FR3105781A1 - Station pour une installation d’assemblage d’un tronçon de fuselage, comprenant une structure de support du tronçon et un portique deplaçables l’un par rapport a l’autre - Google Patents
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Abstract
Pour diminuer l’encombrement d’une installation dédiée à l’assemblage d’un tronçon de fuselage, l’invention prévoit une station (4c) de cette installation (1), comprenant : - une structure de support (10) comprenant un châssis (12) ainsi qu’une poutre de support (22) portée par le châssis (12) et orientée selon une direction longitudinale (X) de la station, la poutre de support (22) portant des premiers moyens de fixation (44) pour maintenir les parties longitudinales de fuselage (54) autour de cette poutre, en vue de leur assemblage pour former le tronçon de fuselage ; et - une structure de transfert (11) mobile par rapport à la structure de support (10), et comprenant un portique (60) et des seconds moyens de fixation (70a, 70b) pour maintenir au moins certaines des parties longitudinales de fuselage (54) sur ce portique (60). Figure pour l’abrégé : Figure 6
Description
L’invention se rapporte à une installation pour l’assemblage d’un tronçon de fuselage d’aéronef, destiné à être obtenu par l’assemblage de plusieurs parties longitudinales de fuselage, formant chacune un secteur angulaire du tronçon. Elle se rapporte plus particulièrement à une station faisant partie intégrante de l’installation, et comprenant une structure de support destinée à maintenir les parties longitudinales de fuselage au cours de leur assemblage.
L’invention s’applique préférentiellement, mais non exclusivement, à une installation pour l’assemblage d’un tronçon de fuselage d’un avion commercial.
Etat de la technique antérieure
De manière classique, la fabrication d’un fuselage d’aéronef s’effectue en réalisant plusieurs tronçons de fuselage indépendamment les uns des autres, puis en assemblant ces tronçons bout-à-bout.
Chaque tronçon de fuselage de l’aéronef se trouve ainsi réalisé au sein d’une installation, habituellement à partir de plusieurs parties longitudinales de fuselage qui sont fixées les unes aux autres au niveau de leurs extrémités circonférentielles. Ces parties longitudinales de fuselage sont également dénommées « panneaux de fuselage ». Pour ce faire, l’installation comporte habituellement une pluralité de stations, dans lesquelles une ou plusieurs opérations spécifiques sont mises en œuvre. Il peut s’agir par exemple du montage des parties longitudinales de fuselage sur une structure de support, ou, ultérieurement, de la fixation des extrémités circonférentielles via leurs cadres et/ou leurs peaux.
Au regard des solutions actuelles, il existe un besoin de réduction de l’encombrement et de l’emprise au sol des différentes stations de l’installation, dans le but d’optimiser au mieux l’espace du hangar logeant ce/ces installations.
Pour répondre à ce besoin, l’invention a tout d’abord pour objet une station pour une installation d’assemblage d’un tronçon de fuselage à partir de parties longitudinales de fuselage, la station comprenant :
- une structure de support comprenant un châssis ainsi qu’une poutre de support portée par le châssis et orientée selon une direction longitudinale de la station, la poutre de support portant des premiers moyens de fixation pour maintenir les parties longitudinales de fuselage autour de cette poutre, en vue de leur assemblage pour former le tronçon de fuselage ; et
- une structure de transfert comprenant un portique et des seconds moyens de fixation pour maintenir au moins certaines des parties longitudinales de fuselage sur ce portique.
- une structure de support comprenant un châssis ainsi qu’une poutre de support portée par le châssis et orientée selon une direction longitudinale de la station, la poutre de support portant des premiers moyens de fixation pour maintenir les parties longitudinales de fuselage autour de cette poutre, en vue de leur assemblage pour former le tronçon de fuselage ; et
- une structure de transfert comprenant un portique et des seconds moyens de fixation pour maintenir au moins certaines des parties longitudinales de fuselage sur ce portique.
De plus, la structure de support et la structure de transfert sont déplaçables l’une par rapport à l’autre selon la direction longitudinale de la station, entre :
- une première position de pré-chargement des parties longitudinales de fuselage sur le portique, première position dans laquelle la structure de transfert se trouve à distance de la structure de support selon la direction longitudinale ; et
- une seconde position de chargement des parties longitudinales de fuselage sur la structure de support, depuis le portique, seconde position dans laquelle le portique est traversé par la poutre de support.
- une première position de pré-chargement des parties longitudinales de fuselage sur le portique, première position dans laquelle la structure de transfert se trouve à distance de la structure de support selon la direction longitudinale ; et
- une seconde position de chargement des parties longitudinales de fuselage sur la structure de support, depuis le portique, seconde position dans laquelle le portique est traversé par la poutre de support.
La conception de la station selon l’invention implique une emprise au sol et un encombrement réduits, de sorte que l’espace du hangar logeant cette station s’en trouve avantageusement optimisé, notamment en vue de l’implantation d’une plus grande densité de stations.
L’invention prévoit de préférence au moins l’une des caractéristiques optionnelles suivantes, prises isolément ou en combinaison.
La structure de transfert comporte des moyens de déplacement des seconds moyens de fixation par rapport au portique.
Les seconds moyens de fixation comprennent:
- un premier dispositif de fixation destiné à maintenir une partie supérieure longitudinale de fuselage; et
- deux seconds dispositifs de fixation destinés à maintenir respectivement deux parties latérales longitudinales opposées de fuselage,
et lesdits moyens de déplacement comprennent :
- un premier dispositif de déplacement réalisant l’interface entre le portique et le premier dispositif de fixation, le premier dispositif de déplacement permettant un déplacement du premier dispositif de fixation par rapport au portique selon au moins un degré de liberté de translation selon une direction verticale de la station; et
- deux seconds dispositifs de déplacement réalisant respectivement l’interface entre le portique et les deux seconds dispositifs de fixation, chacun des deux dispositifs de déplacement permettant un déplacement de son second dispositif de fixation associé, par rapport au portique, selon au moins un degré de liberté de translation selon une direction transversale de la station, et de préférence selon au moins trois degrés de liberté de translation.
- un premier dispositif de fixation destiné à maintenir une partie supérieure longitudinale de fuselage; et
- deux seconds dispositifs de fixation destinés à maintenir respectivement deux parties latérales longitudinales opposées de fuselage,
et lesdits moyens de déplacement comprennent :
- un premier dispositif de déplacement réalisant l’interface entre le portique et le premier dispositif de fixation, le premier dispositif de déplacement permettant un déplacement du premier dispositif de fixation par rapport au portique selon au moins un degré de liberté de translation selon une direction verticale de la station; et
- deux seconds dispositifs de déplacement réalisant respectivement l’interface entre le portique et les deux seconds dispositifs de fixation, chacun des deux dispositifs de déplacement permettant un déplacement de son second dispositif de fixation associé, par rapport au portique, selon au moins un degré de liberté de translation selon une direction transversale de la station, et de préférence selon au moins trois degrés de liberté de translation.
Les seconds moyens de fixation comprennent des ventouses, et/ou au moins un système de maintien d’un pion par des billes.
Les premiers moyens de fixation comprennent une pluralité d’attaches, dont au moins l’une d’elles est portée par un organe mobile monté coulissant sur la poutre de support, selon la direction longitudinale.
La structure de support est équipée d’au moins un premier outil de fixation des parties longitudinales de fuselage entre elles, le premier outil étant monté mobile sur la poutre de support, selon la direction longitudinale de la station.
La structure de support est équipée d’au moins un second outil de fixation des parties longitudinales de fuselage entre elles, le second outil étant monté mobile sur le châssis, selon la direction longitudinale de la station.
La poutre de support présente une première extrémité longitudinale solidaire du châssis, ainsi qu’une seconde extrémité longitudinale opposée, montée sur le châssis à l’aide d’au moins un organe de support escamotable déplaçable entre:
- une position de support de la seconde extrémité longitudinale de la poutre; et
- une position escamotée de mise en porte-à-faux de la poutre, laissant apparaitre entre celle-ci et le châssis un espace fonctionnel dédié à l’introduction longitudinale des parties longitudinales de fuselage portées par la structure de transfert, lors de son déplacement de sa première à sa seconde position, et dédié à l’extraction longitudinale du tronçon formé par l’assemblage des parties longitudinales de fuselage autour de la poutre de support.
- une position de support de la seconde extrémité longitudinale de la poutre; et
- une position escamotée de mise en porte-à-faux de la poutre, laissant apparaitre entre celle-ci et le châssis un espace fonctionnel dédié à l’introduction longitudinale des parties longitudinales de fuselage portées par la structure de transfert, lors de son déplacement de sa première à sa seconde position, et dédié à l’extraction longitudinale du tronçon formé par l’assemblage des parties longitudinales de fuselage autour de la poutre de support.
La structure de support comporte au moins une passerelle de travail montée sur la poutre de support, et permettant à des opérateurs de circuler dans un espace intérieur défini par les parties longitudinales de fuselage destinées à être maintenues autour de la poutre de support.
Le portique est monté mobile longitudinalement sur des rails fixés au sol.
L’invention a également pour objet une installation pour l’assemblage d’un tronçon de fuselage, comprenant au moins une station telle que définie précédemment.
L’invention a également pour objet un procédé d’assemblage d’un tronçon de fuselage à l’aide d’une telle installation, le procédé comprenant:
- une étape de pré-chargement d’au moins plusieurs desdites parties longitudinales de fuselage sur la structure de transfert occupant sa première position de chargement;
- une étape de déplacement relatif longitudinal entre la structure de support et la structure de transfert, de la première position de pré-chargement à la seconde position de chargement; et
- une étape de chargement, sur la structure de support, desdites parties longitudinales de fuselage pré-chargées sur la structure de transfert.
- une étape de pré-chargement d’au moins plusieurs desdites parties longitudinales de fuselage sur la structure de transfert occupant sa première position de chargement;
- une étape de déplacement relatif longitudinal entre la structure de support et la structure de transfert, de la première position de pré-chargement à la seconde position de chargement; et
- une étape de chargement, sur la structure de support, desdites parties longitudinales de fuselage pré-chargées sur la structure de transfert.
De préférence, le procédé comprend au moins une étape ultérieure de fixation entre elles des parties longitudinales de fuselage maintenues autour de la poutre par les premiers moyens de fixation, étape de fixation au cours de laquelle les parties longitudinales de fuselage sont également de préférence maintenues sur la structure de transfert par les seconds moyens de fixation.
De préférence, le procédé comporte une étape d’extraction longitudinale du tronçon de fuselage assemblé autour de la poutre de support, l’étape d’extraction étant réalisée avec chaque organe de support escamotable agencé en position escamotée de mise en porte-à-faux de la poutre de support, de manière à extraire le tronçon par l’espace fonctionnel délimité entre le châssis et cette poutre de support.
D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous.
Brève description détaillée des dessins
Cette description sera faite au regard des dessins annexés, parmi lesquels;
Exposé détaillé de modes de réalisation préférés
La figure 1 représente une installation 1 pour l’assemblage d’un tronçon de fuselage d’aéronef, selon un mode de réalisation préféré de l’invention. Cette installation 1 se trouve dans un hangar, et elle comporte plusieurs stations 4a-4c.
Les stations 4a-4c de l’installation 1 peuvent être alignées les unes avec les autres, mais d’autres dispositions non linéaires comme celle représentée sur la figure 1 pourraient être adoptées, sans sortir du cadre de l’invention. En outre, une seule ligne de montage a été représentée, mais des lignes multiples parallèles peuvent être envisagées, de manière à assembler simultanément plusieurs tronçons de fuselage.
L’installation 1 comporte tout d’abord une station 4a de stockage des parties longitudinales de fuselage, ces parties formant des secteurs angulaires du tronçon, et étant stockées individuellement ou par groupe dans des conteneurs appropriés 6. Cette station de stockage 4a peut éventuellement intégrer des sous-stations permettant l’extraction de certaines parties longitudinales de fuselage 54 en dehors de leurs conteneurs 6, de manière à les faire reposer sur des chariots 7a, 7b roulant sur le sol 2. Il s’agit de préférence de deux chariots roulants 7a, 7b, destinés à recevoir respectivement une partie supérieure longitudinale de fuselage 54 et une partie inférieure longitudinale de fuselage 54.
L’installation comporte également une station 4b de mise en position des parties latérales longitudinales de fuselage 54, sur une structure intermédiaire de support 5 roulant sur le sol 2.
Ensuite, l’installation 1 comporte une station multi-opérations 4c spécifique à la présente invention, intégrant une structure de support 10 restant à demeure au sein de cette station, et une structure de transfert 11 mobile en translation. Alternativement, la structure de support 10 pourrait être mobile en translation, et la structure de transfert 11 fixe au sein de la station. Selon encore une autre alternative, les deux structures 10 et 11 pourraient être chacune mobile en translation.
La station multi-opérations 4c est dédiée à plusieurs opérations, comme le chargement des parties longitudinales de fuselage 54 sur la structure de support 10, la fixation des parties longitudinales de fuselage 54 entre elles, et l’extraction du tronçon de fuselage assemblé.
La réduction du nombre de stations entraîne avantageusement une réduction de l’encombrement global de l’installation 1.
En référence à la figure 2, il est représenté la station 4b, pour la mise en position des parties latérales longitudinales de fuselage 54 sur la structure intermédiaire roulante 5. Pour ce faire, les parties latérales longitudinales de fuselage 54, extraites des conteneurs 6, sont déplacées à proximité de deux rampes de travail 56 de la station 4b. De préférence, il s’agit de deux rampes 56 situées latéralement de part et d’autre de la structure intermédiaire 5 sur laquelle doivent être montées deux parties latérales longitudinales de fuselage 54. Chaque rampe de travail 56 comporte un robot 58 coulissant longitudinalement, et équipé à son extrémité d’un organe de préhension des parties longitudinales de fuselage 54. En opération, le robot 58 agrippe l’une des parties latérales longitudinales de fuselage 54 amenée à proximité, puis vient la monter latéralement sur la structure intermédiaire 5, à l’aide d’attaches (non représentées) permettant de s’enclencher automatiquement, et de se désenclencher sur commande.
La station multi-opérations 4c comporte quant à elle la structure de support 10, ainsi que la structure de transfert mobile 11, qui vont être décrites ci-après. La structure de support 10 va tout d’abord être décrite en référence à la figure 3.
Cette structure de support 10 est préférentiellement fixée sur le sol, et destinée à rester immobile durant le procédé d’assemblage du tronçon. Elle présente une direction longitudinale X, une direction transversale Y, ainsi qu’une direction Z de la hauteur. Ces trois directions X, Y et Z, orthogonales entre elles, correspondent respectivement aux mêmes directions longitudinale, transversale et de la hauteur de la station multi-opérations 4c, de la structure de transfert 11, et du tronçon de fuselage à assembler.
La structure de support 10 comporte tout d’abord un châssis 12, formé à l’aide de longerons 12a en appui sur le sol 2, et d’une plateforme surélevée 12b destinée à être utilisée par des opérateurs. La plateforme 12b se trouve à une extrémité longitudinale du châssis 12.
A partir de cette plateforme 12b, une poutre de support 22 s’étend longitudinalement, parallèlement aux longerons 12a, jusqu’à l’extrémité longitudinale opposée du châssis. Une liaison de type encastrement est réalisée entre la plateforme 12b, et une première extrémité de la poutre de support 22, destinée à maintenir les parties longitudinales de fuselage pendant leur assemblage.
A sa seconde extrémité opposée à la première, la poutre de support 22 est reliée aux longerons 12a du châssis 12 par le biais de deux organes de support escamotables 24 (un seul étant visible sur la figure 3). Les deux organes de support escamotables 24 sont montés rotatifs respectivement sur l’extrémité des deux longerons associés, selon des axes de rotation 26 orientés préférentiellement selon la direction Z.
Sur la figure 3, l’organe de support escamotable 24 est montré dans une position de support de la seconde extrémité longitudinale de la poutre 22. Dans cette position, les organes 24 supportent donc la seconde extrémité longitudinale de la poutre 22, en assurant un chemin d’efforts ininterrompu entre cette seconde extrémité longitudinale de la poutre, et l’extrémité des longerons associés 12a.
Par pivotement des organes de support 24 selon leurs axes 26, ces organes 24 peuvent être déplacés dans une position escamotée de mise en porte-à-faux de la poutre 22, qui sera décrite ultérieurement. Dans le principe, cette position escamotée laisse apparaitre, entre la poutre 22 et les longerons 12a du châssis 12, un espace fonctionnel sensiblement annulaire 27 dédié à l’introduction longitudinale des parties longitudinales de fuselage, et ensuite, à l’extraction longitudinale du tronçon formé par l’assemblage des parties longitudinales de fuselage.
De part et d’autre de la poutre de support 22, il est fixé une passerelle de travail 30 (une seule des deux passerelles étant visibles sur la figure 3). Chaque passerelle 30 s’étend sensiblement sur toute la longueur de la poutre 22. Elle permet à des opérateurs de circuler dans un espace intérieur 28 destiné à être défini intérieurement par les parties longitudinales de fuselage, lorsque celles-ci sont maintenues autour de la poutre de support.
La poutre de support 22 porte des premiers moyens de fixation 44. Ils sont conçus pour maintenir les parties longitudinales de fuselage de manière provisoire autour de la poutre 22, avant et pendant la fixation bout-à-bout de leurs extrémités circonférentielles.
Les moyens de fixation sont ainsi réalisés à l’aide de plusieurs attaches 44 intégrant chacune un ou plusieurs degrés de liberté de mouvement par rapport à la poutre de support 22, pour plusieurs raisons. La première raison réside dans la possibilité de s’adapter à des parties longitudinales de fuselage de différentes tailles, et de différentes formes, par exemple circulaire, elliptique, ovoïde, etc. La seconde raison réside dans la capacité de ces attaches 44 à se rétracter, pour permettre l’extraction longitudinale du tronçon, une fois celui-ci assemblé autour du mandrin.
A titre indicatif, chacune des attaches 44 présente trois degrés de liberté de translation selon les directions X, Y et Z. En outre, il est noté que certaines de ces attaches 44 peuvent être montées sur un ou plusieurs organes mobiles 45, montés eux-mêmes coulissants sur la poutre 22 selon la direction X. En pratique, il est prévu un premier plan transversal d’attaches, formé de six ou huit attaches 44 montées sur la poutre 22, à proximité de sa première extrémité. Il est également prévu un second plan transversal d’attaches, formé de six ou huit attaches 44 montées sur deux organes mobiles 45, agencés coulissants dans des rails longitudinaux 47 prévus sur la poutre. En adaptant la position longitudinale des organes mobiles 45, et donc celle des attaches 44 du second plan transversal, la structure de support 10 présente un caractère modulable permettant avantageusement l’assemblage de tronçons de différentes longueurs.
Il s’agit par exemple d’un rail supérieur et d’un rail inférieur 47, chacun prévu de chaque côté de la poutre de support 22. Dans cette configuration, l’un des deux organes mobiles 45 peut être logé coulissant dans les deux rails supérieurs 47, et l’autre logé dans les deux rails inférieurs 47.
A titre d’exemple, l’extrémité de chacune de ces attaches 44 comporte un pion de fixation 46 destiné à coopérer avec des moyens complémentaires prévus sur la partie longitudinale de fuselage associée, ou sur un support de cette partie longitudinale. Alternativement et de manière préférentielle, c’est la partie longitudinale de fuselage qui porte le pion de fixation 46, et l’attache 44 comprend alors les moyens complémentaires pour loger et maintenir le pion de fixation. Toujours à titre d’exemple, les moyens complémentaires peuvent présenter une conception permettant le maintien du pion par des billes (comme par exemple le système de la société Jergens® connu sous l’appellation anglaise « Zero Point Mounting System »).
Comme indiqué précédemment, la poutre de support 22 présente des rails longitudinaux 47, dans lesquels peuvent être montés des premiers outils 35’ de fixation des parties longitudinales de fuselage entre elles. Alternativement, ces premiers outils mobiles 35’ peuvent être montés dans d’autres rails solidaires de la poutre 22, sans sortir du cadre de l’invention.
Chacun des premiers outils 35’ se trouve ainsi logé coulissant selon la direction X, dans l’espace intérieur 28. Par exemple, ce sont deux premiers outils 35’ qui sont montés dans chacun des quatre rails 47 de la poutre 22. Par conséquent, les quatre premiers outils 35’ logés dans les rails supérieurs 47 sont orientés avec une composante vers le haut, pour accéder aux jonctions hautes entre les différentes parties longitudinales de fuselage, comme cela sera décrit ultérieurement. De la même manière, les quatre premiers outils 35’ logés dans les rails inférieurs 47 sont orientés avec une composante vers le bas, pour accéder aux jonctions basses entre les différentes parties longitudinales de fuselage, comme cela sera également décrit ultérieurement.
Tous les premiers outils 35’ prennent de préférence la forme de robots capables de fixer entre eux les cadres des différentes parties longitudinales de fuselage adjacentes, depuis l’espace intérieur 28. Néanmoins, selon une alternative de réalisation, cet assemblage entre les cadres peut être effectué manuellement par des opérateurs circulant dans l’espace intérieur 28, sur les passerelles de travail 30.
De manière analogue, les deux longerons 12a du châssis portent ou forment des rails longitudinaux 33 (un seul des deux rails étant visible sur la figure 3). Dans chacun de ces deux rails 33, il est monté un second outil 35’’ de fixation des parties longitudinales de fuselage entre elles. Chacun des seconds outils 35’’ se trouve ainsi logé coulissant par rapport au châssis, selon la direction X, extérieurement par rapport à l’espace intérieur 28.
Les deux seconds outils 35’’ sont orientés de manière à accéder aux jonctions basses entre les différentes parties longitudinales de fuselage. Les seconds outils 35’’ prennent de préférence la forme de robots capables de fixer entre eux les peaux des différentes parties longitudinales de fuselage adjacentes, depuis l’extérieur du tronçon à assembler.
Par ailleurs, il est noté que pour atteindre les jonctions hautes entre les différentes parties longitudinales de fuselage, des seconds outils 35’’ peuvent être montés sur des rails flexibles et amovibles (non représentés), par exemple fixés extérieurement par des ventouses sur les parties longitudinales de fuselage à assembler, à proximité de ces jonctions hautes.
En référence à présent aux figures 4 et 5, il est représenté la structure de transfert 11 équipant la station multi-opérations 4c. Cette structure 11 comporte un portique 60 formé par deux montants verticaux 64 et une traverse supérieure 62. A leurs pieds, les deux montants verticaux 64 sont montés mobiles longitudinalement, sur des rails 66 fixés au sol 2. Cette mobilité du portique 60 permet de déplacer la structure de transfert 11 relativement à la structure de support 10, entre une première position de pré-chargement des parties longitudinales de fuselage sur le portique dans laquelle la structure de transfert 11 se trouve à distance de la structure de support 10 selon la direction X, et une seconde position de chargement des parties longitudinales de fuselage sur la structure de support 10, depuis le portique 60, seconde position dans laquelle le portique 60 est traversé longitudinalement par la poutre de support 22. Ces deux positions seront détaillées ci-après.
La structure de transfert 11 est équipée de seconds moyens de fixation pour maintenir au moins certaines des parties longitudinales de fuselage 54 sur le portique. Avec ces seconds moyens de fixation, il s’agit ici de maintenir, sur le portique 60, la partie supérieure longitudinale de fuselage, ainsi que les deux parties latérales longitudinales de fuselage.
Pour ce faire, les seconds moyens de fixation comprennent tout d’abord un premier dispositif de fixation 70a associé à la traverse supérieure 62 ou aux deux montants 64, et destiné à maintenir la partie supérieure longitudinale de fuselage. Ils comprennent également deux seconds dispositifs de fixation 70b respectivement associés aux deux montants verticaux 64, et destinés à maintenir les deux parties latérales longitudinales de fuselage.
De plus, chaque dispositif de fixation 70a, 70b est couplé à un dispositif de déplacement le reliant à son élément de portique associé 62, 64, de manière à autoriser la cinématique requise pour la mise en œuvre du procédé d’assemblage qui sera décrit ultérieurement.
Ainsi, il est prévu un premier dispositif de déplacement 72a réalisant l’interface entre le portique 60 et le premier dispositif de fixation 70a. Ce premier dispositif de déplacement 72a prend la forme d’une traverse montée mobile à ses deux extrémités opposées sur deux rails verticaux 74, prévus respectivement sur les deux montants verticaux 64. De cette manière, le premier dispositif de déplacement 72a permet un déplacement du premier dispositif de fixation 70a par rapport au portique 60 selon au moins un degré de liberté de translation, selon la direction Z.
Par ailleurs, il est prévu deux seconds dispositifs de déplacement 72b réalisant respectivement l’interface entre le portique 60 et les deux seconds dispositifs de fixation 70b. Chacun des deux seconds dispositifs de déplacement 72b prend la forme d’un module multiaxial monté sur l’un des deux rails verticaux 74. Ce module 72b est conçu et monté sur son montant vertical associé 64 de manière à permettre un déplacement de son second dispositif de fixation associé 70b, par rapport au portique 60, selon au moins un degré de liberté de translation selon une direction Y, et de préférence selon au moins trois degrés de liberté de translation dans les directions X, Y et Z.
Il est noté que sans sortir du cadre de l’invention, chacun des dispositifs de déplacement 72a, 72b pourrait également offrir un ou plusieurs degrés de liberté de rotation.
Les premier et seconds dispositifs de fixation 70a, 70b sont conçus de manière analogue, en présentant par exemple une structure sur laquelle sont prévus un ou plusieurs organes de fixation, comme une ou plusieurs ventouses, et/ou un ou plusieurs systèmes de maintien d’un pion par des billes, de conception identique ou similaire à celle évoquée précédemment.
La figure 5 représente un exemple de réalisation pour l’un des deux seconds dispositifs de fixation 70b. Il comporte une structure 80 avec une armature centrale 80a reliée au second dispositif de déplacement 72b, ainsi qu’une armature inférieure 80b et une armature supérieure 80c. Ces deux armatures inférieure et supérieure 80b, 80c sont articulées sur l’armature centrale 80a, selon des axe de rotation parallèles à la direction X. Cela permet au second dispositif de fixation 70b de s’adapter à des parties longitudinales de fuselage 54 disposant de courbures différentes. De préférence, les armatures 80b, 80c sont courbes, de manière à s’approcher au plus près des parties de fuselage 54 de forme analogue.
Ici, l’armature centrale 80a comporte un ou plusieurs systèmes 82 de maintien d’un pion 84 par des billes (comme par exemple le système de la société Jergens® connu sous l’appellation anglaise « Zero Point Mounting System »). Par exemple, ce sont deux systèmes 82 qui sont agencés respectivement aux deux extrémités longitudinales de l’armature centrale 80a, pour coopérer avec deux pions 84 agencés aux deux extrémités longitudinales opposées de la partie de fuselage 54 à maintenir.
A titre d’exemple indicatif, un même dispositif 86, monté de manière provisoire sur la partie de fuselage à assembler 54, présente deux pions alignés 84, 46 faisant respectivement saillie vers l’extérieur, et vers l’intérieur de cette partie 54. Le pion 84 en saillie vers l’extérieur est celui destiné à coopérer avec le dispositif de maintien par billes 82 de l’armature centrale 80a, tandis que le pion 46 en saillie vers l’intérieur est destiné à coopérer ultérieurement avec un autre dispositif de maintien par billes faisant partie intégrante de l’une des premières attaches 44 précitées, associées à la poutre 22 de la structure de support 10.
Ainsi, ce sont préférentiellement deux dispositifs 86 qui sont agencés aux deux extrémités longitudinales opposées de la partie de fuselage 54 à maintenir.
Par ailleurs, les deux armatures pivotantes 80b, 80c peuvent présenter chacune plusieurs ventouses 88, destinées à s’appliquer contre la surface extérieure de la partie longitudinale de fuselage à assembler 54. Par vide d’air, ces ventouses 88 peuvent participer au maintien de cette partie 54 sur le portique 60.
Une conception identique ou analogue peut être adoptée pour le premier dispositif de fixation 70a, sans nécessairement prévoir une structure 80 avec les deux armatures articulées. Celles-ci ne s’avèrent en effet pas nécessaires lorsque la partie supérieure longitudinale de fuselage à maintenir présente une étendue circonférentielle restreinte.
A présent, il va être décrit un procédé d’assemblage d’un tronçon de fuselage d’aéronef selon un mode de réalisation préféré de l’invention, ce procédé étant mis en œuvre sur l’installation 1 qui vient d’être détaillée.
Tout d’abord en référence à la figure 6, la station multi-opérations 4c est montrée avec la structure de support 10 et la structure de transfert 11 dans leur première position de pré-chargement des parties longitudinales de fuselage 54, position dans laquelle ces structures 10, 11 sont écartées longitudinalement l’une de l’autre.
Avant la mise en œuvre d’une étape de pré-chargement des parties 54 sur la structure de transfert 11, ces parties longitudinales de fuselage 54 sont amenées sur la station multi-opérations 4c. Pour ce faire, la structure intermédiaire 5, portant les deux parties latérales longitudinales de fuselage 54, roule de la station 4b à la station 4c. De la même manière, les chariots 7a, 7b recevant respectivement la partie supérieure longitudinale de fuselage 54 et la partie inférieure longitudinale de fuselage 54, roulent de la station 4a à la station 4c.
Le déplacement des chariots 7a, 7b et de la structure intermédiaire 5 s’effectue de manière automatisée, tout comme le déplacement de chaque élément mobile de l’installation.
Dans un premier temps, le chariot 7b est déplacé vers la structure de support 10 de manière à venir loger la partie inférieure longitudinale de fuselage 54 sous la poutre de support 22, entre les deux longerons 12a du châssis 12. La flèche en pointillés de la figure 6 schématise ce déplacement. Une fois agencé sous cette poutre 22, le chariot 7b est surélevé jusqu’à ce que la partie inférieure longitudinale de fuselage 54 vienne s’enclencher dans plusieurs des attaches 44 portées par la poutre 22, par le biais par exemple d’assemblages pion / système de maintien par des billes.
A cet égard, il est noté que comme pour les autres parties longitudinales de fuselage 54, les attaches 44, et leurs moyens complémentaires sur ces parties 54, présentent de préférence des conceptions permettant leur centrage automatique, lors de l’insertion du pion dans les moyens complémentaires destinés à verrouiller ce même pion.
Ensuite, en référence à la figure 7, il est débuté l’étape de pré-chargement des parties 54 sur la structure de transfert 11, en pré-chargeant la partie supérieure longitudinale de fuselage 54 sur le portique 60. Pour ce faire, le chariot 7a est amené entre les deux montants verticaux 64 du portique 60, puis le premier dispositif de déplacement 72a est déplacé vers le bas par rapport au portique 60, jusqu’à ce que le premier dispositif de fixation 70a agrippe la partie supérieure longitudinale de fuselage 54, via les ventouses et/ou les pions équipant ce dispositif 70a. Après cet enclenchement automatique, la partie supérieure longitudinale de fuselage 54 est relevée par déplacement ascendant du dispositif de déplacement 72a, le long des deux montants verticaux 64 du portique.
L’étape de pré-chargement se poursuit ensuite avec les deux parties latérales longitudinales de fuselage 54, en venant placer la structure intermédiaire 5 entre les deux montants verticaux 64 du portique 60. Pour chacune des deux parties latérales 54, le second dispositif de déplacement 72b est déplacé latéralement vers l’intérieur du portique, jusqu’à ce que le second dispositif de fixation 70b agrippe la partie latérale associée 54, via les ventouses et/ou les pions équipant ce dispositif 70b. Après cet enclenchement automatique, chaque partie latérale longitudinale de fuselage 54 est rétractée latéralement vers son montant vertical associé 64, par déplacement du second dispositif de déplacement 72b. La structure intermédiaire roulante 5 peut ainsi être extraite du portique 60, pour être agencée en périphérie de la station 4c, ou directement renvoyée à la station 4b.
Une fois l’étape de pré-chargement des trois parties 54 achevée, il est procédé à une étape de déplacement de la structure de transfert 11 selon la direction X. Cette étape de déplacement, schématisée sur la figure 9, a pour objet d’amener la structure de transfert 11 dans la seconde position de chargement des parties 54 sur la poutre de support. Dans cette seconde position, la poutre de support 22 traverse le portique 60, de sorte que ses deux extrémités opposées soient situées longitudinalement de part et d’autre de ce portique.
Pour effectuer le déplacement du portique 60 de la première position à la seconde position, les organes de support escamotables 24 de la structure de support 10 sont d’abord déplacés de leur position de support de la poutre 22, à leur position escamotée de mise en porte-à-faux de cette poutre 22. L’objectif de cette manipulation préliminaire consiste à laisser apparaitre, entre la seconde extrémité de la poutre 22 et les extrémités des longerons 12a du châssis 12, l’espace fonctionnel sensiblement annulaire 27 permettant l’introduction longitudinale des parties longitudinales de fuselage 54. Cette fonctionnalité est encore mieux visible sur la figure 10.
Une fois que les trois parties 54 pré-chargées sur le portique 60 sont agencées en regard de la poutre de support 22, les dispositifs de déplacement 72a, 72b sont activés de manière à déplacer ces parties 54 en direction de leurs attaches associées 44 prévues sur la poutre, jusqu’à enclenchement automatique et auto-centrage. Il s’agit d’une étape de chargement des parties longitudinales de fuselage 54, sur la poutre de support 22. Cette étape conduit les attaches 44 à s’enclencher automatiquement dans les moyens complémentaires prévus sur les parties longitudinales de fuselage 54 en déplacement en direction de la poutre. Au cours de cette étape, des opérateurs peuvent se tenir et circuler dans l’espace intérieur 28 sur les passerelles 30, afin d’effectuer des opérations de contrôle du bon emboîtement des parties longitudinales de fuselage 54 sur les attaches 44 de la poutre 22.
Avant cette étape de chargement ou après celle-ci, les organes de support escamotables 24 sont ramenés dans leur position de support de la seconde extrémité de la poutre 22, comme cela a été représenté sur la figure 11.
Ensuite, il est réalisé une étape de fixation des quatre parties longitudinales de fuselage 54 entre elles. Tout d’abord, il est indiqué que dans le mode de réalisation préféré représenté, les deux parties 54 inférieure et supérieure s’étendent selon une amplitude circonférentielle plus petite que celle des deux parties 54 latérales. Alternativement, les amplitudes pourraient chacune être de l’ordre de 90°, de même que le nombre de parties longitudinales de fuselage 54 pourrait également différer, même si la solution à quatre parties 54 reste préférée.
La figure 12 schématise l’étape de fixation des parties 54 entre elles, toujours réalisée au sein de la station 4c.
Elle concerne tout d’abord la fixation des peaux des parties longitudinales de fuselage 54. Pour ce faire, les seconds outils 35’’ sont déplacés le long de leurs rails 33 pour former ce joint longitudinal au niveau des deux jonctions basses entre les parties 54. Pour les deux jonctions hautes, des rails flexibles et amovibles (non représentés) sont par exemple fixés extérieurement par des ventouses sur les parties longitudinales de fuselage à assembler, à proximité de ces jonctions hautes.
De manière connue, chaque second outil 35’’ correspond à un outil de fixation conçu pour effectuer un joint de fixation longitudinal au niveau de l’interface entre les peaux de deux parties longitudinales de fuselage 54 adjacentes selon la direction circonférentielle. Ce joint est réalisé par exemple par une soudure continue ou par une pluralité de points de soudure, depuis l’extérieur des parties longitudinales de fuselage 54, c’est-à-dire extérieurement à l’espace 28. Chaque second outil 35’’ est également capable d’effectuer des perçages / alésages, ainsi que la pose d’éléments de fixation entre les deux parties de fuselage 54.
Au cours de ces opérations, des opérateurs peuvent se tenir et circuler dans l’espace intérieur 28 sur les passerelles 30, afin d’effectuer des opérations de contrôle des joints de peau effectués au niveau des interfaces entre les parties longitudinales de fuselage 54.
La figure 13 montre deux parties longitudinales de fuselage 54 adjacentes. L’étape décrite ci-dessus a d’abord pour objet la réalisation d’un joint longitudinal entre les deux peaux 92, au niveau de l’interface 94 entre les deux parties 54.
Ensuite, cette même étape a pour objet la fixation des cadres 96 des deux parties adjacentes 54, toujours au niveau des interfaces 94 entre ces parties 54. Cela est réalisé manuellement par les opérateurs à l’intérieur de l’espace 28, ou, préférentiellement, réalisé par les premiers outils coulissants 35’ logés dans ce même espace 28.
Au cours de la fixation des peaux et des cadres, les parties longitudinales de fuselage 54 sont maintenues sur la poutre 22 par les attaches 44, mais elles sont également préférentiellement maintenues sur le portique 60 par les dispositifs de fixation 70a, 70b.
Enfin, le procédé se termine par une étape d’extraction longitudinale du tronçon de fuselage assemblé autour de la poutre 22. Cette étape, dont la fin est schématisée sur la figure 14, est réalisée au sein de la station 4c et débute par l’insertion sous le tronçon de fuselage assemblé 100, de moyens mobiles 102 de support et de convoyage du tronçon. Ces moyens mobiles 102 sont introduits sous le tronçon 100, en roulant sur le sol 2 et en passant entre les longerons 12a du châssis 12, après avoir retiré le chariot 7b supportant la partie inférieure 54.
Les moyens mobiles 102 sont surélevés pour entrer en contact avec la surface extérieure du tronçon de fuselage 100, suite à quoi les attaches 44 de la poutre 22 ainsi que les dispositifs de fixation 70a, 70b du portique 60 sont rétractés, pour rompre les liaisons avec le tronçon, ou avec les supports des parties longitudinales de fuselage formant ce tronçon.
Après escamotage des organes de support 24, les moyens mobiles 102 sont déplacés longitudinalement pour entraîner avec eux le tronçon 100, qui s’extrait alors progressivement du portique 60 et de la poutre 22 selon la direction X, comme cela a été schématisé sur la figure 14.
Il est rappelé que l’espace intérieur 28, dédié à la circulation et au support des opérateurs durant une ou plusieurs des étapes du procédé d’assemblage, constitue une caractéristique préférée de l’invention, mais non essentielle. Ainsi, d’autres modes de réalisation peuvent être envisagés sans cet espace intérieur de circulation 28.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l’homme du métier à l’invention qui vient d’être décrite, uniquement à titre d’exemples non limitatifs et combinables, et dont la portée est définie par les revendications qui suivent. Par exemple, il est noté que la structure intermédiaire 5, les chariots 7a, 7b ainsi que les moyens mobiles 102 sont décrits comme roulant sur le sol, mais alternativement, ils pourraient glisser sur ce même sol, par exemple via des coussins d’air.
Claims (14)
- Station (4c) pour une installation (1) d’assemblage d’un tronçon de fuselage (100) à partir de parties longitudinales de fuselage (54), la station étant caractérisée en ce qu’elle comprend:
- une structure de support (10) comprenant un châssis (12) ainsi qu’une poutre de support (22) portée par le châssis (12) et orientée selon une direction longitudinale (X) de la station, la poutre de support (22) portant des premiers moyens de fixation (44) pour maintenir les parties longitudinales de fuselage (54) autour de cette poutre, en vue de leur assemblage pour former le tronçon de fuselage (100) ; et
- une structure de transfert (11) comprenant un portique (60) et des seconds moyens de fixation (70a, 70b) pour maintenir au moins certaines des parties longitudinales de fuselage (54) sur ce portique (60),
et en ce que la structure de support (10) et la structure de transfert (11) sont déplaçables l’une par rapport à l’autre selon la direction longitudinale (X) de la station, entre:
- une première position de pré-chargement des parties longitudinales de fuselage (54) sur le portique (60), première position dans laquelle la structure de transfert (11) se trouve à distance de la structure de support (10) selon la direction longitudinale (X); et
- une seconde position de chargement des parties longitudinales de fuselage (54) sur la structure de support (10), depuis le portique (60), seconde position dans laquelle le portique est traversé par la poutre de support (22). - Station selon la revendication 1, caractérisée en ce que la structure de transfert (11) comporte des moyens de déplacement (72a, 72b) des seconds moyens de fixation (70a, 70b) par rapport au portique (60).
- Station selon la revendication 2, caractérisée en ce que les seconds moyens de fixation comprennent:
- un premier dispositif de fixation (70a) destiné à maintenir une partie supérieure longitudinale de fuselage (54); et
- deux seconds dispositifs de fixation (70b) destinés à maintenir respectivement deux parties latérales longitudinales opposées de fuselage (54),
et en ce que lesdits moyens de déplacement comprennent :
- un premier dispositif de déplacement (72a) réalisant l’interface entre le portique (60) et le premier dispositif de fixation (70a), le premier dispositif de déplacement (72a) permettant un déplacement du premier dispositif de fixation (70a) par rapport au portique (60) selon au moins un degré de liberté de translation selon une direction verticale (Z) de la station; et
- deux seconds dispositifs de déplacement (72b) réalisant respectivement l’interface entre le portique (60) et les deux seconds dispositifs de fixation (70b), chacun des deux dispositifs de déplacement (72b) permettant un déplacement de son second dispositif de fixation associé (70b), par rapport au portique (60), selon au moins un degré de liberté de translation selon une direction transversale (Y) de la station, et de préférence selon au moins trois degrés de liberté de translation. - Station selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les seconds moyens de fixation (70a, 70b) comprennent des ventouses (88), et/ou au moins un système (82) de maintien d’un pion par des billes.
- Station selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les premiers moyens de fixation comprennent une pluralité d’attaches (44), dont au moins l’une d’elles est portée par un organe mobile (45) monté coulissant sur la poutre de support (22), selon la direction longitudinale (X).
- Station selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la structure de support (10) est équipée d’au moins un premier outil (35’) de fixation des parties longitudinales de fuselage (54) entre elles, le premier outil (35’) étant monté mobile sur la poutre de support (22), selon la direction longitudinale (X) de la station.
- Station selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la structure de support (22) est équipée d’au moins un second outil (35’’) de fixation des parties longitudinales de fuselage (54) entre elles, le second outil (35’’) étant monté mobile sur le châssis (12), selon la direction longitudinale (X) de la station.
- Station selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la poutre de support (22) présente une première extrémité longitudinale solidaire du châssis (12), ainsi qu’une seconde extrémité longitudinale opposée, montée sur le châssis (12) à l’aide d’au moins un organe de support escamotable (24) déplaçable entre:
- une position de support de la seconde extrémité longitudinale de la poutre (22); et
- une position escamotée de mise en porte-à-faux de la poutre (22), laissant apparaitre entre celle-ci et le châssis (12) un espace fonctionnel (27) dédié à l’introduction longitudinale des parties longitudinales de fuselage (54) portées par la structure de transfert (11), lors de son déplacement de sa première à sa seconde position, et dédié à l’extraction longitudinale du tronçon (100) formé par l’assemblage des parties longitudinales de fuselage (54) autour de la poutre de support (22). - Station selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la structure de support (10) comporte au moins une passerelle de travail (30) montée sur la poutre de support (22), et permettant à des opérateurs de circuler dans un espace intérieur (28) défini par les parties longitudinales de fuselage (54) destinées à être maintenues autour de la poutre de support.
- Station selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le portique (60) est monté mobile longitudinalement sur des rails (66) fixés au sol (2).
- Installation (1) pour l’assemblage d’un tronçon de fuselage (100) comprenant au moins une station (4c) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
- Procédé d’assemblage d’un tronçon de fuselage (100) à l’aide d’une installation (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le procédé comprend:
- une étape de pré-chargement d’au moins plusieurs desdites parties longitudinales de fuselage (54) sur la structure de transfert (11) occupant sa première position de pré-chargement;
- une étape de déplacement relatif longitudinal entre la structure de support (10) et la structure de transfert (11), de la première position de chargement à la seconde position de chargement; et
- une étape de chargement, sur la structure de support (10), desdites parties longitudinales de fuselage (54) pré-chargées sur la structure de transfert (11). - Procédé d’assemblage selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une étape ultérieure de fixation entre elles des parties longitudinales de fuselage (54) maintenues autour de la poutre (22) par les premiers moyens de fixation (44), étape de fixation au cours de laquelle les parties longitudinales de fuselage (54) sont également de préférence maintenues sur la structure de transfert (11) par les seconds moyens de fixation (70a, 70b).
- Procédé d’assemblage selon la revendication 12 ou la revendication 13, caractérisé en ce qu’il comporte une étape d’extraction longitudinale du tronçon de fuselage (100) assemblé autour de la poutre de support (22), l’étape d’extraction étant réalisée au sein de la station (4c) selon la revendication 8, avec chaque organe de support escamotable (24) agencé en position escamotée de mise en porte-à-faux de la poutre de support (22), de manière à extraire le tronçon par l’espace fonctionnel (27) délimité entre le châssis (12) et cette poutre de support (22).
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| EP3552773A1 (fr) * | 2018-04-13 | 2019-10-16 | The Boeing Company | Système et procédé d'enlèvement d'une pièce depuis un équipement de production |
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