FR2917316A1 - 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 Download PDF

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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, qui est soit la machine elle-même soit le support de la machine, et une deuxième entité 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 deuxième 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

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, qui est soit la machine elle-même soit le support de la machine, et une deuxième entité 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 deuxième 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.35 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 (1). A titre d'exemple de ce dernier type de fixation les figures 2 et 3 montrent une machine (1) fixée sur un support (2) lui même fixé 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 : 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 qu'il est obligatoire de travailler sur site. Le procédé selon l'invention consiste à résoudre ce problème. 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, 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, en coordonnées et en inclinaison, 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. 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. 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 suffi 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. II équivaut à celui d'un gros diamètre consommant 40 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) se trouver dans le volume de travail de la machine.

Claims (8)

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, qui est soit la machine elle-même soit le support de la machine, et une deuxième entité 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 deuxième 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 qu'on déduit plus particulièrement la position du plateau fixe de la deuxième entité.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu'on mesure la position relative entre les deux entités avec des moyens de mesure externes.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu'on mesure la position relative entre les deux entités en déplaçant le plateau mobile (5) de la première entité savant la deuxième entité et on mesure au cours du déplacement le ou les écarts entre le plateau mobile (5) et la deuxième entité.
5. Procédé selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'on combine les deux modes de mesure.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le support est fixe.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le support est déplaçable.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le support est animé d'un mouvement propre.
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