Brevet FR3054156A1 — publié le 20180126

EFFECTEUR COMPRENANT UNE SURFACE DE CONTACT AVEC UNE INTERFACE EN MATERIAU DUCTILE La présente demande se rapporte à un effecteur comprenant une surface de contact avec une interface en matériau ductile. Un effecteur est un porte-outil fixé à l'extrémité d'un bras robotisé et qui supporte au moins un outil configuré pour réaliser une opération sur une pièce, comme par exemple un outil d'usinage. Le robot ne possédant pas une structure rigide, selon un mode de réalisation, l'effecteur comprend une surface de contact configurée pour prendre appui contre la pièce à proximité de l'outil. Pour garantir une bonne qualité d'usinage, il est nécessaire de garantir une bonne rigidité entre la surface de contact de l'effecteur et la pièce à usiner. De plus, en cours d'usinage, la surface de contact de l'effecteur ne doit pas se déplacer par rapport à la pièce à usiner. Dans le cas contraire, si l'outil d'usinage glisse à la surface de la pièce à usiner, il génère des marques d'usinage inacceptables. Enfin, la surface de contact ne doit pas endommager la pièce à usiner. Selon une première variante, la surface de contact en acier est lisse, dure, et a une forme configurée pour épouser les formes de la pièce à usiner. Selon cette première variante, les pressions de contact sont réparties sur toute la surface de contact, ce qui évite de marquer la pièce d'une empreinte. De plus, elle garantit une bonne rigidité relative entre la surface de contact de l'effecteur et la pièce à usiner. Cependant, cette première variante n'est pas pleinement satisfaisante car la surface de contact de l'effecteur présente un faible coefficient d'adhérence de l'ordre de 0,2. Ainsi, les risques de glissement de la surface de contact de l'effecteur sur la pièce à usiner ne sont pas négligeables. Pour éviter le glissement de l'outil par rapport à la pièce à usiner, une solution consiste à dégrader les conditions de coupe afin de réduire les efforts susceptibles de générer les glissements. Cependant, cette solution n'est pas satisfaisante car elle réduit la productivité. Selon une deuxième variante, la surface de contact est revêtue de fines particules de grande dureté pour augmenter la rugosité de la surface de contact et le coefficient d'adhérence 3054156 2 entre la surface de contact de l'effecteur et la pièce à usiner. Comme précédemment, cette deuxième variante permet de garantir une bonne rigidité relative entre la surface de contact de l'effecteur et la pièce à usiner. Cependant, elle n'est pas pleinement satisfaisante car il n'est pas possible d'assurer que la légère pénétration des fines particules de la surface de 5 contact de l'effecteur n'altère pas la pièce à usiner. Selon une troisième variante, la surface de contact comprend un revêtement en élastomère pour augmenter le coefficient d'adhérence. Cette troisième variante permet d'obtenir un bon coefficient d'adhérence, tout en garantissant l'intégrité de la pièce à usiner. Cependant, elle n'est pas pleinement satisfaisante car si le revêtement en élastomère a une épaisseur 10 faible de l'ordre de 0, 01 mm, les risques de décollement du revêtement sont élevés en raison des contraintes de cisaillement, et si le revêtement en élastomère a une épaisseur supérieure à 0,01 mm, il ne confère pas un contact rigide entre la surface de contact de l'effecteur et la pièce à usiner en raison de son épaisseur combinée à la souplesse du matériau. 15 La présente invention vise à remédier aux inconvénients de l'art antérieur. A cet effet, l'invention a pour objet un effecteur supportant au moins un outil configuré pour réaliser une opération sur une pièce et comprenant au moins une surface de contact configurée pour prendre appui contre une face de la pièce à proximité d'une zone de la pièce impactée par l'outil, ladite surface de contact comprenant au moins une interface intercalée 20 entre ladite surface de contact et la face de la pièce, caractérisé en ce que l'interface est en un matériau ductile. Le matériau ductile confère une bonne rigidité entre la surface de contact de l'effecteur et la pièce en raison du module d'élasticité du matériau ductile nettement supérieur à celui des élastomères. Il confère également un coefficient d'adhérence nettement supérieur à celui 25 d'une surface de contact lisse, ledit coefficient d'adhérence limitant les risques de glissement de l'outil sur la face de la pièce. Enfin, il n'altère pas l'intégrité de la pièce. Selon une autre caractéristique, le matériau de l'interface a un module d'élasticité supérieur à 5 GPa. Selon une autre caractéristique, la surface de contact comprend au moins un creux configuré pour loger partiellement au moins une interface. 3054156 3 Selon un autre point, l'interface a un volume supérieur au volume du creux configuré pour loger ladite interface. Selon une configuration, le creux est une rainure avec une section en V. Selon une mode de réalisation, la rainure a un profil en arc de cercle centré par rapport à l'axe de l'outil. En 5 complément, l'interface est un fil avec une section circulaire. Selon une autre configuration, le creux a une section circulaire dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'outil. En complément, l'interface est une bille. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés 10 sur lesquels : La figure 1 est un schéma d'un bras robotisé équipé d'un effecteur configuré pour usiner une pièce, La figure 2 est une vue en perspective d'un effecteur équipé d'un pied d'appui configuré pour être en contact avec une pièce à usiner, 15 La figure 3 est une coupe longitudinale d'un pied d'appui qui illustre un mode de réalisation de l'invention avant déformation d'une interface, La figure 4 est une vue de face du pied d'appui de la figure 3, La figure 5 est une coupe longitudinale du pied d'appui visible sur la figure 3 après déformation, 20 La figure 6 est une vue de face d'un pied d'appui qui illustre un autre mode de réalisation de l'invention, La figure 7 est une coupe longitudinale selon la ligne A-A d'une partie du pied d'appui visible sur la figure 6. Sur les figures 1 et 2, on a représenté un bras robotisé 10 équipé d'un effecteur 12. Cet 25 effecteur 12 supporte au moins un outil 14 configuré pour réaliser une opération sur une zone d'une pièce 16. A titre d'exemple, l'outil 14 est un foret configuré pour réaliser un perçage dans la pièce 16 qui peut être par exemple un panneau d'un fuselage d'un aéronef. L'effecteur 12 comprend un pied d'appui 18 qui comporte au moins une surface de contact 30 20 configurée pour prendre appui contre une face 22 de la pièce 16 à proximité de la zone impactée par l'outil. 3054156 4 Pour la suite de la description, l'axe longitudinal AL est un axe confondu avec la normale à la face 22 de la pièce 16 au point de contact entre l'outil 14 et la pièce 16. Un plan longitudinal est un plan qui contient l'axe longitudinal AL. Un plan transversal est un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal AL. 5 En fonctionnement, dans le cas d'un outil de perçage, l'outil 14 a un mouvement de coupe qui correspond à un mouvement de rotation selon un axe de rotation confondu avec l'axe longitudinal et un mouvement d'avance qui correspond à un mouvement de translation selon l'axe longitudinal. L'invention n'est pas limitée à ces mouvements de coupe et d'avance. Selon un mode de réalisation, le pied d'appui 18 comprend un corps 24 relié à l'effecteur 12, 10 un prolongement 26 et une tête 28. Cette tête 28 a une forme tubulaire, avec un axe confondu avec l'axe longitudinal AL en fonctionnement et dont une face terminale constitue la surface de contact 20. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation pour le pied d'appui 18. Selon une configuration, la face 22 de la pièce 16 et la surface de contact 20 sont planes. 15 Généralement, la surface de contact 20 est configurée pour épouser les formes de la face 22 de la pièce 16. Selon une caractéristique de l'invention, la surface de contact 20 comprend au moins une interface 30 en matériau ductile. Par matériau ductile, on entend que le matériau possède tout à la fois chacune des 20 caractéristiques suivantes : Un module d'élasticité largement supérieur à celui des élastomères, soit supérieur à 5 GPa ; Un petit domaine élastique (bien plus petit que celui du matériau de la pièce avec laquelle il se trouve en contact), caractérisé par une faible limite élastique de l'ordre 25 de 100 MPa, Un grand domaine plastique, caractérisant sa capacité à se déformer plastiquement sans se rompre (allongement à la rupture supérieur à 30%). Selon un mode de réalisation, l'interface 30 ductile est en étain, en plomb ou en tout autre matériau analogue. 30 Pour obtenir une bonne rigidité, le matériau de l'interface 30 a un module d'élasticité supérieur à 5 GPa. 3054156 5 Selon une autre caractéristique, la surface de contact 20 comprend au moins un creux 32 configuré pour loger partiellement au moins une interface 30. Le volume de l'interface 30 est supérieur au volume du creux 32. Ainsi, lorsque la surface de contact 20 est plaquée contre la face 22 de la pièce 16, la matière de l'interface 30 épouse les 5 formes du creux 32 et flue en dehors du creux 32 entre la surface de contact 20 et la face 22 de la pièce 16. Selon un mode de réalisation visible sur les figures 3 à 5, le creux 32 est une rainure 36 avec une section en V et l'interface 30 est un fil 38 en matériau ductile avec une section circulaire. La rainure 36 peut être rectiligne, courbe, ou comprendre une succession de portions courbe 10 et/ou rectiligne. Comme illustré sur les figures 3 à 5, la surface de contact 20 est une portion d'anneau centrée par rapport à l'axe de l'outil et qui s'étend sur un secteur angulaire de l'ordre de 270°. Selon ce mode de réalisation, la rainure 36 a un profil en arc de cercle centré par rapport à l'axe l'outil et s'étend sur toute la portion d'anneau. En complément, le fil 38 en 15 matériau ductile s'étend sur quasiment toute la longueur de la rainure 36 et a un diamètre supérieur à la profondeur de la rainure 36. Selon un autre mode de réalisation visible sur les figures 6 et 7, le creux 32 a une section circulaire dans un plan transversal perpendiculaire à l'axe de l'outil, comme par exemple une forme conique. En complément, l'interface 30 est une bille 40 en matériau ductile. 20 Selon d'autres modes de réalisation, la surface de contact 20 peut comprendre plusieurs creux 32 avec des formes différentes, chaque creux 32 comprenant au moins une interface 30 en matériau ductile. En fonctionnement, le pied d'appui 18 est appliqué contre la pièce 16. Chaque interface 30 en matériau ductile est comprimée, dans le creux 32, entre la face 22 de la pièce 16 et la 25 surface de contact 20 du pied d'appui 18. Lors de cette compression, chaque interface 30 se déforme en épousant les formes du creux 32 et en fluant autour du creux entre la face 22 de la pièce 16 et la surface de contact 20 du pied d'appui 18. Après la compression, l'interface 30 épouse parfaitement les formes du creux et devient immobile par rapport au pied d'appui 18. Le fluage a pour effet notamment d'augmenter la surface de contact entre l'interface 30 30 et la face 22 de la pièce 16. 3054156 6 Un matériau ductile a un module d'élasticité nettement supérieur à celui d'un élastomère. A titre indicatif, l'étain a un module d'élasticité de l'ordre de 41 GPa alors que le caoutchouc a un module d'élasticité de l'ordre de 0,1 GPa. Cette propriété permet de garantir une rigidité entre le pied d'appui 18 et la pièce 16, le pied d'appui 18 restant immobile par rapport à la 5 pièce 16 selon l'axe longitudinal AL et selon deux directions orthogonales à l'axe longitudinal AL. L'interface 30 en matériau ductile va, lors de la compression et du fluage, épouser toutes les moindres irrégularités de la face 22 de la pièce 16. Cette propriété permet d'obtenir un excellent coefficient d'adhérence de l'ordre de 0,5, même en présence de lubrifiant, et donc 10 de limiter les risques de glissement de l'outil et d'endommagement de la pièce. Enfin, l'usage d'un matériau ductile comme interface permet de garantir l'intégrité de la pièce 16. REVENDICATIONS1. Effecteur supportant au moins un outil (14) configuré pour réaliser une opération sur une pièce (16) et comprenant au moins une surface de contact (20) configurée pour prendre appui contre une face (22) de la pièce (16) à proximité d'une zone de la pièce (16) impactée par l'outil (14), ladite surface de contact (20) comprenant au moins une interface (30) intercalée entre ladite surface de contact (20) et la face (22) de la pièce (16), caractérisé en ce que l'interface (30) est en un matériau ductile. 2. Effecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau de l'interface (30) a un module d'élasticité supérieur à 5 GPa. 3. Effecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la surface de contact (20) comprend au moins un creux (32) configuré pour loger partiellement au moins une interface (30). 4. Effecteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'interface (30) a un volume supérieur au volume du creux (32) configuré pour loger ladite interface (30). 5. Effecteur selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le creux (32) est une rainure (36) avec une section en V. 6. Effecteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la rainure (36) a un profil en arc de cercle centré par rapport à l'axe de l'outil (16). 7. Effecteur selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l'interface (30) est un fil (38) avec une section circulaire. 8. Effecteur selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le creux (32) a une section circulaire dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'outil (16). 9. Effecteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'interface (30) est une bille (40).