FR3121062A1

FR3121062A1 - dispositif de bridage d’un panneau brut à usiner

Info

Publication number: FR3121062A1
Application number: FR2103101A
Authority: FR
Inventors: Hugo CHABEAUTI; Cédric DUVEAU; Mathieu RITOU; Guenael GERMAIN
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2021-03-26
Filing date: 2021-03-26
Publication date: 2022-09-30
Anticipated expiration: 2041-03-26
Also published as: FR3121062B1

Abstract

Dispositif de bridage d’un panneau brut à usiner L’invention se rapporte à un dispositif de bridage (1) d’un panneau métallique brut (12) comprenant un bâti fixe (2) présentant un premier logement (8a), un plateau mobile (4) selon une première direction agencé sur le bâti fixe (2), un moyen de bridage (6) du panneau métallique brut (12), solidaire du plateau mobile (4). Le bâti fixe (2) comporte une première pièce mobile (21) comportant des première et deuxième extrémités (21a, 21b), apte à coulisser selon une seconde direction perpendiculaire à la première direction, dans le premier logement (8a), la deuxième extrémité (21b) présentant un plan incliné. Le bâti (2) comporte de plus une deuxième pièce mobile (22) comportant des première et deuxième extrémités (22a, 22b), la première extrémité (22a) présentant un plan incliné en contact avec le plan incliné de la deuxième extrémité (21b) de la première pièce (22), la deuxième extrémité (22b) étant plane et étant apte à rester en contact avec le plateau mobile (4). La deuxième pièce mobile (22) est apte à coulisser selon une troisième direction parallèle à la première direction. Le bâti fixe (2) comprend enfin un moyen de commande de position (10) apte à faire coulisser, selon la deuxième direction, la première pièce (21), la première pièce (21) entrainant alors la translation de la deuxième pièce mobile (22) selon la troisième direction. Figure pour l’abrégé : [Fig. 1]

Description

dispositif de bridage d’un panneau brut à usiner

Domaine

La présente invention concerne un dispositif de bridage d’un panneau à usiner, notamment un panneau d’une partie d’un fuselage d’un aéronef.

L’usinage d’un panneau métallique consiste à enlever de la matière d’une pièce métallique brute pour obtenir un panneau métallique fini, désigné dans tout le texte par les termes de panneau brut ou panneau fini.

Ce panneau brut est défini par une géométrie et des dimensions prédéterminées aux tolérances près. Les opérations d’usinage mettent généralement en œuvre une machine-outil à commande numérique dont la fonction est de déplacer un outil de coupe le long du panneau brut suivant une trajectoire déterminée pour enlever de la matière de ce panneau brut en vue d’obtenir le panneau cible (ou panneau fini).

Afin de pouvoir réaliser les opérations d’usinage, le panneau brut est calé et bridé sur un support d’usinage, ce qui garantit à la fois la précision d’usinage et la stabilité de la pièce durant l’opération d’usinage.

Les procédés d’obtention de panneaux métalliques bruts introduisent des contraintes résiduelles dans ceux-ci. Lors de l’usinage, l’enlèvement de matière introduit un rééquilibrage des contraintes résiduelles qui conduit à la déformation des panneaux à usiner.

Un moyen de réduire ces déformations est de libérer les contraintes au cours de l’usinage en débridant les panneaux. Ainsi, le panneau brut se déforme sous l’effet du relâchement de contraintes. Il faut alors observer comment le panneau s’est déformé et en déduire les paramètres d’usinage de la passe suivante de manière à venir corriger cette déformation. Il est alors évident qu’il n’est pas possible de fabriquer un panneau fini en une seule passe.

Sur des dispositifs de bridage classiques, les brides sont fixes et permettent simplement de maintenir les panneaux pendant l’usinage.

D’autres dispositifs, comme décrit, par exemple, dans le document CN104440155, le dispositif de fixation comprend une base, un mandrin fixe et un mandrin actif. Le mandrin fixe est solidaire de la base, tandis que le mandrin actif est disposé de manière coulissante sur la base, pour se rapprocher ou s'éloigner du mandrin fixe. Un tel dispositif est particulièrement adapté pour le bridage de pièces de forte longueur mais de faible largeur, comme des rails par exemple. Il ne pourrait pas être utilisé pour brider des pièces ayant des caractéristiques géométriques très différentes des rails, comme des panneaux de fuselage par exemple.

Enfin, le document FR3026332 décrit un autre dispositif de bridage d’une pièce brute à usiner comportant un bâti, des moyens de support et des moyens de serrage de la pièce et des moyens de verrouillage. Les moyens de verrouillage peuvent commander les moyens de serrage en position verrouillée en sorte qu’ils soient immobilisés par rapport au bâti ou en position déverrouillée dans laquelle les moyens de serrage sont libres de se déplacer par rapport au bâti.

Ces opérations de bridage-débridages doivent être répétées autant de fois que nécessaire pour obtenir le panneau fini aux tolérances acceptables prédéterminées. On comprend donc que ces opérations sont pénalisantes en termes de temps de cycle, en particulier pour des panneaux de géométrie complexe.

Il est donc souhaitable de trouver un nouveau dispositif de bridage qui pallie les inconvénients susmentionnés et permet notamment d’accélérer les opérations d’usinage.

RESUME

Un objet de la présente invention est de résoudre tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur mentionnés ci-dessus.

La présente invention a notamment pour but d’apporter une solution à ces problèmes. Elle concerne un dispositif de bridage d’un panneau brut à usiner comprenant un bâti fixe présentant un premier logement, un plateau mobile selon une première direction agencé sur le bâti fixe, un moyen de bridage du panneau métallique brut, solidaire du plateau mobile, le bâti fixe comportant une première pièce mobile comportant des première et deuxième extrémités, apte à coulisser selon une seconde direction perpendiculaire à la première direction, dans le premier logement, la deuxième extrémité présentant un plan incliné, une deuxième pièce mobile comportant des première et deuxième extrémités, la première extrémité présentant un plan incliné en contact avec le plan incliné de la deuxième extrémité de la première pièce, la deuxième extrémité étant plane et étant apte à rester en contact avec le plateau mobile, ladite deuxième pièce mobile étant apte à coulisser selon une troisième direction parallèle à la première direction, un moyen de commande de position apte à faire coulisser, selon la deuxième direction, la première pièce, la première pièce entrainant alors la translation de la deuxième pièce mobile selon la troisième direction.

Ce dispositif de bridage présente l’avantage de s’adapter aux différences de géométrie du panneau métallique tout au long des opérations d’usinage sans qu’il soit obligatoire de débrider le panneau. En effet, le plateau mobile étant apte à passer d’une position basse à une position haute s’adapte à la géométrie du panneau métallique tout au long de l’usinage.

Selon des modes particuliers de réalisation, le dispositif comporte d’autres caractéristiques remarquables prises séparément ou en combinaison :

le bâti fixe présente un deuxième logement et la deuxième pièce mobile est apte à coulisser dans ce deuxième logement ;
la première pièce mobile présente un évidement interne comprenant un tronçon taraudé, le moyen de commande de position comporte une tige filetée vissée dans le tronçon taraudé, ce tronçon taraudé étant configuré pour permettre le vissage et le dévissage de la tige du moyen de commande ;
le moyen de bridage comporte un mors articulé, mobile entre une position relevée et une position rabaissée et un mors fixe par rapport au bâti ;
le dispositif de bridage comporte un capteur d’effort disposé sur la deuxième extrémité plane de la deuxième pièce mobile, en contact avec le plateau mobile, ledit capteur étant apte à mesurer les efforts que le panneau métallique applique sur le mors fixe ;
le dispositif de bridage comporte une unité de calcul reliée au capteur d’effort, l’unité de calcul étant configurée pour, en fonction de la valeur mesurée par le capteur d’effort, calculer un ordre de déplacement envoyé au moyen de commande de position ;
le moyen de commande de position est une molette de serrage ;
le moyen de commande de position est un moteur électrique.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et se référant aux dessins annexés sur lesquels :
représente une vue en coupe du dispositif de bridage en position basse.
représente une vue en coupe du dispositif de bridage en position basse, le panneau brut à usiner étant débridé.
représente une vue en coupe du dispositif de bridage en position basse, le panneau brut à usiner étant bridé.
représente une vue en coupe du dispositif de bridage en position médiane.
représente une vue en coupe du dispositif de bridage en position haute.
représente une vue en coupe d’une variante du dispositif de bridage en position basse.

Afin de pouvoir réaliser les opérations d’usinage, un panneau brut est calé et bridé sur un support d’usinage, ce qui garantit à la fois la précision d’usinage et la stabilité de la pièce durant l’opération d’usinage. Les dimensions de ce support sont adaptées à la géométrie du panneau à réaliser. Classiquement, ce support est équipé de différents dispositifs de bridage, manuels ou automatiques, dont les fonctions peuvent varier : certains permettent le positionnement précis de la pièce brute selon une position référencée précise ou de maintenir ladite pièce durant les opérations d’usinage. Chaque extrémité longitudinale du panneau est associée à des dispositifs de bridage propres à cette extrémité.

Il est donc utilisé un certain nombre de dispositifs de bridage manuel (6 par exemple) du panneau mis en place par un opérateur. Ces premières brides permettent de positionner le panneau brut sur le support d’usinage, notamment pour la mise en référence du panneau dans un repère utilisé par le programme d’usinage de la machine-outil à commande numérique qui sera appliqué au panneau. Des dispositifs de brides hydrauliques sont aussi généralement mis en place automatiquement par la machine-outil afin de maintenir en position le panneau à usiner durant toutes les passes d’usinage. Certains dispositifs de bridage manuel selon l’art antérieur ne peuvent être bridés ou débridés que par l’action menée par un opérateur, obligeant ainsi celui-ci à se rapprocher de la pièce et à brider/débrider les dispositifs un par un. Ces opérations induisent donc beaucoup de manipulations de la part des opérateurs.

Ainsi, afin de prendre en compte la déformation des panneaux métalliques bruts induite par la libération des contraintes internes en cours d’usinage, il est nécessaire d’utiliser un dispositif de bridage qui s’adapte à la modification de géométrie des panneaux métalliques après chaque passe d’usinage et ce, jusqu’à l’obtention du panneau fini. Ces opérations ne doivent pas rajouter de manipulations additionnelles autres que celles nécessaires à la mise en place du panneau brut

, , , et représentent un premier mode de réalisation de l’invention.

représente une vue en coupe d’un dispositif de bridage 1 en position basse. Ce dispositif 1 selon l’invention comprend un bâti fixe 2 équipé d’un plateau mobile 4. Le bâti 2 est fixé, de manière classique, sur un support adapté à la géométrie de la pièce métallique brute devant être usinée. Le support ne sera pas plus décrit ici car il fait partie des connaissances générales de l’homme du métier.

Le dispositif de bridage 1 comporte un plateau mobile 4. Ce plateau mobile selon une première direction est agencé sur le bâti fixe et peut occuper différentes positions entre une position basse et une position haute. Sur , le plateau mobile 4 est représenté en position basse.

Le bâti fixe 2 se présente sous la forme d’un pavé métallique dans lequel sont ménagés un premier logement interne 8a disposé longitudinalement par rapport au bâti 2 et un deuxième logement interne 8b disposé perpendiculairement au premier logement 8a. Le bâti 2 comporte une première pièce mobile 21 insérée dans le premier logement interne 8a. Cette pièce mobile 21 dont la forme est adaptée au premier logement interne 8a est apte à coulisser dans ledit premier logement 8a, selon une seconde direction longitudinale par rapport au bâti fixe 2 et perpendiculaire à la première direction. Cette première pièce mobile 21 comporte deux extrémités (21a, 21b). La première extrémité 21a est plane et comporte un orifice 21c, la deuxième extrémité 21b présente un plan incliné. La première pièce mobile 21 comporte un évidement interne 21d présentant un tronçon taraudé.

Un moyen de commande 10 est inséré dans l’évidement interne 21d de la pièce mobile 21. Ce moyen de commande 10 peut se présenter sous la forme d’une molette de serrage comportant une tige 10a filetée vissée dans le tronçon taraudé de l’évidement interne 21d, ce tronçon étant configuré pour permettre le vissage et le dévissage de la tige 10a. La première pièce mobile 21 est apte à coulisser le long du premier logement interne 8a du bâti 2 lorsque le moyen de commande 10 est vissé ou dévissé.

Le bâti fixe 2 comprend de plus une deuxième pièce mobile 22 disposée perpendiculairement par rapport à la première pièce mobile 21. Cette deuxième pièce 22 est insérée dans le second logement interne 8b. La deuxième pièce 22 comporte également deux extrémités (22a, 22b). La première extrémité 22a est plane. Lorsque le dispositif de bridage 1 est en position basse, l’extrémité 22a peut affleurer la surface supérieure 2a du bâti 2 ou dépasser légèrement de cette surface supérieure 2a comme représentée sur . La deuxième extrémité 22b présente un plan incliné en contact avec le plan incliné de la deuxième extrémité 21b de la première pièce mobile 21, créant ainsi un plan d’interface entre les deux pièces mobiles 21 et 22. La deuxième pièce 22 est apte à coulisser dans le second logement interne 8b selon une troisième direction perpendiculaire à la seconde direction selon laquelle la première pièce 21 coulisse dans le premier logement interne 8a. La troisième direction est de fait parallèle à la première direction. Le bâti fixe 2 étant généralement agencé horizontalement sur le support, le panneau métallique brut 12 à usiner est alors maintenu horizontalement. Dans ce cas, la première pièce mobile 21 coulisse selon une direction horizontale tandis que la deuxième pièce mobile 22 coulisse selon une direction verticale.

Le plateau mobile 4 comporte un moyen de bridage 6 fixé sur le plateau 4. Ce moyen de bridage 6 comporte un mors articulé 6a et un mors fixe 6b. Le mors 6a est articulé autour d’un axe d’articulation 6c et peut être relevé lors de la mise en place du panneau brut 12 ( ). Ce mors 6a articulé facilite la mise en place du panneau métallique 12 brut. Lors de sa mise en place, le panneau brut 12 est positionné en appui sur le mors fixe 6b, le mors articulé 6a étant alors en position relevée ( ). Afin de brider le panneau métallique, le mors 6a se présente alors en position rabaissée. Il est verrouillé lorsqu’il est mis au contact du panneau 12 ( ) pour éviter tout déplacement intempestif du panneau métallique.

Le plateau mobile 4 est posé sur le bâti fixe 2, au contact de la surface supérieure 2a du bâti 2. Il peut englober la partie supérieure du bâti fixe 2 ou être simplement posé sur la surface supérieure dudit bâti fixe. Ce faisant, il est en contact avec la première extrémité 22a plane de la pièce mobile 22. Ainsi, selon le mouvement ascendant ou descendant de cette deuxième pièce 22, le plateau mobile 4 passera d’une position basse à une position haute, et inversement, selon le processus décrit ci-dessous.

Un opérateur met en place le panneau métallique brut 12 sur le moyen de bridage 6, comme expliqué précédemment ( et ). Les opérations d’usinage du panneau peuvent alors être lancées. Une premier passe d’usinage est ainsi réalisée. Si les déformations du panneau engendrées par le relâchement des contraintes internes sont trop importantes, il est alors nécessaire de modifier la position du dispositif de bridage 1. Dans ce cas, l’opérateur utilise le moyen de commande 10 de la manière suivante ( et ) : il tourne ledit moyen 10 dans un sens de « dévissage » (par exemple, dans le sens inverse des aiguilles d’une montre). Ce faisant, la tige filetée 10a du moyen 10 est dévissée et s’extrait du tronçon taraudé de la première pièce 21 qui est alors repoussée à l’opposé du moyen 10 et coulisse dans le premier logement interne 8a (mouvement représenté par la flèche 24a). Grâce au plan d’interface entre la première pièce 21 et la deuxième pièce 22, le mouvement de la pièce mobile 21 entraîne la translation vers le haut de la deuxième pièce 22 qui coulisse à l’intérieur du deuxième logement interne 8b selon un mouvement ascendant (mouvement représenté par la flèche 24b). La pièce mobile 22 étant en contact avec le plateau mobile 4, son ascension provoque alors un déplacement dudit plateau 4 qui se translate lui aussi selon un mouvement ascendant (mouvement représenté par la flèche 24c).

Bien évidemment, ce processus est appliqué à tous les dispositifs de bridage 1 maintenant le panneau métallique 12. L’opérateur peut alors, d’un seul coup d’œil, modifier la position de chaque plateau mobile 4 de chaque dispositif de bridage 1 afin de prendre en compte les déformations du panneau suite à son usinage, et ce, sans déverrouiller le panneau. Une fois la nouvelle position du panneau jugée satisfaisante par l’opérateur, une nouvelle passe d’usinage peut être initiée. A la suite de cette nouvelle passe d’usinage, si les déformations du panneau 12 sont jugées trop importantes pour passer à la phase d’usinage suivante, l’opérateur reproduit le processus décrit précédemment. Ce processus est appliqué jusqu’à l’obtention du panneau fini.

Ce processus permet de gagner du temps de cycle en évitant les manipulations de bridage et débridage de la part des opérateurs. Il fait aussi appel à l’expérience des opérateurs concernant la gestion de la position du plateau mobile 4 selon les différentes phases d’usinage et les déformations induites par ces phases.

Il est possible d’améliorer encore plus de temps de cycle en automatisant le processus décrit ci-dessus. Pour cela, un capteur d’effort 26 est utilisé comme cela est représenté sur . Dans cette variante de réalisation, le capteur 26 est disposé sur la pièce mobile 22, sur son extrémité plane 22a, en contact avec le plateau mobile 4a. Ce capteur 26 mesure les efforts que le panneau 12 applique sur le mors fixe 6b. Cette mesure permet de donner une information (valeur de mesure 26a) sur le comportement du panneau métallique 12 et sur la manière dont il se déforme. A l’équilibre, lorsque le panneau métallique brut 12 est disposé sur le dispositif de bridage 1, la force exercée par ce panneau 12 sur le capteur 26 sert de référence (valeur de référence 26b). Selon la déformation du panneau 12 durant l’usinage, l’effort que le panneau brut au mors fixe 6b augmente ou diminue, indiquant par là-même dans quelle direction le plateau mobile 4 devra être déplacé : selon un mouvement ascendant si l’effort diminue ou selon un mouvement descendant si l’effort augmente. Cet effort est mesuré alors par le capteur d’effort 26.

Le capteur 26 est relié à une unité de calcul 28, qui, en fonction de la valeur de la mesure 26a et de la valeur de référence 26b, calcule un ordre de déplacement 30. Cet ordre de déplacement 30 est envoyé au moyen de commande 10, par voie filaire comme représenté sur la ou par voie hertzienne (variante non représentée). Dans cette variante de réalisation du dispositif de bridage 1, le moyen de commande 10 est, par exemple, un moteur électrique 11 qui, en fonction de l’ordre de déplacement reçu 30, actionnera en rotation une vis filetée 11a insérée dans l’évidement interne 21d la première pièce mobile 21, ledit évidement 21d présentant un tronçon taraudé apte à recevoir la vis filetée 11a. Le déplacement minimal du plateau mobile 4 (correspondant à sa position basse) ainsi que son déplacement maximal seront mesurés au préalable afin de calculer les ordres de déplacement 30 minimal et maximal que l’unité de calcul 28 doit envoyer au moyen de commande 10.

Le moteur électrique 11 en tant que moyen de commande de position 10 est aussi directement utilisable par un opérateur qui pourra, au travers d’un boitier de commande manuelle non représentée, commander directement le moteur 11 afin de piloter le déplacement du plateau mobile 4 durant les opérations d’usinage. L’opérateur pourra, pour piloter ce déplacement, se baser sur la valeur mesurée de l’effort appliqué au mors fixe 6b, cette valeur étant mesurée par le capteur d’effort 26 et pouvant être présentée sur un écran pour une meilleure compréhension de l’opérateur.

Claims

Dispositif de bridage (1) d’un panneau métallique brut (12) comprenant un bâti fixe (2) présentant un premier logement (8a), un plateau mobile (4) selon une première direction agencé sur le bâti fixe (2), un moyen de bridage (6) du panneau métallique brut (12), solidaire du plateau mobile (4), le bâti fixe (2) comportant une première pièce mobile (21) comportant des première et deuxième extrémités (21a, 21b), apte à coulisser selon une seconde direction perpendiculaire à la première direction, dans le premier logement (8a), la deuxième extrémité (21b) présentant un plan incliné, une deuxième pièce mobile (22) comportant des première et deuxième extrémités (22a, 22b), la première extrémité (22a) présentant un plan incliné en contact avec le plan incliné de la deuxième extrémité (21b) de la première pièce (22), la deuxième extrémité (22b) étant plane et étant apte à rester en contact avec le plateau mobile (4), ladite deuxième pièce mobile (22) étant apte à coulisser selon une troisième direction parallèle à la première direction, un moyen de commande de position (10) apte à faire coulisser, selon la deuxième direction, la première pièce (21), la première pièce (21) entrainant alors la translation de la deuxième pièce mobile (22) selon la troisième direction.
Dispositif de bridage (1) d’un panneau métallique brut (12) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bâti fixe présente un deuxième logement (8b) et en ce que la deuxième pièce mobile (22) est apte à coulisser dans ce deuxième logement (8b).
Dispositif de bridage (1) d’un panneau métallique brut (12) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la première pièce mobile (21) présente un évidement interne (21d) comprenant un tronçon taraudé et en ce que le moyen de commande de position (10) comporte une tige filetée (10a) vissée dans le tronçon taraudé, ce tronçon taraudé étant configuré pour permettre le vissage et le dévissage de la tige (10a) du moyen de commande (10).
Dispositif de bridage (1) d’un panneau métallique brut (12) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de bridage (6) comporte un mors articulé (6a), mobile entre une position relevée et une position rabaissée et un mors fixe (6b) par rapport au bâti.
Dispositif de bridage (1) d’un panneau métallique brut (12) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif de bridage (1) comporte un capteur d’effort (26) disposé sur la deuxième extrémité plane (22b) de la deuxième pièce mobile (22), en contact avec le plateau mobile (4), ledit capteur (26) étant apte à mesurer les efforts que le panneau métallique (12) applique sur le mors fixe (6b).
Dispositif de bridage (1) d’un panneau métallique brut (12) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif de bridage (1) comporte une unité de calcul (28) reliée au capteur d’effort (26), l’unité de calcul (28) étant configurée pour, en fonction de la valeur mesurée par le capteur d’effort (26), calculer un ordre de déplacement (30) envoyé au moyen de commande de position (10).
Dispositif de bridage (1) d’un panneau métallique brut (12) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de commande de position (10) est une molette de serrage.
8. Dispositif de bridage (1) d’un panneau métallique brut (12) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de commande de position (10) est un moteur électrique (11).