Brevet FR2622821A1 — publié le 19890512

La présente invention concerne les procédés pour détourer des plaques, notamment métalliques, qui ont de grandes dimensions transversales, c'est-à-dire longueur et/ou largeur, mais une relativement faible épaisseur, comme les plaques couramment utilisees dans le domaine aéronautique pour la construction des fuselages, empennages et voilures, ainsi que les dispositifs qui permettent de mettre en oeuvre ces procédés. La construction aéronautique, et plus particulièrement des fuselages, nécessite la réalisation de grandes plaques métalliques aptes à être usinées pour obtenir, par#exemple, des ouvertures pour les hublots, des'veinures pour y placer des joints, etc. Il faut de plus que ces plaques puissent être obtenues en plusieurs exemplaires identiques. Leur usinage pourrait être effectue assez facilement si ces plaques étaient planes. Or, elles sont destinées à la réalisation, par exemple, de fuselages qui ont des sections transversales sensiblement circulaires et, pour obtenir la précision nécessaire, elles doivent être usinées alors qutelles ont déjà leur forme définitive, celle qu'elles doivent ultérieurement avoir au moment de leur assemblage. Actuellement, pour usiner de telles plaques, on réalise préalablement un support ou un bâti. Chaque plaque est ensuite amenée dans sa forme définitive et posée sur le bati. Sur la face à détourer, est plaqué avec une certaine pression mécanique un gabarit qui définit, par des rainures, des guides pour les outils d'usinage comme des fraises. Pour détourer chaque plaque, on fait parcourir les rainures par 11 outil. Cependant, le déplacement des outils n'est pas facile car les moyens de maintien de la plaque sur le bâti par le gabarit sont encombrants.Il est donc nécessaire d'effectuer les opérations, soit# manuellement, soit avec une pluralité de machines porte-outils, afin de pouvoir obtenir tout le détourage de chaque plaque sans avoir à déplacer constamment la machine pour qu'elle puisse atteindre les endroits à usiner sans être gênée par les moyens de maintien et de placage mentionnés ci-dessus. La présente invention a pour but de mettre en oeuvre un procédé pour détourer des plaques de relativement grandes dimensions transversales mais de faible épaiss#eur qui pallie les inconvénients mentionnés ci-avant et qui permette une automatisation de sa mise en oeuvre par des moyens relativement simples. La présente invention a aussi pour but de réaliser un dispositif permettant de mettre en oeuvre ledit procédé. Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé pour détourer des plaques de grandes dimensions transversales telles que la longueur et/ou la largeur, mais de faible épaisseur, de façon à présenter une certaine souplesse leur permettant d'être déformées, caractérisé par le fait qu'il consiste - à établir une différence de pression d'un fluide entre les deux grandes faces de ladite plaque, - à établir des forces de ré-action par rapport a un support sur la face opposée à celle sur laquelle est exercée la pression la plus élevée, et - à usiner la face sur laquelle est exercée ladite pression la plus élevée, pour obtenir le détourage voulu. La présente invention a aussi pour objet un dispositif permettant de mettre en oeuvre ledit procédé, caractérisé par le fait qu'il comporte - dans un fluide sous pression, un bâti de support de ladite plaque à détourer, ledit bâti comportant des points de support, cesdits points étant sensiblement situés sur une surface conforme à la face de la plaque opposée à celle devant être détourée, pour que cette face puisse prendre appui sur cesdits points supports, - des moyens pour créer avec ladite face en appui au moins une chambre étanche, et - des moyens pour effectuer un vide relatif dans ladite chambre étanche. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 représente, sous forme schématique, un exemple de mise en oeuvre d'un procédé selon l'art antérieur permettant de détourer une plaque. La figure 2 représente, sous forme schématique, un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. La figure 3 représente un mode de réalisation d'un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention applicable au détourage de plaques pour la réalisation d'un fuselage d'aéronef. La figure 4 représente un détail de réalisation du dispositif selon la figure 3. La figure 5 représente un autre mode de réalisation du détail selon la figure 4. La figure 6 représente un exemple d'application d'un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention et faisant ressortir les avantages de ce dispositif. La figure 7 représente une variante de réalisation des figures 4 et 5. La figure 1 représente un mode de mise en oeuvre des procédés et dispositif selon l'art antérieur faisant ressortir leurs inconvénients et désavantages. Le détourage d'une plaque 1 ayant les caractéristiques structurelles définies ci-avant s'effectuait de la façon suivante. On réalisait un bâti 2 comportant une pluralité de points d'appui 3 le plus souvent de forme connexe définissant une surface correspondant sensiblement à la forme définitive que devait avoir la plaque détourée. Ensuite, sur la face 4 opposée à celle 5 reposant sur les points d'appui 3, on appliquait un gabarit 6 qui était maintenu fermement contre cette face 4 au moyen de patins 7 solidaires de vérins 8 prenant leur référence de force de réaction sur une partie haute 11 du bâti 2. Bien entendu, le gabarit comportait des encoches 9 laissant passer des outils d'usinage 10, par exemple des fraises. A cette simple-description, il apparait que, pour détourer entièrement une plaque, il était très difficile de n'utiliser qu'une seule machine car il lui était impossible de contourner tous les vérins 8 et patins 7 constituant autant d'obstacles à ses bras de travail. Pour réaliser un détourage complet d'une plaque, en particulier pour la construction aéronautique, il était alors nécessaire de le faire manuellement ou d'utiliser une pluralité de machines outils, chacune d'elles ayant son aire de travail. Mais le détourage manuel, même effectué avec soin, est relativement imprécis et rend difficile la répétitivité pour obtenir plusieurs plaques rigoureusement identiques. De plus, il entraîne un temps de travail long et donc un coût de main d'oeuvre important, pour une rentabilité faible. L'utilisation d'une pluralité de machines outils conduit également à une rentabilité relativement faible, le nombre de ces machines nécessaires pour le détourage complet d'une plaque étant relativement élevé, et ces machines ne fonctionnant pas à temps complet. C'est pourquoi il a été mis au point le procédé et le dispositif décrits ci-après en regard des figures 2 à 6 permettant largement de pallier les inconvénients mentionnés ci-dessus. La figure 2 représente en effet un schéma explicitant la mise en oeuvre du procédé et la structure du dispositif selon l'invention, permettant de détourer des plaques de grandes dimensions transversales telles que la longueur et/ou la largeur, mais de faible épaisseur, de façon à présenter une certaine souplesse qui permette leur déformation. Cette caractéristique est particulieremen utilisée ici pour amener les plaques à leur forme défini tive avant de les détourer. Ceci est important car il est toujours préférable d'effectuer le détourage de ces plaques lorsqu'elles ont déjà pris leur forme définitive. Tel est le cas pour les plaques qui sont, par exemple, couramment utilisées dans le domaine aéronautique pour la réalisation du fuselage, ce la voilure et de l'empennage des avions Le procédé consiste, tout d'abord, à établir une différence de pression d'un fluide entre les deux grandes faces opposées de la plaques détourer qui a déjà une forme la plus proche possible de sa forme définitive, en appliquant la pression la plus élevée sur la face à détourer. Ensuite 5 sont établies des forces de réaction par rapport à un support, de telle façon que ces forces soient exercées sur la face opposée à celle sur laquelle est exercée la pression la plus élevée et donc sur la face opposée à celle qui doit être détourée.Ces forces de pression et de réaction permettent à la plaque de prendre à coup sur sa forme définitive par référence à des points supports dont les positions ont été préétablies pour définir une surface d'appui ayant une forme donnée qui est, en fait, celle que doit prendre la plaque à détourer. Quand la plaque repose parfaitement sur le support de référence, elle est usinée sur la face sur laquelle est exercée la pression la plus élevée de façon à obtenir le détourage déterminé nécessaire. Il est presque certain que ce détourage sera parfait puisqu'il est réalisé sur une plaque disposée suivant une position identique à celle qu'elle occupera lors de l'assemblage définitif. Dans le but d'une mise en oeuvre aisée du procédé, et la moins onéreuse possible, la différence de pression d'un fluide entre les deux grandes faces opposées de la plaque est obtenue en plaçant celle-ci sur le support, dans l'atmosphère ambiante et à la pression atmosphérique existante, puis en créant une dépression par rapport à cette pression atmosphérique sur au moins une portion de la face opposée à celle à détourer, pour justement bénéficier de la pression atmosphérique qui est disponible en tout endroit et qui a une valeur suffisante, par rapport à une pression de vide partiel, pour les applications de détourage de plaques dans le domaine aéronautique définies ci-avant. En effet, les plaques ayant une relativement faible épaisseur, elles peuvent se déformer sous l'action de différences de pression qui ne sont pas très élevées. Dans ce cas, la presion atmosphérique s'exerçant sur une face de la plaque est suffisante, par rapport à une légère dépression appliquée sur la face opposée, pour obtenir des déformations complémentaires de la plaque déjà globalement préformée avant sa mise en place sur le support. Un dispositif de mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus se trouve schématiquement illustré sur la figure 2, et plus particulièrement dans le cas de sa mise en application dans l'atmosphère ambiante. Ce dispositif comporte un bâti de support 20 d'une plaque à détourer 21. Le bâti 20 comporte des points de support 22 situés sur une surface 23 sensiblement conforme à la face 24 de la plaque 21 opposée å celle 25 sur laquelle doit être effectué le détourage, afin que cette face 24 puisse parfaitement épouser la forme du bâti en prenant appui sur ces points de support 22. Il est bien évident que ces points peuvent être situés les uns à côté des autres en étant relativement espacés, mais ils peuvent aussi être en nombre infini et définir de la sorte une surface continue comme représenté sur la figure 2. Le dispositif comprend aussi des moyens 26 pour créer, avec la face 24 en appui, au moins une chambre étanche 27, et des moyens 28 pour connecter la chambre étanche à des moyens d'aspiration qui n'ont pas été représentés car ils sont connus en eux-mêmes et ne font pas partie de la présente invention. Ces moyens peuvent être constitués, par exemple, par une pompe à vide commandable. Comme men#tionné ci-avant, les points de support sont constitués par des points appartenant à une surface conforme à la face 24 opposée à celle qui doit être détourée. Comme les plaques à détourer ont des épaisseurs relativement faibles, quand elles sont étirées pour leur donner leur forme définitive, puis détourées, les deux faces opposées 24,25 séparées seulement par la faible épaisseur sont quasiment identiques. Aussi, pour déterminer et réaliser les points de support, est-il intéressant de prendre, comme infinité de ces points de support, une plaque déjà étirée et détourée 29 identique à celle qui doit être obtenue après usinage. La réalisation de cette plaque 29 pourra être effectuée par tous moyens, même manuellement si cela est nécessaire, étant donné qu'elle ne sera réalisée qu'en un seul exemplaire. Par contre, elle pourra servir au détourage de nombreuses autres plaques. Elle sera montée, figure 3, sur une embase 33 et reliée à elle par des entretoises 34 la rigidifiant en engendrant sur elle des efforts de réaction lors de l'usinage de la plaque à détourer. Dans une réalisation avantageuse, ces entretoises sont solidarisées à la plaque de référence 29, par exemple par des joints 35,36 à la résine, alors que l'embase 33 pourra être réalisée par un assemblage de tubes 4G, et comporter des poignées de manutention 37 sur son pourtour, pour pouvoir plus facilement la manipuler, notamment l'amener à l'endroit où la plaque 21 pourra être détourée avec une machine outil 38, par exemple une fraiseuse trois axes telle qu'un robot commandant un outil d'usinage 39, comme illustré sur la figure 6, celle-ci montrant la facilité de stockage, par exemple vertical, offerte par le dispositif. Le dispositif décrit ci-dessus s'utilise comme suit Quand une plaque 21 doit être détourée, elle est d'abord mise en forme, par exemple par étirage, procédé bien connu en lui-même, pour lui donner une forme la plus proche possible de celle qu'elle doit définitivement prendre. Ensuite, cette plaque 21 est positionnée le plus précisément possible sur la plaque support de référence 29 de telle façon que sa face opposée à celle à détourer repose au moins partiellement sur un certain nombre de points de cette plaque de référence 29. Les chambres étanches 27 sont mises en dépression par rapport à la pression atmosphérique en y faisant un vide au moins partiel au moyen, par exemple, d'une pompe à vide connectée aux conduites de sortie 28. Le placage peut être obtenu en deux temps. 1 - Quelques ventouses (3 environ) peuvent être alimentées pour plaquer plus facilement la pièce (vacuostat = 1). 2 - Alimentation générale des ventouses pour un parfait maintien. De cette façon, la plaque 21 est plaquer contre la plaque de référence 29 sous l'action de la'pression atmosphérique, comme illustré sur la figure 2. Pour obliger la plaque 21 à épouser parfaitement toute la face d'appui de la plaque de référence, il est bien évident que le dispositif pourra comporter une pluralité de chambres 27 avantageusement réparties uniformément, pour obtenir un placage homogène et, en plus, un parfait maintien de cette plaque 21 sur l'ensemble de sa surface. Quand cette plaque est bien maintenue comme décrit ci-dessus, il est alors possible de procéder à son åétou- rage par tout outil approprié, par exemple une fraise 31. il est bien apparent que le bras 32 qui supporte cette fraise peut sans encombre décrire tout l'espace en regard de la face 25 à détourer, ce qui ntétait pas possible avec le dispositif selon la figure 1, dans lequel le déplacement de l'outil était rendu très difficile par tout un ensemble de moyens de maintien et de placage. Aussi, ce dispositif selon-l'invention permet-il de travailler avec une seule fraiseuse automatique, par exemple une fraiseuse 5 mini axes qui pourra en un seul passage bien programmé effectuer tout le détourage de la face 25 de la plaque 21, et il est inutile de démontrer tous les avantages du procédé et du dispositif de mise en oeuvre de ce procédé par rapport à ceux de l'art antérieur. Dans ce qui précède, la chambre étanche 27 a été décrite très schématiquement. Cependant, comme illustré sur la figure 4, elle peut être avantageusement constituée par une ventouse 41 en un matériau étanche et relativement souple comme du caoutchouc qui définit une cavité ouverte 42, la face 43 de la ventouse sur laquelle débouche cette cavité étant disposée sur la surface 23 définie en regard de la figure 2 sur laquelle est positionnée la face 24 de la plaque 21 opposée à celle 25 sur laquelle sera effectué le détourage. Un conduit 44 est réalisé dans le fond de la ventouse et débouche dans la cavité 42, ce conduit étant apte à être relié par des moyens de connexion 45 à des moyens d'aspiration 46 bien connus en eux-mêmes et qui n'ont pas été représentés par simplification du dessin. Pour des plaques qui ont des faces relativement planes, les ventouses peuvent être constituées, comme illustré sur la figure 5, par une contre-plaque 50 ayant une forme sensiblement complémentaire de la surface d'appui telle que définie pour le dispositif illustré sur la figure 2, sur laquelle viendra se plaquer la plaque à détourer. Dans ce cas, la contre-plaque est réalisée en un matériau rigide et étanche, par exemple un métal tel qu'une feuille d'aluminium. Néanmoins, il est nécessaire que les dimensions de longueur et de largeur de cette feuille scient inférieures à celles de la plaque à détourer pour qu'elle puisse soutenir un joint 51.Ce joint est plus particulièrement monté de façon étanche en bordant la contre-plaque 50, en débord de celle-ci d'une quantité 52 qui a une longueur supérieure à l'épaisseur 53 de la contre-plaque 50, et cela sur toute sa périphérie, de façon que cette partie en débord puisse venir se positionner sur une certaine distance sur la face 24 de la plaque à détourer. Le joint est en un matériau étanche et relativement souple comme du caoutchouc. Il est alors collé par sa partie 55 coopérant avec le bord 54 de la contre-plaque pour, d'une part la maintenir et, d'autre part, assurer l'étanchéité. Comme pour la ventouse 41, la contre-plaque comporte un orifice 56 formant un conduit par lequel pourra être effectué un vide au moins partiel'pour créer la dépression comme explicité précédemment. Avec une telle réalisation, la plaque vient au contact de la contre-plaque, les joints 51 formant en s'appliquant contre la plaque une chambre relativement étanche dans laquelle il sera fait un vide ayant une valeur déterminée suffisante pour assurer éventuellement une légère déformation de la plaque afin qu'elle vienne parfaitement se plaquer sur la contre plaque et qu'elle prenne la forme qu'elle doit avoir pour sa mise en place définitive. La figure 7 représente un autre mode de réalisation des figures 4 et 5. Les ventouses peuvent être constituées comme illustré sur la figure 7 par une contre-plaque 50 ayant une forme sensiblement complémentaire de la surface d'appui telle que définie pour le dispositif illustré sur la figure 2, sur laquelle viendra se plaquer la plaque à détourer (un tapis de caoutchouc ou mousse colle 60 venant srintercaler pour compenser l'épaisseur du joint 51). Dans ce cas, la contre-plaque est réalisée en un matériau rigide et étanche, par exemple un métal tel qu'une feuille d'aluminium ou d'une manière avantageuse une pièce primaire avion. Néanmoins, il est nécessaire que les dimensions de longueur et de largeur de cette feuille soient inférieures ou égales à celles de la plaque à détourer pour qu'elle puisse contenir un joint 51 et permettre le détourage. Ce joint est plus particulièrement monté de façon étanche sur la contre-plaque 50 et cela sur toute la périphérie. Le joint est en matériau étanche et relativement souple comme du caoutchouc ou silicone. Il est alors collé par sa partie 55 coopérant avec le bord 54 de la contre-plaque pour assurer l'étanchéité. L'épaisseur 53 du bord de la contre-plaque étant libre, peut servir de guidage pour un détourage en manuel ou avec un robot. Comme pour la ventouse 41, la contre-plaque comporte un orifice 56 formant un conduit par lequel pourra être effectué un vide au moins partiel pour créer la dépression. Cette réalisation assure comme pour les figures 4 et 5 une mise en place définitive de la pièce à détourer sur la contre-plaque. Au cours de l'usinage de la plaque effectué pour obtenir son détourage, il arrive qu'il se produise des chutes de matériau qu'il faut éliminer, mais surtout en évitant qu'elles ne tombent n'importe où, en particulier dans des endroits où elles pourraient entraîner des dégâts qui, dans le domaine aéronautique, ont toujours de graves conséquences. Pour éviter un tel inconvénient, le dispositif comprend des moyens pour maintenir les parties enlevées lors du détourage. Dans une forme avantageuse, ces moyens sont eux aussi constitués par au moins une ventouse d'aspiration 60 juste positionrée sous une partie à éliminer 61, figure 4, de façon que sa face d'aspiration 62 soit à son contact. Ces ventouses d'aspiration 60 sont solidarisées au bâti 20 par tous moyens. Par contre, il est préférable qu'une ventouse de maintien 41 soit située à proximité de chaque endroit où doit avoir lieu une opération de détourage. Les deux ventouses, de maintien et d'aspiration, sont donc presque toujours situées très proches l'une de l'autre. Aussi sont-elles, dans ce cas, avantageusement disposées toutes deux sur un même cavalier 63 dont une extrémité 64 est fixée, par exemple, à l'embase 33 du bâti 20. De ce fait, quand la fraise 31 a complètement détaché la partie 61 de la plaque à éliminer par détourage, avec la ventouse d'aspiration 60 réunie à une source de vide, cette partie reste parfaitement maintenue en restant à la même place, ce qui facilite sa récupération après que les opérations de détourage aient été complètement terminées. Comparés à ceux de l'art antérieur, les avantages développés dans le corps de la présente description du procédé et du dispositif décrits ci-dessus sont incontestables. En résumé, on signalera simplement qu'ils permettent le détourage de n'importe qu'elle plaque sur le site d'automatisation, en assurant sa mise en forme et son maintien sans vibrations, qu'ils conduisent à la réduction de l'encombrement des outillages notamment pour le stockage, et surtout qu'ils contribuent à la réduc#tion du coût de fabrication total d'un aéronef. REVENDICATIONTS 1 - Procédé pour détourer des plaques de grandes dimensions transversales telles que la longueur et/ou la largeur, mais de faible épaisseur, de façon à présenter une certaine #souplesse pour pouvoir être déformées, caractérisé par le fait qu'il consiste - à établir une différence de pression d'un fluide entre les deux grandes faces opposées de ladite plaque, - å établir des forces de réaction par rapport à un support sur la face opposée à celle sur laquelle est exercée la pression la plus élevée, et - à usiner la face sur laquelle est exercée ladite pression la plus élevée, pour obtenir le détourage voulu. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la différence de pression d'un fluide est obtenue par une mise sous-pression dans l'atmosphère ambiante sur la face à détourer puis en créant une dépression par rapport à la valeur de la pression de l'atmosphère ambiante sur au moins une portion de la face opposée à celle à détourer. 3 - Dispositif permettant de mettre en oeuvre ledit procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'il comporte, dans un milieu constitué d'un fluide sous pression, - un bâti de support (20) de ladite plaque à détourer (21), ledit bâti comportant des points de support (22), cesdits points étant sensiblement situés sur une surface (23) conforme à la face (24) de la plaque opposée à celle (25) devant être détourée, pour que cette face puisse prendre appui sur cesdits points supports, - des moyens (26) pour créer avec ladite face en appui au moins une chambre étanche (27), et - des moyens (28) pour connecter ladite chambre à des moyens d'aspiration dudit fluide. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que lesdits points de support (22) sont constitués par des points appartenant à une face (23) détourée d'une plaque (29) précédemment détourée conforme à ladite plaque (2Ç) à détourer. 5 - Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé par le fait que les moyens pour créer une chambre étanche avec ladite face en appui sont constitués par au moins une ventouse (41) en un matériau étanche et relativement souple définissant une cavité (42), la face (43) de ladite ventouse sur laquelle débouche ladite cavité étant située sur ladite surface conforme, un conduit (44) débouchant dans ladite cavité et des moyens (45) pour relier auxdits moyens d'aspiration l'extrémité dudit conduit opposée à celle débouchant dans ladite cavité. 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les moyens pour créer une chambre étanche sont constitués par une pluralité de chambres, chaque chambre étant constituée par la cavité d'unedite ventouse. 7 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour créer une chambre étanche avec ladite face en appui sont constitués par une contre-plaque (50) ayant une forme sensiblement complémentaire de ladite face d'appui, ladite contreplaque étant réalisée en un matériau rigide et étanche, ses dimensions de longueur et de largeur étant inférieures à à celles de ladite plaque à détourer, par un joint (51) monté de façon étanche en bordant ladite contre-plaque et en débord de celle-ci d'une quantité (52) supérieure à l'épaisseur (53) de ladite contre-plaque sur toute sa périphérie, cedit joint étant en un matériau étanche et relativement souple, au moins un conduit (56) débouchant sur une des faces de ladite contre-plaque et comportant à son autre extrémité des moyens pour le relier auxdits moyens d'aspiration. 8 - Dispositif selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour maintenir lesdites parties détourées à éliminer. 9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que lesdits moyens de maintien des parties détourées sont constitués par au moins une ventouse d'aspiration (60) dont la face d'aspiration (62) est située sur une face de la partie détourée à éliminer et des moyens (63) pour solidariser lesdites ventouses d'aspiration avec ledit bâti (20) de façon que la face d'aspiration soit sur la même dite surface conforme. 10 - Dispositif selon les revendications 5 et 9, caractérisé par le fait que lesdites ventouses de maintien et ventouse d'aspiration sont situées sur un même cavalier (63) dont une extrémité (64) est située sur ledit bâti (20).