Brevet FR2966584A1 — publié le 20120427

SYSTEME POUR DETERMINER LES AXES DE TROUS CYLINDRIQUES SUPERPOSES, DISPOSITIF DE CONTROLE ET PROCEDE ASSOCIES Domaine de l'invention La présente invention concerne un système pour déterminer les axes d'un premier et d'un deuxième trous cylindriques superposés appelé « système de cimblot ». L'invention concerne également un dispositif et un procédé de contrôle de la concentricité de trous incorporant le système de cimblot selon l'invention. L'invention vise aussi une maquette de contrôle 2D incorporant le système de cimblot selon l'invention. Etat de l'art Dans la production de pièces mécaniques, il est nécessaire de procéder à des vérifications fréquentes de l'exactitude de leurs dimensions afin d'assurer à la fois la qualité des pièces et la sécurité de fonctionnement. Notamment, dans l'industrie automobile, des contrôles de la géométrie des pièces obtenues par assemblage des tôles embouties sont indispensables. Plus précisément, ces contrôles sont réalisés par la mesure de la concentricité de trous cylindriques superposés ou par la mesure de la localisation de l'axe d'un trou cylindrique par rapport à l'axe du trou superposé. On peut, par exemple, citer le contrôle de la concentricité des poinçonnages de chape de fixation d'un berceau ferré afin de garantir sa montabilité sur le véhicule. Actuellement, ces contrôles de géométrie sont effectués sur les machines de mesure tridimensionnelles par palpage direct de la surface des tôles embouties et poinçonnées. Une solution de l'art antérieur de ce type est décrite dans la demande de brevet FR2053355A1 qui concerne un appareil permettant entre autre de contrôler la concentricité de trous par palpage direct. La demande de brevet FR2226643A1 concerne également un système permettant de contrôler la concentricité et la circularité de trous dans une pièce par plusieurs palpeurs. Ces méthodes de contrôle de l'art antérieur permettent de vérifier la géométrie des pièces de tôle assemblées par un palpage direct des pièces. L'inconvénient de ces méthodes est qu'elles peuvent engendrer des erreurs de mesure gênantes, notamment à cause des défauts de la surface des zones de palpage. Cela peut se produire, par exemple, suite à l'arrachement de la matière lors de poinçonnage. Ces erreurs de mesure peuvent également se produire à cause d'une faible dimension de la zone de palpage, par exemple lorsque les tôles embouties ont une faible épaisseur. De plus, ces méthodes de contrôle ne sont pas adaptées à la spécification recherchée, notamment pour la montabilité des pièces. Dans le cas de la création d'un référentiel de mesure passant par les axes des trous présents sur les pièces de tôle, cette erreur éventuelle est incompatible avec les tolérances recherchées. Elle peut provoquer des réglages non justifiés du procédé de ferrage voire le rebut des pièces réellement conformes à la spécification fonctionnelle. La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients. Exposé de l'invention La présente invention vise selon un premier aspect un système permettant de déterminer les axes d'un premier et d'un deuxième trou cylindrique superposé comportant : - une broche supérieure venant se center dans le premier trou, - un étalon contenant un écrou flottant et étant apte à s'assembler avec une plaque de fermeture, et - une broche inferieure passant par le deuxième trou superposé au premier trou et entrant en coopération avec l'écrou flottant, les broches ayant une forme permettant de garantir leur centrage dans les trous superposés. En d'autres termes, le dispositif selon l'invention crée un référentiel qui permet de déterminer de manière précise les axes des trous superposés. Ces axes sont ensuite mesurés par des appareils en contact ou non avec les broches du système de cimblot, ce qui assure la vérification de la concentricité des trous. La présente invention permet ainsi de résoudre le problème des erreurs de mesure dues au palpage direct sur les surfaces des tôles embouties et poinçonnées. Les avantages de la mise en oeuvre de la présente invention comportent : - une cohérence des résultats obtenus grâce à cet équipement avec la spécification fonctionnelle ce qui améliore leur montabilité, - une plus faible incertitude de mesure, - une plus grande fiabilité du référentiel créé par rapport aux cas de palpage direct sur tôles, et - l'élimination du risque de réglages non justifiés du procédé de ferrage ou de rebut des pièces réellement conformes. Tous ces avantages se traduisent par le gain de qualité et de coût des pièces fabriquées. Selon des caractéristiques particulières, l'une des broches du cimblot selon l'invention a une forme conique permettant son centrage dans un des trous superposés. Grace à ces dispositions, le système de cimblot selon l'invention peut avantageusement s'appliquer dans le cas où les deux broches peuvent venir en appui direct sur les tôles. De plus, ces caractéristiques permettent avantageusement de ne pas requérir une contrainte concernant la tolérance sur le diamètre de trou de poinçonnage. Selon des caractéristiques particulières, l'une desdites broches du système de cimblot objet de l'invention a une forme cylindrique permettant son 25 centrage dans un des trous superposés. Le centrage de la broche cylindrique dans un des trous superposés peut se faire au moyen d'une tolérance sur le diamètre du poinçonnage de tôle très inferieure à la tolérance sur la position relative des trous. Grâce à ces dispositions, le système de cimblot selon l'invention peut 30 avantageusement s'appliquer dans le cas où l'appui d'une des broches sur l'extérieur de la tôle est impossible. Un deuxième aspect de l'invention concerne un dispositif de contrôle de la concentricité de trous superposés, comportant au moins : - un système de cimblot objet de l'invention, et - un appareil de mesure de la concentricité des trous superposés. Un autre aspect de l'invention concerne un procédé de contrôle de la concentricité de trous superposés, comportant au moins : - une étape de montage d'un système de cimblot objet de l'invention sur les pièces à contrôler, et - une étape de mesure de la concentricité des trous superposés. Selon des caractéristiques particulières, l'étape de mesure du procédé de contrôle de la concentricité de trous est effectuée par une machine tridimensionnelle par contact. Grâce à ces dispositions, la machine tridimensionnelle va d'une part, par le palpage de la génératrice de la broche supérieure et de la face de l'étalon permettre de situer dans l'espace l'axe du trou supérieur et d'autre part, par le palpage de la génératrice de la broche inférieure permettre de situer l'axe du trou inférieur par rapport à l'axe du trou supérieur ou par rapport au point de référence choisi. Selon des caractéristiques particulières, l'étape de mesure du procédé de contrôle de la concentricité de trous est effectuée au moyen d'un laser. Un autre aspect de l'invention concerne une maquette de contrôle 2D incorporant un système de cimblot selon l'invention. Grâce à ces dispositions, la maquette de contrôle 2D selon l'invention permet d'effectuer des contrôles dans l'atelier, à l'aide d'un montage équipé de capteurs de mesures reliés à un moyen de mesure. La maquette de contrôle 2D selon l'invention favorise des contrôles plus rapides et une plus grande réactivité lors d'une dérive géométrique constatée au niveau du procédé de ferrage. Les avantages, buts et caractéristiques particulières de ces applications étant similaires à ceux du système de cimblot objet de la présente invention, ils ne sont pas rappelés ici. Présentation des figures D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple nullement limitatif, et faite en se référant aux figures dans lesquelles : - la Figure 1 représente un schéma d'un système de cimblot selon l'invention, la Figure 2 représente un dispositif de contrôle de la concentricité de trous incorporant un système de cimblot selon l'invention, - la Figure 3 représente sous la forme d'un logigramme un procédé de contrôle de la concentricité de trous utilisant un système de cimblot selon l'invention, et - La figure 4 représente un schéma d'une maquette de contrôle 2D incorporant un système de cimblot selon l'invention. Description détaillée de l'invention La présente invention permet de résoudre le problème des erreurs de mesure dues au palpage sur les surfaces des tôles embouties et poinçonnées par un système de cimblot permettant de déterminer les axes d'un premier et d'un deuxième trou cylindrique superposé des pièces assemblées en tôle. Comme illustré en Figure 1, le système de cimblot 21 est composé d'une broche supérieure 11, d'un étalon 12, d'une plaque de fermeture 13, d'un écrou flottant 14 ainsi que d'une broche inférieure 15. L'écrou flottant 14 est installé à l'intérieur de l'étalon 12. Cet étalon 12 vient s'intercaler entre les deux tôles 16,17 et est assemblé avec la plaque de fermeture 13. Les broches 11 et 15 ont une forme permettant de garantir leur centrage dans des trous 18, 19 ménagés respectivement dans une tôle supérieure 16 et inférieure 17. Dans des modes de réalisation, la broche inférieure 15 du système de cimblot a une forme cylindrique. Pour garantir le centrage de la broche inferieure 15 dans le trou 19 de la tôle inferieure 17, la tolérance sur le diamètre du poinçonnage de tôle doit être très inferieure à la tolérance sur la position relative des trous. Ceci peut être vérifié par exemple par une chaîne de côtes. La tolérance du diamètre du trou 18 de la tôle supérieure 16 est sans importance car le centrage de la broche supérieure 11 se fait par une partie sphérique. Grâce à ces dispositions, le système de cimblot 21 peut avantageusement s'appliquer dans le cas où l'appui d'une des broches 11, 15 sur l'extérieur de la tôle est impossible. Cela peut se produire, par exemple, dans le cas d'une rondelle soudée sur une des tôles 16, 17. Dans d'autres modes de réalisation, la broche inférieure 15 a une forme conique. Cette forme assure le centrage de la broche inférieure 15 dans le trou 19 de la tôle 17. Grace à ces dispositions, le système de cimblot 21 peut avantageusement s'appliquer dans le cas où les deux broches 11, 15 peuvent venir en appui direct sur les tôles 16, 17. De plus, ces caractéristiques permettent avantageusement de s'affranchir de la tolérance sur le diamètre de trou de poinçonnage. Un autre aspect de l'invention concerne un procédé de contrôle de la concentricité de trous 18,19 superposés comportant : - une étape 31 de montage du système de cimblot 21 objet de l'invention sur la pièce à contrôler, et - une étape 32 de mesure de la concentricité des trous 18,19 superposés. Dans une étape 31 (cf Figure 3), le système de cimblot 21 est monté sur la pièce à contrôler, comme le montre la Figure 1. Il permet de déterminer les axes 23, 24 des trous 18,19 superposés de tôles assemblées 16,17. La partie sphérique de la broche supérieure 11 vient se centrer dans le trou 18 de la tôle supérieure 16. Le plaquage du système 21 contre la tôle 16 est assuré par le serrage de l'étalon 12. Une fois le système 21 en position, il est possible de déterminer l'axe 23 du trou supérieur 18. Ensuite, la broche inferieure 15 passant par le trou 19 de la tôle inferieure 17 entre en coopération avec l'écrou flottant 14. Le plaquage du système 21 contre la tôle 17 est garanti par le serrage de la broche inferieure 15. Une fois le système 21 en position, il est possible de déterminer l'axe 24 du trou inférieur 19. La perpendicularité de la face de l'étalon 12 par rapport aux axes 23, 24 des broches 11,15 est également assurée par le plaquage du système 21 contre les tôles 16 et 17. Dans une étape 32, un appareil de mesure 22 permet de contrôler la concentricité des trous 18,19 par la détection des axes 23, 24 de trous 18,19 matérialisés par le système de cimblot 21. Cette étape de mesure peut-être effectuée par exemple par un 5 appareil 22 de mesure tridimensionnelle par palpage des surfaces de référence des broches et de l'étalon. On note que le palpage peut-être effectué par un ou plusieurs palpeurs 27 de l'appareil de mesure. Le palpage de la génératrice de la broche supérieure 11 et de la face 10 de l'étalon 12 permet de situer dans l'espace l'axe 23 du trou supérieur 18. Le palpage de la génératrice de la broche inferieure 15 permet de situer l'axe 24 du trou inferieur 19 par rapport à l'axe 23 du trou supérieur 18 ou par rapport au point de référence choisi. Dans d'autres modes de réalisation, l'étape de mesure du procédé de 15 contrôle de la concentricité de trous 18, 19 est effectuée par un laser. Dans ce cas, le contact de l'appareil 22 de mesure avec les broches 11, 15 du système 21 de cimblot n'est pas requis. Un autre aspect de l'invention, illustré par la Figure 4, concerne une maquette 41 de contrôle 2D équipée de capteurs de mesures 42, 43, 44 20 incorporant un système de cimblot 21.Les capteurs 42, 43 et 44 sont reliés à un moyen de mesure qui dans cet exemple est une centrale de mesure 45. Les avantages de la mise en oeuvre de la présente invention comportent : - une cohérence des résultats obtenus grâce à cet équipement avec la 25 spécification fonctionnelle, - une plus faible incertitude de mesure, - une plus grande fiabilité du référentiel créé par rapport aux cas de palpage direct sur tôles, et - l'élimination du risque de réglages non justifiés du procédé de ferrage ou 30 de rebut des pièces réellement conformes. Tous ces avantages se traduisent par le gain de qualité et de coût des pièces fabriquées. REVENDICATIONS1 - Système de cimblot permettant de déterminer les axes d'un premier (18) et d'un deuxième (19) trou cylindrique superposé caractérisé en ce qu'il comporte : - une broche supérieure (11) venant se centrer dans le premier trou (18), - un étalon (12) contenant un écrou flottant (14) et étant apte à s'assembler avec une plaque de fermeture (13), et - une broche inferieure (15) passant par le deuxième trou (19) superposé au premier trou (18) et entrant en coopération avec l'écrou flottant (14), les broches (11, 15) ayant une forme permettant de garantir leur centrage dans les trous superposés. 2 - Système de cimblot selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'une desdites broches (11, 15) a une forme cylindrique permettant son centrage dans un des trous (18, 19) superposés. 3 - Système de cimblot selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que l'une desdites broches (11, 15) a une forme conique permettant son centrage dans un des trous (18, 19) superposés. 4 - Dispositif de contrôle de la concentricité de trous superposés caractérisé en ce qu'il comporte au moins : - un système de cimblot (21) selon l'une des revendications 1 à 3, et - un appareil de mesure (22) de la concentricité des trous superposés. 5 - Procédé de contrôle de la concentricité des trous superposés, caractérisé en ce qu'il comporte : - une étape (31) de montage d'un système de cimblot selon l'une des revendications 1 à 3 sur la pièce à contrôler, et - une étape (32) de mesure de la concentricité des trous superposés. 6 - Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'étape de mesure est effectuée par une machine tridimensionnelle par palpage. 7 - Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'étape de mesure est effectuée par un laser 8 - Maquette (41) de contrôle 2D caractérisée en ce qu'elle comprend un système de cimblot (21) selon l'une des revendications 1 à 3.