Brevet FR2948046A1 — publié le 20110121

MACHINE-OUTIL D'USINAGE DE PLAQUES-ENTRETOISES ET PROCÉDÉS DE TRAVAIL CORRESPONDANTS DOMAINE D'APPLICATION DE L'INVENTION La présente invention a trait au domaine de l'usinage et notamment aux adaptations permettant de réaliser dans les meilleures conditions l'usinage d'une pluralité d'ouvertures dans des plaques de très grandes dimensions. DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR Les plaques-entretoises d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire constituent un exemple des pièces concernées par l'invention. Ces plaques sont circulaires, présentent de grandes dimensions (diamètre de plusieurs mètres) et sont traversées par un très grand nombre d'ouvertures (plusieurs milliers). Ces ouvertures sont susceptibles de présenter un profil spécifique et sont classiquement réalisées par la succession d'une opération de perçage et d'une opération de brochage. La fabrication de telles plaques se heurte à plusieurs inconvénients, parmi ceux-ci : - l'intervention de compétences en génie civil, - la manutention de la plaque non-usinée ou usinée, 25 - le temps de préparation de ladite plaque pour le positionnement et le bridage, - le fait que les machines-outils réalisant les deux opérations sont séparées nécessitant des moyens de transfert, 30 - la surface au sol prise par les machines-outils existantes, - le changement d'outils fréquemment requis pour la réalisation de milliers de trous, - les contraintes de positionnement des entraxes des trous 35 à respecter, - le nombre d'interventions des opérateurs, - 2 - une évacuation des copeaux rendue difficile de par la position horizontale de la pièce pendant l'opération de perçage, - etc... DESCRIPTION DE L'INVENTION Partant de cet état de fait, la demanderesse a mené des recherches visant à optimiser les installations participant à la fabrication de ces plaques. De plus, de nouveaux procédés ont également été imaginés sur la base de ces installations. Selon l'invention, la machine-outil d'usinage d'une plaque de type entretoise, est remarquable en ce qu'elle comporte sur un même bâti, au moins deux postes d'accueil de plaques accueillant ces dernières et équipés d'une cinématique permettant de les disposer en position verticale, un module de perçage venant coopérer avec au moins un des postes et assurant le perçage de la plaque en position 20 verticale, le deuxième poste étant disposé à côté du premier de sorte que la plaque ou que le module de perçage puisse s'y déplacer d'un poste à l'autre, une autre opération que le perçage étant réalisée sur ce 25 deuxième poste pendant le perçage de la plaque sur le premier poste. Cette caractéristique est particulièrement avantageuse en ce qu'elle propose de réaliser sur un même bâti plusieurs opérations en même temps. De plus, elle 30 permet de réaliser ces opérations en position verticale ce qui va faciliter l'évacuation des copeaux. Ainsi selon une caractéristique particulièrement avantageuse, ledit deuxième poste est un poste de positionnement et de bridage d'une plaque ce qui permet de 35 proposer sur un même bâti une solution d'usinage de la plaque et une solution de manutention. 5 10 15 25 30 35 - 3 - Une telle caractéristique permet à la demanderesse de proposer un nouveau procédé remarquable en ce qu'il consiste à réaliser les opérations de mise en place et de bridage sur une première plaque installée sur un poste pendant les opérations de perçage de la deuxième plaque installée sur l'autre poste, le module de perçage passant d'un poste à l'autre. Afin d'optimiser un tel procédé, la demanderesse a avantageusement imaginé que la machine-outil est équipée de capteurs permettant de vérifier la bonne mise en position d'une part du chariot porte-outil à son arrivée et pendant les opérations d'usinage dans chaque poste ainsi que de vérifier l'éventuelle variation des côtes dudit chariot du fait d'un phénomène thermique d'autre part. Ces capteurs permettront de transmettre l'information au module d'usinage qui pourra la prendre en compte afin de réaliser l'usinage dans les tolérances requises. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, ledit deuxième poste est un poste de brochage. Ainsi, la machine-outil de l'invention réunit sur un même bâti les deux modules fonctionnels nécessaires à l'usinage de la plaque à savoir le perçage et le brochage, ce qui permet à la demanderesse de proposer le procédé novateur qui consiste à réaliser un nombre limité de perçages sur la pièce sur un premier poste puis à déplacer la pièce vers le deuxième poste à des fins de brochage des trous venant d'être percés. Ce procédé où le brochage est associé à une autre opération, permet de réaliser les opérations de retour de broche en temps masqué. Afin d'optimiser un tel procédé, la demanderesse a avantageusement imaginé que la machine-outil est équipée de capteurs permettant de vérifier la bonne mise en position d'un chariot porte-pièce dans chaque poste d'une part ainsi que de vérifier l'éventuelle variation des côtes dudit chariot du fait d'un phénomène thermique - 4 d'autre part. En effet lors dans une telle configuration, c'est la pièce qui se déplace d'un poste à l'autre. Ces capteurs permettront de transmettre l'information au module d'usinage qui pourra la prendre en compte afin de réaliser l'usinage dans les tolérances requises. Ainsi, lorsque le module d'usinage et/ou la pièce sont équipés d'un chariot de déplacement permettant leur passage d'un poste à l'autre et/ou leur déplacement à l'intérieur du poste, la machine-outil comprend avantageusement un moyen de détection de la position dudit chariot ainsi qu'un moyen de détection des variations de côtes dudit chariot du fait de phénomènes thermiques afin de transmettre ces informations audit module d'usinage qui les prend en compte pour la réalisation des usinages. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse, la machine-outil comprend sur le même bâti un troisième poste. Ces postes peuvent être disposés de sorte qu'un module d'usinage et/ou un module porte-pièce puisse se déplacer de l'un à l'autre sur un moyen de guidage partagé. Associé au fait que selon une autre caractéristique, la machine-outil comprend pour chaque poste un moyen de basculement de la plaque qui la fait passer d'une position horizontale de réception/évacuation à une position verticale de travail et vice-versa, cette machine-outil propose un moyen de réaliser des opérations de positionnement bridage même lorsque les deux autres postes sont occupés par des opérations d'usinage. De plus, elle permet d'envisager le procédé qui consiste à disposer une plaque non percée dans un premier poste à des fins de positionnement, à réaliser des perçages de références puis à utiliser les perçages de références pour renouveler l'opération de positionnement et de réaliser le maintien en position par goupillage. D'autres caractéristiques associées ou non peuvent compléter celles décrites plus haut, parmi celles ci : - 5 - ledit module de perçage est associé à des moyens de guidage et de mise en mouvement permettant son déplacement d'un poste à l'autre selon un plan vertical, - ledit module de perçage comprend deux broches d'entraînement d'outil de perçage, - ledit module de perçage est associé à un moyen de stockage et de mise à disposition des outils accessible par ledit module lors de sa course, - la machine-outil accueille un palpeur du type de celui susceptible de venir s'installer sur une broche porte-outil, - ledit palpeur peut être stocké dans le moyen de stockage d'outils, - ledit moyen de basculement comporte une paroi venant en vis-à-vis de la plaque et servant à fermer, à l'arrière de la plaque, le poste d'usinage lorsque ladite plaque et son moyen de basculement sont en position verticale. - un autre procédé consiste à réaliser au moyen d'un palpeur à chaque changement d'outil, une opération de mesure des usinages réalisés afin d'éventuellement recaler les différents sous-ensembles participant à l'opération de perçage, - un autre procédé consiste à venir prendre dans le moyen de stockage d'outil, ledit palpeur au moyen d'une des broches porte-outil afin de réaliser au moyen du module de perçage à chaque changement d'outil une opération de mesure des usinages réalisés afin d'éventuellement corriger les courses et positions des différents sous-ensembles participant à l'opération de perçage, - un autre procédé consiste à venir prendre référence sur la pièce au moyen du palpeur afin de définir des points de départ pour les usinages, - etc... Les concepts fondamentaux de l'invention venant d'être exposés ci-dessus dans leur forme la plus élémentaire, d'autres détails et caractéristiques - 6 - ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit et en regard des dessins annexés, donnant à titre d'exemple non limitatif, un ou plusieurs modes de réalisation d'une machine-outil et de procédés de travail conformes à l'invention. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est un dessin schématique d'une vue de face d'un mode de réalisation d'un premier mode de réalisation d'une machine-outil conforme à l'invention, La figure 2 est un dessin schématique d'une vue de côté de la machine-outil de la figure 1, La figure 3 est un dessin schématique d'une vue de dessus de la machine-outil de la figure 1, La figure 4 est un dessin schématique d'une vue de 15 dessus d'un autre mode de réalisation d'une machine-outil conforme à l'invention. DESCRIPTION DES MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS Tel qu'illustré sur le dessin de la figure 1, la machine-outil référencée M dans son ensemble assure 20 l'usinage de deux plaques P et P' de type entretoise. Cette machine-outil M est équipée sur un même bâti 100 de deux postes d'accueil 200 et 300 accueillant respectivement les plaques P et P' en étant susceptibles de les disposer en position verticale. 25 En effet, comme illustré sur le dessin de la figure 2, chaque poste 200 et 300 comprend un moyen de basculement 210 et 310 de la plaque qui la fait passer d'une position horizontale à une position verticale et vice-versa selon la double flèche F1. 30 Ce moyen de basculement est formé d'un plateau d'accueil horizontal susceptible de recevoir les plaques vierges de tout usinage en position horizontale et de les faire passer en position verticale pour les opérations d'usinage. 35 En outre, ce plateau horizontal 210 et 310 a l'avantage de constituer une paroi qui vient en vis-à-vis - 7 de la plaque et qui sert à fermer à l'arrière de la plaque, le poste d'usinage lorsque ladite plaque et son moyen de basculement sont en position verticale. Un module de perçage 400 vient coopérer avec les deux postes 200 et 300 et assure le perçage des plaques P et P' en position verticale. Le deuxième poste 300 étant disposé à côté du premier 200 de sorte que le module d'usinage 400 puisse s'y déplacer selon la double-flèche F2. Pour ce faire, la machine-outil présente une structure logique de rails et de moyens d'entraînement permettant de créer un plan vertical de déplacement devant les plaques P et P' disposées également en position verticale. Cette disposition verticale a pour avantage de faciliter l'évacuation des copeaux au moyen 15 d'une gouttière G prévue à cet effet et disposée sous les deux plaques. Cette disposition évite les opérations d'évacuation des copeaux. Selon le mode de réalisation, ledit deuxième poste 300 sert de poste de positionnement et de bridage de la 20 plaque P' pendant les opérations de perçage de la plaque P sur le premier poste 200. Le procédé envisagé est donc celui qui consiste à réaliser les opérations de mise en place et de bridage sur une première plaque installée sur un poste pendant les opérations de perçage de la deuxième 25 plaque installée sur l'autre poste, le module de perçage passant d'un poste à l'autre. Ainsi, une fois les opérations de perçage terminées sur le poste 200, le module d'usinage 400 vient se déplacer jusqu'au poste 300 pour démarrer sans retard son 30 usinage. Pour ce faire, ledit module de perçage 400 est associé à des moyens de guidage et de mise en mouvement permettant son déplacement d'un poste à l'autre. Pendant ce temps, la plaque P est basculée en position horizontale et est évacuée et remplacée par une nouvelle 35 plaque à usiner. Afin d'optimiser les temps d'usinage et du fait que 10 5 15 20 25 30 35 -8- l'entraxe des trous à réaliser est constant, ledit module de perçage 400 comprend selon le mode de réalisation préféré illustré, deux broches d'entraînement d'outil de perçage. Étant donné le nombre particulièrement important de perçages à réaliser, plusieurs changements d'outils sont envisagés pour la réalisation de la totalité des perçages de la plaque. Pour optimiser une telle opération et éviter tout retard, ledit module de perçage 400 est associé à un moyen de stockage 500 et de mise à disposition des outils accessible par ledit module d'usinage. Selon le mode de réalisation préféré illustré, ledit magasin d'outil 500 est disposé entre les deux postes 200 et 300 et est accessible par un opérateur afin de permettre l'échange des outils. Ainsi, le bâti de la machine-outil M est ménagé entre ses deux postes 200 et 300, d'un couloir de manutention 110 permettant l'accès au magasin d'outils 500. Afin d'optimiser la qualité des usinages malgré leur durée et leur nombre, le moyen de stockage d'outils accueille un palpeur du type de celui susceptible de venir s'installer sur une broche porte-outil. La présence de ce palpeur permet de proposer un procédé où l'entraxe et les points de référence de la pièce seront vérifiés fréquemment et notamment à chaque changement d'outil. Sur la base de la même architecture, la machine-outil M' illustrée par le dessin de la figure 4 associe sur un même bâti 100', deux opérations d'usinage à savoir une opération de perçage sur un premier poste 200' et une opération de brochage sur un deuxième poste 300' réunissant ainsi pour la première fois les opérations d'usinage principales d'une plaque entretoise sur un même bâti de machine-outil. Ce bâti 100' comprend de plus un troisième poste 400' de chargement, déchargement, mise en position verticale de la plaque P'. Contrairement aux dispositions de la machine-outil M décrite ci-dessus, c'est la pièce P' qui 10 - 9 - se déplace d'un poste à un autre au moyen d'un chariot porte-pièce 500' qui se déplace sur des moyens de guidage disposés devant chaque poste. Comme expliqué plus haut, une telle configuration permet de réaliser certaines opérations en temps caché comme par exemple le retour des broches du poste 300' peut être réalisé pendant la réalisation de perçage sur le poste 200'. On comprend que les machines-outils et les procédés qui viennent d'être ci-dessus décrits et représentés, l'ont été en vue d'une divulgation plutôt que d'une limitation. Bien entendu, divers aménagements, modifications et améliorations pourront être apportés à l'exemple ci-dessus, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. 15 REVENDICATIONS1. Machine-outil d'usinage (M, M') d'une plaque de type entretoise (P, P'), CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QU'elle comporte sur un même bâti (100), au moins deux postes d'accueil (200 et 300) de plaques accueillant ces dernières et susceptibles de les disposer en position verticale, un module de perçage (400) venant coopérer avec au moins 10 un des postes et assurant le perçage de la plaque (P) en position verticale, le deuxième poste étant disposé à côté du premier de sorte que la plaque (P) ou que le module de perçage (400) puisse se déplacer d'un poste à l'autre, 15 une autre opération que le perçage étant réalisée sur ce deuxième poste pendant le perçage de la plaque (P) sur le premier poste. 2. Machine-outil (M, M') selon la revendication 1, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE ledit deuxième poste (200 ou 20 300) est un poste de positionnement et de bridage d'une plaque (P). 3. Machine-outil (M, M') selon la revendication 1, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE ledit module de perçage (400) est associé à des moyens de guidage et de mise en 25 mouvement permettant son déplacement d'un poste à l'autre selon un plan vertical. 4. Machine-outil (M, M') selon la revendication 1, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE ledit module de perçage (400) comprend deux broches d'entraînement d'outil de perçage. 30 5. Machine-outil (M, M') selon la revendication 1, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE ledit module de perçage (400) est associé à un moyen (500) de stockage et de mise à disposition des outils accessible par ledit module. 6. Machine-outil (M, M') selon les revendications 1 35 et/ou 5, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QU'elle accueille un palpeur du type de celui susceptible de venir s'installer- 11 - sur une broche porte-outil. 7. Machine-outil (M, M') selon la revendication 1, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE ledit deuxième poste (300') est un poste de brochage. 8. Machine-outil (M, M') selon la revendication 1, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QU'elle comprend sur le même bâti (100'), un troisième poste (400'). 9. Machine-outil (M, M') selon la revendication 1 et/ou 8, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QU'elle comprend, pour chaque poste, un moyen de basculement de la plaque (P, P') qui la fait passer d'une position horizontale de réception/évacuation à une position verticale de travail et vice-versa. 10. Machine-outil (M, M') selon la revendication 1, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE ledit moyen de basculement (310) comporte une paroi venant en vis-à-vis de la plaque et servant à fermer, à l'arrière de la plaque, le poste d'usinage lorsque ladite plaque (P) et son moyen de basculement sont en position verticale. 11. Machine-outil (M, M') selon la revendication 1, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE le module d'usinage (400) et/ou la pièce (P, P') sont équipés d'un chariot de déplacement permettant leur passage d'un poste à l'autre ET PAR LE FAIT QU'elle comprend un moyen de détection de la position dudit chariot ainsi qu'un moyen de détection des variations de côtes dudit chariot du fait de phénomènes thermiques afin de transmettre ces informations audit module d'usinage qui les prend en compte pour la réalisation des usinages. 12. Procédé de travail d'une machine-outil (M, M') selon les revendications 1 et 2, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il consiste à réaliser les opérations de mise en place et bridage sur une première plaque (P) installée sur un poste (200 ou 300) pendant les opérations de perçage de la deuxième plaque installée sur l'autre poste (300 ou 200), le module de perçage (400) passant d'un poste à l'autre. 5 10 15 20 25 30- 12 - 13. Procédé de travail d'une machine-outil (M, M') selon les revendications 1 et 6, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il consiste à réaliser au moyen d'un palpeur à chaque changement d'outil, une opération de mesure des usinages réalisés afin d'éventuellement recaler les différents sous-ensembles participant à l'opération de perçage. 14. Procédé de travail d'une machine-outil (M, M') selon les revendications 1 et 6, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il consiste à venir prendre dans le moyen (500) de stockage d'outil, ledit palpeur au moyen d'une des broches porte-outil afin de réaliser au moyen du module de perçage à chaque changement d'outil, une opération de mesure des usinages réalisés afin d'éventuellement corriger les courses et positions des différents sous-ensembles participant à l'opération de perçage. 15. Procédé de travail d'une machine-outil (M, M') selon les revendications 1 et 7, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il consiste à réaliser un nombre limité de perçages sur la pièce sur un premier poste (200') puis à déplacer la pièce vers le deuxième poste (300') à des fins de brochage des trous venant d'être percés. 16. Procédé de travail d'une machine-outil (M, M') selon les revendications 1 et 6, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il consiste à venir prendre référence sur la pièce (P, P') au moyen d'un palpeur afin de définir des points de départ pour les usinages. 17. Procédé de travail d'une machine-outil (M, M') selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il consiste - à disposer une plaque (P, P') non percée dans un premier poste à des fins de positionnement, - à réaliser des perçages de références,et - à utiliser les perçages de références pour renouveler l'opération de positionnement et de réaliser le maintien en position par goupillage. 35