EP2155432A2 - Procede de travail sur site d'une piece de grande dimension avec une machine a architecture parallele - Google Patents

Procede de travail sur site d'une piece de grande dimension avec une machine a architecture parallele

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EP2155432A2
EP2155432A2 EP08805995A EP08805995A EP2155432A2 EP 2155432 A2 EP2155432 A2 EP 2155432A2 EP 08805995 A EP08805995 A EP 08805995A EP 08805995 A EP08805995 A EP 08805995A EP 2155432 A2 EP2155432 A2 EP 2155432A2
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EP
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machine
entity
fixed
workpiece
tool
Prior art date
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Withdrawn
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EP08805995A
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Inventor
François Wildenberg
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Cmw Construction Mecaniques Des Vosges Marioni
Constructions Mecaniques des Vosges Marioni
Original Assignee
Cmw Construction Mecaniques Des Vosges Marioni
Constructions Mecaniques des Vosges Marioni
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    • B23Q17/22—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring existing or desired position of tool or work
    • B23Q17/2233—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring existing or desired position of tool or work for adjusting the tool relative to the workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23Q1/50—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism
    • B23Q1/54—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only
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    • B23Q1/5462—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only comprising spherical surfaces with one supplementary sliding pair
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1615—Programme controls characterised by special kind of manipulator, e.g. planar, scara, gantry, cantilever, space, closed chain, passive/active joints and tendon driven manipulators
    • B25J9/1623—Parallel manipulator, Stewart platform, links are attached to a common base and to a common platform, plate which is moved parallel to the base
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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    • G—PHYSICS
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    • Y10T29/49764—Method of mechanical manufacture with testing or indicating
    • Y10T29/49771—Quantitative measuring or gauging

Definitions

  • the present invention relates to a novel method of working a room with a parallel architecture machine.
  • the work of a part is for example and not limited to machining, milling, polishing, welding, hammering etc.
  • a parallel architecture machine is for example a hexapod subject to several patents of the plaintiff.
  • Such a machine mainly comprises a fixed plate and a movable plate that supports the tool or tools used to perform the work or work listed above.
  • the fixed plate of the machine is connected to the movable plate by a set of legs (or arms) for example six in the case of a hexapod, and the movable plate is moved relative to the fixed plate to perform, in its work volume , the work planned or to perform certain measurements on the part.
  • the object of the present invention is to machine or work on site large parts with a parallel architecture machine.
  • the problem is solved by the invention which consists of a working method of a workpiece with a machine called parallel architecture machine, of the type comprising a movable tool-holder plate connected to a fixed plate by a plurality of legs, the machine being programmed to carry out theoretical toolpaths, characterized in that: the fixed plate of the machine is fixed with respect to a zone of the workpiece, - measurements are made of the relative position between a first entity specific to the machine, which is either the machine itself or the support of the machine, and a second entity specific to the part which is either the part or a tooling possibly fixed on the part, one deduces from the measurements acquired previously the exact position in coordinates and in inclination, of the first entity in a repository, the preprogrammed theoretical paths of the tool or tools are modified according to the relative positioning xact of the two entities calculated in the previous step.
  • the solution of directly or indirectly fixing the machine on the part (1) is not known from the prior art.
  • FIGS. 1 and 2 show in plan view and in side view a machine with parallel architecture fixed on a support positioned in the vicinity of a piece to work, here a large tank.
  • FIGS. 3, 4 and 5 show in front view, viewed from the side and seen from above, a machine with parallel architecture fixed on a support, itself approximately fixed on a workpiece, here for example a tank of large dimensions.
  • Figures 6, 7 and 8 show in front view, side view and top view, a parallel architecture machine fixed on a table that can be animated own movements.
  • machine (1) designates a machine with parallel architecture as defined above, for example a hexapod and comprising a fixed plate (4), a movable plate (5), joined by a plurality of legs (6).
  • the first step of the method consists in fixing approximately the fixed plate (4) of the machine (1), or on a support (2) (for example a square in FIGS. 1 and 2) placed near the workpiece (3) to work, either directly or indirectly on the piece (3).
  • a support (2) for example a square in FIGS. 1 and 2 placed near the workpiece (3) to work, either directly or indirectly on the piece (3).
  • FIGS. 3 to 5 show a machine (1) fixed on a support (2) itself fixed or attached approximately to the workpiece by means of a fastening system (7). ).
  • the tool (8) (or tools) carried by the machine is therefore positioned approximately in relation to the zone (9) of the part to be worked.
  • the following steps of the process will have to correct this relative positioning machine / piece or there is a problem to solve related to two incompatible constraints: the first being that one can neither move the fixed plate (4) nor move the piece (3) which is for example a large tank, an airplane wing etc.; and the second is that it is mandatory to work on site and it becomes mandatory to move the machine.
  • the method according to the invention consists in solving this problem and in correcting this positioning while moving the machine towards or on the part.
  • the second step of the method consists in making measurements of the relative position between two entities, a first entity being the machine (1) or the support (2) of the machine, the second entity being the part (3) or a tooling possibly fixed on the piece.
  • a first entity being the machine (1) or the support (2) of the machine
  • the second entity being the part (3) or a tooling possibly fixed on the piece.
  • a next step of the method computer software deduces from the measurements previously acquired by one or the other measurement method, the exact position taking into account the tolerances, in coordinates and inclination, of the first entity and preferably the plateau.
  • a repository for example a three-axis reference Ox, Oy, Oz, predetermined, which is either a repository of the part or a reference linked to it.
  • the preprogrammed theoretical paths for the tool or tools are modified, as a function of the relative positioning of the two entities which has been calculated in the preceding step and in particular of the exact positioning of the fixed plate, taking into account the imposed tolerances. or required by the work to be performed.
  • the software calculates the actual position of the fixed plate relative to the workpiece and establishes a transfer matrix for modifying the theoretical paths of the tools accordingly.
  • the method according to the invention is equally applicable to a machine carrying a single tool, or carrying several tools, these being able to be fixed with respect to the plate which carries them, or animated with a clean movement
  • the tray is equipped with a movement unit that can for example and not be limited to an electro-spindle for milling, a jack system allowing reciprocating movement of the tool to hammer, to any other type of unit of motion of a tool.
  • the support (2) can be fixed or movable from one workplace to another, it can also be animated by a clean and autonomous movement.
  • FIGS. 6 to 8 show a machine (1) fixed by its support (2) on a table (10) equipped with means of crossed movements and / or rotation means.
  • the machine can be equipped with various tools. It becomes a robot of great precision and very high rigidity. Indeed, the rigidity in the Oz axis can be greater than 700 Newton per micron. possibility of high speed machining (UGV)
  • a small diameter tool is enough. So with a tool diameter of 20 mm chip flow can be very important. It is equivalent to that of a large diameter consuming 40 kW. very simple control of the machine. The programs are written very simply from any CAM, without the need for a specific post processor.
  • Layout, temperature corrections, tool correction, ... are simple functions that require no training.
  • a leveling module can be integrated into the machine control software, it recalculates all the toolpaths and performs all corrections in inclinations (roll, pitch, yaw) and all corrections in coordinates (x, y, z). . autonomy, lightness, small size of the machine allowing its movement. use of simple supports, external or internal or use without support which is interesting for large parts. It is specified here that in the description the terms "approximate" or

Abstract

La présente invention concerne un procédé de travail d'une pièce avec une machine dite machine à architecture parallèle, du type comportant un plateau porte-outil mobile relié à un plateau fixe par une pluralité de jambes, la machine étant programmée pour effectuer des parcours théoriques des outils, caractérisé en ce que : on fixe le plateau fixe (4) de la machine (1) par rapport à une zone de la pièce à travailler; on effectue des mesures de la position relative entre une première entité propre à la machine et une deuxième entité propre à la pièce; on déduit des mesures acquises précédemment la position exacte en coordonnées et en inclinaison, de la première entité dans un référentiel; on modifie les parcours théoriques préprogrammés du ou des outils en fonction du positionnement relatif exact des deux entités calculé à l'étape précédente.

Description

PROCEDE DE TRAVAIL SUR SITE D'UNE PIECE DE GRANDE DIMENSION AVEC UNE MACHINE A ARCHITECTURE PARALLELE
La présente invention concerne un nouveau procédé de travail d'une pièce avec une machine à architecture parallèle.
Le travail d'une pièce est par exemple et non limitativement un usinage, un fraisage, un polissage, un soudage, un martelage etc..
Une machine à architecture parallèle est par exemple un hexapode objet de plusieurs brevets de la demanderesse. Une telle machine comporte principalement un plateau fixe et un plateau mobile qui supporte le ou les outils utilisés pour réaliser le travail ou les travaux énumérés ci-dessus. Le plateau fixe de la machine est relié au plateau mobile par un ensemble de jambes (ou bras) par exemple six dans le cas d'un hexapode, et le plateau mobile est déplacé par rapport au plateau fixe pour effectuer, dans son volume de travail, les travaux prévus ou pour effectuer certaines mesures sur la pièce.
L'objectif de la présente invention est d'usiner ou de travailler sur site des pièces de grandes dimensions avec une machine à architecture parallèle.
Or les machines connues qui travaillent sur site ou qui sont fixées sur la pièce à usiner ne permettent pas de réaliser soit des usinages à très grande vitesse (en abrégé UGV), soit de travailler en cinq axes simultanés, soit de faire du gauchissage informatique, soit de combiner entre eux ces travaux. Le procédé selon l'invention devra résoudre ce problème de l'art antérieur.
Le problème est résolu par l'invention qui consiste en un procédé de travail d'une pièce avec une machine dite machine à architecture parallèle, du type comportant un plateau porte-outil mobile relié à un plateau fixe par une pluralité de jambes, la machine étant programmée pour effectuer des parcours théoriques des outils, caractérisé en ce que : on fixe le plateau fixe de la machine par rapport à une zone de la pièce à travailler, - on effectue des mesures de la position relative entre une première entité propre à la machine, qui est soit la machine elle-même soit le support de la machine, et une deuxième entité propre à la pièce qui est soit la pièce soit un outillage éventuellement fixé sur la pièce, on déduit des mesures acquises précédemment la position exacte en coordonnées et en inclinaison, de la première entité dans un référentiel, on modifie les parcours théoriques préprogrammés du ou des outils en fonction du positionnement relatif exact des deux entités calculé à l'étape précédente. En particulier, la solution qui consiste à fixer directement ou indirectement la machine sur la pièce (1 ) n'est pas connue de l'art antérieur.
On comprendra mieux l'invention à la lecture de la description ci-après faite en référence aux figures annexées suivantes : - les figures 1 et 2 montrent en vue de dessus et vue de côté une machine à architecture parallèle fixée sur un support positionné à proximité d'une pièce à travailler, ici une cuve de grande dimension. les figures 3, 4 et 5 montrent en vue de face, vue de côté et vue de dessus, une machine à architecture parallèle fixée sur un support, lui-même fixé de manière approximative sur une pièce à travailler, ici par exemple une cuve de grandes dimensions.
Les figures 6, 7 et 8, montrent en vue de face, vue de côté et vue de dessus, une machine à architecture parallèle fixée sur une table pouvant être animée de mouvements propres. Pour la suite de la description, le terme « machine » (1 ) désignera une machine à architecture parallèle telle que définie ci-avant, par exemple un hexapode et comportant un plateau fixe (4), un plateau mobile (5), réunis par une pluralité de jambes (6).
La première étape du procédé consiste à fixer approximativement le plateau fixe (4) de la machine (1 ), soit sur un support (2) (par exemple une équerre sur les figures 1 et 2) placé à proximité de la pièce (3) à travailler, soit directement ou indirectement sur la pièce (3). A titre d'exemple de ce dernier type de fixation les figures 3 à 5 montrent une machine (1 ) fixée sur un support (2) lui même fixé ou attaché de manière approximative sur la pièce au moyen d'un système de fixation (7).
Dans cette position de départ l'outil (8) (ou les outils) porté par la machine est donc positionné de manière approximative par rapport à la zone (9) de la pièce qu'il doit travailler. Les étapes suivantes du procédé vont devoir corriger ce positionnement relatif machine/pièce or il existe un problème à résoudre lié à deux contraintes incompatibles : la première étant qu'on ne peut ni déplacer le plateau fixe (4) ni déplacer la pièce (3) qui est par exemple une cuve de grande dimension, une aile d'avion etc.. ; et la deuxième étant qu'il est obligatoire de travailler sur site et qu'il devient obligatoire de déplacer la machine.
Le procédé selon l'invention consiste à résoudre ce problème et à corriger ce positionnement tout en déplaçant la machine vers ou sur la pièce.
La deuxième étape du procédé consiste à effectuer des mesures de la position relative entre deux entités, une première entité étant la machine (1 ) ou le support (2) de la machine, la deuxième entité étant la pièce (3) ou un outillage éventuellement fixé sur la pièce. II existe trois possibilités pour mesurer la position relative entre les deux entités : soit avec des moyens de mesure externes non représentés par exemple : laser tracker, niveau électronique, photogrammétrie, etc .. - soit en déplaçant le plateau mobile (5) de la première entité devant la deuxième entité et en mesurant au cours du déplacement le ou les écarts entre le plateau mobile (5) et la deuxième entité. soit en combinant ces deux méthodes de mesures.
Dans une étape suivante du procédé, un logiciel informatique déduit des mesures acquises précédemment par l'une ou l'autre méthode de mesures, la position exacte compte tenu des tolérances imposées, en coordonnées et en inclinaison, de la première entité et préférentiellement du plateau fixe de la machine dans un référentiel par exemple un référentiel à trois axes Ox, Oy, Oz, prédéterminé, qui est soit un référentiel de la pièce soit un référentiel lié à celle-ci. Cette étape de mesure de la position du plateau fixe n'est pas connue de l'art antérieur qui connaît uniquement des procédés de mesure par rapport à l'outil.
Dans une dernière étape du procédé on modifie les parcours théoriques préprogrammés pour le ou les outils, en fonction du positionnement relatif des deux entités qui a été calculé à l'étape précédente et en particulier du positionnement exact du plateau fixe, compte tenu des tolérances imposées ou exigées par le travail à effectuer.
Plus particulièrement, à partir des résultats précédents, le logiciel calcule la position réelle du plateau fixe par rapport à la pièce et établit une matrice de transfert permettant de modifier en conséquence les parcours théoriques des outils.
Le procédé selon l'invention s'applique aussi bien à une machine portant un outil unique, ou portant plusieurs outils, ceux-ci pouvant être fixes par rapport au plateau qui les porte, soit animés d'un mouvement propre, dans ce cas le plateau est équipé d'une unité de mouvement pouvant par exemple et non limitativement être une électro-broche pour réaliser un fraisage, un système à vérin permettant un mouvement alternatif de l'outil en vue de réaliser un martelage, au tout autre type d'unité de mouvement d'un outil. Par ailleurs le support (2) peut être fixe ou déplaçable d'un lieu de travail à l'autre, il peut en outre être animé d'un mouvement propre et autonome. A titre d'exemple, les figures 6 à 8 montrent une machine (1 ) fixée par son support (2) sur une table (10) équipée de moyens de mouvements croisés et/ou de moyens de rotation.
Les performances et avantages du procédé selon l'invention sont non limitativement, réalisés individuellement ou en combinaison : possibilité d'outillages très variés En standard on propose par exemple une électro-broche d'usinage de 40 kW à 30 000 tr/min.
En option la machine peut être équipée avec des outillages les plus divers. Elle devient ainsi un robot de grande précision et de très grande rigidité. En effet, la rigidité dans l'axe Oz peut être supérieure à 700 Newton par micron. possibilité d'usinage à grande vitesse (UGV)
Les efforts sur la pièce sont très faibles. De même les efforts sur les supports sont très faibles. En conséquence, il est facile de trouver un support adapté à chaque cas particulier. La pièce n'a pas besoin d'être bridée fortement. Comme les efforts sont faibles les contraintes résiduelles sont faibles, en conséquence, la pièce se déforme très peu et sa durée de vie est plus longue. Exemple d'application : l'aile d'avion est posée sur un chariot à roulettes, l'ensemble étant immobilisé avec deux sangles (utilisées habituellement par les routiers) spittées dans le sol. La machine est fixée sur une équerre. Cela suffit pour réaliser l'usinage du plan de joint entre l'aile et la carlingue. Sur le même principe on peut usiner le plan de joint sur la carlingue.
Si cela est nécessaire (cas de réparations) on prend des épaisseurs d'usinage très faibles. Cela remplace la rectification. On peut aussi bien prendre des épaisseurs d'usinage très fortes avec de gros enlèvements de copeaux. On peut usiner des matériaux réputés difficiles (Inox, Inconel, Titane, aciers traités,... ).
Ainsi par exemple en UGV on peut fraiser des matériaux jusqu'à 65 HRC. Cela remplace la rectification.
Ainsi on usine les matériaux les plus durs comme les plus tendres (composites, alliages légers).
Un outil de petit diamètre suffit. Ainsi avec un outil de diamètre 20 mm le débit copeaux peut être très important. Il équivaut à celui d'un gros diamètre consommant 4O kW. pilotage très simple de la machine. Les programmes s'écrivent très simplement à partir de n'importe quelle FAO, sans nécessiter de post processeur spécifique.
Dégauchissage, corrections en fonction de la température, correction d'outils,... sont des fonctions simples ne nécessitant aucune formation. Un module de dégauchissage peut être intégré au logiciel de pilotage de la machine, il recalcule tous les parcours d'outil et effectue toutes les corrections en inclinaisons (roulis, tangage, lacet) et toutes les corrections en coordonnées (x, y, z). autonomie, légèreté, faible encombrement de la machine permettant son déplacement. utilisation de supports simples, externes ou internes ou utilisation sans support ce qui est intéressant pour les pièces de grandes dimensions. On précise ici que dans la description les termes « approximative » ou
« approximativement » signifient « sans soucis de précision » d'où il résulte que l'outil, au moment de la fixation initiale de la machine, ne se trouve pas dans la position théorique de travail qu'il devrait avoir, il peut présenter des écarts de coordonnées et/ou d'inclinaison par rapport à cette position théorique, supérieures aux tolérances imposées. Le procédé de l'invention permet de supprimer ou corriger ces écarts en fonction desdites tolérances. Selon toute évidence au moment de la fixation initiale de la machine la zone de travail (9) doit se trouver dans le volume de travail de la machine.
On précise également que les parcours théoriques des outils et les mesures acquises par le procédé peuvent être calculés dans un même référentiel.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de travail d'une pièce avec une machine dite machine à architecture parallèle, du type comportant un plateau porte-outil mobile relié à un plateau fixe par une pluralité de jambes, la machine étant programmée pour effectuer des parcours théoriques des outils, caractérisé en ce que : on fixe le plateau fixe (4) de la machine (1 ) par rapport à une zone de la pièce à travailler, - on effectue des mesures de la position relative entre une première entité propre à la machine et une deuxième entité propre à la pièce, on déduit des mesures acquises précédemment la position exacte en coordonnées et en inclinaison, de la première entité dans un référentiel, on modifie les parcours théoriques préprogrammés du ou des outils en fonction du positionnement relatif exact des deux entités calculé à l'étape précédente.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la première entité est la machine elle-même.
3. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la première entité est le support de la machine.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la seconde entité est la pièce elle-même.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la seconde entité est un outillage fixé sur la pièce.
6. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'on déduit plus particulièrement la position d'un plateau fixe de la machine.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on mesure la position relative entre les deux entités avec des moyens de mesure externes.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on mesure la position relative entre les deux entités en déplaçant le plateau mobile (5) de la première entité devant la deuxième entité et on mesure au cours du déplacement le ou les écarts entre le plateau mobile (5) et la deuxième entité.
9. Procédé selon les revendications 7 et 8, caractérisé en ce qu'on combine les deux modes de mesure.
10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la machine est fixée directement ou indirectement sur la pièce.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la machine est fixée à la pièce par l'intermédiaire d'un support fixe.
12. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la machine est fixée à la pièce par un support déplaçable.
13.Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le support (2) est animé d'un mouvement propre.
EP08805995A 2007-06-15 2008-06-13 Procede de travail sur site d'une piece de grande dimension avec une machine a architecture parallele Withdrawn EP2155432A2 (fr)

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