Brevet FR2867715A1 — publié le 20050923

La présente invention concerne un procédé et un outillage pour la mise en place d'éléments de fixation dans des trous alignés traversants de pièces à assembler, lesdits éléments de fixation étant maintenus dans les trous alignés par un ajustement serré prédéterminé, avant leur serrage dé- finitif. Les éléments de fixation peuvent être des rivets, des vis, des axes, etc.. . ou, d'une manière générale, tout élément de fixation pourvu d'une tête et d'une tige apte à assurer la fixation adéquate des pièces à assembler. Ces dernières peuvent être, à titre d'exemple, des panneaux, des plaques, des revêtements, des cadres, des profilés, généralement de grande dimension, et destinés, dans une application préférentielle quoique non exclusive de l'invention, à l'habillage structurel et/ou décoratif d'un aéronef. Dans cette application particulière, on sait que les pièces à assem- bler, telles que des panneaux de revêtement sur des lisses de structure, peuvent être tout d'abord maintenues entre elles par quelques "épingles" de centrage disposées en des points appropriés espacés, et que les éléments de fixation sont ensuite montés avec ajustement dans les trous alignés des pièces puis serrés pour assurer la fixation définitive de l'assem- blage des pièces. Compte tenu du nombre élevé d'éléments de fixation agencés selon des pas rapprochés, pour ce type d'assemblage dans ce domaine technique, ces opérations de mise en place des éléments de fixation puis ultérieurement de serrage sont longues et fastidieuses et nécessitent du personnel. Deux solutions sont actuellement utilisées pour mettre en place ou enfoncer à force les éléments de fixation dans des pièces à assembler respectivement externe et interne, avant de procéder à leur serrage définitif. La première solution consiste à enfoncer l'élément de fixation par une traction sur celui-ci du côté opposé à son sens d'introduction. En effet, lorsque les éléments de fixation à poser présentent une extrémité libre de la tige dont le diamètre est plus faible que le reste de celle- ci, ce qui permet un début d'introduction sans effort jusqu'à ce qu'une longueur minimale dépasse dudit côté opposé, il est possible de saisir cette extrémité libre par une machine spécifique et de tirer ensuite l'élément de fixation jusqu'à sa position finale. L'élément de fixation est alors maintenu en place par l'ajustement serré, sa tête s'appliquant contre la face extérieure de la pièce externe et sa tige faisant saillie de la face extérieure de la pièce interne. Cependant, cette solution par enfoncement des éléments de fixation par traction peut ne pas être possible dans le cas où l'espace disponible manque du côté où doit s'effectuer la traction sur l'élément, pour permettre l'utilisation de la machine, d'autant plus que son volume est important. Par ailleurs, dans le cas de grands revêtements, cette solution nécessite deux personnes, l'une pour l'introduction des éléments d'un côté de l'assemblage et l'autre pour la traction de ceux-ci depuis le côté opposé. Enfin, les machines actuelles qui assurent "l'accostage" et le ser- rage final des pièces à assembler et le sertissage du dispositif de retenue associé (bague ou écrou) ne permettent pas de régler l'effort d'enfoncement ou d'introduction différemment de l'effort du sertissage. Ainsi, rien n'alerte l'opérateur en cas de défaut d'alésage des trous et, donc, de serrage de l'élément de fixation dans cet alésage. La seconde solution consiste à enfoncer les éléments de fixation par une frappe directe sur ceux-ci, au moyen d'un outil tel qu'un marteau (ou en interposant un "tas") du côté de la pièce externe en regard de l'assemblage. Cette seconde solution présente elle aussi des inconvénients. En effet, les risques de détérioration des éléments de fixation surtout au ni-veau de leur tête, de la face en regard de la pièce externe et même de l'alésage des trous alignés, ne sont pas négligeables du fait que la force d'emmanchement donnée par l'opérateur (intensité et direction) et la position finale de l'élément de fixation ne sont pas toujours optimales ni contrôlées. Cela peut entraîner un choc direct sur la pièce externe à as-sembler pouvant entraîner sa mise au rebut, ce qui est particulièrement coûteux dans le cas de panneaux de grande dimension. Par ailleurs, pour éviter le matage de la fixation elle-même, on uti- lise couramment un marteau en plastique ou analogue. Cependant, cela engendre un autre inconvénient en ce sens que le marteau se détériore au contact de l'élément de fixation qui est plus dur que lui, et laisse donc des débris qui se retrouvent sous les têtes des éléments de fixation entraînant alors leur changement. De plus, quand la frappe n'est pas exactement dans l'axe de l'élément de fixation, non seulement ce dernier peut être endommagé mais l'alésage des trous alignés peut être également déformé. Même si cette déformation est faible, elle peut être néanmoins dommageable sans avoir été détectée. En outre, la frappe directe engendre un bruit important, particulièrement lorsque l'une des pièces à assembler (revêtement, par exemple) est de grande dimension. Enfin, cette solution peut même s'avérer délicate lorsqu'il y a une pluralité d'opérations de fixation à effectuer dans un espace restreint ou confiné ou selon un pas réduit et lorsque les pièces à assembler sont maintenues par des dispositifs de fixation temporaire tels que des épingles risquant de gêner la mise en place des éléments. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne un procédé et un outillage pour la mise en place d'éléments de fixation dans des pièces à assembler, utilisant la seconde solution et permettant entre autre un enfoncement sûr et fiable des éléments de fixation respectant les caractéristiques mécaniques des assemblages obtenus, sans risque d'endommagement des éléments ni des pièces à assembler, une réduction des nuisances sonores et du temps nécessaire à ces opérations, ainsi qu'un accès aisé à tous les éléments de fixation, même disposés selon un pas réduit. A cet effet, le procédé pour mettre en place un élément de fixation à tête et à tige dans des trous alignés traversants d'au moins deux pièces à assembler respectivement externe et interne, l'ajustement entre le diamètre des trous alignés desdites pièces et le diamètre de la tige dudit élément de fixation étant du type serré, est remarquable, selon l'invention, en ce qu'il consiste, après avoir introduit depuis ladite pièce externe, l'extrémité libre de la tige dans lesdits trous alignés pour faire tenir ledit élément de fixation: à enfermer ladite tête et la partie de tige faisant saillie de ladite pièce externe dans un passage axial d'un corps de révolution; à appliquer ledit corps contre la face en regard de ladite pièce externe; et à pousser axialement ledit élément de fixation, par l'action d'un pous- soir pouvant coulisser dans ledit passage entre une première position et une seconde position et agissant sur sa tête, pour l'enfoncer dans les- dits trous alignés, de manière à amener sa tête au moins proche de la face en regard de ladite pièce externe et à maintenir, par l'ajustement serré, ladite tige dans lesdits trous alignés, tandis que son extrémité libre débouche de la pièce interne. Ainsi, grâce à l'invention, on garantit une position d'enfoncement finale régulière et fiable des éléments de fixation grâce à l'effort constant exercé par le poussoir sur les têtes des éléments selon une course donnée entre les deux positions, effort qui est réglé préalablement pour chaque type d'éléments de fixation utilisés pour amener leur tête à proximité de la face extérieure de la pièce externe de l'assemblage. De plus, les risques de détérioration des têtes par l'action du poussoir sont supprimés, puisque la tête de l'élément de fixation à enfoncer et le poussoir sont sensiblement coaxiaux et guidés dans le passage axial du corps. Par ailleurs, comme l'élément de fixation est confiné dans le passage axial du corps et que ce dernier est au contact de la face extérieure de la pièce externe à assembler, les nuisances sonores engendrées sont largement atténuées. On peut ainsi utiliser un poussoir métallique. Par ailleurs, on préfère amener la tête de l'élément de fixation à proximité du trou correspondant pour éviter que le produit d'étanchéité généralement prévu dans ce type d'assemblage ne coule sous celle-ci et ne vienne salir l'outillage. De préférence, pour faciliter l'introduction de la tige dudit élément de fixation dans lesdits trous alignés et pour éviter la détérioration de l'entrée desdits trous, l'extrémité libre de ladite tige a un diamètre inférieur à celui de la tige. Avantageusement, ledit poussoir est ramené élastiquement de sa seconde position vers sa première position. Un nouveau cycle peut alors démarrer. L'invention concerne également un outillage pour la mise en oeuvre dudit procédé. Il est remarquable en ce qu'il comprend un corps de révolu- tion avec un passage axial et un poussoir monté dans ledit passage axial et pouvant coulisser, sous l'action d'une source de puissance, entre: une première position pour laquelle l'élément de fixation faisant saillie de ladite pièce externe est enfermé dans ledit passage axial du corps lorsque ce dernier est amené au contact de ladite pièce externe; et - une seconde position pour laquelle l'élément de fixation est enfoncé dans lesdits trous alignés des pièces par suite du coulissement dudit poussoir, la course de coulissement dudit poussoir étant telle que, dans cette seconde position, la tête dudit élément de fixation est au moins proche de ladite pièce externe. Pour ramener ledit poussoir de sa seconde position vers la première position, l'outillage comprend de plus des moyens de rappel élastique. Ces moyens sont par exemple disposés autour dudit poussoir dans ledit passage et sont définis par un ressort de compression prévu entre un épaulement interne dudit passage et un épaulement externe dudit poussoir. On remarque ainsi la simplicité de réalisation de l'outillage. Selon une autre caractéristique, contre ledit épaulement interne est prévue une butée annulaire sur laquelle s'applique. lesdits moyens de rappel et, au moins autour dudit épaulement externe dudit poussoir est montée une pièce de guidage supportant ledit poussoir et logée, de façon cou-lissante, dans ledit passage. Avantageusement, lesdites butée annulaire et pièce de guidage sont réalisées en une matière plastique. Ainsi, l'outillage lui-même n'engendre pas de bruit lors de son fonctionnement. Par ailleurs, ledit corps comporte, du côté de son extrémité tour-née vers les pièces à assembler, une bague rapportée en matière plastique apte à venir au contact de la pièce externe. Ainsi, la bague évite de détériorer la face extérieure de la pièce externe et absorbe également les vibrations susceptibles d'être engendrées par l'outillage. Avantageusement, ledit corps est fixé au bout d'un mandrin d'une machine apte à fournir ladite source de puissance pour assurer le coulis- sement axial dudit poussoir de sa première vers sa seconde position. De préférence, ladite source de puissance est fluidique, par exemple pneumatique. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques 1 o désignent des éléments semblables. La figure 1 est une coupe axiale d'un exemple de mode de réalisation d'un outillage pour la mise en place d'un élément de fixation dans des trous alignés de pièces à assembler, outillage mettant en oeuvre le procédé selon l'invention. Les figures 2 et 3 sont une coupe axiale dudit outillage, respectivement au début et à la fin de la mise en place dudit élément de fixation dans les pièces à assembler. L'outillage 1 représenté sur la figure 1 a pour but d'assurer, selon le procédé de l'invention, la mise en place ou l'enfoncement d'un élément de fixation 2 dans des trous alignés de pièces à assembler 3, 4 avant leur serrage définitif. Dans cet exemple de réalisation, l'élément de fixation 2 peut être une vis et comprend une tête 2A qui est dans ce cas fraisée et qui se prolonge par une tige 2B d'un diamètre assurant, comme on le verra, son maintien, par ajustement serré, contre la paroi latérale des trous alignés 3A, 4A sur toute leur longueur et qui se termine par une extrémité ou partie d'extrémité libre cylindrique 2C (qui pourrait être également conique) représentée par une zone quadrillée sur les figures et dont le diamètre est légèrement inférieur à celui de la tige 2B pour faciliter l'introduction de l'élément de fixation dans les trous alignés. Les pièces peuvent être des revêtements, plaques ou toute autre structure à assembler, généralement de grande dimension, et sont percées d'une pluralité de trous destinés à permettre leur assemblage via les éléments de fixation. Dans l'exemple illustré sur la figure 1, les trous 3A et 4A alignés coaxialement des revêtements 3 et 4 ont un diamètre identique qui correspond, à la tolérance près, à celui de la tige 2B de l'élément de fixa- tion 2 pour obtenir, lors de son introduction, un montage avec ajustement serré de l'élément de fixation 2 par rapport aux trous alignés des revêtements 3, 4 et, donc, son maintien dans ceux-ci. Le revêtement 3 tourné vers l'opérateur et l'outillage est désigné revêtement externe, tandis que, par opposition, le revêtement 4 caché pour l'opérateur est désigné revêtement interne. On remarque de plus que le trou 3A du revêtement 3 se termine du côté de la face extérieure 3B par une fraisure 3C pour recevoir la tête fraisée 2A de l'élément de fixation après serrage de ce dernier. Alors que l'on a représenté un assemblage de deux pièces, il va de soi que le nombre de pièces à assembler pourrait être différent. L'outillage 1 pour la mise en place des éléments de fixation 2 comprend un corps de révolution cylindrique 5 dans lequel est ménagé un passage axial traversant 5A, un élément mobile formant poussoir 6 monté dans le passage axial 5A et pouvant se déplacer entre une première et une seconde positions, et des moyens de rappel 7 du poussoir dans sa première position initiale. Dans ce mode particulier de réalisation, le corps présente dans le passage axial 5A, un épaulement annulaire interne 5B situé du côté de la face transversale 5C du corps, tournée vers les revêtements. Ainsi, le 2867715 9 passage 5A se compose d'une longue partie de passage à grand diamètre 5A1 débouchant dans l'autre face transversale opposée 5D du corps et d'une courte partie de passage à petit diamètre 5A2 débouchant dans la face transversale 5C. Par ailleurs, une butée ou rondelle annulaire 8 est rapportée contre l'épaulement annulaire interne 5B du passage. Concernant le poussoir 6, il s'engage, par l'une de ses extrémités 6A et avec ajustement glissant, dans la bague 8 et dans la partie de pas-sage à petit diamètre 5A2. Ainsi, la partie de passage 5A2, comprise entre la face transversale 6D de l'extrémité 6A du poussoir et la face transversale 5C du corps, forme un logement cylindrique L destiné à recevoir l'élément de fixation à insérer. Par ailleurs, le poussoir est supporté, au voisinage de son autre extrémité 6B par une pièce annulaire 9 assurant son guidage et son maintien dans la partie de passage à grand diamètre 5A1. Le poussoir 6 présente de plus un épaulement annulaire externe 6C avec lequel coopère un évidement sensiblement correspondant 9A ménagé dans l'une des faces transversales 9B de la pièce de guidage 9. Les moyens de rappel 7 sont définis, dans cet exemple, par un ressort de compression 7A situé dans le passage à grand diamètre 5A1 autour du poussoir 6, entre la pièce de guidage 9 et la bague 8. Ainsi, sous l'action du ressort 7A, la pièce de guidage 9 s'applique toujours contre l'épaulement externe 6C du poussoir 6 en maintenant celui-ci dans la première position initiale, représentée sur les figures 1 et 2. La butée 8 et la pièce 9 sont réalisées en matière plastique, telles qu'en Nylon, pour contribuer au fonctionnement silencieux de l'outillage. Par ailleurs, pour éviter le contact direct du corps 5 avec la face extérieure 3B du revêtement externe 3, et donc les risques de rayure potentiels, et pour absorber également les vibrations engendrées par l'outillage, une bague 10 réalisée en matière synthétique est rapportée, par vis-sage ou autre, du côté de la face transversale 5C du corps de révolution. De l'autre côté du corps s'engage, dans la partie de passage à grand diamètre 5A1, un mandrin 1 1 d'une machine non représentée, destinée à fournir la source de puissance nécessaire pour déplacer le poussoir 6 de sa première position vers sa seconde position. Pour cela, le mandrin cylindrique 11 est maintenu dans le passage 5A par des vis de liaison radiales 12, symbolisées par un trait d'axe géométrique, traversant le corps et le mandrin. Tout autre mécanisme de liaison, par exemple par encliquetage ou vissage direct du mandrin dans le corps, pourrait être envisagé. Le procédé de mise en place de l'élément de fixation 2, par l'in- 1 o termédiaire de l'outillage 1, se déroule de la manière suivante. Tout d'abord, l'élément de fixation 2 doit être introduit dans les trous alignés des revêtements 3 et 4. Pour cela, un opérateur engage librement la partie d'extrémité 2C (de diamètre légèrement inférieur) de l'élément de fixation dans les trous alignés 3A, 4A des revêtements jus- qu'à ce que la tige 2B s'approche de ou bute sur la fraisure 3C du revête- ment 3, de façon que sa partie d'extrémité 2C débouche ou soit au moins à fleur de la face extérieure 4B du revêtement interne 4, comme le montre la figure 2. L'élément de fixation 2 fait ainsi largement saillie de la face extérieure 3B du revêtement externe 3. Puis, l'opérateur approche l'outillage 1 et enferme l'élément de fixation en saillie 2 dans le logement cylindrique L du passage 5A jusqu'à appliquer la bague de protection 10, solidaire du corps 1, contre la face extérieure 3B du revêtement 3, comme le montre la figure 2. L'outillage 1 est alors sensiblement coaxial à l'élément de fixation, la profondeur du logement étant bien entendu préalablement réglée pour être au moins égale ou supérieure à la partie en saillie de l'élément de fixation 2. Ainsi, la face transversale 6D du poussoir est proche voire au contact de la tête fraisée 2A dudit élément 2. L'opérateur peut alors déclencher le fonctionnement de la source de puissance pneumatique de la machine sur le mandrin 1 1 de laquelle est fixé l'outillage 1. L'effort mécanique engendré par la source de puissance de la ma- chine et exercé sur la face transversale 6E du poussoir 6 entraîne son coulissement vers la droite et la compression du ressort 7A par le déplacement concomitant de la pièce de guidage 9 entraînée par le poussoir, comme le montre la figure 3. Simultanément, la face transversale 6D du poussoir pousse la tête 2A de l'élément de fixation 2 pour enfoncer sa tige 2B à travers les trous 3A et 4A jusqu'à amener la tête fraisée 2A proche de la fraisure 3C du revêtement 3. Le poussoir occupe alors sa seconde position finale de fin de course et l'élément de fixation 2 est alors maintenu en place dans les revêtements par l'ajustement serré entre sa tige 2B et les trous alignés 3A, 4A. A ce moment, la source de pression est coupée par une commande de l'opérateur sur la machine de sorte que, sous l'action du ressort 7A, le poussoir 6 et sa pièce de guidage 9 dans le passage 5A1 sont ramenés vers la première position initiale. Un nouveau cycle d'enfoncement d'un autre élément de fixation peut commencer. Les buts visés par l'invention et énoncés préalablement sont ainsi atteints, à savoir: course et effort d'enfoncement préalablement réglés (pression et débit d'air), et constants durant la pose des éléments, de sorte qu'on peut détecter tout effort anormalement élevé qui apparaît (élément de fixa- tion défectueux, trous traversants faussés, etc...) ; enfoncement dans l'axe de l'élément de fixation introduit dans le logement L, évitant les risques de détérioration des éléments (débris, ...), des pièces à assembler et des trous traversants; diminution sensible des nuisances sonores (butée, pièce de glissement, bague) ; absorption des vibrations liées à la machine (bague) ; le diamètre du corps et de la bague peuvent être réduits au maximum, pour permettre le passage de l'outillage entre les fixations provisoires (épingles) ou lorsque le pas entre les éléments est au plus juste; rapidité de mise en place des éléments un seul opérateur. Après la mise en place des éléments de fixation, ceux-ci sont alors serrés (vis) par le montage d'un écrou ou autre à l'aide d'un outillage spécifique. REVENDICATIONS 1. Procédé pour mettre en place un élément de fixation (2) à tête et à tige dans des trous alignés traversants d'au moins deux pièces à assembler (3, 4) respectivement externe et interne, l'ajustement entre le diamètre des trous alignés desdites pièces et le diamètre de la tige dudit élément de fixation étant du type serré, caractérisé en ce qu'il consiste, après avoir introduit depuis ladite pièce externe (3), l'extrémité libre (2C) de la tige (2B) dans lesdits trous alignés (3A, 4A) pour faire tenir ledit élément de fixation (2) : à enfermer ladite tête (2A) et la partie de tige (2B) faisant saillie de la-dite pièce externe dans un passage axial (5A) d'un corps de révolution (5) ; à appliquer ledit corps (5) contre la face (3B) en regard de ladite pièce externe (3) ; et à pousser axialement ledit élément de fixation (2), par l'action d'un poussoir (6) pouvant coulisser dans ledit passage (5A) entre une première position et une seconde position et agissant sur sa tête, pour l'enfoncer dans lesdits trous alignés, de manière à amener sa tête au moins proche de la face en regard de ladite pièce externe et à mainte- nir, par l'ajustement serré, ladite tige dans lesdits trous alignés, tandis que son extrémité libre débouche de la pièce interne. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité libre (2C) de ladite tige a un diamètre inférieur à celui de la tige. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit poussoir (6) est ramené élastiquernent de sa seconde position vers sa première position. 4. Outillage pour la mise en oeuvre dudit procédé, caractérisé en ce qu'il comprend un corps de révolution (5) avec un pas-sage axial (5A) et un poussoir (6) monté dans ledit passage axial (5A) et pouvant coulisser, sous l'action d'une source de puissance, entre: une première position pour laquelle l'élément de fixation (2) faisant sail- lie de ladite pièce externe (3) est enfermé dans ledit passage axial (5A) du corps lorsque ce dernier est amené au contact de ladite pièce ex- terne (3) ; et une seconde position pour laquelle l'élément de fixation (2) est enfoncé dans lesdits trous alignés (3A, 4A) des pièces (3, 4) par suite du coulissement dudit poussoir (6), la course de coulissement dudit poussoir étant telle que, dans cette seconde position, la tête dudit élément de fixation est au moins proche de ladite pièce externe. 5. Outillage selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend, de plus, des moyens de rappel élastique (7) dudit poussoir (6) de sa seconde position vers sa première position. 6. Outillage selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de rappel élastique (7) sont disposés autour dudit poussoir (6) dans ledit passage (5A) et en ce qu'ils sont défi- nis par un ressort de compression (7A) prévu entre un épaulement interne (5B) dudit passage et un épaulement externe (6C) dudit poussoir. 7. Outillage selon la revendication 6, caractérisé en ce que, contre ledit épaulement interne (5B), est prévue une butée annulaire (8) sur laquelle s'applique lesdits moyens de rappel (7) et, au moins autour dudit épaulement externe (6C), est montée une pièce de guidage (9) supportant ledit poussoir (6) et logée, de façon coulissante, dans ledit passage (5A). 8. Outillage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lesdites butée annulaire (8) et pièce de guidage (9) sont réalisées en une matière plastique. 9. Outillage selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que ledit corps comporte, du côté de son extrémité tour-née vers les pièces à assembler, une bague rapportée (10) en matière plastique. 10. Outillage selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que ledit corps est fixé, du côté opposé aux pièces à 1 o assembler, au bout d'un mandrin (11) d'une machine apte à fournir ladite source de puissance pour assurer le coulissement axial dudit poussoir de sa première vers sa seconde position. 11. Outillage selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite source de puissance est fluidique.