l'un des deux éléments tige et embase, et ledit ergot étant disposé dans l'autre élément. 8 - Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens (30) pour injecter un fluide sous pression dans ledit logement (6).