Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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Moyen de positionnement d'une première structure par
rapport à une deuxième structure, procédé de positionnement et
procédé d'assemblage d'une première structure à une deuxième
structure.
La présente invention concerne un moyen de positionnement
d'une première structure par rapport à une deuxième structure, un
procédé de positionnement mettant en oeuvre ce moyen, et un
procédé d'assemblage d'une première structure à une deuxième
structure.
Plus particulièrement, l'invention se situe dans le domaine
technique de l'assemblage de deux structures, et notamment de
deux structures en matériaux composites.
Afin de coller des structures entre elles, il convient de mettre
en oeuvre une couche de colle ayant une épaisseur prédéterminée
comprise entre une épaisseur minimale et une épaisseur maximale.
En effet, une épaisseur de colle inférieure à l'épaisseur minimale
n'engendrait pas une tenue mécanique suffisante, alors qu'une
épaisseur de colle supérieure à l'épaisseur maximale induit un
surpoids massique pénalisant, notamment dans le domaine
aéronautique.
Or, la fabrication d'une structure n'est pas aisément
reproductible. Dès lors, une structure est considérée comme
acceptable à partir du moment où ses dimensions demeurent dans
une marge prédéterminée.
De plus, les structures à assembler peuvent avoir des formes
complexes, ces pièces n'étant pas nécessairement planes.
Il est donc particulièrement délicat d'obtenir l'épaisseur
prédéterminée requise.
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Dans ce contexte, pour assembler deux structures, il est
courant de mettre en oeuvre une phase de préparation durant
laquelle on positionne les structures à coller de manière adéquate
l'une par rapport à l'autre. A l'issue de la phase de préparation
débute alors la phase d'assemblage comprenant classiquement
une étape d'application de la colle, suivie éventuellement d'une
étape de mise en pression, d'une étape de rivetage et d'une étape
de chauffage.
Durant la phase de préparation, un opérateur dispose un
ruban adhésif, simple face ou double face, entre une première
surface interne de la première structure et une deuxième surface
interne de la deuxième structure pour positionner les structures
l'une par rapport à l'autre. Il est possible de faire varier l'épaisseur
du ruban adhésif suivant les zones, dans les limites d'une plage
prédéterminée, pour compenser des défauts des structures. On
comprend que le ruban adhésif simule la présence de la future
couche de colle.
L'opérateur perce alors les structures conjointement pour
mettre en place des moyens de maintien temporaire puis règle ces
moyens de maintien temporaire formant une première butée en
contact avec une première surface externe de la première structure
et une deuxième butée en contact avec une deuxième surface
externe de la deuxième structure.
Ces moyens de maintien temporaire sont classiquement
connus sous la dénomination d'agrafe d'épinglage. Par exemple, ils
sont commercialisés par la société LISI AEROSPACE. Le document
EP0334706 mentionne de telles agrafes d'épinglage.
L'opérateur enlève alors les moyens de maintien temporaire.
Enfin, durant une étape d'enlèvement l'opérateur décolle le ruban
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adhésif et nettoie les première et deuxième surfaces internes
souillées préalablement par la colle du ruban adhésif.
Une fois la phase de préparation achevée, l'opérateur entame
la phase d'assemblage en disposant de la colle entre les première
et deuxième surfaces internes puis agence les moyens de maintien
temporaire réglés lors de la phase de préparation. Il poursuit
classiquement l'assemblage en mettant en oeuvre des étapes de
mise en pression, de rivetage puis de chauffage.
Une fois l'assemble terminé, les moyens de maintien
temporaires sont enlevés.
Bien qu'efficace, on constate que la phase de préparation
nécessite l'apposition et la suppression d'un ruban adhésif. Or,
lors de l'enlèvement du ruban adhésif, ce ruban risque de dégrader
les première et deuxième surfaces internes auxquelles il était collé.
De plus, l'enlèvement implique un nettoyage de ces première
et deuxième surfaces internes. Ce nettoyage nécessite
l'intervention d'un opérateur durant un temps non négligeable, ce
qui induit de fait des coûts de fabrication importants.
La présente invention a alors pour objet de proposer un
moyen de positionnement et un procédé de positionnement mettant
en oeuvre ce moyen de positionnement permettant de s'affranchir
des limitations mentionnées, en ne nécessitant pas l'emploi d'un
ruban adhésif générant une étape d'enlèvement potentiellement
destructive et une étape de nettoyage.
II est à noter que le document FR2266038 présente un
dispositif de fixation muni d'un organe plat et d'un patin aptes à
enserrer entre eux une structure, ainsi que d'un moyen de fixation
en flèche. De même, le document FR 2455689 présente un
dispositif de fixation éloigné du problème technique à résoudre.
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Selon l'invention, un moyen de positionnement d'une
première structure par rapport à une deuxième structure est
remarquable en ce qu'il comporte un pion de centrage s'étendant
selon un axe de centrage ainsi qu'un organe déformable en
compression selon l'axe de centrage, l'organe déformable étant
solidarisé au pion de centrage.
L'organe déformable a alors une épaisseur égale à
l'épaisseur minimale de la couche de colle devant être apposée
entre les première et deuxième surface internes respectivement
des première et deuxième structures devant être collées.
Il est à noter que pour faciliter la lecture, on appelle
surface interne , les surfaces des première et deuxième
structures devant être collées l'une à l'autre, et devant donc être
en vis-à-vis. A l'opposé, on appelle surface externe , les
surfaces des première et deuxième structures qui ne sont pas
destinées à être collées l'une à l'autre.
Dès lors, le moyen de positionnement peut être utilisé pour
régler les moyens de maintien temporaires utilisés lors de
l'assemblage. Il n'implique pas l'emploi d'un ruban adhésif, et ne
présente donc pas les inconvénients résultant de cet emploi d'un
ruban adhésif.
De plus, le moyen de positionnement peut comporter une ou
plusieurs des caractéristiques qui suivent.
Par exemple, l'organe déformable est pourvu d'une paroi
latérale tronconique s'étendant d'une première base ouverte vers
une deuxième base munie d'un socle solidarisé au pion de
centrage. Cette forme tronconique favorise l'aplatissement de
l'organe déformable sous l'effet d'une compression axiale.
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Il est aussi possible de prévoir une paroi latérale tronconique
comportant des fentes prenant naissance à la première base
ouverte.
Ces fentes peuvent traverser complément la surface latérale
5 en allant de la première base vers la deuxième base, ou traverser
partiellement la surface latérale en n'atteignant pas la deuxième
base. Si les fentes sont partiellement traversantes, on parle de
fentes semi-débouchantes, chaque fente débouchant sur l'extérieur
au niveau de la première base ouverte en étant délimitée par un
pourtour en forme de U.
Les fentes sont éventuellement réparties de manière
équidistante sur la paroi latérale de l'organe déformable.
Les fentes augmentent la faculté de l'organe déformable à
s'aplatir.
Enfin, le moyen de positionnement peut comporter une
matière à choisir parmi le groupe des matières plastiques, de
manière à ne pas être onéreuse.
Outre un moyen de positionnement, l'invention vise un
procédé de positionnement d'une première structure par rapport à
une deuxième structure à l'aide d'au moins un moyen de
positionnement comportant un pion de centrage s'étendant selon
un axe de centrage ainsi qu'un organe déformable en compression
selon cet axe de centrage, l'organe déformable étant solidarisé au
pion de centrage. Au cours ce procédé de positionnement :
- durant une étape a), on perce au moins un orifice de
positionnement dans la première structure,
- durant une étape b), on agence un pion de centrage d'un
moyen de positionnement dans chaque orifice de
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positionnement en accolant l'organe déformable du moyen de
positionnement contre une première surface interne de la
première structure,
- durant une étape c), on dispose une deuxième surface
interne de la deuxième structure contre l'organe déformable
afin que chaque organe soit enserré entre la première
surface interne et la deuxième surface interne,
- durant une étape d), on perce des orifices de serrage dans
les première et deuxième structures, un premier orifice de
serrage de la première structure étant en vis-à-vis d'un
deuxième orifice de serrage de la deuxième structure pour
former un tunnel de serrage primaire, et on agence un moyen
de maintien temporaire dans chaque tunnel de serrage
primaire, et
- durant une étape e), on règle une longueur de chaque
moyen de maintien temporaire de manière à aplatir chaque
organe déformable.
Il est à noter que l'on peut employer les moyens de maintien
temporaire usuels utilisés fréquemment dans les chaînes de
production de structure, tel que des agrafes d'épinglage.
Ainsi, on constate que le moyen de positionnement selon
l'invention remplace les rubans adhésifs utilisés jusqu'à alors.
L'absence d'adhésif implique l'absence d'une étape de nettoyage
et engendre donc des gains de coût.
Ce procédé de positionnement peut comporter une ou
plusieurs des caractéristiques qui suivent.
Ainsi, durant une étape f) succédant à l'étape e)
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- on perce les première et deuxième structures au niveau de
chaque pion de centrage pour former un tunnel de serrage
secondaire, chaque pion de centrage étant de fait enlevé
durant cette opération,
- on dispose un moyen de maintien temporaire dans chaque
tunnel de serrage secondaire, et
- on règle une longueur de chaque moyen de maintien
temporaire inséré dans un tunnel de serrage secondaire de
manière à aplatir chaque organe déformable.
Cette étape f) permet de placer les moyens de maintien
temporaires au plus près d'organes déformables pour garantir
l'espace requis entre la première surface interne de la première
structure et la deuxième surface interne de la deuxième structure.
De plus, durant cette l'étape f), il est possible d'enlever au
moins un moyen de maintien temporaire d'un tunnel de serrage
primaire. Autrement dit, on peut déplacer un moyen de maintien
temporaire d'un tunnel de serrage primaire vers un tunnel de
serrage secondaire.
Enfin, il est à noter que l'on peut régler une longueur d'un
moyen de maintien temporaire de manière à aplatir chaque organe
déformable en exerçant un effort de serrage prédéterminé, un
effort de 130 daN (décaNewton) par exemple.
Par ailleurs, l'invention vise aussi un procédé d'assemblage
d'une première structure à une deuxième structure, au cours
duquel durant une phase de préparation, on applique le procédé de
positionnement précédemment décrit pour régler une longueur
d'une pluralité de moyens de maintien temporaire.
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Une fois les moyens de maintien temporaire réglés, on enlève
ces moyens de maintien temporaire et on enlève les organes
déformables.
Dès lors, durant une phase d'assemblage, on dispose une
couche de colle entre une première surface interne de la première
structure et une deuxième surface interne de la deuxième
structure, puis on positionne la première structure par rapport à la
deuxième structure à l'aide des moyens de maintien temporaire
réglés lors de la phase de préparation.
De plus, l'assemblage peut comporter une phase de rivetage
et / ou une phase de chauffage suite au dépôt de la couche de
colle.
L'invention et ses avantages apparaîtront avec plus de
détails dans le cadre de la description qui suit avec des exemples
de réalisation donnés à titre illustratif en référence aux figures
annexées qui représentent :
- la figure 1, une vue d'un moyen de positionnement selon
l'invention,
- la figure 2, un schéma explicitant une étape a) d'un
procédé de positionnement,
- la figure 3, un schéma explicitant une étape b) d'un
procédé de positionnement,
- la figure 4, un schéma explicitant une étape c) d'un
procédé de positionnement,
- la figure 5, un schéma explicitant une étape d) d'un
procédé de positionnement,
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- la figure 6, un schéma explicitant une étape e) d'un
procédé de positionnement,
- les figures 7 et 8, des schémas explicitant une étape f)
d'un procédé de positionnement, et
- la figure 9, un schéma explicitant un procédé
d'assemblage selon l'invention.
Les éléments présents dans plusieurs figures distinctes sont
affectés d'une seule et même référence.
La figure 1 présente un moyen de positionnement 10 muni
d'un pion de centrage 20 s'étendant selon un axe de centrage AX.
Ce pion de centrage 20 peut avoir une forme tronconique pour
favoriser son maintien dans un orifice.
De plus, le moyen de positionnement est pourvu d'un organe
déformable 30 solidarisé au pion de centrage 20. Cet organe
déformable 30 comprend une paroi latérale 31 tronconique
s'étendant selon l'axe de centrage AX d'une première base ouverte
32 vers une deuxième base 33.
La deuxième base 33 est alors fermée par un socle 34
sensiblement perpendiculaire à l'axe de centrage AX, ce socle 34
étant solidarisé au pion de centrage 20.
Favorablement, des fentes 35 sont ménagées, par exemple
de manière équidistante, dans la paroi latérale 31. Chaque fente
35 est délimitée par un pourtour en forme de U et débouche sur
l'extérieur au niveau de la première base 32. Autrement dit, chaque
fente 35 prend naissance à la première base 32 et s'étend vers la
deuxième base 33, sans nécessairement l'atteindre à l'instar de ce
que montre la figure 1.
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La forme de corolle en résultant confère à l'organe
déformable 30 une bonne faculté à s'aplatir, sans effort important
et sans risque de cassure.
Enfin, l'organe déformable devant permettre de positionner
5 une première structure par rapport à une deuxième structure afin
de permettre l'insertion d'une couche de colle d'une épaisseur
minimale, de 0.3 millimètre par exemple, cet organe déformable
présente une épaisseur e égale à ladite épaisseur minimale.
On verra par la suite que ce moyen de positionnement est
10 avantageusement mis en oeuvre dans un procédé de
positionnement d'une première structure par rapport à une
deuxième structure visant à régler des moyens de maintien
temporaire, ce procédé de positionnement représentant la phase
de préparation d'un procédé d'assemblage d'une première
structure à une deuxième structure.
La figure 2 illustre une première étape a) du procédé de
positionnement selon l'invention. Durant cette étape a), un
opérateur perce au moins un orifice de positionnement 3 dans la
première structure 1 à positionner, deux orifices de positionnement
3 sur la figure 2.
Durant une étape b) succédant à l'étape a) schématisée sur
la figure 3, l'opérateur insère un pion de centrage 20 dans chaque
orifice de positionnement 3, en prenant soin d'accoler le socle 34
de l'organe déformable 30 contre la première surface interne 1' de
la première structure 1. On constate qu'un pion de centrage 20 de
forme tronconique présente l'avantage d'être bien maintenu dans
l'orifice de positionnement 3 correspondant.
En référence à la figure 4, durant une étape c) succédant à
l'étape b), on approche la deuxième structure 2 de la première
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structure 1 selon la flèche F. Dès lors, l'opérateur dispose la
deuxième surface interne 2' de la deuxième structure 2 contre la
première base 32 de chaque organe déformable 30. Chaque organe
déformable est ainsi enserré entre la première surface interne 1' et
la deuxième surface interne 2'.
L'opérateur débute alors une étape d) schématisée sur la
figure 5.
Par suite, cet opérateur perce conjointement les première et
deuxième structures 1, 2 de manière à ménager des orifices de
serrage 4', 4". Ainsi, un premier orifice de serrage 4' est réalisé
dans la première structure 1 en vis-à-vis d'un deuxième orifice de
serrage 4" réalisé dans la deuxième structure 2.
Conjointement, un premier orifice de serrage 4' et le
deuxième orifice de serrage 4" lui étant en vis-à-vis forme un
tunnel de serrage primaire 5 apte à accueillir un moyen de
maintien temporaire 40 d'un type usuel.
Lorsqu'il a terminé le perçage des première et deuxième
structures 1, 2, l'opérateur insère alors un moyen de maintien
temporaire 40 dans chaque tunnel de serrage primaire 5.
Classiquement, un moyen de maintien temporaire comporte
une première et une deuxième butées 41, 42 de manière à enserrer
l'ensemble première structure 1 / deuxième structure 2. La
première butée 41 est alors en contact avec la première surface
externe 1" de la première structure 1, la deuxième butée 41 étant
en contact avec la deuxième surface externe 2" de la deuxième
structure 2.
La longueur L séparant les première et deuxième butées 41,
42 d'un moyen de maintien temporaire 40 étant réglable, durant
l'étape e) schématisée sur la figure 6, on règle ladite longueur L.
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Plus précisément, on minimise cette longueur L an aplatissant au
maximum l'organe déformable 30.
Conformément à la figure 7, durant une étape f) optionnelle
faisant suite à l'étape e) pour optimiser le positionnement de la
première structure 1 par rapport à la deuxième structure 2,
l'opérateur perce conjointement les première et deuxième
structures 1, 2 au niveau de chaque pion de centrage 10 à l'aide
d'un forêt 60.
Plus précisément, le forêt détruit chaque pion de centrage,
passe au travers de l'orifice de positionnement 3 dans lequel était
inséré le pion de centrage, traverse voire agrandit cet orifice de
positionnement 3 puis perce la deuxième structure 2.
A la place de chaque orifice de positionnement 3, l'opérateur
forme donc des tunnels de serrage secondaires 6 allant de la
première structure 1 à la deuxième structure 2, chaque tunnel de
serrage secondaires 6 traversant un organe déformable 30.
En référence à la figure 8 suite à la réalisation des tunnels de
serrage secondaires 6, l'opérateur insère un moyen de maintien
temporaire 40 dans chaque tunnel de serrage secondaire 6, puis
minimise la longueur L des moyens de maintien temporaire 40
insérés dans les tunnels de serrage secondaires 6.
Il est à noter qu'au moins un moyen de maintien temporaire
40 a été en parallèle enlevé d'un tunnel de serrage primaire 5. Plus
précisément, l'opérateur a, en fait, déplacé chaque moyen de
maintien temporaire 40 d'un tunnel de serrage primaire 5 vers un
tunnel de serrage secondaire 6.
Dès lors, les moyens de maintien temporaire 40 sont
correctement réglés.
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L'opérateur désassemble les première et deuxième structures
1, 2 en enlevant les moyens de maintien temporaire 40 et enlève
de fait les organes déformables 30 utilisés.
En référence à la figure 9, ce procédé de positionnement
représente une phase de préparation P1 d'un procédé
d'assemblage d'une première structure 1 contre une deuxième
structure 2.
Durant une phase d'assemblage P2, au cours d'un premier
stade P21 l'opérateur dispose une couche de colle sur la première
surface interne 1' de la première structure 1.
Par suite, durant un deuxième stade P22, l'opérateur agence
la deuxième surface interne 2' de la deuxième structure 2 contre la
couche de colle en vis-à-vis à de la première surface interne 1' de
la première structure 1, et positionne la deuxième structure 2 par
rapport à la première structure 1 à l'aide des moyens de maintien
temporaire 40 réglés précédemment.
Du fait de ce réglage préalable, l'opérateur est assuré
d'obtenir une couche de colle ayant une épaisseur comprise dans
une plage prédéterminée.
On comprend que l'excédent éventuel de colle déborde des
première et deuxième structures 1, 2, cet excédent étant enlevé
par l'opérateur.
Par ailleurs, il est possible de prévoir un troisième stade P23
de rivetage puis un quatrième stade P24 de chauffage, voire un
stade non représenté de mise sous pression.
Naturellement, la présente invention est sujette à de
nombreuses variations quant à sa mise en oeuvre. Bien que
plusieurs modes de réalisation aient été décrits, on comprend bien
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qu'il n'est pas concevable d'identifier de manière exhaustive tous
les modes possibles. Il est bien sûr envisageable de remplacer un
moyen décrit par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la
présente invention.
