Brevet FR2739800A1 — publié le 19970418

L'invention se rapporte à un instrument destiné à usiner la surface de pièces dans des cavités techniques, à l'aide d'un outil d'usinage, en permettant simultanément l'observation du lieu d'usinage à l'aide d'une optique, l'instrument étant constitué d'un corps en forme de tige, sur lequel est articulée, côté distal, une tête portant l'outil et susceptible de pivoter par rapport à l'axe longitudinal du corps en forme de tige de l'instrument. A l'aide de tels instruments également dénommés endoscopes techniques ou endoscopes de perçage, il est possible d'effectuer des travaux 1o de réparation, par exemple sur des aubes d'ensembles de propulsion à turbine ou turboréacteurs, sans être obligé d'entreprendre un démontage coûteux et prenant beaucoup de temps. A cet effet, les carters de turbine de tous les constructeurs possèdent des ouvertures d'inspection, par lesquelles de tels instruments endoscopiques peuvent être introduits dans le carter, de sorte qu'il est à présent possible d'usiner des dommages de taille relativement petite, par exemple des marques d'impact sur les bords d'attaque ou les bords de fuite des aubes d'ensembles de propulsion. Un instrument du type de celui indiqué précédemment, comportant une tête orientable destinée à recevoir un outil, qui peut être guidé de manière précise même dans le cas d'une intensité de travail élevée, est divulgué par le document DE-C-42 41 767. Dans le cas de cet instrument, il est possible d'équiper une tête d'instrument avec un outil adapté, et d'amener ensuite cet outil couplé à l'instrument, à l'emplacement du dommage, au travers d'une ouverture d'inspection dans le carter de turbine. Avec cet instrument, il est notamment possible de faire pivoter la tête de l'instrument de la position allongée, c'est-à-dire la position dans laquelle l'axe de l'outil coïncide avec l'axe de l'instrument, dans une orientation qui diffèere de cette position. Cela permet d'obtenir des coudages très resserrés, et ainsi d'usiner des dommages sur les bords d'attaque et les bords de fuite, par exemple, de très petites aubes d'ensembles de propulsion, ou bien également des dommages très proches du carter, à la pointe d'aubes d'ensembles de propulsion. En raison de la grande complexité inhérente à la réparation de dommages sur des ensembles de propulsion, par dépose et remontage ou désassemblage complet de l'ensemble de propulsion à turbine, les constructeurs d'ensembles de propulsion, les compagnies aériennes et les entreprises de service et de maintenance, s'efforcent, dans des ensembles de propulsion fermés, d'usiner mécaniquement les aubes à travers des trous d'inspection. Les constructeurs d'ensembles de propulsion fixent toutefois des limites quant aux ordres de grandeur dans lesquels peuvent osciller de tels dommages, pour qu'il soit encore possible d'effectuer une réparation, 1o par exemple à l'aide d'outils de rectification ou de meulage, et l'on fixe également à partir de quel ampleur des dommages, les aubes d'ensembles de propulsion doivent être remplacées. Aussi, il est nécessaire de mesurer l'étendue des dommages avant l'usinage, pour être en mesure de décider s'il est encore possible d'effectuer une réparation par un usinage de reprise. Si cela est le cas, la réparation est effectuée, par exemple, à l'aide de l'instrument décrit en introduction, des outils différents pouvant alors être montés sur la tête distale de l'instrument, en fonction de la nature des dommages existants. Après avoir effectué l'usinage, il est à nouveau nécessaire de procéder à des mesures pour déterminer si les limites fixées par les constructeurs d'ensembles de propulsion sont encore respectées, ou si, comme cela peut arriver, le dommage s'est agrandi par un enlèvement trop important de matière et ne se trouve plus à l'intérieur des tolérances prescrites, de sorte que l'aube de l'ensemble de propulsion doive, en défminitive, être malgré tout remplacée. Un dispositif connu pour mesurer des longueurs d'objets par observation au moyen d'un endoscope selon le document de brevet allemand DE-A-28 47 561, comprend une sonde de mesure rigide ou flexible et, côté proximal, un guide optique pouvant être raccordé à un projecteur. La lumière projetée est rayonnée, côté distal, à travers une plaque de mesure transparente, munie d'un modèle de mesure, et ensuite à travers un objectif à faible profondeur de champ de projection. A l'aide de la projection du modèle de mesure, par exemple sur un dommage ou une fissure, il est possible d'en évaluer la taille. Le document de brevet allemand DE-A-35 16 164 divulgue un adaptateur pour la mesure optique de longueurs, qui peut être fixé de manière amovible à une partie terminale avant d'un embout d'introduction d'un endoscope. L'adaptateur renferme un système optique pour modifier le champ de vision et un index, qui est fixé à un système de projection optique. L'adaptateur permet la mesure de la longueur d'un objet, en projetant l'index 0o sur le plan qui contient l'objet à mesurer. Dans ces dispositifs, la mesure lue doit être convertie en la mesure réelle, en tenant compte chaque fois de la distance à l'objet et du grossissement de l'optique, ce qui constitue une source supplémentaire d'erreurs s'ajoutant aux erreurs de lecture aisément possibles. Un autre inconvénient réside dans le fait que lors de la mesure à l'aide de tels dispositifs et de l'usinage des dommages, qui s'en suit, deux instruments sont nécessaires pour l'usinage, ou alors l'instrument d'usinage devrait être équipé en supplément de dispositifs de mesure rapportés ou de dispositifs de projection conformes aux solutions de l'état de la technique, ce qui, par exemple dans le cas de l'utilisation d'adaptateurs pourrait également conduire à ce que l'instrument pour l'usinage de surface ne puisse plus être utilisé de manière conforme aux prescriptions. Aussi, le but de l'invention consiste-t-il à indiquer une possibilité permettant, à l'aide de moyens simples et de manière simple, d'aménager l'instrument d'usinage de surface décrit en introduction, de façon telle, qu'avec cet instrument on puisse mesurer directement des dommages, par exemple, sur des aubes dans des ensembles de propulsion à turbine ou turboréacteurs. Ce but est atteint conformément à l'invention, grâce au fait que l'instrument mentionné en introduction est caractérisé par un gabarit de mesure pouvant être amené par pivotement dans le champ de vision de l'optique. Ce gabarit est déplacé par pivotement conjointement avec la tête de l'instrument, et peut ainsi être appliqué sur la surface, à l'endroit devant être usiné, ou tout au moins en être rapproché, de sorte qu'aussi bien le gabarit de mesure que le lieu d'usinage peuvent être observés simultanément par l'intermédiaire de l'optique de l'instrument, en permettant ainsi à l'utilisateur de l'instrument de mesurer directement de façon visuelle, en utilisant le gabarit de mesure étalonné, les dimensions d'un dommage. Le gabarit de mesure peut être prévu sur un outil de mesure 1o séparé, qui peut être monté à la place de l'outil d'usinage, les deux outils étant pourvus à cet effet de moyens concordants pour leur fixation à la tête de l'instrument. Selon un mode de réalisation conforme à l'invention, l'outil de mesure présente, à l'extrémité proximale d'une queue d'outil, une tête, qui correspond à une tête de l'outil d'usinage pouvant être fixée à la tête de l'instrument. Par ailleurs, le gabarit de mesure peut être disposé à l'extrémité distale de la queue de l'outil de mesure, perpendiculairement à l'axe de la queue. Selon une autre caractéristique de l'invention, le gabarit de mesure est monté de manière pivotante à l'extrémité distale de la queue de l'outil de mesure; la queue de l'outil de mesure peut, par ailleurs, être d'une conception flexible. En outre, il est également possible de rapporter le gabarit de mesure directement sur l'outil d'usinage, de sorte qu'il en résulte un outil combiné d'usinage et de mesure, permettant aussi bien d'usiner que de mesurer un dommage. Ainsi, un gabarit de mesure peut être rapporté sur la queue de l'outil d'usinage. Le gabarit de mesure peut être monté coulissant ou fixe sur la queue de l'outil d'usinage. Selon une configuration particulière, le gabarit de mesure est transparent, au moins dans des zones partielles. Conformément à un mode de réalisation de l'invention, le gabarit de mesure présente un modèle de maillage plan en forme de damier, constitué de bandes orthogonales disposées à distance fixe les unes des autres. Le gabarit de mesure peut également présenter des découpes de forme circulaire ou semi-circulaire de rayons différents, pour la mesure d'arcs de cercle et de diamètres. Selon un autre mode de réalisation, le gabarit de mesure présente des perçages de forme circulaire dans une plaquette carrée, ou bien présente des découpes de forme semi-circulaire de rayons différents, situées sur les bords extérieurs périphériques d'une plaquette rectangulaire. Par ailleurs, le gabarit de mesure peut être réalisé sous forme d'une plaquette circulaire présentant une division angulaire. Selon une autre caractéristique de l'invention, le gabarit de mesure présente, de manière alternée, des zones réfléchissant la lumière et i des zones absorbant la lumière. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le gabarit de mesure est flexible. D'autres caractéristiques avantageuses de l'instrument conforme à l'invention, vont être décrites dans la suite, au regard d'exemples de réalisation représentés sur les dessins annexés, sur lesquels: La figure 1 montre l'extrémité distale d'un instrument selon l'invention, sur laquelle est monté l'outil d'usinage, selon une représentation partiellement en coupe, la figure 2 montre, selon sensiblement la représentation de la figure 1, un premier mode de réalisation de l'outil de mesure conforme à l'invention, la figure 3 montre une vue de dessus dans la direction III-III de la figure 2, la figure 4 montre l'outil de mesure selon les figures 2 et 3, en cours d'utilisation, les figures 5a à 5d montrent différentes configurations avantageuses de l'outil de mesure conforme à l'invention, les figures 6 et 7 montrent des modes de réalisation de l'outil d'usinage sur lequel est monté fixe un gabarit de mesure, la figure 8 montre une vue de dessus de l'extrémité de l'outil combiné d'usinage et de mesure de la figure 6, selon la direction d'observation VIII, la figure 9 montre une vue de dessus de l'extrémité de l'outil combiné d'usinage et de mesure de la figure 7, selon la direction d'observation IX, la figure 10 montre un autre mode de réalisation d'un outil combiné d'usinage et de mesure, et les figures 11 et 12 montrent des vues de côté d'outils de mesure selon la figure 2. Comme le laisse entrevoir la figure 1, l'instrument conforme à l'invention présente un corps 1 en forme de tige tubulaire, à l'extrémité distale duquel est rapportée une tête 2 pouvant être équipée d'un outil d'usinage 3 interchangeable. Le corps en forme de tige 1 comporte un canal 4, qui s'étend jusqu'à proximité de l'extrémité distale du corps en forme de tige, et qui sert à guider un corps en forme de tige 5 d'un endoscope technique recevant une optique. Dans la zone d'extrémité du corps en forme de tige 5 est prévue une fenêtre latérale 6, qui, dans le cas d'un endoscope technique rigide, sert de viseur libre pour une optique à vision latérale et, lors de l'utilisation d'un endoscope technique flexible, à pointe à déplacement commandé, sert d'ouverture de sortie. L'instrument comprend des moyens de réglage 7 qui sont articulés à la tête 2, et qui sont destinés à faire pivoter la tête 2 sur laquelle est fixé l'outil d'usinage 3, d'une position d'introduction à la position de travail représentée, tel que cela est divulgué par le document DE-C-42 41 767. Dans la tête 2 est montée dans des roulements à billes et des paliers lisses 8, 8', en s'appuyant sur un coussinet de palier 10, une broche 11 dont l'axe coïncide avec l'axe longitudinal de la tête 2. Côté distal, la broche 11 fait saillie hors de la tête 2 et se termine en cet endroit par un embout fileté 12 servant à la fixation de l'outil 3 considéré. L'entraînement de l'outil d'usinage s'effectue de manière connue, à l'aide d'un moteur non représenté, situé côté proximal, la transmission des efforts s'effectuant au moyen d'une courroie sans fin 13, qui entraîne la broche 1 1 par l'intermédiaire d'une poulie 14. A l'extrémité proximale de la queue 19 de l'outil d'usinage 3 se présentant par exemple sous la forme d'une fraise conique, est formée une tête 15 qui présente un premier filetage intérieur, qui correspond à un filetage extérieur formé sur l'extrémité distale du coussinet de palier 10, et qui peut être vissé sur ce dernier. En outre, la tête 15 est vissée, au moyen d'un second filetage intérieur, sur l'embout fileté 12 de la broche 11. Sur la figure 2, l'outil d'usinage 3 selon la figure 1 a été remplacé par un outil de mesure 16. L'outil de mesure 16 présente également, à l'extrémité proximale d'une queue 19, une tête 17 qui est d'une configuration correspondant à celle de la tête d'outil 15 décrite précédemment, et qui peut de ce fait également être vissée sur l'embout fileté 12 de la broche 11. Grâce à cette liaison par vissage, des outils d'usinage et des outils de mesure peuvent être aisément remplacés les uns par les autres. La partie terminale distale 18 de l'outil de mesure 16 présente, par exemple, comme le laisse entrevoir la figure 3, un dessin en forme de damier, et constitue un gabarit de mesure. L'utilisation de l'instrument conforme à l'invention va être explicitée dans la suite, au regard de la figure 4, et, dans son principe, est la même pour tous les modes de réalisation de l'outil de mesure qui seront encore décrits par la suite. La figure 4 montre l'extrémité distale d'un instrument conforme à l'invention, qui a été introduite à travers une ouverture d'inspection 9 d'un carter 20 d'un ensemble de propulsion à turbine ou turboréacteur 21. L'instrument est déjà en position de mesure, et le gabarit 18 de l'outil de mesure 16 se situe à l'endroit d'un dommage 22 d'une aube 23 d'ensemble de propulsion. L'instrument a été, au préalable, tout d'abord équipé de l'outil de mesure 16, à l'extérieur de la turbine 21, puis introduit ensuite par l'ouverture d'inspection 9 dans le carter de turbine 20, en étant en position d'introduction, c'est-à-dire avec la tête 2 de l'instrument et l'outil de mesure 16 en position allongée. Ensuite, la tête 2 a été coudée, et l'outil de mesure 16 a été ainsi amené par pivotement dans le champ de vision de l'optique d'observation, et appliqué, par son gabarit de mesure 18, à côté du dommage 22, sur l'aube de l'ensemble de propulsion. A l'aide du gabarit de mesure 18 comportant une division étalonnée, le dommage peut à présent être mesuré de manière optimale, et l'on peut, au regard des prescriptions du constructeur, décider s'il est possible d'effectuer une réparation locale, ou bien si l'aube 23 doit être entièrement changée. S'il est possible d'effectuer un usinage, l'instrument est alors retiré de la turbine à travers l'ouverture d'inspection 9, avec la tête 2 et l'outil de mesure 16 dans une position alignée avec celle du corps en forme de tige 1, puis l'outil de mesure 16 est remplacé par un outil d'usinage 3, et l'instrument est à nouveau introduit de manière connue. Après l'usinage, il est possible de manière analogue au mode opératoire décrit, de remplacer à nouveau l'outil d'usinage par l'outil de mesure, et d'effectuer une nouvelle mesure, tel que cela a déjà été décrit, permettant de se prononcer sur le succès de la réparation. Les dommages sur les aubes d'ensembles de propulsion peuvent apparaître, non seulement sur les bords, mais également sur les surfaces, comme par exemple les dommages de fusion sur le métal, ou bien il a pu se former des fissures 24. La mesure et l'usinage de ces dommages s'effectuent également tel que cela a été décrit, d'autres outils de mesure pouvant toutefois être nécessaires. Les figures 5a à 5d montrent différents types d'outils de mesure et de gabarits de mesure 25, 26, 27 et 28 à leurs extrémités distales. Le gabarit de mesure 25 constitue une variante du gabarit de mesure 18 et porte également pour l'essentiel un dessin en damier 25a en o0 guise de graduation de mesure. Dans ce mode de réalisation, un bord est toutefois pourvu de dents 25b et d'évidements 25c. Cet outil de mesure 25 peut en principe être mis en oeuvre pour des mesures de longueurs et de surfaces. En outre, il est toutefois également possible d'évaluer des profondeurs de fissures. Ce mode de réalisation peut être avantageux, même i5 dans le cas de fissures s'étendant de manière sinueuse, parce que, par exemple, la fissure n'est pas recouverte par endroits puisque s'étendant par tronçons sous le gabarit de mesure, mais est toujours à nouveau visible grâce aux évidements 25c et aux dents 25b, dont la longueur et la largeur peuvent par exemple être égales à 1 mm. Les gabarits de mesure 26, 27 selon les figures 5b et 5c présentent des perçages 29 ou des découpes rondes 30 de grandeurs différentes étalonnées, et sont utilisés de manière particulièrement avantageuse pour mesurer des marques d'impact de forme sensiblement ronde ou des défauts de surface. Des mesures de longueurs sont également possibles à l'aide de ces gabarits. Finalement, le gabarit de mesure 28 de la figure 5d porte une division angulaire en degrés 31, et sera utilisé notamment pour la mesure d'angles, par exemple entre des fissures qui se croisent, ou pour la mesure d'autres dommages. Un gabarit de mesure peut, bien entendu, également comporter une combinaison de deux, ou plus de deux, divisions, graduations et configurations selon les figures 5a à 5d. Il peut également s'avérer avantageux de prévoir un outil d'usinage et de mesure combiné, dans le cas de dommages d'un type spécial. Les figures 6 à 10 montrent de tels outils 32, 33 et 34. Comme le laisse entrevoir la vue de dessus selon les figures 8 et 9, les outils 32, 33 portent, sur la face supérieure, des gabarits de mesure sous la forme de graduations de mesure 35, 36. Ces outils sont avant tout d'une utilisation avantageuse pour mesurer et usiner des dommages sur les bords, de forme sensiblement ronde, tout comme dans le cas du dommage 22 de la figure 4, parce que la graduation peut être directement disposée dans la zone endommagée. Comme le montrent encore les figures 6 et 7, les graduations peuvent être de configuration plane (graduation 35) ou en relief (graduation 36). L'outil combiné 34 selon la figure 10 se distingue des modes de réalisation décrits précédemment, par le fait que le gabarit de mesure associé, ou la graduation de mesure associée, est rapporté sur un support 37, qui peut coulisser longitudinalement sur la queue 19 d'un outil d'usinage, tel que cela est suggéré par la flèche A sur la figure 10, et qui peut être immobilisé sur la queue 19 de l'outil, par exemple à l'aide d'une vis 38. Les figures 11 et 12 montrent des outils de mesure 39 et 40, qui sont plus particulièrement conçus pour la mesure de dommages sur des surfaces inclinées ou non planes. Dans ces outils de mesure, un support de graduation de mesure 41 est monté côté distal, de manière à pouvoir être dévié par rapport à l'axe de la tête 2 de l'instrument. A cet effet, dans le cas de l'outil de mesure 39, le support de graduation de mesure 41 est relié par un joint articulé 42 à la queue 19 de l'outil. Dans le cas de l'outil de mesure selon la figure 12, la queue 19 de l'outil est flexible ou semi-flexible sur une courte partie distale, de sorte que le support de graduation 41 peut s'adapter à des surfaces obliques dans toutes les directions. Selon une autre configuration, les supports de graduation, qui constituent eux-mêmes des gabarits de mesure ou bien portent de tels gabarits, peuvent être fabriqués en un matériau élastique, ce qui leur permet de s'adapter à des surfaces concaves ou convexes. Une réalisation en des matériaux transparents ou avec des surfaces en partie transparentes, peut s'avérer avantageuse, plus particulièrement en liaison avec le support d'outil 37 selon la figure 10, car grâce à leur transparence, même des gabarits de mesure de grande taille n'entraveraient pas la vue sur l'outil et le lieu d'usinage. En outre, les dommages et les fissures ne seraient pas non plus en principe masqués par le support de graduation ou les divisions du gabarit. Par ailleurs, à la place des supports de graduation de mesure 41, il est, par exemple, également possible de monter, sur la queue de l'outil, des meules de rectification qui, tout comme dans le cas des figures 6 à 9, 1o sont pourvues d'un gabarit de mesure sur la face tournée vers la queue de l'outil, de sorte que l'outil est aussi bien adapté à l'usinage qu'à la mesure. En outre, dans le cas des modes de réalisation de l'outil de mesure selon les figures 2 à 5 et 10 à 12, il est éventuellement possible de prévoir des parties transparentes à la lumière alternant avec des parties non transparentes. Par ailleurs, les graduations ou les gabarits des outils de mesure peuvent être étalonnés selon une échelle de mesure déterminée, par exemple en mm, en pouces, ou en degrés, et être marqués en conséquence. Selon une autre configuration avantageuse, il peut être prévu de coupler un gabarit de mesure à l'outil d'usinage 3 ou à la tête 2, de manière telle, que lors du pivotement de l'outil d'usinage 3 hors de la position de travail, le gabarit de mesure se place dans le champ de vision. Grâce à une telle combinaison, l'échange entre l'outil d'usinage et le gabarit de mesure devient inutile, comme cela était déjà le cas pour les modes de réalisation selon les figures 6 à 10. REVENDICATIONS 1. Instrument destiné à usiner la surface de pièces dans des cavités techniques, à l'aide d'un outil d'usinage (3, 32-34), en permettant simultanément l'observation du lieu d'usinage à l'aide d'une optique, s l'instrument étant constitué d'un corps en forme de tige (1), sur lequel est articulée, côté distal, une tête (2) portant l'outil (3) et susceptible de pivoter par rapport à l'axe longitudinal du corps en forme de tige, caractérisé par un gabarit de mesure (18, 25-28) pouvant être amené par pivotement dans le champ de vision de l'optique. 2. Instrument selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un outil de mesure (16) est équipé du gabarit de mesure (18). 3. Instrument selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'outil d'usinage (3) est interchangeable avec l'outil de mesure (16). 4. Instrument selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'outil de mesure (16) présente, à l'extrémité proximale d'une queue d'outil (19), une tête (17), qui correspond à une tête (15) de l'outil d'usinage (3) pouvant être fixée à la tête (2) de l'instrument. 5. Instrument selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le gabarit de mesure (18) est disposé à l'extrémité distale de la queue (19) de l'outil de mesure (16), perpendiculairement à l'axe de la queue. 6. Instrument selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le gabarit de mesure (18) est monté de manière pivotante à l'extrémité distale de la queue (19) de l'outil de mesure (39). 7. Instrument selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la queue (19) de l'outil de mesure (40) est d'une conception flexible. 8. Instrument selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un gabarit de mesure (35, 36) est rapporté sur la queue (19) de l'outil d'usinage (3). 9. Instrument selon la revendication 8, caractérisé en ce que le gabarit de mesure (35, 36) est monté coulissant sur la queue (19) de l'outil d'usinage (3). 10. Instrument selon la revendication 8, caractérisé en ce que le gabarit de mesure (35, 36) est monté fixe sur la queue (19) de l'outil d'usinage (3). 11. Instrument selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le gabarit de mesure (35, 36) est transparent, au moins dans des zones partielles. 12. Instrument selon l'une des revendications 2 à 11, caractérisé en ce que le gabarit de mesure (18, 25) présente un dessin plan en forme de damier, constitué de bandes orthogonales disposées à distance fixe les unes des autres. 13. Instrument selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le gabarit de mesure (26, 27) présente des découpes de forme circulaire ou semi-circulaire (29, 30) de rayons différents, pour la mesure d'arcs de cercle et de diamètres. 14. Instrument selon la revendication 13, caractérisé en ce que le gabarit de mesure (26) présente des perçages (29) de forme circulaire dans une plaquette carrée. 15. Instrument selon la revendication 13, caractérisé en ce que le gabarit de mesure (27) présente des découpes (30) de forme semi- circulaire de rayons différents, situées sur les bords extérieurs périphériques d'une plaquette rectangulaire. 16. Instrument selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le gabarit de mesure (28) est réalisé sous forme d'une plaquette circulaire présentant une division angulaire (31). 17. Instrument selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que le gabarit de mesure présente, de manière alternée, des zones réfléchissant la lumière et des zones absorbant la lumière. 18. Instrument selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que le gabarit de mesure est flexible.