WO2006092528A2 - Plate-forme constituant un systeme combine d'expertise, d'inspection, de production, et/ou de maintenance - Google Patents

Plate-forme constituant un systeme combine d'expertise, d'inspection, de production, et/ou de maintenance Download PDF

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WO2006092528A2
WO2006092528A2 PCT/FR2006/050173 FR2006050173W WO2006092528A2 WO 2006092528 A2 WO2006092528 A2 WO 2006092528A2 FR 2006050173 W FR2006050173 W FR 2006050173W WO 2006092528 A2 WO2006092528 A2 WO 2006092528A2
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/02—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
    • B25J9/023—Cartesian coordinate type
    • B25J9/026—Gantry-type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/04—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for treating only selected parts of a surface, e.g. for carving stone or glass
    • B24C1/045—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for treating only selected parts of a surface, e.g. for carving stone or glass for cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/02—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
    • B25J9/04—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type by rotating at least one arm, excluding the head movement itself, e.g. cylindrical coordinate type or polar coordinate type
    • B25J9/046—Revolute coordinate type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F3/00—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor
    • B26F3/004—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor by means of a fluid jet

Definitions

  • the present invention relates to a platform constituting a combined system of expertise, inspection, production, and / or maintenance, assisted through specialized software, for the treatment of at least one product.
  • the present invention is in the field of industrial production and technical expertise.
  • Such a platform is a system designed to allow, in one place, the execution of laboratory missions, simulation, modeling, didactic, research, development, studies, applications, transdisciplinary, cognitive technologies, simultaneous engineering, or systematic analysis.
  • FIG. 1 represents the case of the cutting of a vehicle 1, in particular and in a nonlimiting manner in the field of the automobile, naval, railway, aeronautical or other industry.
  • the cutting of a material consists in cutting all or part of said constituent elements and is considered in order to study, for example, the stresses that the materials undergo when assembling or using said material.
  • the cutting of all or part of a vehicle at different stages of its manufacture makes it possible to analyze the tensions that the materials undergo, for example the chassis after the shoeing, the windows after installation, the manufacturing process approvals (gluing, painting, welding, etc.) -
  • the cutting is also in the field of expertise, for example to assess the deformation of a part of the passenger compartment during a crash test or an accident and deformation related to prolonged use or under special conditions.
  • Cutting therefore has a role of control and expertise of the equipment. Indeed, the radiography of a vehicle can not provide precise information on a heterogeneous set of materials, the absorption coefficients vary according to the materials. This is why we use cutting materials, especially in preparatory mode or expertise. In particular, in order to compare a material compared to a so-called control material, it is necessary to make two exactly identical cuts, from reference points. A cutting device must have a coordinate system or referencing very accurate and reliable to reproduce identical cuts from one material to another.
  • a device for cutting heterogeneous materials comprising cutting means in the form of a circular saw, ribbon, a grinding wheel or a cable. These means prove to be imprecise in the tolerance of the cut which varies from 1 to 5 cm.
  • a disadvantage of the use of a saw lies in the local deformation of the materials during the cutting, in particular at the level of the sheets and during the simultaneous cutting of several different materials (metal, rubber, fabric, etc.). which causes burrs, thus distorting the expertise that will be performed later on these materials.
  • such a device does not allow the cutting of the glass. It has been imagined a cutting device using a laser beam.
  • the laser poses the problem of not being able to simultaneously cut several materials of different types because of the constraints related to the focusing of the beam on the material to be cut.
  • the cutting of some materials is not precise, especially the polymeric materials used in soundproofing, thermal insulation or sealing of the vehicle and melting under the effect of heat.
  • the devices of the state of the art have the drawbacks of being energy-intensive and low efficiency, with one or two cuts of vehicles per week.
  • the cut edges oxidize quickly, especially through a rust formation that is observed on the metal parts, hindering the expertise.
  • Existing devices do not allow satisfactory cutting of certain particularly resistant materials, such as glass, or elastic materials such as certain interior linings of fabrics, polymers, etc. The cuts of these materials then have burrs.
  • the known cutting devices do not provide adequate cutting quality, or simply do not allow this heterogeneous cutting.
  • the devices used do not have the precision required to reproduce identical cuts from one material to another, particularly because of the coordinate system and the reference points used.
  • the pursuit of such cutting is not regular.
  • the present invention aims to overcome the disadvantages of the state of the art by providing a single platform constituting a complete system of expertise, implementation of inspection means and / or machining, and implementation of specialized software, for the treatment of one or more products.
  • Such a system is based on the use of multi-axis manipulators, in combination with particular technical means.
  • the arrangement of these manipulators is designed to overcome the drawbacks of the state of the art, by allowing the implementation of particular methods on hard to reach areas, such as moving fluids, submerged installations, or structures of large volume or significant footprint.
  • the platform according to the invention emerges from the footprint in the vicinity of the product, and allows intervention on the latter, including in difficult conditions of containment, explosiveness, or the like.
  • multi-axis manipulators allows access to the interior of the structures constituting the products to be inspected, manufactured, or maintained.
  • the platform according to the invention is of particular interest for the implementation of processes applied to heterogeneous products.
  • the production means implement a method of simultaneous cutting of several thicknesses of heterogeneous materials, providing reproducible precision of the order of a millimeter, reducing the oxidation of the edges once cut and respecting the state of the materials present in assembly modes.
  • the cutting method according to the invention and its implementation device allow the cutting into three dimensions and access for cutting inside said material. Finally, it offers superior performance for a lower cost compared to known devices.
  • the present invention relates to a platform constituting a combined system of expertise, inspection, production, and / or maintenance, assisted by specialized software, for the treatment of at least one product
  • said platform is characterized in that it comprises: positioning means referencing at least one beacon in the vicinity of said product, means for calculating the position, the orientation, and the movement parameters of multi-axis manipulators supported by said platform, which manipulators are able to implement the processing of said product.
  • the platform According to a characteristic of the platform according to the invention, it is, as the case may be, fixed within a dedicated environment, or mobile, through displacement means and its positioning means.
  • the platform is designed capable of combining the work cycle of the manipulators for implementing the various processes with the product supply cycle, in particular carried out by such manipulators or by manipulators. dedicated.
  • the platform according to the invention is designed to cooperate with other platforms of the same type, either for the treatment of a large product or by product transfer of a product. platform to another, in particular by palletizing or the like.
  • one of the methods implemented consists of a process for simultaneous cutting of heterogeneous materials, in particular constituting a material or a vehicle, in which said Heterogeneous materials are simultaneously cut by high-pressure fluid cutting means in the form of a high-pressure fluid jet with or without a load.
  • the machining strategies used in high pressure jet cutting are identical to those used in high speed machining at the tool.
  • these strategies define at least the parameters constituted by the advance, the angle of inclination of the jet, the jet pressure, the jet pressure chopping, the nature and the concentration of the fluid, the nature and the particle size and the concentration of coagulant, in particular in the form of resins, the nature and the grade and the concentration of the abrasive or abrasives conveyed by the jet, the nature and the shape and the diameter of the nozzle, and the distance between the nozzle nose and the surface of the product and / or any other tools or technologies embeddable.
  • the jet water is subjected to a pressure of up to 4,100 bars.
  • the filler consists in adding an abrasive, particularly in the form of mineral particles, to the jet of water under pressure.
  • said abrasive is made in whole or in part of olivine particles, corundum, garnet or a combination thereof.
  • this method consists in moving the jet in space along the three dimensions, in particular inside said material or vehicle, through displacement means, in particular at least one numerical axis, in particular eight or nine numerical axes. .
  • this method consists in orienting the jet during its displacement so that it is at an angle to the surface of the material to be cut, forming a cutting angle that varies according to the material.
  • the invention also relates to a device for implementing the preceding cutting method comprising means for simultaneous cutting of heterogeneous materials in the form of a high-pressure water jet with or without a load.
  • said jet comprises a cutting head oriented in space in three dimensions on displacement means determined at their locations by trajectory tracking.
  • said displacement means comprise at least one numerical axis, in particular three digital axes mounted on a gantry receiving an inverted arm, of the robot arm type provided with at least one numerical axis, preferably six numerical axes.
  • the single figure shows a schematic view of a cutting device according to the invention.
  • the present invention relates to a platform constituting a combined system of expertise, inspection, production, and / or maintenance, assisted by specialized software, for processing at least one product.
  • Such a platform is a system designed to allow, in one place, the execution of laboratory missions, simulation, modeling, didactic, research, development, studies, applications, transdisciplinary, cognitive technologies, simultaneous engineering, or systematic analysis.
  • FIG. 1 represents the case of cutting of a vehicle 1, in particular and without limitation in the field of the automotive industry, naval, railway, aeronautical, or other.
  • the platform according to the invention comprises analysis and control means centered on the use and enrichment of a technical database.
  • Specialized software such as CAD / CAM or similar, supports the data relating to the task to be performed, the results of the measurements of the various sensors installed on the platform at the level of the multi-axis manipulators, or else related positions in the field of evolution of these manipulators, make the comparison with the data of the database and the results of calculations specific to the implementation of the processes concerned, and generate the instructions for moving or actuating means installed on multi-axis manipulators or in the work volume, in connection with the software for managing the parameters specific to the embedded specific tools or the physical functions implemented for the execution of the processes.
  • the digital files thus processed can also be transmitted to other platforms, or to external storage or calculation centers.
  • data transfer makes it possible to manage the scheduling of the supply of raw materials and / or components, and the sequencing of production, both upstream and downstream of the platform.
  • the platform according to the invention is a system combining means of analysis and management, for the operation of a device for implementing a method, these means of analysis and management being able to be remote from these measures .
  • Such a device comprises, in all cases, an indeformable basic structure.
  • this indeformable base structure is permanently installed in a dedicated environment, local or location.
  • this basic structure is designed to be mobile by means of displacement means, such as wheels, skids, tracks, associated vehicles, or the like.
  • the platform then comprises locating means in space, in position and in motion, relative to fixed beacons of known position, for example GPS, or optical, or sound, or mechanical, or other means ; processing means included in the platform calculate the parameters of its position and its movement relative to said beacons and with respect to the product whose treatment is envisaged.
  • the non-deformable base structure consists of a gantry, with respect to which one or more multi-axis manipulators are designed, such as cross-linked beams, linear or rotary carriages.
  • multi-axis robots including 6-axis, or the like, such multi-axis manipulators can be advantageously combined with each other.
  • a 6-axis robot is mounted on a linear motion carriage on a beam itself in linear motion relative to the gantry.
  • Different combinations are conceivable, without departing from the principle of the invention.
  • At least one beam overflowing with respect to the gantry designed to be able to embark, both in the area between the amounts of the gantry and for external areas, trolleys provided with robots - pivoting assembly of at least one robot relative to a carriage or a beam, this robot being able to operate from reversed way
  • the non-deformable base structure may advantageously be in the form of a frame provided with a column, around which are designed able to evolve the various multi-axis manipulators, according to rotational movements. and / or linear.
  • a column may advantageously, for certain applications of very large dimensions, be constituted in the form of a telescopic column with incorporated precision guides, guaranteeing positioning accuracy in all its deployment positions and allowing to have a substantially increased stroke .
  • Such a platform immersed at a level wetting advantageously comprises a bell applicable to the hull around the area to be treated, at which bell it is possible, after the emptying thereof, to perform these maintenance work.
  • the basic structure is in the form of a frame, relative to which a column is designed to tilt using means of swiveling, including motorized.
  • the platform according to the invention may, again, incorporate relative locating means between the various manipulative elements that compose it.
  • the software means that comprises the platform according to the invention are then advantageously designed capable of performing the movement corrections according to the comparison between the setpoint positions and the positions reached, with management of the deviations.
  • the platform according to the invention is designed as a unique expert system, implementing software means for performing successively or simultaneously different operations on the product to be processed. This is particularly important when the immobilization of a product is expensive, especially in the case of a ship or an aircraft.
  • the platform thus makes it possible, without moving the product, to produce, in an extremely limited period of time, of the order of a few hours, a set of operations requiring, in a conventional industrial installation, several days or more frequently several weeks.
  • the software tools belonging to the platform constitute means of expertise capable of implementing, automatically or semi-automatically according to the chosen option in the case, algorithms of decision. The result of these calculations makes it possible to trigger the control of the appropriate multi-axis manipulators for the implementation of the processes required by the result of the expertise.
  • a platform according to the invention dedicated to the repair of aeronautical parts, may comprise: means for locking the workpiece to non-destructive, optical health control means, such as magnetoscopy or sweating or alternatively by eddy currents or the like of sensor assemblies such as cameras or the like of optical or mechanical means for three-dimensional measurement
  • machining means by removing material from areas where the means and sensors of health control have identified a defect to eliminate until its complete disappearance
  • a platform dedicated to the assembly by gluing of half-hulls of pleasure craft made of composite materials may comprise:
  • drying means for maintaining the interface of the two half-shells under pressure; drying means
  • a suspended mounting of the multi-axis manipulators is preferred, in order to free the footprint, which allows to devote to the product to treat all available floor space.
  • Such an assembly is particularly well suited to automobile assembly lines, where any reversal of the vehicle is a priori excluded. It should be noted in this regard that the choice of multi-axis robots mounted on trolleys then makes it possible to treat both the exterior and the interior of the vehicle, and as well the top and sides that the underside of the vehicle, when it reaches a raised position relative to the assembly line.
  • the platform according to the invention comprises means for positioning in space with respect to beacons in the vicinity of the product or products to be treated, means for calculating the position, the orientation, and the movement parameters of the device.
  • multi-axis manipulators are each designed to implement at least one method for processing the products on the platform.
  • the positioning in space is preferably carried out by implementing the means used for large machining centers, such as optical or electronic rulers, screws or rack racks. accuracy, or the like.
  • the positioning means are preferably in optical form, or GPS, or the like.
  • the present invention has been more particularly designed to equip multi-axis manipulators with means for implementing technical processes such as:
  • the invention allows the reproduction of volume flow cycle (object in weightlessness, visualization of fluid flow in wind tunnel ), profile definition
  • the implementation of this cutting method according to the invention allows an immediate analysis of the behavior of deformation materials and their resistance, in particular through the pointing of geometric references on the cut materials with respect to their initial positioning on a reference material.
  • the reference point of the coordinate system may be the right front hub of a motor vehicle.
  • the present invention uses cutting means 2 by high pressure water jet.
  • a high pressure pump not shown, located outside the cutting volume conveys through the flexible and / or rigid pipes the water under pressure up to said cutting volume.
  • the high-pressure water thus distributed in the manner of compressed air, is concentrated as it passes through a nozzle in a jet having the power necessary to cut high density materials, especially metal or any other material.
  • said high pressure pump with a power ranging from 15 to 50 HP, can feed several jets with a power of 10 to 12 HP.
  • a jet of water, called pure, can be used for so-called non-hard materials.
  • a load especially in the form of an abrasive, can be added to pressurized water to improve the cutting power of said jet.
  • the latter is of the order of a few tenths of a millimeter in diameter for a pressure ranging from low to high, ie the equivalent of several thousand bars, in particular up to 4,100 bars.
  • the abrasive added to the pressurized water makes it possible to improve the cutting power of the jet and are vehicles of kinetic energy associated with the jet of water.
  • This abrasive may be preferably mineral particle type and chosen depending on the type of material to be cut, some harder minerals being used to cut steel or glass.
  • the abrasive may consist of, in a nonlimiting manner, all or part of particles of garnet, olivine, corundum or a combination of these products.
  • the abrasive is conveyed upstream of the nozzle to be integrated with the water jet.
  • a resin-type coagulant may be added, thus facilitating the focusing of the jet and characterizing the rheology of displacement of the particles.
  • Adding and spraying abrasives provides another advantage to high-pressure water jet cutting by grinding the edges of the cut. These edges are then partially protected from oxidation or corrosion. In particular, this work hardening reduces the formation of premature rust, especially in the form of rust blossom.
  • the change of the type of abrasive, according to the materials to be cut can be made quickly through a change of the nozzle and the feed system.
  • several nozzles can be mounted in the manner of a barrel or a ramp to be automatically rotated as needed. This provides the advantage of equipping the cutting means 2 with a single means for conveying water under pressure through several abrasive management and distribution systems.
  • a parameterisation of the pump offers the possibility of vary the pressure of the water jet according to the type of material to be cut and / or the abrasive used
  • An advantage of using a high-pressure water jet lies first of all in the precision of the jet, which is very fine, which offers a tolerance of cutting edges of the order of a millimeter, preferably between 1, 5 and 3 millimeters, values determined by the manufacturers and corresponding to the local tolerances of the male and female parts.
  • the jet When cutting a material, the jet is preferably positioned obliquely to the surface of said material so as to improve the cutting power of the jet and its continuity, the angle between the jet and the surface of the material being determined according to the characterization of the assemblies and their constituent. This angle is positive or negative with respect to the advance of said jet during cutting, a positive angle resulting in a direction of movement of the jet identical to the direction of spraying of said jet, a negative angle resulting in a direction of movement opposite of the jet with respect to its direction of spraying.
  • the jet makes it possible to cut several thicknesses of materials simultaneously or during the same step.
  • the jet can cut several thicknesses of materials arranged in successive layers, parallel or otherwise, with respect to each other.
  • the cutting device makes it possible to angularly move the cutting means 2 so that the jet is continuously arranged in cutting orientation with respect to each of the layers of material to be cut.
  • the method consists of orienting the jet so that it is successively in optimum situation of cutting continuation with respect to the surface of each layer.
  • the movement of the jet can be carried out in space, in three dimensions, through moving means.
  • These displacement means may be in the form of at least one numerical axis 3 on which is articulated a cutting head 4 comprising said nozzle and its supply.
  • This digital axis can be positioned under six positioning axes.
  • these displacement means may be in the form of three digital axes 3A, 3B, 3C mounted on a gantry 5, the gantry surrounding said vehicle 1 to be cut so that the jet can circulate around the four faces of the vehicle and above the roof, as well as inside the volume of the object.
  • the digital axes 3 can be positioned movably on the gantry 5 so that they are located above said vehicle 1.
  • These digital axes 3 can be arranged orthogonally with respect to each other in order to generate a following displacement a classical Cartesian coordinate system with three coordinate axes or relative or satellite positioning.
  • the cutting head 4 can be oriented in space in three dimensions on displacement means determined in their locations by tracking.
  • the displacement or acceleration speed vectors of said digital axes 3 can be taken into account by the device according to the invention, in particular by management means, and calculated out of displacements, the residual acceleration vectors being considered and managed.
  • the cutting head 4 is mounted on an articulated arm 6 of the robot arm type integral with said pins 3 mounted on the frame 5.
  • This arm can be mounted inverted, or upside down on said moving means.
  • This arm 6 may preferably be a robot arm articulated along a numerical axis and according to the displacement situation, preferably of the so-called digitized wrist and preferably according to six digital axes, to give it optimal mobility.
  • the cutting device comprises eight or nine digital axes.
  • This arm 6 improves the cutting through a more precise positioning and offers the possibility of making cuts from the inside of the equipment or vehicle 1, the arm 6 supporting the jet passing through an opening such as windows, the doors, the tailgate or the like in the case of the cutting of a vehicle 1 automobile.
  • the numerical axes 3 and the arm 6 supporting the cutting head 4 can be controlled through a digital control, a programmable controller, computing systems or the like. These automatic management means offer the advantage of minimizing manual errors and allowing a reproduction of the same cut on different vehicles, guaranteeing the cutting coordinates permanently during the trajectories.
  • the means for conveying water under pressure from the high pressure pump to the volume or the cutting chamber may be in the form of at least one rigid pipe between the high pressure pump and the gantry 5 and at least one flexible hose from the gantry 5 to the arm 6 and the cutting head 4.
  • the latter When cutting the material or the vehicle 1, the latter is positioned on an ablocage reference 7 disposed on a tank 8 for recovering sludge composed of cutting water and abrasive. Fastening means may be added to hold the vehicle and / or the different parts once cut.
  • An advantage of the high-pressure water jet cutting according to the invention lies, in addition, in the fact of supporting on an arm 6 the jet of high pressure water, the means implemented with sufficient resistance to the weight said arm 6, the power developed by said jet of water as well as forces from the vectors of mechanical action at the level of the section.
  • the method according to the invention makes it possible, through the use of a jet of water at high pressure, to surgically cut the materials accurately, without smudging. In the manner of a microtome, the cuts can succeed one another at a short distance, thus producing close quarters facilitating the expertise.
  • Another advantage of the very high pressure jet cutting process lies in the speed of cutting, lasting a few tens of minutes, for cutting one to two vehicles per day.
  • the cutting method also has the advantage of being able to easily ensure safety around the cutting area.
  • the method according to the invention has the advantage of offering a system of cutting and scientific sampling, a precision, a repeatability as well as a repeatability in terms of course files but also in the three - dimensional and multi - material sense, without degrading said materials at the cutting, retaining their metallurgical characteristics and their residual stresses, position and assembly.
  • the cutting method according to the invention will also find its application in the field of the cutting of finished assemblies and assemblies of high value, such as a prototype or an aircraft, or for the realization of particular implantations or variants, in the case of a prototype or an installation of options.
  • the invention may also be used in the food industry for pasalisation, stratigraphic analysis or the analysis of products or materials, as well as in the development of three-dimensional tools, in particular the digitized cutting of materials, the serialization of the elements constituting them, the marking and tracing of a set or subset of assembled elements, prototyping and feedback on the constituent elements of large installations.
  • the platform according to the invention is designed to allow remote data transmission and management, to enable use in a difficult or confined environment: nuclear, explosion, contaminated, or other.
  • nuclear, explosion, contaminated, or other In particular the destruction of weapons, or explosives, or the dismantling of nuclear reactors, are preferred applications for platforms according to the invention.
  • the robotization in 8 axes at least allows to simulate the gestures of human operators in any medium.
  • the embedded platforms according to the invention are able to operate on very large structures: ship hulls, rolling mill trains, hull basins, lava flows.
  • a heliportable version allows the installation at any place of such a platform.
  • a robotic platform (8 axes) with its servo drives, and which integrates the processing of information including travel -types of berthing- to computerized online processing systems on the returns of processing tools (equipped with sensitive sensors mounted on the heads of robots and allowing the many applications as described).
  • the platform environment and associated with any technologies or tools that can be embedded on the platform. These means are technologically independent but are integrated for the management of specific parameters (start-stop of a service) (knowledge of security points or specific cycles), start-up time for projection flames for example downtime in flow protective gases at the end of a welding cycle under atmosphere.
  • the information processing parameters are processed by any means allowing the definition of digital routes or information on computer support by the CAD - CAD - CAM technologies in permanent development to process the various digital travel programs. It is important to define for waterjet cutting the following elements:
  • Draft deviation of forms constituting an envelope shape of the different undulations with respect to the reference dimensional geometric profile.
  • the performances concerning the rocks (of metamorphic or magmatic metamorphic hard or semi-soft type) the cuts are made according to the following characteristics: - retained thickness (type) ep 180 mm (superior possibility) with nozzles of 0.32 mm to 0.20 mm, pressures ranging from 1500 bars to 3800 bars.
  • the Rc% are from 3.3 to 12.8 with given speeds of 6 to 21.8 mm / min.
  • Typical bodies (1.80 mm and 0.84 mm) for surface conditions from 5.5 to 22.5.
  • the services concerning glasses and ceramics cuts are of the same type and typical value as for the rocks.
  • the feed rates are substantially reduced by 10 to 17%.
  • the recommended olivine type materials having a "ductility" better suited to this type of benefits.
  • the microtonimic performances concerning aluminum alloys can be approached according to different technologies whose low thicknesses and technologies of laser and plasma cutting can be used, underlining the problems of ZAT, vitrifications of the surfaces and general deformations coming from the thermal stresses at stake
  • the 8-axis movements of the platforms make it possible to work in space, particularly on the pursuit of shapes, emphasizing that the usual parameters of these technologies are entirely in adequacy with the current platforms as described.
  • These technologies are to be associated with microtonimic platforms.
  • the supersonic waterjet cuts follow the microtonimic concept to solve the various problems of shape and course for this type of embodiment, namely aluminum or aluminum alloy materials comprising thicknesses of 200 mm.
  • the parameters considered for a thickness of 200 mm have a Rc ranging from 2.6% to 12.7% with speeds recorded from 3.2 mm / min to 11.4 mm / min.
  • the shrouds as defined previously vary positively or negatively from the reference directional surface from 0.94 mm to -1.66 mm.
  • the rugosities retained in Ra vary from 1.2 to 2.4. Note the speed and precision in such thicknesses, process performance, without pollution and without metallurgical deterioration of the interfaces.
  • the thicknesses at the threshold of 30 mm have a Rc ranging from 4.5% to 18% for speeds ranging from 500 to 1700 mm / min.
  • the protocols of realizations and The shaping of the products is quite identical and comparable with regard to cuprous, cuprous aluminous alloys, bronze and brass alloys.
  • the services in the field of alloys of the nickel-chromium, austenitic and martensitic or refractory type, or so-called inconel-type exos or the like respond to the various characteristics described, ie to a thickness of 200 mm or more at 0.1 mm or less.
  • the parameters considered for a thickness of 200 mm have a Rc ranging from 3.2% to 12.9% with speeds recorded from 1.6 mm / min to 5.9 mm / min.
  • the envelope bodies as defined above vary positively or negatively with respect to the reference directional surface from 0.67 mm to 1.58 mm.
  • the rugosities retained in Ra vary from 0.8 to 16.
  • the speed and the precision in such thicknesses show the performances of the process, without pollution and without metallurgical deterioration of the interfaces.
  • the Rc range from 4.4% to 17.8%
  • Threshold thicknesses of 30 mm have Rc values ranging from 5.3 to 18.6 for speeds ranging from 400 to 1500 mm / min, the remains being positive and ranging from 0.3 mm to 0.6 mm for Ra ranging from 0.7 to 17.2. .
  • micro-thicknesses below lmm, have a Rc of 13.1% to 18.6% with theoretical speeds ranging from 4500mm / min to 1100 mm / min.
  • microtonimic services associated with the treatment of steels, iron-carbon alloys with metallurgical components as defined by the AFNOR and IRSID standards are to be considered in basic parameters identical to the family used as model in our description. Namely, stainless martensitic and austenitic types.
  • this family includes a wide range of properties inherent to the shaping of the various alloys of these materials, recalling once again that the different cutting criteria are to be compared to the parameters known in UGV and UTGV currently accepted by the profession.
  • microtonimic services applied to the terracotta family can be approached during the cuts with the same parameters as the previously described section concerning the families of granites, glasses and hard rocks, while stressing that, given the heterogeneity of the layers approached during these studies, variations from -15% to + 37% on the parameters defined are to be taken into consideration on microtonimic applications.
  • microtonimic performances in the leaves of wood and plastic are characterized by the following parameters:
  • the Rc varies from 3.2% to 11.8%; the speed was 7.7 mm / min at 29.1 mm / min with a clearance ranging from -1.77 mm to +0.97 mm and a roughness obtained between 5.76 and 21.24.
  • the Rc varies from 5.8% to 13.5% with speeds ranging from 36.2 mm / min to 85.7 mm / min with a clearance ranging from -0.17 mm at + 0.91 mm and a roughness of between 5.22 and 12.15.
  • the Rc range from 6.3% to 17.2% with speeds of 46.2 mm / min to 132 mm / min with a clearance ranging from -0.15 mm to +1 , 03 mm and a roughness of between 5.46 and 13.8.
  • Micro-thicknesses below 1 mm, have an Rc of 14.2% to 18.2% with speeds ranging from 5500 mm / min to 1400 mm / min (theoretical speed).
  • Microtonimic technologies make it possible to address much more complex families of sampling, cutting, stratigraphic analysis and machining services.
  • hollow bodies consisting of thin or thick walls with relative distances of greater or lesser importance, in the case of motor vehicles, chassis and / or sleepers, elements constituting the walls of aircraft comprising shielding plates, wall plates, glues and honeycombs and double walls, cases also widespread in manufactured goods including household appliances or consumer goods (computers, telephone and building telephones, building frames or French windows or electrical equipment-engines for example).
  • Microtonimics is a technique that claims the possible combination of different associated technologies including shot blasting, corunduming, surface preparation, appropriate coatings or paints with performance clauses, cost-effectiveness and accuracy of route definitions as previously specified.
  • microtonimie makes it possible to assert the versatility and the use of various tools associated with the microtonimic platforms of different installations combining speed, reliability, precision, repeatability, integration of technical and technological means, integration of digital means of route definition or parameter management, formatting of routes, complex application processes integrating learning modes or automatic, all in volumes ranging from lmm to the cube to a few hundred cubic meters and accuracies ranging from one hundredth of a millimeter to one centimeter.

Abstract

L'invention concerne une plate-forme (5) constituant un système combiné d'expertise, de d'inspection, de production, et/ ou de maintenance, assisté au travers de logiciels spécialisés, destiné au traitement d'au moins un produit. Elle est caractérisée par le fait qu'elle comprend : - des moyens de positionnement en référencement à au moins une balise au voisinage dudit produit, - des moyens de calcul de la position, de l'orientation, et des paramètres de mouvement de manipulateurs multi-axes supportés par ladite plate-forme (5) , lesquels manipulateurs étant aptes à la mise en oeuvre du traitement dudit produit.

Description

PLATE-FORME CONSTITUANT UN SYSTEME COMBINE D' EXPERTISE, D' INSPECTION, DE PRODUCTION, ET/OU DE MAINTENANCE.
La présente invention concerne une plate-forme constituant un système combiné d'expertise, de d'inspection, de production, et/ou de maintenance, assisté au travers de logiciels spécialisés, destiné au traitement d'au moins un produit.
La présente invention entre dans le domaine de la production industrielle et de l'expertise technique.
Une telle plate-forme est un système conçu pour permettre, en un seul lieu, l'exécution des missions de laboratoires, de simulation, de modélisation, didactiques, de recherches, de développement, d'études, d'applications, transdisciplinaires , de technologies cognitives , d' ingénierie simultanée, ou encore d'analyses systématiques.
Elle trouvera préférentiellement son application dans la mise en oeuvre de procédés sur des produits complexes (notamment multi-matériaux) et/ou de grande taille et de faible mobilité, par exemple pour la découpe de matériel. L'exemple représenté sur la figure 1 représente le cas de la découpe d' un véhicule 1 , notamment et de façon non limitative dans le domaine de l'industrie automobile, navale, ferroviaire, aéronautique, ou autre.
Les systèmes connus pour l'inspection, la fabrication, l'usinage, la réparation, la finition, l'assemblage, de produits complexes , ou encore pour la simulation de process tels que des écoulements , sont limités dans leurs performances par des limites liées à :
- l'occupation de positions dans l'espace l'acquisition de ces positions avec différents paramètres des dérivées dans le temps de ces positions (vitesse, accélération, jerk, ou autre)
- le respect de tolérances dimensionnelles réduites, en particulier dans le cas de produits de grandes dimensions, tels que des cellules d' automobiles , d' aéronefs ou de navires - la nécessité d'emprises au sol ou au voisinage de ces produits
- la complexité de mise en œuvre simultanée, dans l'espace, de différents systèmes d'inspection, de production ou d' analyse .
On connaît notamment les cas de :
- simulations d'écoulement en souffleries ou en bassins de carènes, avec la problématique de mise en œuvre de capteurs dans certaines zones de l'espace - simulations d'ondes de choc, tsunamis, explosions, déflagrations , séismologie , vulcanologie
- usinage sur machines-outils robots de montage, de traitement, de revêtement (peinture, soudure, métallisation ou analogue) - contrôle tri-dimensionnel
- contrôle dynamique, tel que suivi d'un objet mobile par des caméras ou des palpeurs, des prélèvements dans un flux gazeux, liquide ou visqueux (gaz, métal en fusion, lave) par des sondes de prélèvement, ou encore apport de réactifs d'expérimentation dans un milieu statique ou dynamique
- prise de mesures par des capteurs de types divers, tels que Pitôt, microphone, piézo, optique, thermique, ou autres .
La découpe d'un matériel consiste à sectionner tout ou partie desdits éléments constitutifs et, est envisagée afin d'étudier, par exemple, les contraintes que subissent les matériaux lors de l'assemblage ou de l'utilisation dudit matériel . En particulier, dans le domaine automobile ou de l'aéronautique, la découpe de tout ou partie d'un véhicule à différentes étapes de sa fabrication permet d' analyser les tensions que subissent les matériaux, par exemple le châssis après le ferrage, les vitres après la pose, les homologations de procédé de fabrication (collage, peinture, soudure, etc.)-
La découpe entre aussi dans le domaine de l'expertise, par exemple pour expertiser la déformation d'une partie de l'habitacle lors d'un crash-test ou d'un accident ainsi que la déformation liée à une utilisation prolongée ou dans des conditions particulières .
La découpe a donc un rôle de contrôle et d'expertise du matériel . En effet, la radiographie d'un véhicule ne peut pas fournir une information précise sur un ensemble hétérogène de matériaux, les coefficients d'absorption variant en fonction des matériaux. C'est pourquoi on a recours à la découpe des matériaux, notamment en mode préparatoire ou d'expertise. Tout particulièrement, afin de comparer un matériel par rapport à un matériel dit témoin, il est nécessaire de réaliser deux découpes rigoureusement identiques, à partir de points de référence . Un dispositif de découpe doit donc posséder un système de coordonnées ou de référencement très précis et fiable afin de reproduire des coupes identiques d'un matériel à un autre.
L'état de la technique connaît déjà un dispositif de découpe de matériaux hétérogènes comprenant des moyens de découpe se présentant sous la forme d'une scie circulaire, à ruban, d'une meule ou d'un câble. Ces moyens s'avèrent être peu précis dans la tolérance de la découpe qui varie de 1 à 5 cm. De plus, un inconvénient de l'utilisation d'une scie réside dans la déformation locale des matériaux lors de la découpe, notamment au niveau des tôles et lors de la découpe simultanée de plusieurs matériaux différents (métal, caoutchouc, tissu, etc.) qui provoque des bavures, faussant ainsi l'expertise qui sera réalisée ultérieurement sur ces matériaux. De surcroît, un tel dispositif ne permet pas la découpe du verre . II a été imaginé un dispositif de découpe utilisant un rayon laser. Beaucoup plus précis, le laser pose toutefois le problème de ne pas pouvoir découper simultanément plusieurs matériaux de natures différentes en raison des contraintes liées à la focalisation du rayon sur le matériau à découper. De plus, la découpe de certains matériaux n'est pas précise, en particulier les matériaux polymères employés dans l'isolation phonique, thermique ou pour l'étanchéité du véhicule et qui fondent sous l'effet de la chaleur.
D'autres dispositifs ont été envisagés tel la découpe au plasma, au chalumeau, par cisaillage ou par ultrasons mais n'apportent pas entière satisfaction, notamment en raison de la dégradation subie par les matériaux.
En outre, les dispositifs de l'état de la technique présentent les inconvénients d'être coûteux en énergie et d'un rendement faible, à raison d'une ou deux découpes de véhicules par semaine. De plus, les arêtes découpées s'oxydent rapidement, notamment au travers d'une formation de rouille qui est constatée sur les parties métalliques , gênant ensuite l'expertise. Les dispositifs existants ne permettent pas une découpe satisfaisante de certains matériaux particulièrement résistants, comme le verre, ou des matériaux élastiques comme certains revêtements intérieurs en tissus, polymères, etc. Les coupes de ces matériaux présentent alors des bavures. De plus, lorsque plusieurs pièces, constituées de matériaux différents, sont superposées, les dispositifs de découpe connus n'apportent pas la qualité de découpe adéquate, voire ne permettent simplement pas cette découpe hétérogène.
Enfin, les dispositifs utilisés n'ont pas la précision requise pour reproduire des découpes identiques d'un matériel à un autre, notamment en raison du système de coordonnées et des points de références utilisés. En particulier, il est connu d'établir manuellement, dans le cas d'une découpe par un dispositif mécanique comme une scie, les coordonnées de découpe, augmentant par conséquent la marge d' erreur et la tolérance d'une telle découpe. De surcroit, la poursuite d'une telle découpe n'est pas régulière.
La présente invention a pour but de pallier les inconvénients de l'état de la technique en proposant une plate-forme unique constituant un système complet d'expertise, de mise en œuvre de moyens d'inspection et/ou d'usinage, et de mise en œuvre de logiciels spécialisés, pour le traitement d'un ou plusieurs produits.
Un tel système est basé sur l'utilisation de manipulateurs multi-axes, en combinaison avec des moyens techniques particuliers . L' agencement de ces manipulateurs est conçu apte à pallier les inconvénients de l'état de la technique, en permettant la mise en œuvre de procédés particuliers sur des zones difficiles d'accès, telles que fluides en mouvement, installations immergées, ou structures de grand volume ou encore d' emprise au sol importante . La plate-forme selon l'invention se dégage de l'emprise au sol au voisinage du produit, et autorise une intervention sur ce dernier, y compris dans des conditions difficiles de confinement, d'explosabilité, ou similaire.
Elle permet l'évolution dans l'espace d'au moins un dispositif de mise en œuvre d'un procédé d'inspection, de production, de contrôle, de mesure, d'expérimentation, de génération de flux (gazeux, liquide, visqueux, solide, vibratoire, ou autre) , dans des conditions de maîtrise des tolérances de positionnement, de répétabilité, en permettant l'accès à des niveaux de précision que l'état de la technique ne permettait pas d'obtenir.
L'emploi de manipulateurs multi-axes selon l'invention permet l'accès à l'intérieur des structures constituant les produits à inspecter, à fabriquer, ou à entretenir. La plate-forme selon l'invention trouve un intérêt tout particulier pour la mise en œuvre de procédés appliqués à des produits hétérogènes .
Dans une exécution particulière de l'invention, les moyens de production mettent en œuvre un procédé de découpe simultanée de plusieurs épaisseurs de matériaux hétérogènes, offrant une précision reproductible de l'ordre du millimètre, diminuant l'oxydation des arêtes une fois découpées et respectant l'état des matériaux en présence dans des modes d' assemblage . De plus le procédé de découpe selon l'invention et son dispositif de mise en œuvre permettent la découpe en trois dimensions et l'accès pour la découpe à l'intérieur dudit matériel . Enfin, il propose un rendement supérieur pour un coût plus faible comparé aux dispositifs connus .
Pour ce faire la présente invention concerne une piate- forme constituant un système combiné d'expertise, de d'inspection, de production, et/ou de maintenance, assisté au travers de logiciels spécialisés , destiné au traitement d' au moins un produit, ladite plate-forme est caractérisée par le fait qu'elle comprend : - des moyens de positionnement en référencement à au moins une balise au voisinage dudit produit, des moyens de calcul de la position, de l'orientation, et des paramètres de mouvement de manipulateurs multi-axes supportés par ladite plate-forme, lesquels manipulateurs étant aptes à la mise en œuvre du traitement dudit produit.
Selon une caractéristique de la plate-forme selon l'invention, elle est, selon le cas, fixe au sein d'un environnement dédié, ou mobile, au travers de moyens de déplacement et de ses moyens de positionnement.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la plate-forme est conçue apte à combiner le cycle de travail des manipulateurs de mise en œuvre des différents procédés avec le cycle d' approvisionnement en produits , notamment effectué par de tels manipulateurs ou par des manipulateurs dédiés .
Selon une autre caractéristique encore, la plate-forme selon l'invention est conçue apte à coopérer avec d'autres plates-formes du même type, soit pour le traitement d'un produit de grande taille, soit par transfert de produit d'une plate-forme à l'autre, notamment par palettisation ou similaire .
Selon une caractéristique particulière de l'invention, un des procédés mis en œuvre consiste en un procédé de découpe simultanée de matériaux hétérogènes, notamment constituant un matériel ou un véhicule, dans lequel lesdits matériaux hétérogènes sont découpés simultanément par des moyens de découpe à fluide sous haute pression sous la forme d'un jet de fluide à haute pression avec ou sans charge.
Selon une caractéristique particulière de ce mode particulier de réalisation, les stratégies d'usinage employées en découpe sous jet à haute pression sont identiques à celles utilisées en usinage grande vitesse à l'outil.
Selon une autre caractéristique particulière de ce mode particulier de réalisation, ces stratégies définissent au moins les paramètres constitués par l'avance, l'angle d'inclinaison du jet, la pression du jet, le hachage de la pression du jet, la nature et la concentration du fluide, la nature et la granulometrie et la concentration de coagulant, notamment sous la forme de résines, la nature et le grade et la concentration du ou des abrasifs véhiculés par le jet, la nature et la forme et le diamètre de la buse, et la distance entre le nez de buse et la surface du produit et/ou tous autres outils ou technologies embarquables . Avantageusement, l'eau du jet est soumise à une pression allant jusqu'à 4 100 bars.
De préférence, la charge consiste à ajouter un abrasif, notamment sous forme de particules minérales, au jet d'eau sous pression. De plus, ledit abrasif est constitué en tout ou partie de particules d'olivine, de corindon, de grenat ou d'une combinaison de ces derniers .
Avantageusement, ce procédé consiste à déplacer le jet dans l'espace selon les trois dimensions, en particulier à l'intérieur dudit matériel ou véhicule, au travers de moyens de déplacement, notamment au moins un axe numérique, en particulier huit ou neuf axes numériques .
De préférence, ce procédé consiste à orienter le jet lors de son déplacement de façon à ce qu'il soit en biais par rapport à la surface du matériau à découper, formant un angle de coupe variant en fonction du matériau. L'invention concerne aussi un dispositif de mise en œuvre du procédé de découpe précédent comprenant des moyens de découpe simultanée de matériaux hétérogènes se présentant sous la forme d'un jet d'eau à haute pression avec ou sans charge .
Avantageusement, ledit jet comprend une tête de découpe orientée dans l'espace selon les trois dimensions sur des moyens de déplacement déterminés, en leurs emplacements, par suivi de trajectoire . De plus, lesdits moyens de déplacement comprennent au moins un axe numérique, en particulier trois axes numériques montés sur un portique recevant un bras inversé, de type bras de robot pourvu d' au moins un axe numérique , de préférence six axes numériques . D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre des modes de réalisation non limitatifs de l'invention, dont l'un en référence à la figure 1 annexée.
La figure unique représente une vue schématique d'un dispositif de découpe selon l'invention.
La présente invention concerne une plate-forme constituant un système combiné d'expertise, d'inspection, de production, et/ou de maintenance, assisté au travers de logiciels spécialisés, destinée au traitement d'au moins un produit.
Une telle plate-forme est un système conçu pour permettre, en un seul lieu, l'exécution des missions de laboratoires, de simulation, de modélisation, didactiques, de recherches, de développement, d'études, d'applications, transdisciplinaires , de technologies cognitives , d' ingénierie simultanée, ou encore d'analyses systématiques.
Elle trouvera préférentiellement son application dans la mise en oeuvre de procédés sur des produits complexes (notamment multi-matériaux) et/ou de grande taille et de faible mobilité, par exemple pour la découpe de matériel. L'exemple représenté sur la figure 1 représente le cas de la découpe d' un véhicule 1 , notamment et de façon non limitative dans le domaine de l'industrie automobile, navale, ferroviaire, aéronautique, ou autre.
La plate-forme selon l'invention comporte des moyens d'analyse et de commande centrés sur l'utilisation et l'enrichissement d'une base de données techniques. Des logiciels spécialisés, tels que CFAO ou analogues, prennent en charge les données relatives à la tâche à effectuer, les résultats des mesures des différents capteurs installés sur la plate-forme au niveau des manipulateurs multi-axes, ou encore sur des positions annexes dans le domaine d'évolution de ces manipulateurs , effectuent la comparaison avec les données de la base de données et les résultats des calculs propres à ,1a mise en œuvre des procédés concernés, et génèrent les consignes de déplacement ou d' actionnement de moyens installés sur les manipulateurs multi-axes ou dans le volume de travail, en liaison avec les logiciels de gestion des paramètres propres aux outils spécifiques embarqués ou aux fonctions physiques mis en œuvre pour l'exécution des procédés . Les fichiers numériques ainsi traités peuvent également être transmis, à d'autres plates-formes, ou à des centres de stockage ou de calcul extérieurs .
En particulier, dans le cadre d'une production industrielle, le transfert de données permet de gérer l'ordonnancement de l'approvisionnement des matières premières et/ou composants , et le séquencement de la production, aussi bien en amont qu'en aval de la plate-forme.
La plate-forme selon l'invention est un système combinant des moyens d' analyse et de gestion, pour la manœuvre d'un dispositif de mise en œuvre d'un procédé, ces moyens d' analyse et de gestion pouvant être à distance de ce dispositif .
Un tel dispositif comporte , dans tous les cas , une structure de base indéformable. Dans un premier mode d'exécution, tel que visible sur la figure 1 , cette structure de base indéformable est installée à demeure dans un environnement, local ou emplacement, dédié.
Dans un deuxième mode d'exécution, cette structure de base est conçue mobile à l'aide de moyens de déplacement, tel que des roues, des patins, des chenilles, des véhicules associés, ou similaire. La plate-forme comporte alors des moyens de repérage dans l'espace, en position et en mouvement, par rapport à des balises fixes de position connue , par exemple des moyens GPS , ou de repérage optique , ou sonore, ou mécanique, ou autre ; des moyens de traitement que comporte la plate-forme calculent les paramètres de sa position et de son mouvement par rapport auxdites balises et par rapport au produit dont le traitement est envisagé .
Dans une application préférée, tel que visible sur la figure 1, la structure de base indéformable est constituée d'un portique, par rapport auquel sont conçus mobiles un ou plusieurs manipulateurs multi-axes, tels que poutres à mouvements croisés, chariots linéaires ou rotatifs, robots multi-axes, notamment 6 axes, ou similaires, de tels manipulateurs multi-axes pouvant être avantageusement combinés entre eux. Ainsi dans l'exemple représenté sur la figure 1, un robot 6 axes est monté sur un chariot à mouvement linéaire sur une poutre elle-même en mouvement linéaire par rapport au portique. Différentes combinaisons sont imaginables, sans s'éloigner du principe de l'invention. Notamment en environnement de ligne de production automobile, en maintenance d' aéronef ou de navire , on trouvera un intérêt particulier à décliner, entre autres, les combinaisons suivantes, nullement limitatives: au moins une poutre en débord par rapport au portique, conçue apte à embarquer, aussi bien dans la zone comprise entre les montants du portique que pour les zones externes, des chariots munis de robots - montage pivotant d'au moins un robot par rapport à un chariot ou à une poutre, ce robot étant apte à fonctionner de manière inversée
- montage pivotant d' au moins un chariot ou un robot par rapport à une poutre, conçu apte à permettre aussi bien l'évolution de ce chariot ou robot dans la zone interne au portique, que dans la zone extérieure à ce même portique, de façon à autoriser la libération complète d'un volume de passage par exemple lors d'un changement de produit sous le portique, ou d'une évolution de celui-ci sur une nouvelle zone de travail . Dans d'autres modes de réalisation, la structure de base indéformable peut avantageusement se présenter sous la forme d'un châssis muni d'une colonne, autour de laquelle sont conçus aptes à évoluer les différents manipulateurs multi-axes , selon des mouvements de rotation et/ou linéaires . Une telle colonne peut avantageusement, pour certaines applications de très grandes dimensions , être constituée sous forme d'une colonne télescopique avec des guidages de précision incorporés, garantissant la précision de positionnement dans toutes ses positions de déploiement et permettant d' avoir une course sensiblement augmentée .
Ce mode de réalisation est particulièrement approprié à l'entretien de gros navires :
- lors des opérations en cale sèche, sous la forme d'une plate-forme mobile sur le fond ou sur les flancs, ou encore sur le bord de la cale sèche, de façon à pouvoir traiter la coque, ainsi que les organes de propulsion, hélices ou en particulier pods, ou encore de direction. On citera les applications de réparation suite à avaries (fréquentes dans le cas des pods) , de décapage, de traitement anti-corrosion, de projection de matériaux, notamment céramiques, ou encore de peinture ; sous la forme de plate-forme immergée, permettant l'exécution d'opérations analogues de maintenance, sans immobiliser le navire ailleurs que dans une escale, ni nécessiter la location d'une cale sèche toujours très coûteuse. Une telle plate-forme immergée au niveau d'un mouillage comporte avantageusement une cloche applicable sur la coque autour de la zone à traiter, au niveau de laquelle cloche il est possible, après avoir procédé au vidage de celle-ci, d'effectuer ces travaux de maintenance. Dans un autre mode encore de réalisation, la structure de base se présente sous la forme d'un châssis, par rapport auquel une colonne est conçue inclinable à l'aide de moyens de rotulage , notamment motorisés .
On comprend que de telles liaisons par rotulage motorisé peuvent intervenir au niveau des différents organes constituant des manipulateurs multi-axes, la combinaison et l'empilement de ceux-ci n'étant limités que par la déperdition de précision due aux jeux mécaniques entre eux.
A ce propos, la plate-forme selon l'invention peut, encore, incorporer des moyens de repérage relatif entre les différents éléments manipulateurs qui la composent. Les moyens logiciels que comporte la plate-forme selon l'invention sont alors, avantageusement, conçus aptes à effectuer les corrections de mouvement selon la comparaison entre les positions de consigne et les positions atteintes, avec gestion des écarts.
La plate-forme selon l'invention est conçue comme un système expert unique, mettant en œuvre des moyens logiciels permettant d'effectuer successivement ou simultanément différentes opérations sur le produit à traiter. Ceci est particulièrement important quand l'immobilisation d'un produit est coûteuse, notamment dans le cas d'un navire ou d'un aéronef. La plate-forme permet ainsi, sans déplacer le produit, de réaliser en un laps de temps extrêmement restreint, de l'ordre de quelques heures, un ensemble d'opérations nécessitant, dans une installation industrielle classique, plusieurs jours ou plus fréquemment plusieurs semaines. A cet effet, les outils logiciels appartenant à la plate-forme constituent des moyens d'expertise aptes à mettre en œuvre, de façon automatique ou semi-automatique selon l'option retenue dans le cas d'espèce, des algorithmes de décision. Le résultat de ces calculs permet de déclencher la commande des manipulateurs multi-axes idoines pour la mise en œuvre des procédés requis par le résultat de l'expertise.
Il est rappelé à ce propos que les différents manipulateurs multi-axes sont conçus aptes à mettre en œuvre différents procédés et outils périphériques associés .
A titre d' exemple non limitatif une plate-forme selon l'invention, dédiée à la réparation de pièces aéronautiques, pourra comporter : - des moyens d'ablocage de la pièce à traiter des moyens de contrôle santé non destructifs, optiques, tels que magnétoscopie ou ressuage, ou encore par courants de Foucault ou analogue des ensembles de capteurs tels que caméras ou analogue des moyens optiques ou mécaniques de mesure tridimensionnelle
- des moyens logiciels de dégauchissage de la géométrie de la pièce aéronautique en cours de traitement - des moyens logiciels de comparaison des cotes relevées avec les sections admissibles autorisées par le constructeur de la pièce et les services officiels
- des moyens d'usinage par enlèvement de matière de zones où les moyens et capteurs de contrôle santé ont identifié un défaut à éliminer jusqu'à sa disparition complète
- des moyens logiciels de suivi des cotes atteintes lors de l'enlèvement de matière, jusqu'à cessation de cette opération - des moyens logiciels d' algorithme de décision en fonction des cotes mesurées: rebut, ou choix d'une solution de réparation, telle que reprise d'usinage, baguage, pose d'un insert, métallisation
- des moyens d'usinage pour une reprise d'usinage - des moyens d'approvisionnement et de montage de bague ou d' insert - des moyens de métallisation
- des moyens d'usinage après métallisation
- des moyens de marquage des moyens d'édition et de transmission des opérations effectuées, et de mise à jour d'une base de données .
La rénovation de matériel tel que des ailettes de turbines trouve dans la plate-forme selon l'invention un outil particulièrement économique en raison de la réduction du cycle d'immobilisation des matériels, et en l'économie de temps de préparation importants pour la mise en œuvre des différents procédés successifs .
Selon un autre exemple, une plate-forme dédiée à l'assemblage par collage de demi-coques de navires de plaisance en matériaux composites pourra comporter :
- des moyens d' ablocage des deux demi-coques
- des moyens de déformation locale des demi-coques
- des moyens tridimensionnels de contrôle, optiques ou mécaniques - des moyens de collage par point
- des moyens de meulage
- des moyens de collage en cordon
- des moyens de maintien en pression de l'interface des deux demi-coques - des moyens de séchage
- voire des moyens de peinture, marquage et finition, par exemple.
Dans de nombreuses applications, un montage suspendu des manipulateurs multi-axes est préféré, afin de libérer l'emprise au sol, ce qui permet de consacrer au produit à traiter tout l'espace au sol disponible. Un tel montage est particulièrement bien adapté aux chaînes de montage automobile, où tout retournement du véhicule est a priori exclu. On notera à ce propos que le choix de robots multi- axes montés sur des chariots permet alors de traiter aussi bien l'extérieur que l'intérieur du véhicule, et aussi bien le dessus et les flancs que le dessous du véhicule, quand celui-ci arrive dans une position surélevée par rapport à la ligne de montage.
La plate-forme selon l'invention comprend des moyens de positionnement dans l'espace par rapport à des balises au voisinage du ou des produits à traiter, des moyens de calcul de la position, de l'orientation, et des paramètres de mouvement de manipulateurs multi-axes qu'elle comporte. Ces manipulateurs sont chacun conçus aptes à la mise en œuvre d'un moins un procédé pour le traitement des produits sur la plate-forme .
Dans le mode de réalisation statique de la plate-forme, le positionnement dans l'espace est de préférence effectué en mettant en œuvre les moyens utilisés pour les centres d'usinage de grandes dimensions, tels que règles optiques ou électroniques, vis ou crémaillères de précision, ou analogue. Dans le mode de réalisation correspondant à une plateforme mobile, les moyens de positionnement sont de préférence sous forme optique, ou GPS, ou analogue. La présente invention a été plus particulièrement conçue pour équiper les manipulateurs multi-axes de moyens de mise en œuvre de procédés techniques tels que :
-découpe selon 8 axes, ou davantage, de matériaux hétérogènes, notamment par jet fluide pouvant incorporer de l'abrasif
- prélèvements d'échantillons sous forme d1 éprouvettes caractérisés par leur forme : éprouvettes de traction, éprouvettes de compression, prélèvements par carottages et micro-carottages , prélèvements chirurgicaux - microtomie, c'est-à-dire découpe en tranches extrêmement fines , pas nécessairement planes , à des fins d' analyse
- usinage 8 axes ou davantage, dégauchissage, traçage, marquage - revêtements, notamment en alliages projetés, hypersonique HP/HVOF, supersonique plasma, rechargement au fil ,
- peinture, notamment en couches calibrées,
- découpe plasma (découpe, fouille) laser (visualisation faisceau, marquage, découpes spéciales, soudage) reconnaissance de formes (palpage, caméra audio, infra-rouge)
- parcours de simulation (physique, vidéo, simulation, visualisation de parcours (simulation sur maquette avec effets dimatologiques ou de fumées) . L'invention permet la reproduction de cycle d'écoulement volumique (objet en apesanteur, visualisation d'écoulement fluide en soufflerie) , définition de profils
- collage - grenaillage, sablage, grenaillage de pré-contrainte, découpe par sablage
- tête sensitive, palpage multi-dimensionnel
- manutention de micro-charges, de charges fragiles, ou, au contraire, de charges lourdes ou volumineuses - assemblage, montage de pièces ou de sous-ensembles en petites, moyennes ou grandes séries, en petits, moyens ou gros volumes contrôle de process d'assemblage (sur produit manufacturé type) : téléphone portable, cartes d'ordinateur, ensembles électroniques, joints mécano soudés, appareils ménagers, caisses de voitures, éléments d'aéronefs soudage, notamment de joints, de hublots, de piquages, manutention à pinces, procédés de joints soudés
TIG, MAG, MIG et analogues - rivetage
- dépôt de matériaux, tels que joints colle, joints d'étanchéité, marquage, sérigraphie ou analogue prototypage, notamment prototypage rapide tel que stéréolithographie ou analogue, maquettage - contrôle destructif, essais de traction, torsion, résilience ou analogue contrôle non destructif, ressuage, magnétoscopie, courants de Foucault, radiographie, RMN, ou analogue
- analyse de matériaux, notamment métallurgiques
- mesure de grandeurs physiques pour l'expertise de lingots, lingotières, météorites, assemblages hétérogènes, matériels manufacturés (tels que téléphones, télécommandes, appareils électroniques) , usinages de phases, productions technologiques, contrôle, mises en forme optionnelles
- conceptions (design, architecture, mode, art de la table, productions artistiques, maquettage, prototypes)
- définition numérique ou par apprentissage de process complexes maintenance matériels pièces chaudes (turbines terrestres, embarquées, d'aéronefs) - technologies de l'électricité (turbines, lignes électriques, transformateurs, alternateurs)
- découpe de lingots (analyses métallurgiques et/ou structurelles) pour des centres d'expertise et de recherches scientifiques - découpe de momies antiques (mise en place de protocole avec reconnaissance de formes et de parcours type) . Le mode opératoire bénéficie, dans une application préférée, de la pascalisation (propreté du jet d'eau haute pression détruisant les bactéries au dessus de 900 bars) - dosage de produits (analyses chimiques ou métallurgiques) ,
- sondages de test et de contrôle, définitions et visualisations de parcours ou d' itinéraires complexes notamment sur maquettes , - visualisations d'écoulements fluides,
- manipulations et orientations complexes d' appareils et de fonctions d'investigations, validations de procédés (expertise, test, production) , et - ergonomie volumique (simulations spaciales) .
La précision dimensionnelle que permet d'obtenir, pour la mise en œuvre des procédé ci-dessus, d'une plate-forme analogue à celle représentée sur la figure 1 , est de +- 0,5 mm au cube.
La combinaison d'outillages multiples permet de conjuguer les avantages de systèmes à acquisition de données, de systèmes à apprentissage, de systèmes à restitution de données, de systèmes paramétrables (multi-couches, multi- matériaux) , pour des applications de production, de maintenance, de rénovation, de préparation de surface, d'intervention sectorielle (sur forme).
Dans le cas particulier de la mise en œuvre d'un procédé de découpe, la mise en œuvre de ce procédé de découpe selon l'invention permet une analyse immédiate du comportement des matériaux en déformation et de leur résistance, notamment au travers du pointage de références géométriques sur les matériaux découpés par rapport à leur positionnement initial sur un matériau de référence. A ce propos, selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le point de référence du système de coordonnées peut être le moyeu avant droit d'un véhicule automobile.
La présente invention utilise des moyens de découpe 2 par jet d'eau très haute pression. Une pompe haute pression, non représentée, située à l'extérieur du volume de découpe achemine au travers de tuyau souples et/ou rigides l'eau sous pression jusqu' audit volume de découpe. L'eau à haute pression, ainsi distribuée à la manière d'air comprimé, est concentrée au passage dans une buse en un jet ayant la puissance nécessaire pour sectionner des matériaux de densité élevée, notamment le métal ou tout autre matériau. Selon un mode de réalisation, ladite pompe haute pression, d'une puissance variant de 15 à 50 CV, peut alimenter plusieurs jets d'une puissance de 10 à 12 CV.
Un jet d'eau, dit pur, peut être utilisé pour des matériaux dits non durs . Dans le cas de matériaux dit durs, une charge, notamment sous la forme d'un abrasif, peut être ajouté à l'eau sous pression pour améliorer la puissance de découpe dudit jet. Ce dernier est de l'ordre de quelques dixièmes de millimètres de diamètre pour une pression variant de basse à haute, soit l'équivalent de plusieurs milliers de bars, en particulier allant jusqu'à 4 100 bars.
A ce propos, l'abrasif ajouté à l'eau sous pression permet d' améliorer le pouvoir de découpe du jet et sont des véhicules d'énergie cinétique associés au jet d'eau. Cet abrasif peut être préférentiellement de type particule minérale et choisi en fonction du type de matériau à sectionner, certains minéraux plus durs étant utilisés pour couper l'acier ou le verre. En particulier, l'abrasif peut être constitué, de façon non limitative, en tout ou partie de particules de grenat, d'olivine, de corindon ou d'une combinaison de ces produits. L'abrasif est véhiculé en amont de la buse pour être intégré au jet d'eau. Un coagulant de type résine pourra être ajouté facilitant ainsi la focalisation du jet et caractérisant la rhéologie de déplacement des particules . L'ajout et la pulvérisation d'abrasif confèrent un autre avantage à la découpe par jet d'eau à haute pression en écrouissant les arêtes de la découpe. Ces arêtes sont alors partiellement protégées de l'oxydation ou de la corrosion. En particulier, cet écrouissage diminue la formation de rouille prématurée, notamment sous la forme de fleur de rouille.
De plus, le changement du type d'abrasif, suivant les matériaux à découper, peut s'effectuer rapidement au travers d'un changement de la buse et du système d'alimentation. En particulier, plusieurs buses peuvent être montées à la manière d'un barillet ou d'une rampe pour pouvoir être permutées automatiquement en fonction des besoins . Ceci procure l'avantage de n'équiper les moyens de découpe 2 que d'un unique moyen d'acheminement de l'eau sous pression au travers de plusieurs systèmes de gestion et de distribution d'abrasif.
Un paramétrage de la pompe offre la possibilité de faire varier la pression du jet d'eau en fonction du type de matériaux à découper et/ou de l'abrasif utilisé
Un avantage de l'utilisation d'un jet d'eau à haute pression réside tout d'abord dans la précision du jet, très fin, qui offre une tolérance des arêtes de découpe de l'ordre du millimètre , de préférence entre 1 ,5 et 3 millimètres , valeurs déterminées par les constructeurs et correspondant aux tolérances locales des pièces mâles et femelles .
Lors de la découpe d'un matériau, le jet est positionné de préférence en biais par rapport à la surface dudit matériau de manière à améliorer la puissance de découpe du jet et sa continuité, l'angle entre le jet et la surface du matériau étant déterminé en fonction de la caractérisation des assemblages et leur constituant. Cet angle est positif ou négatif par rapport à l'avancée dudit jet lors de la découpe, un angle positif se traduisant par un sens de déplacement du jet identique au sens de pulvérisation dudit jet, un angle négatif se traduisant par un sens de déplacement opposé du jet par rapport à son sens de pulvérisation. De plus, le jet permet de sectionner plusieurs épaisseurs de matériaux simultanément ou au cours de la même étape. En particulier, le jet peut sectionner plusieurs épaisseurs de matériaux disposés en couches successives, parallèlement ou non, les unes par rapport aux autres. Le dispositif de découpe permet de mouvoir angulairement les moyens de découpe 2 de manière à ce que le jet soit continuellement disposé en orientation de coupe par rapport à chacune des couches de matériau à sectionner. Dans le cas de couches disposées dans n'importe quel sens, le procédé consiste à orienter le jet de façon à ce qu'il soit successivement en situation optimale de poursuite de coupe par rapport à la surface de chaque couche.
A ce propos, le déplacement du jet peut s'effectuer dans l'espace, selon les trois dimensions, au travers de moyens de déplacement. Ces moyens de déplacement peuvent se présenter sous la forme d'au moins un axe numérique 3 sur lequel est articulée une tête 4 de découpe comprenant ladite buse et son alimentation. Cet axe numérique peut être positionné sous six axes de positionnement. En particulier, ces moyens de déplacement peuvent se présenter sous la forme de trois axes numériques 3A,3B,3C montés sur un portique 5, le portique entourant ledit véhicule 1 à découper de manière à ce que le jet puisse circuler autour des quatre faces du véhicule et au-dessus du toit, ainsi qu'à l'intérieur du volume de l'objet. Notamment, les axes numériques 3 peuvent être positionnés mobiles sur le portique 5 de façon à ce qu' ils soient situés au-dessus dudit véhicule 1. Ces axes numériques 3 peuvent être disposés orthogonalement les uns par rapport aux autres afin de générer un déplacement suivant un repère cartésien classique à trois axes de coordonnées ou avec des positionnements en repères relatifs ou satellitaires .
La tête de découpe 4 peut être orientée dans l'espace selon les trois dimensions sur des moyens de déplacement déterminés, en leurs emplacements, par suivi de trajectoire. Les vecteurs de vitesse de déplacement ou d'accélération desdits axes numériques 3 peuvent être pris en compte par le dispositif selon l'invention, en particulier par des moyens de gestion, et calculés hors des déplacements, les vecteurs d' accélération résiduelle étant considérés et gérés .
Cette disposition des moyens de déplacement sous la forme d'un portique permet de dégager le volume de découpe et de mouvoir les moyens de découpe 2 tout autour du véhicule 1 ou du matériel à expertiser. Selon un mode de réalisation de l'invention, la tête 4 de découpe est montée sur un bras 6 articulé, de type bras de robot solidaire desdits axes 3 montés sur le portique 5. Ce bras peut être monté inversé, soit à l'envers, sur lesdits moyens de déplacement. Ce bras 6 peut être de préférence un bras de robot articulé selon un axe numérique et selon la situation de déplacement, de préférence de type dite de poignet numérisé et de préférence selon six axes numériques, pour lui donner une mobilité optimale. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de découpe comprend huit ou neuf axes numériques. Ce bras 6 permet d'améliorer la découpe au travers d'un positionnement plus précis et offre la possibilité de réaliser des découpes à partir de l'intérieur du matériel ou véhicule 1, le bras 6 supportant le jet traversant une ouverture telle les fenêtres, les portes , la pavillon arrière ou analogue dans le cas de la découpe d'un véhicule 1 automobile.
Les axes numériques 3 et le bras 6 supportant la tête de découpe 4 peuvent être commandés au travers d'une commande numérique, d'un automate programmable, des systèmes de calcul ou analogue. Ces moyens de gestion automatique offrent l'avantage de minimiser les erreurs manuelles et de permettre une reproduction d'une même découpe sur des véhicules différents, garantissant les coordonnées de coupe en permanence lors des trajectoires.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens d'acheminement de l'eau sous pression depuis la pompe haute pression vers le volume ou l'enceinte de découpe peuvent se présenter sous la forme d' au moins un tuyau rigide entre la pompe haute pression et le portique 5 et d' au moins un tuyau souple depuis le portique 5 jusqu' au bras 6 et la tête de découpe 4.
Lors de la découpe du matériel ou du véhicule 1 , ce dernier est positionné sur un référentiel d' ablocage 7 disposé sur un bac 8 destiné à récupérer les boues composées de l'eau de coupe et de l'abrasif. Des moyens de fixation peuvent être ajoutés pour maintenir le véhicule et/ou les différentes parties une fois sectionnées .
Un avantage de la découpe à jet d'eau très haute pression selon l'invention réside, de surcroit, dans le fait de supporter sur un bras 6 le jet d'eau haute pression, les moyens mis en œuvre offrant une résistance suffisante au poids dudit bras 6, à la puissance développée par ledit jet d'eau ainsi qu'aux forces provenant des vecteurs de l'action mécanique au niveau de la coupe.
Le procédé selon l'invention permet, au travers de l'utilisation d'un jet d'eau à haute pression, une découpe chirurgicalement précise des matériaux, sans bavure. A la manière d'un microtome, les découpes peuvent se succéder à faible distance, produisant ainsi des tranches rapprochées facilitant l'expertise.
De plus, un autre avantage du procédé de découpe par jet très haute pression réside dans la rapidité de la coupe, d'une durée de quelques dizaines de minutes, permettant de découper un à deux véhicules par jour. Le procédé de découpe offre aussi l'avantage de pouvoir assurer facilement une sécurité autour de la zone de découpe . Le procédé selon l' invention présente l' avantage d'offrir une systématique de découpe et d'échantillonnage scientifique, une précision, une répétitivité ainsi qu'une une répétabilité en terme de fichiers de parcours mais également au sens tridimensionnel et multi-matériaux, sans dégrader lesdits matériaux au niveau de la coupe, conservant leurs caractéristiques métallurgiques et leurs contraintes résiduelles , de position et d' assemblage .
Le procédé de découpe selon l'invention trouvera aussi son application dans le domaine de la découpe d'ensembles finis et montés de haute valeur, tels un prototype ou un aéronef, ou encore pour la réalisation d'implantations particulières ou de variantes de réalisation, dans le cas d'un prototype ou d'une pose d' options .
D'autres applications seront envisagées dans les domaines du développement durable pour combattre la pénurie de matériaux, le démantèlement sécurisé de produits ou matériaux dits sensibles, par exemple de type radioactif, l'analyse et la désactivation de charges explosives actives ou passives . L' invention pourra être aussi utilisée dans 1' agroalimentaire pour la pascalisation, l'analyse stratigraphique ou encore l'analyse de produits ou matériaux, ainsi que dans le développement d'outils tridimensionnel, en particulier le découpage numérisé de matériaux, la sérialisation des éléments les constituant, le repérage et traçage d'un ensemble ou sous-ensemble d'éléments assemblés, le prototypage et retour d'expériences sur les éléments constitutifs de grosses installations .
Les applications d'usinage tridimensionnel de matériaux rendent possibles, sur une même plate-forme, équipée de manipulateurs et d'outillages idoines, aussi bien des usinages techniques tels que réalisés sur centres d'usinage, que des applications artistiques, comme la sculpture, en bas relief, haut relief, ronde bosse : dans ce dernier exemple, des outils d' analyse optique et d' examen de la structure du matériau permettent de déceler les faiblesses et impuretés dans un bloc de rocher, les plans de failles, et les défauts à contourner ou à éliminer, et de corriger géométriquement le process de taille pour permettre l'obtention du produit fini, dans le volume du bloc de départ, en tirant le meilleur parti des défauts de ce dernier. Toutes réalisations et applications sur produits de forme sont ainsi imaginables .
La plate-forme selon l'invention est conçue de façon à permettre la transmission et la gestion de données à distance, pour permettre l'utilisation en milieu difficile ou confiné: nucléaire, déflagrant, contaminé, ou autre. En particulier la destruction d'armes, ou d'explosifs, ou le démantèlement de réacteurs nucléaires, sont des applications privilégiées pour des plates-formes selon l'invention. La robotisation en 8 axes au moins permet de simuler les gestes d'opérateurs humains en tout milieu. Dans leur version mobile, les plates-formes embarquées selon l'invention sont aptes à intervenir sur des structures de très grande taille : coques de navires , trains de laminoirs , bassins de carènes , coulées de lave. Une version héliportable autorise la mise en place en tout lieu d'une telle plate-forme. Dans une réalisation particulière de l'invention, elle est constituée d'une plate-forme robotisée (8 axes) avec ses asservissements propres, et qui intègre le traitement des informations notamment concernant les déplacements -types d'accostages- aux systèmes de traitements en ligne informatique sur les retours des traitements des outils (munis de capteurs sensitifs montés sur les têtes des robots et permettant les nombreuses applications telles que décrites) .
L'environnement des plates-formes, et associés à toutes technologies ou outils pouvant être embarqués sur la plateforme . Ces moyens sont indépendants technologiquement mais sont intégrés pour la gestion de paramètres spécifiques (départ- arrêt d'une prestation) (connaissance des points de sécurité ou cycles spécifiques) , temps de démarrage pour les flammes de projection par exemple temps d'arrêt en débit des gaz protecteurs à la fin d'un cycle de soudure sous atmosphère. Les paramètres de traitement de l'information sont traités par tout moyen permettant la définition de parcours numériques ou d'information sur support informatique par les technologies de CAO - DAO - FAO en développement permanent pour traiter les différents programmes numériques de déplacements . II importe de définir pour la coupe jet d'eau, les éléments suivants :
Mesh = calibrage du type des matériaux abrasifs Rc % = retard de coupe paramètres déterminant le seuil ou l ' application n ' est plus acceptable . VF = vitesse d'avance en mm/min du déplacement du jet.
Dépouille = écart de formes constituant une forme enveloppe des différentes ondulations par rapport au profil géométrique dimensionnel de référence .
Ecart type provenant de l ' abrasion des faces en contact avec le jet. Ces surfaces de découpes constituant des écarts (non plans) déterminé par l'écart entre le creux et le sommet d'une déformation (les paramètres de débit, de pression, de vitesse, de matière des matériaux intervenant en inox) . Les valeurs données sont donc mini et maxi . Ra = rugosité Le modèle d'usinage et analyse est basé sur les modèles d'usinage en grande vitesse et très grande vitesse (UGV ou
UTGV) permettant d'apprécier les phénomènes de biologie inhérent à cette technologie, notamment compte tenu des déplacements dans l'espace.
Les prestations concernant les roches (de type métamorphiques ou magmatiques métamorphiques durs ou semi tendre) les découpes sont effectuées suivant les caractéristiques suivantes : - épaisseur retenue (type) ép 180 mm (possibilité supérieure) avec des buses de 0.32 mm à 0.20 mm, des pressions variantes de 1500 bars à 3800 bars.
Les Rc % sont de 3.3 à 12.8 avec des vitesses données de 6 à 21.8 mm/min. Des dépouilles types (de 1.80 mm et 0.84 mm) pour des états de surfaces de 5.5 à 22.5.
- épaisseur de 90 mm les caractéristiques sensiblement identiques
- épaisseur de 40 mm jusqu'à 10 mm le seuil de Rc poser à 16. Les vitesses sont 20 à 50 fois supérieures pour des dépouilles en 0.1 mm et 0.6 mm pour des Ra appréciables de 1.8 à 6.5. Les mêmes épaisseurs jusqu'à 0.1 mm donnent des indications vitesse 10000 mm/min - dépouille 0.08 mm avec des Ra de 0.02. Cette définition des paramètres de coupes des roches permet la réalisation de formes complexes objet de cette innovation réduisant notamment les problématiques de contraintes superficielles , l 'usinage des formes tridimensionnelles (de type pantographe planétaire) sont réalisables par définition des parcours adaptés .
Les prestations concernant les coupes de verres et céramiques sont du même type et valeur type que pour les roches. Les vitesses d'avance étant sensiblement réduites de 10 à 17 %. Les matériaux de type olivine préconisée ayant une "ductibilité" mieux appropriée à ce type de prestations. Les prestations microtonimiques concernant les alliages d'aluminium peuvent être abordées suivant différentes technologies dont les faibles épaisseurs et technologies de découpe laser et plasma peuvent être utilisées, soulignant les problèmes de ZAT, de vitrifications des surfaces et de déformations générales provenant des contraintes thermiques en jeu. Les déplacements 8 axes des plates-formes permettent de travailler dans l'espace notamment sur la poursuite de formes, soulignant que les paramètres habituels de ces technologies sont tout à fait en adéquation avec les plates-formes actuelles telles que décrites . Ces technologies sont à associer avec les plates-formes microtonimiques. Les coupes jet d'eau supersoniques suivent le concept microtonimique permettent de résoudre les différents problèmes de forme et de parcours pour ce type de réalisation, à savoir matériaux d'aluminium ou à base d'alliage aluminium comprenant des épaisseurs de 200 mm
(voire plus) à des épaisseurs de 0.1 mm (voire moins). Les paramètres considérés pour une épaisseur de 200 mm ont un Rc variant de 2.6 % à 12.7 % avec des vitesses constatées de 3.2 mm/min à 11.4 mm/min. Les dépouilles enveloppent telles que définies précédemment varient de manière positive ou négative par rapport à la surface directionnelle de référence de 0.94 mm à -1.66 mm. Les rugosités retenues en Ra varient de 1.2 à 2.4. Soulignons la rapidité et la précision dans de telles épaisseurs, les performances de procédés, sans pollution et sans détérioration métallurgiques des interfaces . Les plages d'applications concernant des épaisseurs de 100 mm, les Rc varient de 4.5 % à 17.1 %, les vitesses de 10.7 mm/min à 34.3 mm/min et les dépouilles constatées de 0.92 mm à -0.47 mm pour des Ra de 0.7 à 12.7. Les épaisseurs au seuil de 30 mm ont un Rc variant de 4.5 % à 18 % pour des vitesses variant de 500 à 1700 mm / min. Les dépouilles étant positives et variantes de 0.5 à 0.8 mm pour des Ra variant de 1,8 à 13.2. Les microépaisseurs, en dessous de lmm, ont un Rc de 12.8 % à 18.3 % avec des vitesses théoriques variantes de 5000 mm/min à 120 000 mm/min (vitesse théorique) . Les protocoles de réalisatios et de mise en forme des produits sont tout à fait identiques et comparables concernant les cuivreux, les alliages cupro- alumineux, les alliages de type bronze et laiton.
Dans cette famille, les variables sont importantes compte tenu des différents alliages et l'état métallurgique de ces produits semi-ouvrés .
Les prestations concernant le domaine des alliages de type nickel-chrome, austénitiques et martensitiques ou de type réfractaire, ou encore dits exotiques de type inconel ou analogues répondent aux différentes caractéristiques décrites à savoir sur une épaisseur considérée de 200 mm ou plus à 0.1 mm ou moins. Les paramètres considérés pour une épaisseur de 200 mm ont un Rc variant de 3.2 % à 12.9 % avec des vitesses constatées de 1.6 mm/min à 5.9 mm/min . Les dépouilles enveloppes telles que définies précédemment varient de manière positive ou négative par rapport à la surface directionnelle de référence de 0.67 mm à 1.58 mm. Les rugosités retenues en Ra varient de 0.8 à 16. La rapidité et la précision dans de telles épaisseurs montrent les performances du procédé, sans pollution et sans détérioration métallurgique des interfaces. Pour les plages d'application concernant des épaisseurs de 100 mm, les Rc varient de 4.4 % à 17.8 %, les vitesses de 5.1 mm/min à 18.2 mm/min et les dépouilles constatées de 0.9 à -0.49 mm pour des Ra de 0.8 à 16. Les épaisseurs au seuil de 30 mm ont des Rc variant de 5.3 à 18.6 pour des vitesses variant de 400 à 1500 mm/min, les dépouilles étant positives et variant de 0.3 mm à 0.6 mm pour des Ra variant de 0.7 à 17.2.
Les micro-épaisseurs, en dessous de lmm, ont un Rc de 13.1% à 18.6% avec des vitesses théoriques variant de 4500mm/min à 1100 mm/min.
Les prestations microtonimiques associées au traitement des aciers , alliages fer-carbone avec composants métallurgiques tels que définis par les normes AFNOR et IRSID . Epaisseurs considérées 180 mm, 90 mm, 30 mm et 0,1 mm sont à considérer en paramètres de base identiques à la famille retenue comme modèle dans notre description. A savoir, les inox de types martensitique et austénitiques .
En effet, cette famille comprend un vaste domaine de propriétés inhérentes à la mise en forme des différents alliages de ces matières, rappelant une fois encore que les différents critères de coupe sont à rapprocher des paramètres connus dans UGV et UTGV couramment admis par la profession.
Les prestations microtonimiques appliquées à la famille des terres cuites (tuiles, briques, céramiques entaillées ou non, béton) pourront être abordées lors des coupes avec les mêmes paramètres que la section précédemment décrite concernant les familles des granits , verres et roches dures , tout en soulignant que compte tenu de l'hétérogénéité des couches abordées lors de ces travaux, des variations de - 15 % à + 37 % sur les paramètres définis, sont à prendre en considération sur les applicatifs microtonimiques .
Nous soulignons, à ce stade, que des gravures et marquages sont tout à fait réalisables sur l'intégralité des descriptifs des différentes familles décrites dans ces revendications . Les prestations microtonimiques dans les feuilles des bois et plastiques sont caractérisées par les paramètres suivants :
Pour une épaisseur définie de 180 mm, le Rc varie de 3,2 % à 11,8 % ; la vitesse de 7,7 mm/mn à 29,1 mm/mn avec une dépouille variant de - 1,77 mm à + 0,97 mm et une rugosité obtenue entre 5,76 et 21,24.
Pour une épaisseur définie de 90 mm, le Rc varie de 5,8 % à 13,5 % avec des vitesses évoluant de 36,2 mm/mn à 85,7 mm/mn en ayant une dépouille variant de - 0,17 mm à + 0,91 mm et une rugosité comprise entre 5,22 et 12,15. Pour une épaisseur définie de 30 mm, les Rc évoluent de 6,3 % à 17,2 % avec des vitesses de 46,2 mm/mn à 132 mm/mn en ayant une dépouille variant de - 0,15 mm à + 1,03 mm et une rugosité comprise entre 5,46 et 13,8.
Les micro épaisseurs, en dessous de 1 mm, ont un Rc de 14,2 % à 18,2 % avec des vitesses variant de 5 500 mm/mn à 1 400 mm/mn (vitesse théorique) . Les technologies de la microtonimique permettent d' aborder des familles beaucoup plus complexes de prestations d'échantillonnages, de découpes, d'analyses stratigraphiques, d'usinage . Dans des corps creux, composés de parois fines ou épaisses avec des distances relatives plus ou moins importantes, cas des véhicules automobiles, châssis et/ou traverses, des éléments constitutifs des parois d'aéronefs comprenant tôles de blindage , tôles de parois , colles et nids d' abeilles et double parois, cas également répandus dans les matériels manufacturés notamment électro-ménagers ou biens de consommation (ordinateurs, portables téléphoniques ou dans le bâtiment, huisserie du bâtiment ou porte-fenêtres ou matériels électriques -moteurs par exemple-) . On rencontre également d'autres familles de produits constituées de couches associées : bois, lamellé-collé, structures des matériaux revêtus (base cuivre avec silicium, inox et conducteurs argentiques, matériaux conducteurs constitués de différents alliages cuivreux ou non) . A rapporter à cette famille, nous trouvons également les matériaux composites (résines chargées de fibres de verre, plastiques avec différentes charges possibles : pierres, agrégats chimiques, fibres textiles artificielles ou naturelles, fibres métalliques , etc.. Ces coupes hétérogènes permettent d'aborder le vaste domaine des sciences et technologies actuelles donc de l'intégralité de ces marchés.
La microtonimique, est une technique qui revendique la conjugaison possible de différentes technologies associées notamment grenaillage, corindonnage, préparation de surfaces, revêtements appropriés ou peintures avec les clauses de performance, de rentabilité et de précision de définitions de parcours telles que précisées auparavant.
L'innovation en microtonimie permet d'affirmer la polyvalence et l'utilisation de différents outils associés aux plates-formes microtonimiques de différents installations conjuguées privilégiant rapidité d'exécution, fiabilité, précision, répétabilité, intégration des moyens techniques et technologiques, intégration des moyens numériques de définitions de parcours ou de gestion des paramètres, mise en forme de parcours, de process applicatifs complexes intégrant modes d'apprentissage ou automatiques, le tout dans des volumes pouvant aller de lmm au cube à quelques centaines de mètres cube et des précisions allant du centième de millimètre au centimètre .

Claims

REVENDICATIONS
1. Plate-forme constituant un système combiné d'expertise, de d'inspection, de production, et/ou de maintenance, assisté au travers de logiciels spécialisés, destiné au traitement d'au moins un produit, ladite plateforme est caractérisée par le fait qu'elle comprend :
- des moyens de positionnement en référencement à au moins une balise au voisinage dudit produit, - des moyens de calcul de la position, de l'orientation, et des paramètres de mouvement de manipulateurs multi-axes supportés par ladite plate-forme, lesquels manipulateurs étant aptes à la mise en œuvre du traitement dudit produit.
2. Plate-forme selon la revendication précédente, caractérisée par le fait qu'elle est, selon le cas, fixe au sein d'un environnement dédié, ou mobile, au travers de moyens de déplacement et de ses moyens de positionnement.
3. Plate-forme selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la plate-forme est apte à combiner le cycle de travail des manipulateurs de mise en œuvre des différents procédés avec le cycle d'approvisionnement en produits.
4. Plate-forme selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la plate-forme selon l'invention est conçue apte à coopérer avec d'autres plates-formes du même type, soit pour le traitement d'un produit de grande taille, soit par transfert de produit d'une plate-forme à l'autre, notamment par palettisation ou similaire .
5. Plate-forme selon l'une des revendications précédentes , caractérisée par le fait que elle comporte une structure de base indéformable constituée d'un portique, sur lequel sont montés mobiles un ou plusieurs manipulateurs multi-axes .
6. Plate-forme selon la revendication précédentes, caractérisée par le fait qu'elle comporte au moins une poutre en débord par rapport au portique, ladite poutre étant apte à embarquer, aussi bien dans la zone comprise entre les montants du portique que pour les zones externes, des chariots munis de robots .
7. Plate-forme selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'elle comporte au moins un robot monté pivotant par rapport à un chariot ou à une poutre et apte à fonctionner de manière inversée.
8. Plate-forme selon l'une des revendications 5 ou suivantes, caractérisée par le fait qu'au moins un chariot ou un robot est monté pivotant par rapport à une poutre, et est conçu apte à permettre aussi bien l'évolution de ce chariot ou robot dans la zone interne au portique, que dans la zone extérieure audit portique, de façon à autoriser la libération complète d'un volume de passage.
9. Plate-forme selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'elle comporte une structure de base indéformable se présentant sous la forme d'une colonne, autour de laquelle colonne sont aptes à évoluer les différents manipulateurs multi-axes, selon des mouvements de rotation et/ou linéaires .
10. Plate-forme selon la revendication précédentes, caractérisée par le fait que ladite colonne est télescopique .
11. Plate-forme selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'elle comporte une structure de base indéformable pourvue d' au moins une colonne inclinable au travers de moyens de rotulage .
12. Procédé de traitement mis en œuvre par la plateforme selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il consiste en une découpe simultanée de matériaux hétérogènes, constituant un matériel ou un véhicule par des moyens de découpe à fluide sous haute pression sous la forme d'un jet de fluide à haute pression avec ou sans charge.
13. Procédé de traitement selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il consiste à mouvoir, de façon variable au cours de la découpe, lesdits moyens de découpe selon un angle positif ou négatif par rapport à l'avancée dudit jet d'eau haute pression.
14. Procédé de traitement selon la revendication 12 ou 13, caractérisé par le fait que l'eau du jet est soumise à une pression allant jusqu'à 4 100 bars.
15. Procédé de traitement selon l'une quelconque des revendications 12 à 14 ou, caractérisé par le fait que la charge consiste à ajouter au jet d' eau sous pression un abrasif sous forme de particules minérales contenant de l'olivine, du corindon, du grenat ou une combinaison de ces derniers
16. Procédé de traitement selon l'une quelconque des revendications 12 à 15, caractérisé par le fait qu'il consiste à déplacer le jet à l'intérieur dudit matériel ou véhicule (1) , au travers de moyens de déplacement selon huit ou neuf axes numériques (3) .
17. Procédé de traitement selon l'une quelconque des revendications 12 à 16, caractérisé par le fait que les stratégies d'usinage employées en découpe sous jet à haute pression sont identiques à celles utilisées en usinage grande vitesse à l'outil
18. Procédé de traitement selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que ces stratégies définissent au moins les paramètres constitués par l'avance, l'angle d'inclinaison du jet, la pression du jet, le hachage de la pression du jet, la nature et la concentration du fluide, la nature et la granulométrie et la concentration de coagulant, notamment sous la forme de résines, la nature et le grade et la concentration du ou des abrasifs véhiculés par le jet, la nature et la forme et le diamètre de la buse, et la distance entre le nez de buse et la surface du produit et/ou tous autres outils ou technologies embarquables .
PCT/FR2006/050173 2005-02-28 2006-02-27 Plate-forme constituant un systeme combine d'expertise, d'inspection, de production, et/ou de maintenance WO2006092528A2 (fr)

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