Brevet FR3001645A1 — publié le 20140808

L'invention se situe dans le domaine du perçage des pièces acoustiques en aéronautique notamment mais non exclusivement du perçage des pièces en composite, et concerne plus particulièrement un dispositif de perçage de pièces acoustiques. Dans le domaine du perçage de pièces acoustiques, des robots à bras, ou des machines 5 axes, sont utilisés pour porter des têtes intégrant des forets disposés en ligne ou de manière matricielle. Ces têtes sont fixées sur les bras des robots ou des machines 5 axes et chaque robot ou machine 5 axes est programmé pour placer une tête au-dessus d'une zone à percer d'une pièce acoustique, pour qu'ensuite les forets intégrés dans la tête puissent percer la zone. Puis cette tête est déplacée au dessus de la pièce acoustique selon une trajectoire calculée pour optimiser le temps et la qualité de perçage des pièces acoustiques afin de rejoindre une autre zone à percer de la pièce acoustique et d'y réaliser un autre perçage. Actuellement, les têtes de perçage acoustique sont réalisées en disposant des forets de manière matricielle, par exemple 9 forets répartis en trois rangées de trois colonnes (3*3) ou encore 21 forets répartis en 7 lignes et trois colonnes (7*3). Dans ce type de dispositif les extrémités de perçage des forets sont disposées dans un même plan fixe par rapport à la tête de perçage acoustique. Le perçage matriciel est plus efficace que le perçage en ligne mais présente néanmoins des inconvénients, notamment l'impossibilité d'aligner les extrémités des forets parallèlement à une peau non plane et l'impossibilité subséquente de gérer la profondeur de chaque trou, ou encore la nécessité de modifier la tête de perçage pour gérer des espaces inter-patchs réduits ou en fonction de l'angle d'attaque de la tête de perçage, ou encore la cadence de perçage relativement faible. On entend par inter-patch la distance laissée non percée entre 30 deux patchs (deux perçages) contigus. L'impossibilité d'aligner les extrémités des forets parallèlement à une peau non plane de pièce acoustique à percer impose parfois de casser des forets afin qu'ils ne pénètrent pas de trop dans la pièce acoustique à percer risquant ainsi de percer la pièce acoustique de part en part, cette 35 opération de casse fait perdre un temps précieux aux opérateurs, et coûte cher de surcroît puisque de nouveaux forets doivent les remplacer une fois que les forets cassés ne sont plus utilisés. Supplémentairement, l'entretien de telles têtes de perçage de pièces acoustiques est malaisé notamment en ce qu'actuellement des opérateurs de production spécialisés manipulent ces têtes de perçage, mais quand un problème survient, l'opérateur doit faire appel à une équipe de maintenance spécialisée, ce qui coûte cher de surcroît et ralentit la production. Un but de l'invention est donc de proposer un dispositif de perçage de pièces acoustiques affranchi des inconvénients précités. A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif de perçage comprenant une tête de perçage, remarquable en ce que la tête de 15 perçage comprend un bloc de support d'au moins deux cassettes de perçage autonomes comprenant chacune au moins un foret de perçage. On entend par cassettes autonomes des cassettes montées indépendamment les unes par rapport autres sur le bloc de support, et plus généralement constituant chacune une unité de perçage autonome à part 20 entière une fois installées sur le bloc de support. Cette configuration présente plusieurs avantages notamment en ce que, du fait que les cassettes sont des unités autonomes, chaque cassette peut être réglée indépendamment des autres. Le dispositif présente donc une plus grande flexibilité qu'un dispositif de type à perçage matriciel classique. 25 Selon une caractéristique optionnelle de l'invention, chaque cassette comprend une armature fixe par rapport au bloc de support et un support de forets mobile le long de l'axe principal de la cassette entre une position rétractée et une position déployée. 30 Avantageusement, une telle disposition permet un réglage de la hauteur de chaque cassette par rapport à la surface à percer, et ce indépendamment les unes des autres. En effet, du fait que le support de forets soit mobile le long de l'axe principal de la cassette permet donc de le faire translater. 35 Selon une caractéristique optionnelle de l'invention, chaque cassette comprend un moyen de mise en mouvement de translation de son support de forets par l'intermédiaire d'un mécanisme monté sur son armature fixe et sur le support de forets. Selon une caractéristique optionnelle de l'invention, le mécanisme de mise en mouvement de translation est une vis à billes, la vis à billes étant montée sur l'armature fixe de la cassette. La vis à billes est alors mise en mouvement de rotation via un 10 mécanisme de transmission reliant un moteur électrique monté par exemple sur l'armature fixe à la vis à billes notamment de type courroie ou chaîne. Selon une caractéristique optionnelle de l'invention, le moyen de mise en mouvement de translation permet de régler en position intermédiaire le 15 support de forets entre sa position rétractée et sa position déployée. Selon une caractéristique optionnelle de l'invention, le réglage en position intermédiaire de chaque support de forets est effectué en continu. De cette manière, il est possible de faire un réglage précis de la 20 hauteur du support de forets de chaque cassette par rapport à la surface à percer. Selon une caractéristique optionnelle de l'invention, le réglage en position intermédiaire de chaque support de forets est effectué de manière 25 discrète. Avantageusement, le réglage en hauteur des supports de forets de chaque cassette indépendamment des unes des autres permet d'adapter le profil d'agencement des forets les uns par rapport aux autres de manière à ce qu'il corresponde à la forme de la surface à percer. 30 Selon une caractéristique optionnelle de l'invention, chaque cassette est fixée sur le bloc de support de manière amovible. Avantageusement, en cas de défection d'une cassette parmi l'ensemble des cassettes utilisées pour réaliser un perçage, il n'y aura à retirer 35 et remplacer que cette cassette défectueuse à l'instar de ce qui se fait actuellement où la tête de perçage doit être traitée dans son ensemble. Selon une caractéristique optionnelle de l'invention, les cassettes sont fixées sur le bloc de support au moyen de vis ou par clipsage. Selon une caractéristique optionnelle de l'invention, chaque cassette comporte deux forets. Selon une caractéristique optionnelle de l'invention, les cassettes sont disposées en ligne de manière sensiblement contiguë sur le bloc de 10 support. Selon une caractéristique optionnelle de l'invention, le dispositif de perçage comprend onze cassettes disposées en ligne, comprenant chacune deux forets disposés de part et d'autre de l'axe de la ligne ainsi formée. 15 Selon une caractéristique optionnelle de l'invention, chaque cassette comprend un mécanisme d'équilibrage dynamique d'inertie. On entend par équilibrage dynamique d'inertie la compensation des efforts générés par le mouvement du support de forets de manière à réduire 20 voire annuler les vibrations générées par ce mouvement qui peuvent entraîner des imprécisions lors de l'opération de perçage. Le mécanisme d'équilibrage dynamique d'inertie peut par exemple consister en un contrepoids en liaison glissière avec l'armature fixe de la cassette exécutant des mouvements contraires au mouvement du support de 25 forets. Selon une caractéristique optionnelle de l'invention, chaque cassette est équipée d'un moteur brushless. Le moteur brushless sert notamment à gérer la position du support 30 de forets par rapport à l'armature fixe. Avantageusement, un moteur brushless est un moteur permettant d'obtenir un fort rendement et une puissance de sortie élevée. Selon une caractéristique optionnelle de l'invention, chaque support 35 de foret est équipé d'au moins un dispositif de palpage de la peau de la pièce acoustique à percer. Ce dispositif de palpage comprend au moins un palpeur et au moins un capteur permettant de détecter à l'aide des palpeurs la position des forets par rapport à la peau de la pièce acoustique à percer. Le dispositif de palpage permet également de plaquer la pièce acoustique à percer sur son support pendant les opérations de perçage. Selon une caractéristique optionnelle de l'invention, le dimensionnement du moteur est adapté à l'augmentation de l'inertie liée au mécanisme d'équilibrage dynamique. Selon une caractéristique optionnelle de l'invention, le dispositif de palpage permet de régler la position du support de forets par rapport à la peau de la pièce à percer. L'invention concerne aussi une cassette apte à coopérer avec un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant : - un moteur brushless, - un support de forets, - un moyen de mise en mouvement de translation du support de forets, - un moyen d'équilibrage dynamique d'inertie, - au moins un foret, - un dispositif de palpage. On décrit à présent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation possible de l'invention, en référence aux figures annexées ; sur l'ensemble des figures, des références identiques ou analogues désignent des organes ou ensembles d'organes identiques ou analogues : - la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif de perçage selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, - la figure 2 est une vue en perspective d'un bloc support selon le mode de réalisation préféré de la présente invention, - la figure 3 est une vue en perspective d'une cassette selon le mode de réalisation préféré de la présente invention, - la figure 4 est une vue en perspective d'une armature fixe selon le mode de réalisation préféré de la présente invention, - la figure 5 est une vue en perspective d'un contrepoids selon le mode de réalisation préféré de la présente invention, - la figure 6 est une vue en perspective d'un support mobile de forets selon le mode de réalisation préféré de la présente invention, - la figure 7 est une vue en perspective de la cassette sans capots de protection selon le mode de réalisation préféré de la présente invention, - la figure 8 est une vue en perspective locale de la tête de perçage selon le mode de réalisation préféré de la présente invention. En référence à la figure 1, on décrit un dispositif de perçage 1 comprenant une tête de perçage 2 remarquable en ce que la tête de perçage 2 15 comprend un bloc de support 3 d'une pluralité de cassettes 4. Les cassettes 4 sont montées sur le bloc de support 3 de manière amovible. Sur la figure 1 est représentée une cassette 4, en phase de démontage du ou montage sur le bloc de support 3, sur laquelle est visible un contrepoids 5 destiné à un équilibrage dynamique d'inertie. Un contrepoids 5 20 équipe chaque cassette 4 du dispositif de perçage 1. Chaque cassette 4 est équipée d'un moteur brushless 6, de deux palpeurs 7, et de deux forets 8 (voir aussi FIG. 7). Les deux palpeurs 7 sont situés de part et d'autre des deux forets 8 de manière à ce que les palpeurs 7 et les forets 8 soient situés sensiblement sur un même axe. 25 En référence à la figure 2, le bloc de support 3 comprend une interface de fixation 9 destiné à permettre le montage de la tête de perçage 2 sur le bras d'un robot manipulateur (non représenté). Le bloc de support 3 comprend aussi un module 10 de pilotage des 30 moteurs brushless 6. En référence à la figure 3, on décrit une cassette 4 équipant le dispositif de perçage 1. Le moteur brushless 6 y est représenté relié à une première 35 courroie plate 11 coopérant elle-même avec une vis à billes 12. Ainsi le moteur brushless 6 actionne la vis à billes 12 par l'intermédiaire de la première courroie plate 11. La vis à billes 12 tient lieu d'actionneur mécanique, elle agit comme un vérin. La vis à billes 12 est fixée sur une armature fixe 13 de la cassette 4 sensiblement en forme de U de telle manière que la tête de la vis à billes 12 en contact avec la première courroie plate 11 soit sensiblement affleurante à la peau externe de la base de l'armature fixe 13 en forme de U. Le contrepoids 5 ainsi qu'une deuxième courroie plate 14 ainsi que 10 les deux palpeurs 7 et les deux forets 8 sont aussi représentés. En référence à la figure 4 on décrit en détail l'armature fixe 13 de la cassette 4. L'armature fixe 13 présente une forme sensiblement en U, avec 15 une base 15 et deux branches 16 et 17. Le moteur brushless 6 et le contrepoids 5 sont reliés chacun à une extrémité de la base 15. La base 15 et la branche 16 comprennent respectivement un patin 18a et deux patins 18b, 18c de guidage en translation du contrepoids 5. Le guidage ainsi obtenu permet au contrepoids 5 de translater sensiblement 20 parallèlement aux branches 16 et 17. La branche 16 comprend aussi la deuxième courroie plate 14 sur laquelle vient s'attacher le contrepoids 5. Chacune des branches 16 et 17 comprend deux patins de guidage en translation 19a et 19b. Les patins 19a, 19b de la branche 17 sont 25 symétriques aux patins 19a, 19b de la branche 16 par rapport à l'axe principal A de l'armature fixe 13. Un trou taraudé 20 est réalisé à l'extrémité de chacune des branches 16 et 17 de telle manière qu'une vis puisse pénétrer dans chacun des trous 20 suivant l'axe principal de chacune des branches 16 et 17. 30 La vis à billes traverse la base 15 de l'armature fixe 13 et son axe principal est sensiblement confondu avec celui A de l'armature fixe 13. Le filetage de la vis à billes s'étend sur une longueur d'environ 35 mm. La deuxième courroie plate 14 est disposée le long de la branche 16 et s'étend entre deux poulies 21a et 21b, les poulies 21a et 21b étant 35 disposées de telle manière que la plus courte distance les séparant soit d'une valeur supérieure ou égale à 35 mm. Il est à noter que les courroies référencées 11 et 14 sont préférentiellement plates mais peuvent aussi bien être des courroies crantées, trapézoïdales, ou tout autre type de courroie. De même, les courroies 11 et 14 peuvent être des chaînes. Les courroies plates présentent l'avantage d'être très silencieuses, d'être utilisables aux grandes vitesses, d'absorber les vibrations torsionnelles et de présenter un très bon rendement, comparable à celui des engrenages. La tête de la vis à billes 12 affleurant à la peau externe de la base 15 de l'armature fixe 13 fait office de poulie pour la première courroie plate 11. Avantageusement, les billes de la vis à bille 12 interposées entre la vis et son logement permettent de réduire notablement voire supprimer les frottements qui ont lieu pendant le mouvement de la vis à billes 12. D'une manière générale, les vis à billes présentent l'avantage d'un rendement élevé, de permettre des réglages d'une grande précision avec des 15 vitesses de déplacement élevées, de chauffer peu. En référence à la figure 5, on décrit plus en détail le contrepoids 5. Le contrepoids 5 comprend une masse d'inertie 22 et une languette métallique 23. La languette métallique 23 comprend deux rails 24a et 24b 20 agencés entre eux et conformés de manière à ce que le rail 24a coopère avec le patin 18a (Fig. 4) et à ce que le rail 24b coopère avec les patins 18b et 18c. Le contrepoids 5 comprend aussi une bride de raccordement 25 pour raccorder le contrepoids 5 et la deuxième courroie plate 14. La bride de raccordement « mord » la deuxième courroie plate 14 sur un brin de celle-ci compris entre les 25 deux poulies. En référence à la figure 6, on décrit un support de forets 26 comprenant les palpeurs 7 montés chacun sur un ressort 27, les forets 8, un capteur électrique 28, des rails latéraux 29, une bride de raccordement 30, et 30 un logement 31 pour la vis à billes 12 (Fig. 4). Lorsqu'une pression est exercée sur l'extrémité des palpeurs 7 destinée à palper, les palpeurs 7 se rétractent vers l'intérieur du support de forets 26 sous l'effet de cette pression. Les ressorts 27 sont montés sur les palpeurs 7 de telle manière que lorsque la pression se relâche, les palpeurs 35 reprennent leur position initiale. Le capteur électrique 28 est installé dans le support de forets 26 de telle manière qu'il puisse détecter l'entrée dans son champ de détection de l'extrémité distale à l'extrémité de palpage de l'un des palpeurs 7, Le capteur électrique 28 permet donc de savoir automatiquement lorsque ce palpeur 7 est rentré en contact avec la surface de la pièce à percer. Les rails latéraux 29 sont destinés à coopérer avec les patins 19a et 19b de guidage en translation. La bride de raccordement 30 est destinée à raccorder le support de forets 26 et la deuxième courroie plate 14 de telle manière que la bride de raccordement 30 « mord » la deuxième courroie plate 14 sur le brin de courroie qui n'est pas « mordu » par la bride de raccordement 25 du contrepoids 5 (Fig. 4 et 5). Le logement 31 est le logement de la vis à billes 12 dans le support de forets 26. En référence à la figure 7, on décrit le fonctionnement général de la cassette 4. Lorsque le moteur Brushless est actionné, il entraîne dans sa course la première courroie plate 11. La première courroie plate 11 étant reliée à la tête de vis à billes 12 faisant office de poulie, la vis à billes 12 est donc entraînée en rotation. Lorsqu'elle tourne, la vis à billes ne présente pas de mouvement de translation par rapport à l'armature fixe 13, la vis à billes 12 est en liaison pivot avec l'armature fixe 13. Dans son mouvement de rotation, la vis à billes 12 entraîne le support de forets 26 grâce au logement 31 comprenant un écrou à billes. Le support de forets 26 translate alors le long des branches 16 et 17 grâce à ses deux rails 29 et aux patins 19a et 19b de guidage en translation de l'armature fixe 13. Ce faisant, la bride de raccordement 30 du support de forets 26 se déplace aussi selon un axe parallèle aux axes des branches 16 et 17, entraînant dans son mouvement la deuxième courroie plate 14 placée sur les deux poulies 21a et 21b. La deuxième courroie plate 14 entraîne alors dans son mouvement la bride de raccordement 25 du contrepoids 5 qui, « mordant » le brin de la deuxième courroie plate 14 laissé libre par la bride de raccordement 30, translate aussi grâce aux rails 24a et 24b et aux patins 18a, 18b, 18c de guidage en translation selon un axe parallèle aux axes des branches 16 et 17; mais la bride de raccordement 25 se déplace dans le sens opposé au sens de déplacement de la bride de raccordement 30 du support de forets 26. Ainsi, le support de forets 26 et le contrepoids 5 translatent tous deux de manière synchronisée, selon des axes parallèles, et dans des sens opposés. C'est de cette manière que le contrepoids 5 permet d'obtenir l'équilibrage d'inertie dynamique. Les forets 8 et palpeurs 7, faisant partie du support de forets 26, se déplacent de la même manière que celui-ci. En référence à la figure 8, on décrit la fixation des cassettes 4 sur le bloc de support 3. Les cassettes 4 sont fixées sur le bloc de support 3 grâce aux trous taraudés 20 et à des vis adaptées (non représentées). Les cassettes 4 sont positionnées par rapport au bloc de support 3 de telle manière que les trous taraudés 20 soient tous en vis-à-vis d'un trou lisse 32 dont le diamètre est supérieur au diamètre nominal des vis destinées à être vissées dans les trous taraudés 20, mais inférieur à la tête des dites vis. Le montage et le démontage d'une cassette 4 fixée sur le bloc de support 3 se fait donc très aisément et dispense de l'intervention d'une équipe de maintenance lorsqu'une cassette 4 est défectueuse et qu'elle doit être remplacée. L'ensemble comprenant le bloc de support 3 et les cassettes 4 forme la tête de perçage 2 (Fig. 1). La tête de perçage 2 est mue par le bras d'un robot manipulateur ou d'une machine 5 axes (non représenté) programmé pour déplacer la tête de perçage 2 sur les zones successives d'une pièce à percer (non représentée). Lorsque la surface de la pièce à percer ne présente pas un profil uniforme, le support de forets 26 de chaque cassette 4 se déplace de manière à ce que tous les forets 8 de toutes les cassettes 4 se trouvent à la même distance de la zone de la pièce qui leur est en regard. Cette opération est rendue possible grâce aux palpeurs 7 des cassettes 4 qui permettent, en coopération avec le capteur électrique 28 de détecter la surface de la pièce à percer et ajuster la hauteur du support de forets 26 en conséquence. L'opération de perçage commence quand tous les palpeurs 7 des cassettes 4 sont en contact avec la surface de la pièce à percer et quand les hauteurs des supports de forets 26 par rapport à la surface de la pièce à percer 35 sont tous identiques. Avantageusement, le dispositif de perçage 1 tel que décrit plus haut peut être agrémenté d'un programme et appareillage associé permettant d'enregistrer les différentes configurations des supports de forets 26 les uns par rapport aux autres pour chaque zone de la pièce à percer au-dessus de 5 laquelle est positionnée la tête de perçage 2. Ainsi si la tête de perçage 2 se configure plus rapidement en passant d'une zone à percer à une autre si elle doit percer une pièce qu'elle a déjà percé une fois, puisqu'elle peut régler le positionnement des support de forets 26 des cassettes 4 les uns par rapport aux autres pendant son déplacement d'une zone à percer vers une autre. 10 Il va de soi que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus à titre d'exemple, mais qu'elle comprend tous les équivalents techniques et toutes les variantes des moyens décrits ainsi que leurs 15 combinaisons possibles. REVENDICATIONS1. Dispositif (1) de perçage comprenant une tête de perçage (2), caractérisé en ce que la tête de perçage (2) comprend un bloc de support (3) d'au moins deux cassettes (4) de perçage autonomes comprenant chacune au 5 moins un foret (8) de perçage. 2. Dispositif (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque cassette (4) comprend une armature fixe (13) par rapport au bloc de support (3) et un support de forets (26) mobile le long de l'axe principal (A) de la cassette entre une position rétractée et une position déployée. 10 3. Dispositif (1) selon la revendication 2 caractérisé en ce que chaque cassette (4) comprend un moyen (12) de mise en mouvement de translation de son support de forets (26) par l'intermédiaire d'un mécanisme monté sur son armature fixe (13) et sur le support de forets (26). 4. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3 15 caractérisé en ce que le moyen (12) de mise en mouvement de translation est une vis à billes (12), la vis à billes (12) étant montée sur l'armature fixe (13) de la cassette (4). 5. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 2, 3, ou 4 caractérisé en ce que le moyen de mise en mouvement de translation (12) 20 permet de régler en position intermédiaire le support de forets (26) entre sa position rétractée et sa position déployée. 6. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que chaque cassette (4) est fixée sur le bloc de support (3) de manière amovible. 25 7. Dispositif (1) selon la revendication 6 caractérisé en ce que les cassettes (4) sont fixées sur le bloc de support (3) au moyen de vis ou par clipsage. 8. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que chaque cassette (4) comporte deux forets 30 (8). 9. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les cassettes (4) sont disposées en ligne de manière sensiblement contiguë sur le bloc de support (3). 10. Dispositif (1) selon la revendication 9 caractérisé en ce qu'il 35 comprend onze cassettes (4) disposées en ligne, comprenant chacune deux forets (8) disposés de part et d'autre de l'axe de la ligne ainsi formée. 11. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que chaque cassette (4) comprend un moyen (5) d'équilibrage dynamique d'inertie. 12. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 5 précédentes caractérisé en ce que chaque cassette (4) est équipée d'un moteur brushless (6). 13. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 2 à 12 caractérisé en ce que chaque support de forets (26) est équipé d'au moins un dispositif de palpage (7) de la peau de la pièce acoustique à percer. 10 14. Dispositif (1) selon la revendication 13 caractérisé en ce que le dispositif de palpage (7) permet de régler la position du support de forets (26) par rapport à la peau de la pièce à percer. 15. Cassette (4) apte à coopérer avec un dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant : 15 - un moteur brushless (6), - un support de forets (26), - un moyen (12) de mise en mouvement de translation du support de forets (26), - un moyen (5) d'équilibrage dynamique d'inertie, 20 - au moins un foret (8), - un dispositif de palpage (7).