Brevet FR3028618A1 — publié le 20160520

La présente invention concerne un outil comportant un capteur à ultrasons ou à courant de Foucault mono ou multiéléments, en particulier dans le cadre d'une analyse non intrusive d'un élément à l'aide du capteur. La Fig. 1 montre un assemblage d'une première pièce 10 et d'une deuxième pièce 20 qui sont fixées l'une à l'autre par un élément de fixation 30. La première pièce 10 est par exemple un longeron d'un aéronef et la deuxième pièce 20 est par exemple une peau extérieure fixée sur le longeron 10. Ici l'élément de fixation 30 prend la forme d'un système vis-écrou, mais il pourrait prendre une autre forme comme par exemple un rivet. Dans la mesure où la première pièce 10 ne peut pas être inspectée visuellement du fait de la présence de la deuxième pièce 20, un capteur dit « capteur ultrasonique mono ou multiéléments » (« phased array ultrasonic probe » en terminologie anglo-saxonne) est utilisée pour vérifier que la première pièce 10 ne présente pas de fissure. Dans le cas d'une fixation à l'aide d'un élément de fixation 30, des premières fissures 40 peuvent apparaître au niveau de la zone de contact entre la tête 32 de l'élément de fixation 30 et la face de la première pièce 10, et des deuxièmes fissures 50 peuvent apparaître au niveau de la zone de contact entre la première pièce 10 et la deuxième pièce 20. Sur la Fig. 2, un technicien maintient manuellement un capteur 60 contre la deuxième pièce 20 et l'oriente de la manière appropriée pour que le signal ultrason se propage jusqu'à la zone de contact entre la tête 32 de l'élément de fixation 30 et la face de la première pièce 10 afin de détecter d'éventuelles premières fissures 40. Le signal reçu en retour par le capteur 60 est alors analysé et permet de déterminer si des premières fissures 40 sont présentes. Sur la Fig. 3, le technicien maintient manuellement le capteur 60 contre la deuxième pièce 20 et l'oriente de la manière appropriée pour que le signal ultrason se propage jusqu'à la zone de contact entre la première pièce 10 et la deuxième pièce 20 afin de détecter d'éventuelles deuxièmes fissures 50. Le signal reçu en retour par le capteur 60 est alors analysé et permet de déterminer si des deuxièmes fissures 50 sont présentes. Pour permettre aux ultrasons d'atteindre la zone à inspecter, le capteur 60 est disposé à une distance 'x' ou 'y' de l'élément de fixation 30, où la distance 'x' est différente de la distance 'y'. 3028618 2 Pour chaque élément de fixation 30, il est donc nécessaire de faire au moins deux mesures. La première avec la distance x et la deuxième avec la distance y. En outre, pour renforcer la certitude qu'aucune fissure 40, 50 ne s'est développée autour de l'élément de fixation 30, il est nécessaire d'effectuer une 5 détection sur au moins les quatre points cardinaux autour de l'élément de fixation 30. Ainsi pour chaque élément de fixation 30, il est nécessaire d'effectuer quatre mesures à la distance x et quatre mesures à la distance y, soit huit mesures par élément de fixation 30. De telles vérifications nécessitent donc beaucoup de temps ce qui se traduit, 10 dans le cas d'un aéronef, par une longue immobilisation de l'aéronef. Un objet de la présente invention est de proposer un outil comportant un capteur à ultrasons ou à courant de Foucault mono ou multiéléments qui ne présente pas les inconvénients de l'art antérieur et qui en particulier permet un gain de temps lors des vérifications au niveau des différents éléments de fixation. 15 A cet effet, est proposé un outil destiné à inspecter un élément avec une surface et comportant : - une base, - un système de fixation solidaire de la base et destiné à fixer la base sur la surface, 20 - une tourelle montée mobile en rotation sur la base autour d'un axe de rotation perpendiculaire à la surface, - un coulisseau monté mobile en translation sur la tourelle selon une direction de translation perpendiculaire à l'axe de rotation, et - un capteur à ultrasons ou à courant de Foucault mono ou multiéléments et fixé 25 sur le coulisseau. Un tel outil peut donc être facilement positionné et par une manipulation aisée, permet de positionner le capteur dans différentes positions requises pour effectuer des mesures sur l'élément à inspecter, ce qui permet un gain de temps appréciable. Avantageusement, la tourelle présente une zone de visualisation centrée sur 30 l'axe de rotation à travers laquelle un technicien peut voir la surface. Avantageusement, la tourelle ou une partie de la tourelle est réalisée dans un matériau transparent, et la zone de visualisation recouvre respectivement la tourelle ou ladite partie. 3028618 3 Avantageusement, l'outil comporte des moyens d'indexation configurés pour arrêter le coulisseau successivement dans différentes positions particulières selon la direction de translation. Avantageusement, il y a uniquement une première et une deuxième positions 5 indexées, et, pour chaque position indexée, les moyens d'indexation sont constitués d'une butée au-delà de laquelle le coulisseau ne peut pas se déplacer. Avantageusement, l'outil comporte des moyens de rappel qui contraignent le coulisseau dans la première position indexée. Avantageusement, le système de fixation comporte : 10 - un premier châssis sur lequel la base est montée mobile en translation selon une première direction de translation perpendiculaire à l'axe de rotation, - un deuxième châssis sur lequel le premier châssis est monté mobile en translation selon une deuxième direction de translation perpendiculaire à l'axe de rotation et perpendiculaire à la première direction de translation, et 15 - au moins un moyen de fixation destiné à fixer le deuxième châssis sur la surface. Avantageusement, le deuxième châssis est monté, sur les moyens de fixation, mobile en translation selon la première direction de translation. Avantageusement, l'outil comporte en outre un écran destiné à afficher des 20 informations reçues du capteur. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : 25 la Fig. 1 montre une vue en coupe d'un assemblage de pièces, la Fig. 2 et la Fig. 3 montrent des phases de vérification actuellement mises en oeuvre pour vérifier l'intégrité de l'assemblage de la Fig. 1, la Fig. 4 montre un outil selon un premier mode de réalisation de l'invention et la Fig. 5 montre un outil selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. 30 La Fig. 4 montre un outil 100 qui est configure pour être utilisé dans le cadre d'un élément à inspecter. Cet élément à inspecter est constitué ici d'un assemblage d'une première pièce 10 et d'une deuxième pièce 20 comme il est représenté sur la Fig. 1. 3028618 4 L'outil 100 permet ainsi de vérifier qu'aucune fissure n'est présente dans l'assemblage, mais il peut, bien sûr, être utilisé dans un autre cadre. L'outil 100 est configuré pour s'appliquer contre la face de la deuxième pièce 20 et en regard de l'élément de fixation 30 (qui est représenté en traits mixtes fins sur la 5 Fig. 4). L'outil 100 comporte : - une base 102, - un système de fixation 104 solidaire de la base 102 et destiné à fixer la base 102 sur une surface de l'élément à inspecter, 10 - une tourelle 106 montée mobile en rotation sur la base 102 autour d'un axe de rotation 108 perpendiculaire à la surface, - un coulisseau 110 monté mobile en translation sur la tourelle 106 selon une direction de translation 112 perpendiculaire à l'axe de rotation 108, et - une capteur 60 fixé sur le coulisseau 110. 15 Dans le reste de la description, le capteur 60 est décrit comme un capteur à ultrasons mono ou multiéléments, mais il peut prendre également la forme d'un capteur à courant de Foucault mono ou multiéléments. Un tel outil 100 peut donc être aisément fixé sur la surface de l'élément à inspecter, ici la deuxième pièce 20 grâce au système de fixation 104. 20 En outre, par rotation de la tourelle 106 et par déplacement en translation du capteur 60, un technicien peut facilement positionner le capteur 60 dans toutes les positions d'inspection requises, c'est-à-dire, en rotation, selon au moins les quatre points cardinaux et, en translation, selon au moins deux positions. Pour que l'outil 100 puisse être positionné de manière précise au-dessus d'une 25 zone particulière de la surface, par exemple lorsqu'il doit être centré avec un élément de fixation 30, la tourelle 106 présente une zone de visualisation centrée sur l'axe de rotation 108 à travers laquelle le technicien peut voir la zone particulière. Selon un mode de réalisation particulier, la tourelle 106 ou une partie de la tourelle 106 est réalisée dans un matériau transparent, et la zone de visualisation 30 recouvre alors respectivement la tourelle 106 ou ladite partie. Selon un autre mode de réalisation particulier, la zone de visualisation est un trou traversant la tourelle 106. Au moins un repère 107a, 107b peut être réalisé sur la zone de visualisation au niveau de l'axe de rotation 108 pour faciliter encore plus l'alignement de l'axe de l'élément de fixation 30 et de l'axe de rotation 108. Dans le mode de réalisation de 3028618 5 l'invention de la Fig. 4, les repères sont une croix 107a et un cercle 107b centrés sur l'axe de rotation 108. Pour réaliser la translation du coulisseau 110 sur la tourelle 106, l'outil 100 comporte des moyens formant une liaison glissière entre la tourelle 106 et le 5 coulisseau 110. Dans le mode de réalisation de l'invention présenté sur la Fig. 4, ces moyens formant la liaison glissière sont constitués de deux tiges 114 parallèles et fixées au coulisseau 110, et pour chaque tige 114, d'un guide 115 fixé sur la tourelle 106 et dans lequel la tige 114 coulisse parallèlement à la direction de translation 112. Lorsque le capteur 60 doit prendre, de manière répétée, au moins deux positions 10 particulières selon la direction de translation 112, comme c'est le cas lorsque le capteur 60 doit se positionner successivement à une distance x puis à une distance y de l'axe de l'élément de fixation 30, l'outil 100 comporte des moyens d'indexation configurés pour arrêter successivement le coulisseau 110 dans chacune desdites positions particulières. Le coulisseau 110 présente ainsi des positions indexées en 15 translation selon la direction de translation 112. Les moyens d'indexation peuvent être réalisés par tous moyens appropriés. Par exemple, il peut s'agir d'un ergot élastique fixé sur le coulisseau 110 qui coopère avec des crans réalisés sur la tourelle 106. Lorsque le capteur 60 doit prendre uniquement deux positions, les positions 20 indexées peuvent alors être les deux positions extrémales que le coulisseau 110 peut prendre par rapport aux moyens formant la liaison glissière, les positions extrémales étant les positions d'arrêt au-delà desquelles le coulisseau 110 ne peut plus se déplacer. Ainsi, pour chaque position indexée, les moyens d'indexation sont constitués d'une butée 116 au-delà de laquelle le coulisseau 110 ne peut pas se 25 déplacer. Selon un autre mode de réalisation, il n'y pas de moyens d'indexation et le coulisseau 110 peut prendre toutes les positions entre les deux positions extrémales. La Fig. 4 montre en traits pleins le coulisseau 110 dans une première position correspondant à la distance x et en traits pointillés le coulisseau 110 dans une 30 deuxième position correspondant à la distance y. Les positions extrémales sont matérialisées ici par les butées 116 que la tourelle 106 présente et contre lesquelles le coulisseau 110 vient en appui. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, les butées 116 pourraient être intégrées aux guides 115. 3028618 6 La mise en place de positions indexées facilite le travail du technicien qui doit juste déplacer le coulisseau dans chacune des positions indexées pour effectuer chaque mesure. Pour faciliter le retour du coulisseau d'une position à une autre, ici de la 5 deuxième position à la première position, l'outil 100 présente des moyens de rappel 117 qui contraignent le coulisseau 110 dans la première position. Dans le mode de réalisation de l'invention présenté sur la Fig. 4, il y a deux moyens de rappel 117. Chaque moyen de rappel 117 prend la forme d'un ressort hélicoïdal qui est placé dans le guide 115 et qui pousse sur l'extrémité de la tige 114. 10 La rotation de la tourelle 106 sur la base 102 peut être réalisée par tous moyens appropriés. Il peut s'agir par exemple d'un roulement à billes dont la couronne extérieure est solidaire de la base 102 et dont la couronne intérieure est solidaire de la tourelle 106. Il peut s'agir par exemple d'une nervure périphérique que la tourelle 106 présente et qui se loge dans une rainure de la base 102. 15 Le fonctionnement de l'outil 100 dans le cas de l'assemblage de la Fig. 1, consiste à fixer le système de fixation 104 sur la deuxième pièce 20 en regard de l'élément de fixation 30 en centrant l'axe de rotation 108 sur l'axe dudit élément de fixation 30, puis pour une première position angulaire de la tourelle 106 à effectuer, à l'aide du capteur 60, une première mesure dans la première position (x), puis une 20 deuxième mesure dans la deuxième position (y) et à répéter la prise de ces deux mesures pour chaque position angulaire requise pour une analyse complète de 1 ' assemblage. Pour aider au positionnement angulaire de la tourelle 106, celle-ci présente un premier repère 118 et la base 102 présente pour chaque position angulaire requise un 25 deuxième repère 120. Ici il y a quatre deuxièmes repères 120 correspondant chacun à un point cardinal. Le système de fixation 104 peut comprendre par exemple au moins une ventouse ou au moins un aimant qui vient s'appliquer contre la surface de l'élément à inspecter. 30 Pour faciliter l'analyse des mesures, un écran 122 est fixé à la base 102. Cet écran 122 reçoit les informations du capteur 60 et les affiche. La Fig. 5 montre un outil 200 qui comporte les mêmes éléments que celui de la Fig. 4, mis à part le système de fixation qui est ici référencé 204 et qui est différent de celui de la Fig. 4. 3028618 7 Le système de fixation 204 comporte ainsi : - un premier châssis 206 sur lequel la base 102 est montée mobile en translation selon une première direction de translation 208 perpendiculaire à l'axe de rotation 108, 5 - un deuxième châssis 210 sur lequel le premier châssis 206 est monté mobile en translation selon une deuxième direction de translation 212 perpendiculaire à l'axe de rotation 108 et perpendiculaire à la première direction de translation 208, et - au moins un moyen de fixation 214 destiné à fixer le deuxième châssis 210 sur la surface de l'élément à inspecter. 10 Un tel système de fixation 204 permet ainsi de pouvoir déplacer la base 102 et tous les éléments qu'elle porte, et donc en particulier le capteur 60, selon deux directions 208 et 212 afin de faciliter le positionnement du capteur 60 par rapport à la zone à inspecter et de pouvoir déplacer le capteur 60 sur de plus grandes distances afin de couvrir un plus grand nombre de zones à inspecter. 15 Dans le mode de réalisation de l'invention de la Fig. 5, le premier châssis 206 prend la forme d'un cadre présentant deux rails 216 parallèles à la première direction de translation 208 et sur lesquels la base 102 est montée coulissante. Les deux rails 216 du premier châssis 206 sont reliés entre eux par des poutrelles 218. De la même manière, le deuxième châssis 210 prend la forme d'un cadre 20 présentant deux rails 220 parallèles à la deuxième direction de translation 212 et sur lesquels les deux poutrelles 218 du premier châssis 206 sont montées coulissantes. Les deux rails 220 du deuxième châssis 210 sont reliés entre eux par des poutrelles 222. Pour accroître encore la surface couverte par le capteur 60, le deuxième châssis 210 est monté, sur les moyens de fixation 214, mobile en translation selon la première 25 direction de translation 208. Dans le mode de réalisation de la Fig. 5, il y a deux moyens de fixation 214, chacun comportant une barre 224 parallèle à la première direction de translation 208 et s'emmanchant dans une poutrelle 222 du deuxième châssis 210. Les deux moyens de fixation 214 sont par exemple des ventouses ou des aimants. 30 Dans le mode de réalisation de la Fig. 5, l'écran 122 est fixé sur une poutrelle 218 du premier châssis 206, mais il peut également être fixé sur la base 102. REVENDICATIONS1) Outil (100, 200) destiné à inspecter un élément avec une surface et comportant: - une base (102), - un système de fixation (104, 204) solidaire de la base (102) et destiné à fixer la base (102) sur la surface, - une tourelle (106) montée mobile en rotation sur la base (102) autour d'un axe de rotation (108) perpendiculaire à la surface, - un coulisseau (110) monté mobile en translation sur la tourelle (106) selon une direction de translation (112) perpendiculaire à l'axe de rotation (108), et - un capteur à ultrasons ou à courant de Foucault mono ou multiéléments (60) fixé sur le coulisseau (110). 2) Outil (100, 200) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tourelle (106) présente une zone de visualisation centrée sur l'axe de rotation (108) à travers laquelle un technicien peut voir la surface. 3) Outil (100, 200) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tourelle (106) ou une partie de la tourelle (106) est réalisée dans un matériau transparent, et en ce que la zone de visualisation recouvre respectivement la tourelle (106) ou ladite partie. 4) Outil (100, 200) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'indexation configurés pour arrêter le coulisseau (110) successivement dans différentes positions particulières selon la direction de translation (112). 5) Outil (100, 200) selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il y a uniquement une première et une deuxième positions indexées, et en ce que, pour chaque position indexée, les moyens d'indexation sont constitués d'une butée (116) au-delà de laquelle le coulisseau (110) ne peut pas se déplacer. 6) Outil (100, 200) selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de rappel (117) qui contraignent le coulisseau (110) dans la première position indexée. 3028618 9 7) Outil (200) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le système de fixation (204) comporte : - un premier châssis (206) sur lequel la base (102) est montée mobile en translation selon une première direction de translation (208) perpendiculaire à l'axe de 5 rotation (108), - un deuxième châssis (210) sur lequel le premier châssis (206) est monté mobile en translation selon une deuxième direction de translation (212) perpendiculaire à l'axe de rotation (108) et perpendiculaire à la première direction de translation (208), et 10 - au moins un moyen de fixation (214) destiné à fixer le deuxième châssis (210) sur la surface. 8) Outil (200) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le deuxième châssis (210) est monté, sur les moyens de fixation (214), mobile en translation selon la première direction de translation (208). 15 9) Outil (100, 200) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un écran (122) destiné à afficher des informations reçues du capteur (60).