Foissac, Pierre-yves (10 lotissement de l'Aragna, Jarrie, Jarrie, F-38560, FR)
Airbus, France (316 route de Bayonne, Toulouse, Toulouse, F-31060, FR)
Panczuk, René (65 impasse des Bleuets, Coublevie, Coublevie, F-38500, FR)
Foissac, Pierre-yves (10 lotissement de l'Aragna, Jarrie, Jarrie, F-38560, FR)
| 1. | Procédé d'usinage d'un panneau (2) mettant en oeuvre : un placement d'au moins un outil d'usinage (11) au niveau d'une zone de travail (50) d'une face, dite d'usinage (2T), du panneau (2), un placement d'au moins un élément de maintien (13) au niveau d'une zone d'appui (52) située, d'une part, sur une face (2M), dite de maintien, du panneau (2) opposée à la face d'usinage (2T) et, d'autre part, à l'opposé par rapport au panneau (2) de la zone de travail (50), 'un déplacement coordonné, au niveau du panneau et selon un mouvement présentant au moins une composante tangente à la surface du panneau, de l'outil d'usinage (11) en fonctionnement et de l'élément de maintien (13), de manière à conserver, au cours du déplacement, l'opposition des zones d'appui (52) et de travail (50) pour usiner une partie au moins de la face d'usinage. |
| 2. | Procédé d'usinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de maintien (13) est placé au contact du panneau (2) pendant le déplacement coordonné. |
| 3. | Procédé d'usinage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément de maintien (13) exerce, sur le panneau, une force d'appui de direction' perpendiculaire à la surface de la zone d'appui (52). |
| 4. | Procédé d'usinage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre une application d'au moins un élément de contre appui (58) au niveau de la zone de travail (50). |
| 5. | Procédé d'usinage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'outil d'usinage (11) est adapté pour réaliser un usinage par arrachement ou enlèvement de matière et se trouve animé d'un mouvement de rotation sur lui. mme d'axe A. |
| 6. | Procédé d'usinage selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément de maintien (13) exerce, sur la zone d'appui, une force de direction'et en ce que, en cours d'usinage,. pendant le déplacement coordonné de l'outil d'usinage (11) et de l'élément de maintien (13), les axes A et d'sont sensiblement confondus. |
| 7. | Procédé d'usinage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre un amortissement des vibrations d'usinage au moins au niveau de l'élément de maintien (13). |
| 8. | Procédé d'usinage selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'élément de maintien (13) et l'outil d'usinage (11) sont chacun déplacés selon au moins cinq degrés de liberté. |
| 9. | Procédé d'usinage selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'élément de maintien (13) et l'outil d'usinage (11) sont chacun déplacés selon trois degrés de liberté de déplacement en translation d'axes X, Y, Z, respectivement X', Y', Z'et deux degrés de déplacement en rotation d'axes Rl, R2, respectivement RI,, R'2, où Rl, R'l sont parallèles aux axes Y, Y'respectivement et R2, R'2 sont parallèles aux plans X, Z, respectivement X', Z'. |
| 10. | Procédé d'usinage selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le panneau à usiner (2) est placé selon une orientation sensiblement verticale. |
| 11. | Procédé d'usinage selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le panneau (2) est sensiblement immobile pendant son usinage. |
| 12. | Procédé d'usinage selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre une détermination de la géométrie réelle de la face de maintien (2M) avant usinage, ainsi qu'un usinage du panneau (2) à une épaisseur d'usinage prédéterminée en plaçant, pendant le déplacement coordonné d'usinage, l'élément de maintien (13) et l'outil d'usinage (11) à une distance correspondant à l'épaisseur prédéterminée. |
| 13. | Procédé d'usinage selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'élément de maintien assure un maintien de la face de maintien (2M) du panneau sans usinage de cette face de maintien (2M). |
| 14. | Dispositif pour l'usinage d'au moins un panneau (2) comprenant : des moyens (5) de support du panneau (2), adaptés pour autoriser un accès simultané à deux faces opposées de la coque, dites d'usinage (2T) et de maintien (2M), 'des moyens (10) de déplacement d'au moins un outil d'usinage (11), 'des moyens (12) de déplacement d'au moins l'élément de maintien (13), 'une unité (22) de commande des moyens de déplacement (10,12) de l'outil d'usinage (11) et de l'élément de maintien (13), unité (22) qui est adaptée pour commander les moyens de déplacement (10,12), de manière à, lors d'une phase d'usinage du panneau (2) : . placer l'outil d'usinage (11) au niveau d'une zone de travail (50) de la face d'usinage (2T) du panneau (2), . placer l'élément de maintien (13) au niveau d'une zone d'appui (52) située sur la face de maintien ( (2M) et à l'opposé de la zone de travail (50), . et assurer un déplacement coordonné, au niveau du panneau et selon un mouvement présentant au moins une composante tangente à la surface du panneau (2), de l'outil d'usinage (11) en fonctionnement et de l'élément de maintien (13), de manière à conserver, au cours du déplacement, l'opposition des zones d'appui (52) et de travail (50) pour usiner une partie au moins de la face (2T) d'usinage du panneau (2). |
| 15. | Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens de déplacement (10,12) de l'outil (11) et de l'élément de maintien (13) présentent chacun au moins cinq axes de déplacement, de manière à conférer à l'outil (11) et à l'élément de maintien (13) au moins cinq degrés de liberté. |
| 16. | Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que les moyens de déplacement (10,12) de l'outil (11) et de l'élément de maintien (13) comprennent chacun trois degrés de déplacement en translation d'axe X, Y, Z, respectivement X', Y', Z'et deux degrés de déplacement en rotation d'axes Rl, R2 et, respectivement RI,, R'2, où Rl et RI, sont parallèles à l'axe Y, respectivement Y'et R2, R'2 sont parallèles aux plans définis par les axes X, Z, respectivement X', Z'. |
| 17. | Dispositif selon la revendication 15 ou 16, caractérisé en ce que : les moyens (10) de déplacement de l'outil (11) comprennent : . une poutre (20) mobile en translation le long d'au moins une voie de guidage (21) d'axe X supportée par un châssis (3) et associée à des moyens moteurs pilotés par l'unité de commande (22), un chariot (23) mobile en translation le long d'une voie de guidage (24) d'axe Z, portée par la poutre (20) et associé à des moyens moteurs pilotés par l'unité de commande (22), l'axe Z étant sensiblement perpendiculaire à l'axe X, . un bras (25) télescopique en translation, d'axe Y porté par le chariot (23) et associé à des moyens moteurs pilotés par l'unité de commande (22), l'axe Y étant sensiblement perpendiculaire au plan défini par les axes X, Z, . un support de tte (26) adapté à une extrémité du bras télescopique (25) et mobile en rotation par rapport au bras selon un axe Rl parallèle à l'axe Y et associé à des moyens moteurs pilotés par l'unité de commande (22), . une tte porte outil (27), adaptée sur le support de tte (26), mobile en rotation par rapport au support (26) selon un axe R2 perpendiculaire à l'axe Y et associé à des moyens moteurs pilotés par l'unité de commande (22), les moyens de déplacement (12) de l'élément de maintien (13) comprennent : . une poutre (30) mobile en translation le long d'au moins une voie de guidage d'axe X'supportée par le châssis (3) et associée à des moyens moteurs pilotés par l'unité de commande (22), . un chariot (33) mobile en translation le long d'une voie de guidage (31) d'axe Z', portée par la poutre (30) et associée à des moyens moteurs pilotés par l'unité de commande (22), l'axe Z'étant sensiblement perpendiculaire à l'axe X', . un bras (35) télescopique en translation, d'axe Y'porté par le chariot (33) et associé à des moyens moteurs pilotés par l'unité de commande (22), l'axe Y'étant sensiblement perpendiculaire au plan défini par les axes', Z', . un support de tte (36) adapté à une extrémité du bras télescopique (35) et mobile en rotation par rapport au bras (35) selon un axe R'l parallèle à l'axe Y'et associé à des moyens moteurs pilotés par l'unité de commande (22), . une tte (37) porte élément de maintien, adaptée sur le support de tte (36), mobile par rapport au support en rotation d'axe R'2 perpendiculaire à l'axe Y'et associé à des moyens moteurs pilotés par l'unité de commande (22), et en ce que les moyens de support (5) sont adaptés sur le châssis, de manière à tre interposés, entre les moyens de déplacement (10) de l'outil (11) et les moyens (1) de déplacement (12) de l'élément de maintien (13). |
| 18. | Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que : le support (26) de la tte porte outil (27) est, d'une part, adapté sur un berceau (60) équipant l'extrémité du bras télescopique (25) et étant mobile en rotation autour de l'axe RI et, d'autre part, mobile par rapport au berceau (60) en rotation autour d'un axe R3 perpendiculaire à l'axe Ri, le support (36) de la tte porte outil (37) est, d'une part, adapté sur un berceau (61) équipant l'extrémité du bras télescopique (35) et étant mobile en rotation autour de l'axe R'l et, d'autre part, mobile par rapport au berceau (61) en rotation autour d'un axe R'3 perpendiculaire à l'axe RI,. |
| 19. | Dispositif selon l'une des revendications 16 à 18, caractérisé en ce que les axes X, Z et X', Z'définissent des plans verticaux sensiblement parallèles. |
| 20. | Dispositif selon l'une des revendications 17 à 19, caractérisé en ce que la tte porte outil (27) comprend des moyens d'entraînement en rotation de l'outil selon un axe A sensiblement perpendiculaire à l'axe R2. |
| 21. | Dispositif selon l'une des revendications 16 à 20, caractérisé en ce qu'il comprend : des moyens de déplacement en translation de l'outil (11) selon une direction A perpendiculaire à l'axe de rotation (R2), et des moyens de déplacement en translation de l'élément de maintien (13) selon une direction A'perpendiculaire à l'axe de rotation (R'2). |
| 22. | Dispositif selon l'une des revendications 14 à 21, caractérisé en ce que les moyens de déplacement (10) de l'outil (11) comprennent au moins un élément de contre appui (55) sur la face d'usinage (2T) du panneau (2T). |
| 23. | Dispositif selon l'une des revendications 14 à 22, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'amortissement (41) des vibrations d'usinage. |
| 24. | Dispositif selon la revendication 23, caractérisé en ce que les moyens d'amortissement (41) sont adaptés sur les moyens de déplacement (12) de l'élément de maintien (13). |
| 25. | Dispositif selon l'une des revendications 14 à 24, caractérisé en ce que l'élément de maintien (13) comprend au moins une sphère d'appui (41) destinée à rouler sur la face de maintien (2M) du panneau (2) pendant l'usinage. |
| 26. | Dispositif selon la revendication 25, caractérisé en ce que la sphère d'appui (41) est réalisée en matériau élastiquement déformable, de manière à amortir les vibrations d'usinage. |
| 27. | Dispositif selon l'une des revendications 14 à 26, caractérisé en ce que les moyens de support (5) du panneau (2) sont amovibles et en ce qu'il comprend des moyens d'immobilisation (6) des moyens support (5) pendant l'usinage du panneau. |
| 28. | Dispositif selon la revendication 27, caractérisé en ce que les moyens de support comprennent un cadre amovible (5), équipé de moyens de fixation d'un panneau à usiner. |
| 29. | Dispositif selon la revendication 28, caractérisé en ce que le cadre comprend au moins une traverse mobile, permettant un ajustement des dimensions du cadre. |
Dans le domaine ci-dessus, il est connu de réaliser un usinage, par électroérosion des panneaux pré-conformés selon des formes non développables, Un tel usinage fait intervenir un masquage des zones ne devant pas tre usinées, puis un trempage dans des bains de solutions électrolytiques. Ainsi, ce procédé permet, effectivement, un usinage localisé de panneaux de formes générales non développables, mais présente, néanmoins, deux inconvénients majeurs.
Tout d'abord, l'usinage par électroérosion constitue une source importante de rejets à traiter, dans la mesure où il convient, tout d'abord, d'assurer, après usinage, un nettoyage des panneaux avec retrait des éléments de masquage et rinçage, puis un recyclage des solutions de nettoyage, ainsi que des différents bains électrolytiques utilisés.
Un autre inconvénient de l'usinage par électroérosion réside dans l'impossibilité, avec ce procédé, de réaliser, en une seule opération, un usinage présentant des zones de profondeurs différentes.
Compte tenu des inconvénients ci-dessus et, notamment, des coûts de traitement des rejets polluants des installations d'usinage par électroérosion, il a été proposé de mettre en oeuvre un usinage par enlèvement de matière des panneaux de formes concaves ou convexes ou, encore, complexes.
A cet effet, le brevet US 5 163 793 a proposé de mettre en oeuvre une installation d'usinage comprenant une sorte de matelas de vérins hydrauliques, équipés au niveau de leur extrémité supérieure, d'une ventouse de préhension montée sur une rotule. Le dispositif comprend, en outre, au-dessus du matelas de vérins un portique, mobile en translation horizontale, portant une tte d'usinage.
Dans la mesure où chaque vérin est réglable en hauteur individuellement, il est ainsi possible d'assurer le maintien de panneaux présentant des formes gauches ou complexes.
Cependant, il est apparu que, si un tel dispositif permettait effectivement d'assurer des usinages par enlèvement de matières de panneaux présentant des
formes gauches ou complexes non développables, il n'était pas en mesure de permettre d'assurer une grande précision d'usinage, en raison notamment de son incapacité à assurer un maintien suffisamment rigide du panneau à usiner.
Ainsi, il est apparu le besoin d'un nouveau procédé d'usinage et d'un dispositif de mise en oeuvre de ce procédé d'usinage permettant d'assurer divers usinages et, notamment, des usinages par enlèvement de matière, tout en présentant une plus grande précision de travail que les procédés et dispositifs selon l'art antérieur et en permettant une réduction notable des polluants.
Afin d'atteindre ces objectifs, l'invention concerne un procédé d'usinage d'un panneau mettant en oeuvre : un placement d'au moins un outil d'usinage au niveau d'une zone de travail d'une face, dite d'usinage, du panneau, 'un placement d'au moins un élément de maintien au niveau d'une zone d'appui située, d'une part, sur une face, dite de maintien, du panneau opposée à la face d'usinage et, d'autre part, à l'opposé par rapport au panneau de la zone de travail, un déplacement coordonné, au niveau du panneau et selon un mouvement présentant au moins une composante tangente à la surface du panneau, de l'outil d'usinage en fonctionnement et de l'élément de maintien, de manière à conserver, au cours du déplacement, l'opposition des zones d'appui et de travail pour usiner une partie au moins de la face d'usinage.
De manière avantageuse, le déplacement coordonné, de l'outil d'usinage en fonctionnement et de l'élément de maintien, permet de réaliser, avec une grande précision, un usinage continu du panneau, sur une surface étendue supérieure à la surface de travail de l'outil.
Selon l'invention, l'élément de maintien peut agir de différentes façons sur la zone d'appui au niveau de la face de maintien du panneau. Ainsi, selon l'invention, l'élément de maintien peut diriger un flux de fluide sous pression, tel que par exemple de l'eau ou, encore, de l'air comprimé, vers la zone d'appui, afin d'équilibrer l'effort de l'outil d'usinage au niveau de la zone de travail. La mise en oeuvre d'un tel fluide sous pression permet, en outre, d'assurer un refroidissement du panneau usiné.
Selon une caractéristique de l'invention, le ou les déplacements coordonnés de l'outil et de l'élément de maintien sont assurés de façon automatique dans le cadre d'un processus automatisé.
Selon une forme préférée mais non exclusive de mise en oeuvre du procédé d'usinage selon l'invention, l'élément de maintien est placé au contact du panneau pendant le déplacement coordonné du guidage. De manière préférée, l'élément de maintien exerce alors, sur le panneau, une force d'appui de direction perpendiculaire à la surface de la zone d'appui. De plus, l'élément de maintien aura, de préférence, une action ponctuelle ou quasi ponctuelle sur la fàce de maintien. Ce caractère ponctuel, notamment mais non exclusivement dans le cas d'un appui direct, offre alors une très grande liberté de travail sur des surfaces complexes.
Selon une autre caractéristique de l'invention et afin d'éviter un effet d'avalement du panneau par l'outil d'usinage, il peut tre prévu de mettre en oeuvre une application d'au moins un élément de contre appui au niveau de la zone de travail.
Selon l'invention, l'outil d'usinage peut tre adapté pour réaliser différents types d'usinage. Ainsi, l'outil d'usinage peut, par exemple, tre adapté pour assurer un usinage par projection de matière ou de particules, permettant d'assurer une modification de l'état superficiel du panneau à usiner ou, encore, une modification des contraintes de ce dernier, telles que, par exemple, au moyen de la technique appelée « peen-forming » ou, encore, « formage » par projection de particules ou billes.
Dans une forme préférée de mise en oeuvre du procédé d'usinage selon l'invention, l'outil d'usinage est adapté pour réaliser un usinage par arrachement ou enlèvement de matière et se trouve animé d'un mouvement de rotation sur lui-mme, d'axe A. Un tel outil d'usinage peut, par exemple, tre adapté pour réaliser ce qu'il est convenu d'appeler un usinage grande vitesse, encore appelé « UGV ».
Selon une caractéristique de l'invention, l'élément de maintien exerce, sur la zone d'appui, une force de direction A'et, en cours d'usinage, pendant le déplacement coordonné de l'outil d'usinage et de l'élément d'appui, les axes A et A' sont sensiblement confondus.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, il est prévu de mettre en oeuvre un amortissement des vibrations d'usinage au moins au niveau de l'élément de maintien.
Conformément à l'invention, le déplacement relatif de l'outil d'usinage en fonctionnement et de l'élément de maintien peut tre réalisé de différentes façons, telles que, par exemple, en mettant en oeuvre la combinaison d'un déplacement du panneau associé à des déplacements de l'outil d'usinage et de l'élément de maintien.
Selon une forme préférée de réalisation, l'élément de maintien et l'outil d'usinage sont chacun déplacés selon au moins cinq degrés de liberté. Il est alors possible, dans une telle configuration, d'assigner une position fixe au panneau pendant toute la durée de son usinage.
Selon une caractéristique, préférée mais non strictement nécessaire de l'invention, l'outil d'usinage et l'élément de maintien sont chacun déplacés selon trois degrés de liberté de déplacement en translation d'axes, respectivement X, Y, Z et X', Y', Z'et deux degrés de déplacement en rotation d'axe Ri, R2, respectivement RI,, R'2, où Ri, R'1 sont parallèles, respectivement, aux axes Y, Y'et R2, R'2 sont parallèles aux plans X, Z, respectivement X', Z', Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le panneau à usiner est placé selon une orientation sensiblement verticale. Cette disposition de l'invention permet alors d'assurer une évacuation par gravité des particules arrachées ou enlevées au panneau au cours de son usinage ou, encore, d'assurer une récupération aisée des particules éventuellement projetées sur ce mme panneau lors de son usinage.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le procédé met en oeuvre une détermination de la géométrie réelle de la face de maintien avant usinage, ainsi qu'un usinage du panneau à une épaisseur d'usinage prédéterminée en plaçant, pendant le déplacement coordonné d'usinage, l'élément de maintien et l'outil d'usinage à une distance correspondant à l'épaisseur prédéterminée.
Selon l'invention, il peut tre envisagé d'assurer un maintien de différentes façons du panneau. Ainsi, il peut tre envisagé que l'élément de maintien assure également un usinage du panneau et comprenne, à cet effet, également un outil d'usinage.
Toutefois, dans une forme préférée de mise en oeuvre du procédé d'usinage selon l'invention, l'élément de maintien assure un maintien de la face de maintien du panneau sans usinage de cette face de maintien.
L'invention concerne, également, un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé d'usinage selon l'invention. Ainsi, l'invention concerne un dispositif pour l'usinage d'au moins un panneau comprenant : 'des moyens de support du panneau, adaptés pour autoriser un accès simultané à deux faces opposées de la coque, dites de travail et de maintien, 'des moyens de déplacement d'au moins un outil d'usinage, 'des moyens de déplacement d'au moins l'élément de maintien, 'une unité de commande des moyens de déplacement de l'outil d'usinage et de l'élément de maintien, unité qui est adaptée pour commander les moyens de déplacement, de manière à, lors d'une phase d'usinage du panneau : - placer l'outil d'usinage au niveau d'une zone de travail de la face d'usinage du panneau, - placer l'élément de maintien au niveau d'une zone d'appui située sur la face de maintien et à l'opposé de la zone de travail, - et assurer un déplacement coordonné, au niveau du panneau et selon un mouvement présentant au moins une composante tangente à la surface su panneau, de l'outil d'usinage en fonctionnement et de l'élément de maintien, de manière à conserver, au cours du déplacement, l'opposition des zones d'appui et de travail pour usiner une partie au moins de la face d'usinage du panneau.
Selon une caractéristique de l'invention, les moyens de déplacement de l'outil et de l'élément de maintien présentent chacun au moins cinq axes de déplacement, de manière à conférer à l'outil et à l'élément de maintien au moins cinq degrés de liberté.
Au sens de l'invention, une telle capacité de déplacement de l'outil et de l'élément de maintien, par rapport au panneau à usiner, peut tre assurée de différentes manières, telles que, par exemple, au moyen de deux bras robotisés à six degrés de liberté, trois degrés de liberté en rotation et trois degrés de liberté en
translation, l'un des bras portant, au niveau de son extrémité, l'outil d'usinage, tandis que l'autre bras porte l'élément de maintien.
Il pourrait également tre envisagé d'assurer le déplacement de l'outil et de l'élément de maintien au moyen de structures robotisées, dites parallèles.
Selon une forme préférée de réalisation, permettant une plus grande simplicité d'automatisation et de commande, les moyens de déplacement de l'outil et de l'élément de maintien comprennent chacun trois degrés de déplacement en translation d'axes X, Y, Z, respectivement X', Y', Z'et deux degrés de déplacement en rotation d'axes respectifs Rl, R2 et R'i, R'2, où RI et R'i sont parallèles aux axes Y, Y'respectivement, et R2, R'2 sont parallèles aux plans définis par les axes X, Z et X', Z\ Dans une forme préférée de réalisation du dispositif d'usinage selon l'invention les moyens de déplacement de l'outil comprennent alors : - une poutre mobile en translation le long d'au moins une voie de guidage d'axe X supportée par un châssis et associée à des moyens moteurs pilotés par l'unité de commande, - un chariot mobile en translation le long d'une voie de guidage d'axe Z, portée par la poutre et associée à des moyens moteurs pilotés par l'unité de commande, l'axe Z étant sensiblement perpendiculaire à l'axe X, - un bras télescopique en translation, d'axe Y porté par le chariot et associé à des moyens moteurs pilotés par l'unité de commande, l'axe Y étant sensiblement perpendiculaire au plan défini par les axes X, Z, - un support de tte adapté à une extrémité du bras télescopique et mobile en rotation par rapport au bras d'axe Ri parallèle à l'axe Y et associé à des moyens moteurs pilotés par l'unité de commande, - une tte porte outil, adaptée sur le support de tte, mobile en rotation par rapport au support d'axe R2 perpendiculaire à l'axe Y et associée à des moyens moteurs pilotés par l'unité de commande.
Les moyens de déplacement de l'élément de maintien comprennent, pour leur part :
- une poutre mobile en translation le long d'au moins une voie de guidage d'axe X'supportée par un châssis et associée à des moyens moteurs pilotés par l'unité de commande, - un chariot mobile en translation le long d'une voie de guidage d'axe Z', portée par la poutre et associée à des moyens moteurs pilotés par l'unité de commande, l'axe Z'étant sensiblement perpendiculaire à l'axe X', - un bras télescopique en translation, d'axe Y'porté par le chariot et associé à des moyens moteurs pilotés par l'unité de commande, l'axe Y'étant sensiblement perpendiculaire au plan défini par les axes X'Z' - un support de tte adapté à une extrémité du bras télescopique et mobile en rotation par rapport au bras d'axe R'1 parallèle à l'axe Y' et associé à des moyens moteurs pilotés par l'unité de commande, - une tte porte élément de maintien, adaptée sur le support de tte, mobile en rotation par rapport au support d'axe R'2 perpendiculaire à l'axe Y'et associée à des moyens moteurs pilotés par l'unité de commande.
Les moyens de support sont alors adaptés sur le châssis, de manière à tre interposés, entre les moyens de déplacement de l'outil et les moyens de déplacement de l'élément de maintien.
Selon une autre caractéristique de l'invention, et afin d'apporter une solution aux éventuels problèmes d'asservissement : le support de la tte porte outil est, d'une part, adapté sur un berceau équipant l'extrémité du bras télescopique et étant mobile en rotation autour de l'axe RI et, d'autre part, mobile par rapport au berceau en rotation autour d'un axe R3 perpendiculaire à l'axe Ri, le support de la tte porte outil est, d'une part, adapté sur un berceau équipant l'extrémité du bras télescopique et étant mobile en rotation autour de l'axe R'l et, d'autre part, mobile par rapport au berceau en rotation autour d'un axe R'3 perpendiculaire à l'axe R'l.
De manière préférée, les axes X, Z et X', Z'définissent des plans verticaux sensiblement parallèles, de sorte que le panneau possède une orientation sensiblement verticale au cours de son usinage.
Selon l'invention, la tte porte outil peut tre adaptée afin de recevoir différents types d'outils, tels que, par exemple, des outils de projection de particules ou, encore, des outils d'enlèvement ou d'arrachement de matières. Ainsi, dans une forme préférée, la tte porte outil comprend des moyens d'entraînement en rotation de l'outil autour d'un axe A sensiblement perpendiculaire à l'axe R2.
Selon une autre caractéristique de l'invention, afin d'éviter un phénomène d'attraction, dit encore d'avalement, du panneau par l'outil d'usinage, les moyens de déplacement comprennent au moins un élément de contre appui sur la face de travail du panneau.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, afin d'assurer une grande précision d'usinage, le dispositif comprend, en outre, des moyens d'amortissement des vibrations d'usinage.
De manière préférée, afin d'assurer une absorption au plus proche de leurs points de production des vibrations d'usinage, les moyens d'amortissement sont adaptés sur les moyens de déplacement de l'élément de maintien. De tels moyens d'amortissement peuvent alors, par exemple, tre constitués par systèmes d'amortisseurs hydrauliques ou hydropneumatiques, supportant, par exemple, la tte des moyens de déplacement de l'élément de maintien.
Selon l'invention, l'élément de maintien peut tre réalisé de différentes façons.
Ainsi, l'élément de maintien peut, par exemple, tre constitué par une buse de projection d'un fluide sous pression ou, encore, sous la forme d'un patin, en matériau présentant un faible coefficient de friction, destiné à venir en appui sur la face de maintien du panneau et à glisser sur cette dernière lors du déplacement coordonné.
De manière préférée, l'élément de maintien agira de façon ponctuelle ou quasi ponctuelle sur la face de maintien, cette action étant alors, de préférence, sensiblement perpendiculaire à la face de maintien en son point d'application.
Selon une caractéristique préférée de réalisation, l'élément de maintien comprend au moins une sphère d'appui destinée à rouler sur la face de maintien du panneau pendant l'usinage. Dans une forme particulièrement avantageuse de
réalisation, la sphère d'appui est constituée en matériau élastiquement déformable, de manière à amortir les vibrations d'usinage.
Selon l'invention, les moyens de support du panneau peuvent tre réalisés de toute façon appropriée.
Dans une forme préférée de réalisation, les moyens de support du panneau sont amovibles, de manière à permettre, par exemple, un fonctionnement en temps masqué du dispositif d'usinage. En effet, pendant la mise en place d'un panneau sur les moyens de support, le dispositif peut, par exemple, usiner un autre panneau supporté par d'autres moyens de support et ainsi de façon alternée.
Selon une forme préférée de réalisation, les moyens de support comprennent un cadre amovible, équipé de moyens de fixation d'un panneau à usiner.
Ainsi, il est possible de prévoir un certain nombre de cadres amovibles permettant une utilisation optimale du dispositif. De la mme manière, il est possible de prévoir différents types de cadres en fonction des différentes formes de panneaux susceptibles d'tre usinés sur le dispositif selon l'invention.
Dans une forme préférée de réalisation, le cadre amovible comprend au moins une traverse mobile permettant un ajustement des dimensions du cadre aux dimensions du panneau à usiner.
Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description ci- dessous effectuée en référence aux dessins qui illustrent des formes préférées, mais non limitatives, de réalisation d'un dispositif d'usinage pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention.
La fig. 1 est une perspective générale schématique d'une forme préférée de réalisation d'un dispositif d'usinage selon l'invention.
La fig. 2 est une coupe schématique selon le plan II-II de la fig. 1.
La fig. 3 est une élévation montrant une configuration préférée de placement d'un outil d'usinage et d'un élément de maintien pendant l'usinage d'un panneau conformément au procédé selon l'invention.
La fig. 4 est une perspective, à plus grande échelle, d'une forme préférée mais non exclusive, de réalisation de moyens de support d'un panneau à usiner selon l'invention.
La fig. 5 est une vue, analogue à la fig. 3, montrant une variante de réalisation du dispositif d'usinage selon l'invention.
La fig. 6 est une élévation, en vue de côté, d'une autre forme de réalisation du dispositif d'usinage selon l'invention.
La fig. 7 est une vue, analogue à la fig. 5, montrant une autre variante de réalisation du dispositif d'usinage.
Un dispositif d'usinage selon l'invention, tel qu'illustré à la fig. 1 et désigné dans son ensemble par la référence 1, permet l'usinage d'un panneau 2 susceptible de présenter une forme générale complexe, non développable, telle que, par exemple, convexe ou concave ou, encore, localement convexe et localement concave.
Afin de permettre cet usinage, le dispositif 1 comprend un châssis 3 qui, selon l'exemple illustré, est réalisé sous la forme d'une sorte de portique sensiblement vertical, définissant une fentre 4 à l'intérieur de laquelle le panneau à usiner vient se placer, en étant maintenu par des moyens de support 5. Selon l'exemple illustré, les moyens de support 5 sont réalisés sous la forme d'un cadre amovible susceptible d'tre immobilisé, au niveau de la fentre 4, sur le châssis 3 par l'intermédiaire de moyens de verrouillage 6 pouvant tre réalisés de toute façon appropriée.
Conformément à une caractéristique essentielle de l'invention, le dispositif d'usinage 1 comprend, en outre, des moyens de déplacement 10 d'au moins un outil et, selon l'exemple illustré, exactement un outil d'usinage 11, ainsi que des moyens de déplacement 12 d'au moins un et, selon l'exemple illustré, exactement un élément de maintien 13. Les moyens de déplacement 10 et 11 sont, comme le montre plus particulièrement la fig. 2, adaptés de part et d'autre du châssis 3, de manière que le panneau 2 se trouve interposé entre l'outil d'usinage 11 et l'élément de maintien 13.
Selon l'exemple illustré, les moyens de déplacement 10 de l'outil comprennent une poutre 20, mobile en translation le long d'au moins une et, selon l'exemple, deux voies de guidage 21 d'axe X supportées par le châssis 3. L'axe X des voies de guidage 21 présente alors une orientation sensiblement horizontale.
De manière connue en soi de l'homme du métier, spécialiste dans la conception et la fabrication de machines-outils, la poutre 20 se trouve associée à des moyens moteurs, non représentés, et pilotés par une unité de commande 22, dont les différentes fonctionnalités seront précisées par la suite, étant entendu que l'unité de commande 22 est adaptée pour permettre un fonctionnement automatisé du dispositif d'usinage 1.
Les moyens de déplacement 10 de l'outil 11 comprennent, en outre, un chariot 23, mobile en translation le long d'une voie de guidage 24 d'axe Z, portée par la poutre 20. Selon l'exemple illustré, l'axe Z présente une orientation sensiblement verticale et se trouve perpendiculaire à l'axe X, de sorte que les axes X et Z définissent un plan également vertical. Le chariot 23 se trouve également associé à des moyens moteurs, non représentés, assurant son déplacement le long de la voie 24 et étant pilotés par l'unité de commande 22.
Les moyens de déplacement 10 comprennent, aussi, un bras 25, télescopique en translation d'axe Y qui est porté par le chariot 23. Selon l'exemple illustré, l'axe de translation Y est sensiblement perpendiculaire au plan défini par les axes X et Z de translations croisées du chariot 23. Le bras télescopique est, en outre, associé à des moyens moteurs, non représentés, pilotés par l'unité de commande 22.
Selon l'exemple illustré, le bras télescopique 25 est équipé, au niveau de son extrémité orientée vers le châssis 3, d'un support de tte 26, mobile en rotation par rapport au bras 25 selon un axe de rotation RI parallèle à l'axe Y et, selon l'exemple, confondu avec cet axe Y. Comme les autres organes mobiles 20,23, 25 constitutifs des moyens de déplacement 10, le support de tte 26 est associé à des moyens moteurs non représentés et pilotés par l'unité de commande 22.
Enfin, les moyens de déplacement 10 comprennent une tte porte-outil 27, adaptée sur le support de tte 26, de manière à tre mobile en rotation par rapport au support 26 selon un axe de rotation R2, sensiblement perpendiculaire à l'axe Rl. Bien entendu, le mouvement de rotation de la tte 27 autour de l'axe R2 se trouve associé à des moyens moteurs, non représentés, pilotés par l'unité de commande 22.
La configuration, telle que décrite précédemment, confère donc à l'outil 11, solidaire de la tte porte outil 27, cinq degrés de liberté, à savoir trois degrés de liberté en translation d'axes X, Y, Z et deux degrés de liberté en rotation d'axes RI et R2.
Enfin, selon l'exemple illustré, la tte porte outils 27 est équipée de moyens moteurs, non représentés, permettant d'entraîner l'outil 11 en rotation d'usinage selon un axe. A qui, selon l'exemple illustré à la fig. 2, est sensiblement confondu avec l'axe Y, dans la mesure où cette figure correspond à une position de repos ou d'attente. Bien entendu, compte tenu des différents degrés de liberté de la tte 27, l'axe A peut présenter différentes orientations en restant sensiblement
perpendiculaire à l'axe R2. Les moyens moteurs d'entraînement en rotation de l'outil 11, équipant la tte 27 sont également pilotés par l'unité de commande 22.
Selon l'invention, l'outil d'usinage 11 peut tre réalisé de différentes façons et, selon l'exemple illustré, comme cela ressort plus particulièrement de la fig 3, l'outil 11 est réalisé sous la forme d'une fraise, entraînée en rotation d'axe A, par les moyens moteurs, équipant la tte porte outil 27.
Les moyens de déplacement 12 de l'élément de maintien 13 présentent une structure sensiblement analogue à celle des moyens de déplacement 10 de l'outil 11.
Ainsi les moyens de déplacement 12 de l'outil de maintien 13 comprennent : - une poutre 30, qui est mobile en translation le long d'au moins une et, selon l'exemple, de deux voies de guidage 31 d'axe X supportées par le châssis 3 et qui est associée à des moyens moteurs pilotés, non représentés, par l'unité de commande, l'axe X'étant horizontal, - un chariot 33 qui est mobile en translation le long d'une voie de guidage 34 d'axe Z'portée par la poutre 30 et qui est associé à des moyens moteurs, non représentés, pilotés par l'unité de commande 2, l'axe Z'étant sensiblement perpendiculaire à l'axe X', - un bras 35 télescopique en translation, d'axe Y'porté par le chariot 33 et associé à des moyens moteurs, non représentés, pilotés par l'unité de commande 22, l'axe Y'étant sensiblement perpendiculaire au plan défini par les axes X', Z', - un support de tte 36 adapté à une extrémité du bras télescopique 35, mobile en rotation par rapport au bras 35 selon un axe Ri parallèle à l'axe Y et associé à des moyens moteurs, non représentés, pilotés par l'unité de commande (22), - et une tte porte élément de maintien 37, adaptée sur le support de tte 36, mobile en rotation par rapport au support 36 selon un axe R2 perpendiculaire à l'axe R'l et associé à des moyens moteurs, non représentés, pilotés par l'unité de commande (22).
Conformément à l'invention, l'élément de maintien 13 peut tre réalisé de toute façon appropriée et, selon l'exemple illustré, l'élément de maintien 13 présente, au niveau d'une extrémité 40 opposée à la tte de support 37, une sphère 41 destinée à
définir un appui sensiblement ponctuel sur le panneau 2, comme cela apparaîtra par la suite. De manière préférée, la sphère 41 est réalisée dans un matériau élastiquement déformable, tel que, par exemple, une matière synthétique polymère ou une matière plastique. La capacité de déformation élastique de la sphère est alors mise à profit pour amortir les vibrations d'usinage. Bien entendu, la sphère pourrait également tre réalisée en d'autres matériaux, tels que, par exemple, un métal comme de l'acier ou d'autres alliages métalliques adaptés. Selon l'exemple illustré, la sphère 41 se trouve sensiblement disposée à l'extrémité d'un corps 42 de forme tronconique d'axe A', sensiblement perpendiculaire à l'axe R'2 de rotation de la tte de support 37. La sphère 41 est alors adaptée dans le corps 42, de manière à pouvoir rouler sur le panneau 2, comme cela ressortira de la suite. Par ailleurs, de manière préférée, l'élément de maintien 13 est adapté de manière amovible sur la tte support 37, de façon à pouvoir tre changé rapidement ou, encore, remplacé par un outil. A cet effet, de manière préférée, la tte 37 est, comme la tte support 27, équipée de moyens d'entraînement en rotation d'un outil autour de l'axe A', ces moyens d'entraînement étant pilotés par les moyens de commande 22.
Le dispositif d'usinage ainsi constitué est alors mis en oeuvre de la façon suivante. Tout d'abord, un panneau 2 est mis en place au niveau de la fentre 4. A cet effet, selon l'exemple illustré, le châssis 3 présente une fentre latérale 50 par laquelle les moyens de support, constitués par le cadre mobile 5, sont engagés pour venir placer le plateau 2 entre l'outil 11 et l'élément de maintien 13, comme illustré à la fig. 2. Dans cet état, le cadre 5 est alors verrouillé sur le châssis 3, de manière à ce que le panneau 2, soit parfaitement immobile par rapport au châssis 3.
Une fois cet assujettissement réalisé et conformément à une caractéristique essentielle de l'invention, l'unité de commande 22 pilote le fonctionnement des moyens 10 de déplacement de l'outil 11 et des moyens de déplacement 12 de l'élément de maintien 13, de manière à venir placer l'outil 11 en fonctionnement au contact d'une face 2T, dite d'usinage, du panneau 2 au niveau d'une zone 50, dite de travail, comme cela est illustré à la fig. 3. De manière sensiblement analogue, l'unité de commande 22 pilote le fonctionnement des moyens de déplacement 12, de manière à venir placer l'élément de maintien 13 et, plus particulièrement, la sphère 41, en appui sur une face 2M, dite de maintien du panneau 2, au niveau d'une zone de maintien 52, située sur la face de maintien 2M à l'opposé de la face d'usinage 2T, la
zone de maintien 52 étant située à l'opposé, par rapport au panneau 2, de la zone de travail 50.
Une fois ces placements réalisés, l'unité 22 commande un déplacement coordonné de l'outil d'usinage 11 en fonctionnement et de l'élément de maintien 13 en appui sur le panneau 2, de manière à usiner, en partie au moins, la face d'usinage 2T du panneau 2.
Conformément à une caractéristique essentielle de l'invention, l'unité de commande assure le déplacement coordonné de l'outil 11 et de l'élément de maintien 13, de manière à conserver, au cours de ce déplacement conjoint, l'opposition des zones d'appui 52 et de travail 50. Pendant ce déplacement, la sphère 41 roule alors sur la face de maintien 2M du panneau 2. C'est-à-dire que le déplacement de l'outil 11 et de l'élément de maintien 13, par rapport au panneau, possède une décomposition, selon le plan tangent et le plan normal à la surface du panneau au niveau de la zone d'usinage, dont la composante tangentielle au moins est non nulle.
Le mouvement coordonné possède donc au moins une composante tangente à la surface du panneau et, dans certaines phases de l'usinage au moins, également une composante normale à la surface du panneau, comme cela est le cas pour l'outils lors de l'ajustement de la profondeur de passe notamment.
De manière préférée, l'unité 22 commande ces déplacements de manière à conserver, pendant toute la phase d'usinage du panneau 2, d'une part, la perpendicularité de l'axe A'd'appui de l'élément de maintien 13 avec la surface de la zone d'appui 52 et, d'autre part, la conjugaison de l'axe'et de l'axe A de rotation de l'outil 11, de sorte que, au cours de toute la phase d'usinage et de déplacement coordonné, les axes A et'sont confondus.
Ainsi, il est possible, par l'association des éléments de maintien et de l'outil d'usinage 11, d'assurer un usinage de grande précision du panneau 2, sans déformation de ce panneau. L'association de l'élément de maintien 13 et de l'outil d'usinage 11, avec les capacités de précision des moyens de commande numérique équipant l'unité de commande 22, permet alors de réaliser des usinages présentant des profondeurs de passe ou d'usinage différentes en différents points du panneau 2, en fonction des résistances recherchées pour ce dernier. Cette grande précision est
rendue possible par, notamment, l'équilibre des forces d'usinage et de maintien exercées par l'outil 11 et l'élément de maintien 13 de part et d'autre du panneau 2.
Dans une forme préférée mais non strictement nécessaire, il peut tre, en vue d'obtenir une parfaite précision, envisagé de mettre en oeuvre des moyens 55 de télémétrie, par exemple des moyens de télémétrie laser permettant d'effectuer une cartographie particulièrement précise de la face de maintien 2M du panneau 2 avant usinage de ce dernier. Cette télémétrie permet ainsi d'obtenir un parfait référentiel qui permettra de connaître très précisément l'épaisseur du panneau 2 en tous points de ce dernier après usinage. En effet, l'épaisseur résiduelle sera alors déterminée par la distance entre l'extrémité de l'outil 11 et l'élément de maintien 13 et, plus particulièrement, la sphère 41 au cours de l'usinage, cette distance correspondant alors à l'épaisseur résiduelle du panneau 2 après usinage.
Conformément à une autre caractéristique de l'invention, il peut également tre envisagé de mettre en oeuvre des moyens de télémétrie 56 permettant de mesurer, avec précision, les coordonnées de la face de travail 2T du panneau. Ainsi, la mise en oeuvre combinée des moyens de télémétrie 55 et 56 permet d'avoir une parfaite connaissance de la géométrie du panneau 2 avant et après usinage.
Une fois l'usinage du panneau 2 réalisé, le cadre 5 est déverrouillé pour tre retiré et permettre la mise en oeuvre d'un autre cadre.
L'invention ainsi constituée permet donc un travail en temps masqué et il est possible, par la mise en oeuvre de différents cadres, d'assurer un usinage de différents types de panneaux 2.
Il est à noter que, selon l'exemple illustré, le cadre 5 est pourvu d'une traverse 57, mobile en translation et permettant d'ajuster les dimensions utiles du cadre 5, de manière à permettre une prise en charge avec un seul type de cadre de panneau présentant différentes dimensions.
Selon l'invention, il est également possible de mettre, au niveau de la zone de travail 50, au moins un élément de contre appui 58, tel qu'illustré à la fig. 5. Selon cet exemple, l'élément de contre appui 58 comprend trois doigts 59, télescopiques isostatiques en contact permanent avec la face de travail 2T du panneau 2. Les doigts 59 sont, de préférence, disposés selon un triangle, bien que toute autre configuration puisse tre envisagée.
Les doigts 59, constitutifs de l'élément de contre appui, permettent d'éviter tout phénomène d'avalement du panneau par l'outil 11 et peuvent assurer également un amortissement de vibrations d'usinage.
Par ailleurs, selon une autre variante de réalisation de l'invention, il est mis en oeuvre, au niveau de la tte porte-outil 27, des moyens de déplacement en translation de l'outil selon la direction A perpendiculaire à l'axe de rotation R2. De mme, il est également mis en oeuvre, au niveau de la tte porte-élément, de maintien 37, des moyens de déplacement en translation de l'élément de maintien selon la direction' perpendiculaire à l'axe de rotation R'2. Bien entendu, ces moyens de déplacement en translation sont associés à des moyens moteurs pilotés par l'unité de commande.
Une telle configuration est particulièrement adaptée pour assurer un usinage de la coque, de manière à la rendre parfaitement conforme au modèle théorique recherché.
Dans ce cas, l'unité de commande assurera le pilotage de l'installation sur la base du fichier de définition tridimensionnel théorique de la coque à réaliser et pilotera alors le fonctionnement des différents organes du dispositif d'usinage à cet effet.
Bien entendu, le dispositif d'usinage selon l'invention peut, également, tre piloté dans le cadre d'un mode d'usinage, qui pourrait tre qualifié de correctif, dans la mesure où, après une phase de télémétrie permettant de détecter la forme réelle de la coque, l'unité de commande pilotera le fonctionnement du dispositif pour atteindre la forme recherchée à partir de la forme réelle.
De tels usinages en trois dimensions d'une coque sont particulièrement favorisés par la cinématique des extrémités des bras 25 et 26 et des supports d'outils 26 et d'élément de maintien, tel qu'illustré à la fig. 3.
Cependant, dans certaines combinaisons de mouvement, l'unité de commande éprouve des difficultés à calculer les rotations selon les axes Rl, R2 et R'l, R'2 pour atteindre les zones d'usinage et d'appui.
Afin d'apporter une solution à ces difficultés de calcul et de pilotage associé, l'invention propose, dans une forme de réalisation, telle que plus particulièrement illustrée à la fig. 6, de supprimer les mouvements de rotation autour des axes RI et R'1 des supports de tte 26 et 36. Selon cette variante, les mouvements de rotation selon RI et R'l sont remplacés par une rotation des supports de tte 26,36 autour
d'axes, respectivement R3 et R'3, sensiblement verticaux ou contenus dans un plan vertical. Dans cette configuration, les axes de rotation R2 et R'2 sont placés de manière à tre perpendiculaires, respectivement, aux axes R3 et R'3. Bien entendu, le dispositif d'usinage comprend les moyens moteurs pilotés par l'unité de commande et associés en rotation autour des axes R3 et R'3.
La fig. 7 illustre une variante de réalisation du dispositif d'usinage, tel qu'illustré à la fig. 6. Selon cette variante de réalisation, les mouvements de rotation selon les axes RI et R'1 sont combinés aux mouvements de rotation selon les axes R2, R3 et R'2, R'3.
A cet effet, l'extrémité du bras 25 comprend un berceau 60, mobile en rotation autour de l'axe horizontal Rl parallèle à l'axe Y. Le support de tte 26 est alors adapté sur le berceau 60 en étant mobile par rapport à ce dernier en rotation autour de l'axe R3 perpendiculaire à l'axe Rl, tandis que la tte porte-outil 27 est mobile en rotation par rapport au support 26 selon l'axe R2 perpendiculaire, à la fois, à l'axe RI et à l'axe R3. L'ensemble comprenant l'extrémité du bras 35 sur laquelle est adapté le berceau 60, le support de tte 26, et la tte porte-outil 27 forme ce qui pourrait tre appelé un équipage de tte.
De la mme manière, l'extrémité du bras 35 comprend un berceau 61, mobile en rotation autour de l'axe horizontal R'i.
Le support de tte 36 est adapté sur le berceau 61 en étant mobile par rapport audit berceau en rotation autour de l'axe R'3 perpendiculaire à l'axe R'l. Enfin, la tte porte-élément de maintien 37 est mobile en rotation par rapport au support 37 selon l'axe R'2 perpendiculaire aux axes de rotation R'l et R'3.
Dans cette configuration, il existe une redondance entre les axes Rl, R2, R3, d'une part, et les axes R'l, R'2, R'3, d'autre part. L'unité de commande 22 assure alors le pilotage du dispositif d'usinage en donnant une priorité aux combinaisons de mouvement selon R2, R3 et, respectivement, R'2, R'3 par rapport aux rotations selon Rl, respectivement RI,.
Bien entendu, il est également possible de prévoir, pour les formes de réalisation selon les fig. 6 et 7, des mouvements de translation de l'outil selon l'axe A et de l'élément de maintien selon l'axe A'.
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