Brevet FR2665656A1 — publié le 19920214

La présente invention propose un procédé destiné au montage de structures, en particulier de structures aéronautiques, par rivetage automatique ou par d'autres types de fixation, en utilisant deux machines accouplées qui travaillent en même temps sur des côtés opposés de la pièce. Selon le procédé de l'invention, les machines sont alignées au point à usiner, les éléments sont pincés et tout le travail nécessaire est effectué sans avoir à déplacer les axes principaux de la machine. Le procédé selon l'invention comporte une application spécifique, bien que non exclusive, dans le secteur de la construction aéronautique pour le montage de structures d'avion, par exemple pendant le montage de panneaux o des difficultés considérables sont rencontrées Ces difficultés sont dues au fait que diverses opérations différentes doivent être exécutées à l'intérieur d'une plage minimale de tolérances, et sur des éléments qui sont difficiles à positionner et à manoeuvrer, comme des panneaux de fuselage. Ce sont en fait des structures de dimensions considérables leur longueur et leur largeur peuvent mesurer plusieurs mètres tout en étant très minces et incurvées En outre, elles doivent être attachées à la structure incurvée de l'avion par des rivets. Pour y parvenir, les pièces à usiner doivent d'abord être positionnées et pincées l'une près de l'autre et une série d'opérations doit être effectuée, y compris le perçage, éventuellement l'ébavurage et le lamage du trou, l'application de colle, l'insertion de rivets et leur pose à froid. Jusqu'à ces dernières années, ces opérations étaient faites à la main à l'aide de masques de perçage et d'outils susceptible de travailler à une profondeur réglée. Ce n'est que ces toutes dernières années qu'ont été développées des machines-outils qui sont susceptibles d'effectuer automatiquement une série d'opérations avec la précision nécessaire. Des machines de ce type consistent en une structure, mobile le long d'une triade d'axes cartésiens, sur laquelle une tête porte-outils est montée avec une liberté de mouvement dans deux directions ou davantage, et à laquelle sont attachés des outils ou les dispositifs de traitement nécessaires. Chaque fois que les dispositifs de traitement sont remplacés, des variables électroniques et mécaniques (zéros) de la machine doivent être restaurées Puisque ceci est une procédure qui prend un temps considérable, toutes les opération d'un certain type sont effectuées, selon les procédures automatiques actuellement connues, en premier lieu sur un panneau, puis le panneau est enlevé du support et stocké et les mêmes opérations sont effectuées sur le panneau suivant A l'achèvement, la machine est arrêtée, le dispositif de traitement est remplacé et les panneaux sont de nouveau positionnés un à la fois sur le support de façon à poursuivre l'opération suivante. Ainsi, par exemple, en premier lieu les trous d'un certain diamètre sont percés, le dispositif de traitement est remplacé, les rivets sont mis en place etc. Il est évident que cette solution implique un grand nombre de difficultés parce qu'il faut déplacer et stocker de nombreuses grandes pièces qui sont difficiles à manoeuvrer et sur lesquelles toutes les opérations n'ont pas été effectuées. Dans d'autres cas, les trous sont d'abord tous percés puis la colle est appliquée dans chaque trou, et les rivets sont ensuite placés Cependant, ce système entraîne aussi des pertes de temps lors de la substitution des dispositifs de traitement ainsi que des possibilité d'erreurs dans le nouveau positionnement des machines. En outre, il existe aussi des machines qui effectuent toutes les opérations sur un trou avant de passer au trou suivant Celles-ci, cependant, sont des machines fixes, ce qui signifie que les pièces doivent être déplacées, en étant insérées dans la machine pour effectuer les opérations Ceci présente des limites évidentes en ce que la dimension de la pièce est limitée par la dimension de la machine. Pour cette raison, on ressent le besoin d'un moyen qui permette d'effectuer successivement toutes les opérations nécessaires pour la mise en place du dispositif de fixation sans avoir à s'arrêter ni à déplacer la machine. Dans ce but, la présente invention propose un procédé destiné au montage de structures, en particulier dans le secteur aéronautique, en utilisant une paire de machines travaillant de façon simultanée mais sur des côtés opposés du panneau ou de la pièce à assembler. Selon un premier aspect, l'invention propose un procédé destiné à assembler des structures par rivetage automatique, caractérisé en ce que une paire de machines-outils se positionnent sur des côtés opposés d'une pièce; des dispositifs de pression montés sur lesdites machines sont avancés pour serrer la pièce; les différents outils destinés à effectuer les diverses opérations sont alignés sans relâcher la saisie sur la pièce; à l'achèvement du cycle de travail, la pièce est relâchée et les machines sont déplacées vers le point suivant. De préférence, toutes les opérations du cycle d'exploitation sont effectuées sans déplacer l'axe de machine. Selon un deuxième aspect de l'invention, un procédé destiné à l'assemblage de structures par rivetage automatique est caractérisé en ce que: une paire de machines-outils sous commande numérique sont positionnées au point d'usinage, dans des positions opposées et sur des côtés opposés de la pièce à usiner. une pression est appliquée sur la pièce à partir des deux côtés par des dispositifs d'appui montés sur lesdites machines, afin de comprimer les tôles selon un degré réglé de serrage; les dispositifs de traitement de la première machine sont déplacés de façon à amener un outil de perçage en ligne avec le trou. ledit outil est avancé pour réaliser le trou et le lamage; ledit outil est retiré et un dispositif de traitement, monté sur la deuxième machine, est amené en position pour effectuer l'ébavurage; un deuxième dispositif de traitement monté sur la première machine est amené en ligne avec le trou pour appliquer la colle. un troisième dispositif de traitement est monté sur la première machine pour amener le rivet; ledit rivet est posé à froid; la pièce est relâchée et les machines sont déplacées vers le point d'usinage suivant. Des machines qui remplacent automatiquement les dispositifs de traitement sont décrites dans la demande de brevet italien numéro 44 815 A/89, du même demandeur. On va maintenant décrire la présente invention de façon détaillée uniquement dans un but d'illustration, en se référant aux dessins annexés dans lesquels: la Fig 1 représente la totalité de l'une des machines utilisée selon le procédé de l'invention; la Fig 2 représente une coupe transversale d'une plaque de support des dispositifs de traitement à appliquer sur la tête porte-outils de la machine; la Fig 3 est la vue d'un ensemble destiné à employer le procédé inventé, comprenant deux machines formant une paire qui travaillent simultanément sur la même pièce. la Fig 4 représente schématiquement la série des opérations de mise en place de rivets selon le procédé de l'invention; la Fig 5 est un schéma fonctionnel représentant l'équipement et ses commandes; la Fig 6 est un schéma fonctionnel représentant les phases successives du procédé selon l'invention. Le procédé selon l'invention utilise une paire de machines-outils, comme représenté par exemple à la Fig. 1 Celles-ci comprennent un support 1 qui se déplace le long d'une base 2 dans le sens de l'axe des X Sur ce support, est monté un tube métallique 3 qui est mobile le long des axes Y et Z, qui forment, avec l'axe X, une triade cartésienne. A l'extrémité du tube métallique ou bras 3 se trouve une tête porteoutils 4, à liberté de mouvements dans deux directions, définies par les axes de rotations A et C. La tête 4 possède des attaches permettant d'y appliquer rapidement une plaque portant des dispositifs de traitement comme celle qui est représentée en coupe transversale à la Fig 2. La plaque, attachée à la tête porte-outils 4, possède une liberté de mouvements dans deux directions, le long d'axes perpendiculaires V et W, ce dernier étant perpendiculaire au plan du dessin à la Fig 5. Ces machines sont déjà connues et ont été décrites, par exemple, dans la demande de brevet italien 44804 A/88 publiée le 9/9/89 et à laquelle on se référera pour tous autres détails En vue d'une meilleure compréhension de l'idée présentée ici, il est suffisant de savoir qu'une série de dispositifs de traitement sont montés sur la plaque, comportant chacun un outil dont l'axe est parallèle à l'axe W. Les dispositifs de traitement sont transportés chacun vers le point d'usinage en déplaçant les plaques le long de l'axe V, à la suite de quoi les dispositifs de traitement individuels sont avancés le long de l'axe W, les déplacements étant réglés par la commande numérique (ou CNC) de la machine, pour effectuer les taches Le procédé selon l'invention utilise une paire de ces machines qui travaillent simultanément sur des côtés opposés de la pièce. Chacune des machines est équipée d'une plaque sur laquelle sont montés plusieurs dispositifs de traitement Ceux-ci peuvent être les mêmes pour les deux machines ou différer selon le type d'opération. Dans le cas particulier du rivetage, on montera sur l'une des machines des dispositifs de traitement comportant des outils susceptibles de s'appuyer contre la pièce en cours de traitement pour la maintenir en position, des outils susceptibles d'effectuer le perçage et le lamage, des outils d'application de colle et de mise en place et de pose à froid du rivet. Sur la deuxième machine, en plus d'un dispositif d'appui susceptible de coopérer avec celui de la première machine, on montera des dispositifs pour nettoyer le trou, pour ébavurer et, éventuellement, pour vérifier la présence d'un rivet et celle d'une enclume. A la Fig 4 est représenté un diagramme d'une série d'opérations d'un cycle de rivetage utilisant le procédé selon l'invention. Dans ce dessin, la pièce à usiner est indiquée par la référence numérique 5 Les références 6 à 10 indiquent les différents dispositifs de traitement montés sur les machines alors que P et P' sont des appareils d'appui. La première phase du procédé selon l'invention consiste à transporter les deux machines en ligne avec le point d'usinage (phase a). Les deux machines sont équipées de dispositifs d'appui P, P' qui sont avancés jusqu'à ce qu'ils pincent les pièces à usiner (phase b), par exemple un panneau et le support correspondant auquel il doit être attaché. Les dispositifs d'appui connus actuellement et appliqués dans ces types de machines comportent des appareillages connus qui permettent de régler la pression exercée pour éviter d'endommager la pièce. Après que les côtés ont été serrés, les machines gardant les mêmes positions, la première des machines (que l'on définira comme la machine principale ou machine maître) amène l'outil de perçage en position sur l'axe (phase c) et commande ensuite son avance le long de l'axe W pour effectuer le perçage et le lamage (phase d). L'outil est ensuite retiré tandis que la pièce est maintenue bloquée et la deuxième machine, (machine asservie à la première machine) avance un dispositif de traitement 9 pour souffler la poussière ou pour ébavurer (phase e). La machine principale amène ensuite le deuxième dispositif de traitement (phase f) en position et commande son avance en vue d'une application éventuelle de colle (phase g). Lorsque ceci est terminé, ce dispositif de traitement est également retiré (phase h) et la machine principale amène le troisième outil (phase i) en posi- pour le placement du rivet. Le rivet est ensuite mis en place, sa présence étant vérifiée par un dispositif de traitement 10 monté sur la deuxième machine, à la suite de quoi le rivet est posé à froid (phase 1). Finalement, l'outil qui a effectué la pose à froid du rivet (phase m) est retirée et la pièce est libérée, le cycle de fixation étant achevé Les machines peuvent maintenant s'aligner avec le deuxième point d'usinage et recommencer le cycle. Un avantage caractéristique du procédé de l'invention est que toutes les opérations nécessaires pour achever un cycle d'usinage sont effectuées tout en maintenant la pièce serrée et sans déplacer les axes de la machine. Ceci apporte des avantages évidents tant au point de vue des économies de temps que dans la précision plus grande obtenue. Un schéma du système de commande de la machine est représenté à la Fig 5 L'activité des deux machines est réglée par un ordinateur principal 100 auquel sont reliés un terminal d'opérateur 11, une imprimante 12, une unité de disques 13 pour mémoriser les programmes et un système 14 de sauvegarde à bandes magnétiques. L'ordinateur principal est relié par un réseau Ethernet utilisant un protocole de communication ISO/OSI aux deux machines ou robots 15 et 16 et un dispositif de commande PLC chargé de diriger l'équipement et les pièces à travailler et les mécanismes automatiques et semi-automatiques correspondants pour positionner et maintenir le point d'usinage (blocs 22). La commande numérique de chaque robot gère la commande 19 des dispositifs de traitement et la commande de l'équipement d'amenée de rivets, qui reçoit lui- même des rivets depuis une station d'alimentation 21. Chaque robot est inferfacé avec un capteur 18. Avant que le cycle d'exploitation ne soit mis en fonction, et dès que la commande 17 confirme le positionnement de la pièce à usiner, le robot avance le palpeur 18 et la machine se restaure selon la position de la pièce révélée par le palpeur. Le réseau qui relie les robots aux commandes 19 et 20 est du type BITBUS (marque commerciale de la Société INTEL). A la Fig 6, un schéma fonctionnel représente la coordination et l'ordre de différentes phases de mise en oeuvre du procédé selon l'invention La signification de ce schéma fonctionnel est extrêmement claim pour des experts dans ce domaine, de sorte qu'il est inutile de le décrire plus en détail: il suffira de se référer à la Fig 6 qui est considérée comme faisant partie intégrante de la présente description. A partir de la description donnée, les avantages du procédé selon l'invention sont clairs Lorsque les éléments à assembler ont été fixés en position, il est possible d'effectuer avec une rapidité et une précision supérieures toutes les opérations de placement du dispositif de fixation, sans relâcher les éléments et sans déplacer les axes de machines. L'homme de l'art peut voir de nombreuses variantes et modifications, qui peuvent toutes être considérées comme incluses à l'intérieur des limites de la présente invention. REVENDICATIONS 1 Procédé destiné à assembler des structures par rivetage automatique, caractérisé en ce que: une paire de machines-outils se positionnent sur des côtés opposés d'une pièce; des dispositifs de pression (P P') montés sur lesdites machines sont avancés pour serrer la pièce; les différents outils ( 6 à 10) destinés à effectuer les diverses opérations sont alignés sans relâcher la saisie sur la pièce; à l'achèvement du cycle de travail, la pièce est relâchée et les machines sont déplacées vers le point suivant. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que toutes les opérations ( la pièce à usiner. une pression est appliquée (b) sur la pièce à partir des deux côtés par des dispositifs d'appui (P. P') montés sur lesdites machines, afin de comprimer les tôles selon un degré réglé de serrage; les dispositifs de traitement de la première machine sont déplacés (c) de façon à amener un outil de perçage en ligne avec le trou. ledit outil est avancé (d) pour réaliser le trou et le lamage; ledit outil est retiré et un dispositif de traitement, monté sur la deuxième machine, est amené en position (e) pour effectuer l'ébavurage; un deuxième dispositif de traitement monté sur la première machine est amené en ligne (f) avec le trou pour appliquer la colle (g). un troisième dispositif de traitement est monté (i) sur la première machine pour amener le rivet; ledit rivet est posé à froid ( 1); la pièce est relâchée (m) et les machines sont déplacées vers le point d'usinage suivant.