Brevet FR2505703A1 — publié le 19821119

La présente invention concerne un outil et un système, destinés plus particulièrement à une machine automatique de montage, qui permettent d'extraire et d'insérer des élements de fixation de diverses longueurs. Les procédés de montage impliquent souvent l'in- sertion de tirants dans des endroits appro- priés Dans un procédé par lots, il faut effectuer le montage de pièces de modèles différents; celles-ci comportent souvent- gueurs Les moteurs de puissance inférieure à 1 ch sont un exemple de produits de diverses dimensions fabriqués par lots On fait tomber des tirants dans des trous pratiqués dans les capots protecteurs et dans des trous percés dans les flasques du carter du stator. On empêche les tirants de tourner en les maintenant à leur partie supérieure, et on met en rotation des embases d'entraînement dans lesquelles ont été disposés des écrous pour élément de fixation fileté Il serait très utile de disposer d'un outil dont la souplesse d'utilisation permet- trait d'extraire des tirants de diverses lon- gueurs, et de les insérer Cette souplesse d'emploi aurait pour résultat d'éliminer les changements d'outils, et les gains de temps ainsi obtenus seraient bénéfiques pour une chaîne de montage o sont mélangés des modèles de pièce différents. L'outil d'extraction et d'insertion de la pré- sente invention qui permet la manipulation d'éléments de fixation de différentes longueurs tels que des vis et des boulons comprend un logement d'outil, une tige de poussée coulissante munie à son extrémité inférieure d'une embase servant à recevoir la tête d'un élément de fixation, et une paire de mâchoires soumises à l'action d'un ressort. Les mâchoires sont montées sur le logement, au-dessous de la tige coulissante, de manière à s'ouvrir et à se fermer, et sont animées d'un mouvement d'oscillation limité lorsqu'elles procèdent à l'extraction et au maintien de la tige filetée de l'élément de fixation. L'élément de fixation est poussé vers le bas dans les mêchoires et inséré dans un ensemble à la suite du dépla- cement de la tige coulissante dans la direction des mâchoires et à l'intérieur de celles-ci Les longueurs du logement et de la tige coulissante sont les paramè- tres dont dépend la longueur la plus élevée des éléments de fixation pouvant être manipulés par le dispositif. Le mode de réalisation recommandé de la pré- sente invention concerne une machine de montage program- mée qui procède à l'extraction et à l'insertion de tirants de diverses longueurs La machine robo- tique comporte un dispositif de préhension, ou "main", muni d'un actionneur rétractable, et le système comprend un conteneur rempli de boulons L'outil est saisi par le dispositif de préhension et placé audessus du conteneur, puis abaissé pour extraire un élément de fixation, lequel est maintenu entre les mâchoires soumises à l'action d'un ressort pendant son acheminement jusqu'à l'endroit d'in- sertion L'actionneur pousse la tige coulissante/clé vers les mâchoires et à l'intérieur de celles-ci, les mâchoi- res étant chanfreinées à leurs deux extrémités et compor- tant des rainures en forme de V, pour insérer le tirant dans un ensemble Le tirant est maintenu à sa partie supérieure pendant-le vissage et le serrage d'un écrou. La suite de la description se réfère aux figu- res annexées qui représentent respectivement: figure 1, une vue en perspective de l'outil d'extraction et d'insertion de tirants; figure 2, une vue avant ainsi qu'une vue par- tielle en coupe de l'outil; figure 3, une vue partielle en coupe du tam- bour du dispositif de préhension représentant la rainure de clavette de la tige de poussée et la vis de blocage; figure 4, une vue de dessous de l'outil; figure 5, une vue en coupe verticale des mâchoires et des tringleries en forme de parallélogramme prise approximativement le long de la ligne 5-5 de la figure 4; figure 6, une vue de côté de l'outil pendant qu'il est maintenu par le dispositif de préhension et procède à l'extraction d'un tirant dans le conte- neur; figure 7, une vue partielle de côté du dis- positif de préhension, de l'axe de l'actionneur, et de la tige coulissante; figures 8 et 9 représentent des tirants de différentes longueurs pendant leur maintien par les mâchoires soumises à l'action d'un ressort, les têtes de boulon se trouvant dans l'extrémité formant clé de la tige mobile; et figure 10, une vue de la tige coulissante et des mâchoires soumises à l'action d'un ressort pendant l'insertion d'un tirant. En liaison avec les figures 1 à 3, l'outil d'extraction et d'insertion de boulon 11 comprend un loge- ment d'outil 12 constitué d'une partie de préhension ou tambour 13, grâce à laquelle l'outil est prélevé et déplacé d'un endroit à un autre par un dispositif de pré- hension du type à mandrin expansible, et de deux bras d'une seule pièce 14, 15. Une tige de poussée/clé 16 est montée de manière à coulisser et à ne pouvoir tourner dans le loge- ment au centre de la partie de préhension 13 La tige mobile 16 peut coulisser à l'intérieur d'un manchon 17 monté dans un alésage central 18, et comporte à son extré- mité inférieure une embase 19 qui reçoit la tête d'un tirant Une vis de blocage 20 située dans la partie de préhension 13 pénètre dans une rainure de clavette 21 s'étendant longitudinalement dans la tige mobile 16 et peut être réglée radialement pour que le jeu formé permette à la tige de coulisser librement vers le haut et vers le bas La tige 16 maintient la tête du boulon pendant le vissage et le serrage de l'écrou effectués à partir du dessous, et peut tourner juste assez pour orienter la tête de boulon pendant l'extraction de celui-ci. Deux mâchoires 22, 23 soumises à l'action d'un ressort sont montées sur le logement d'outil de manière à s'ouvrir et se fermer et à être animées d'une oscilla- tion d'étendue limitée pour permettre l'extraction du boulon et son maintien jusqu'à ce qu'il soit inséré par la tige de poussée 16 Des barres de guidage 24, 25 d'un axe mobile sont fixées à leurs deux extrémités aux bras 14 et 15 du logement; il en est de même pour des barres de guidage 26, 27 d'un axe fixe situées au-dessous Une tringlerie 28 en forme de parallélograamme, située sur l'un des côtés des mâchoires 22 et 23, pivote à sa partie inférieure sur un axe 29 fixé sur la barre 26 et, à sa partie supérieure, sur un axe 30 qui se déplace vertica- lement en étant guidé par une fente 31 pratiquée dans la barre 24 Aux autres angles du trapèze, des axes de pivo- tement 32 et 33 traversent respectivement des alésages pratiqués dans les mâchoires 22 et 23 et sont reliés par un ressort 34 qui maintient les deux mâchoires dans la position fermée De l'autre côté des deux mâchoires (voir figures 4 et 5) se trouve une tringlerie identique 35 en forme de parallélogramme, et un ressort 36 relie les extrémités des deux axes de pivotement 32 et 33. Pendant la descente par coulissement de la tige de poussée 16 entre les mâchoires dans le but d'in- sérer le boulon ou d'extraire un élément de fixation, les mâchoires 22 et 23 sont amenées à se séparer et l'axe mobile 30 coulisse vers le bas de la fente 31 (les compo- sants correspondants situés de l'autre côté effectuent le même mouvement) pendant que les tringleries 28 et 35 se détendent dans le sens de la largeur Aux parties supérieure et inférieure des mâchoires 22 et 23 se trou- vent des surfaces chanfreinés 37 et 38 qui facilitent l'entrée de la tige de poussée ou du boulon, et des rai- nures opposées en forme de V 39 et 40 pratiquées dans les surfaces de contact des mâchoires reçoivent la tige filetée du boulon et procèdent au centrage de celui-ci pendant son extraction. L'outil de la présente invention est en mesure de manipuler des boulons de longueurs très diverses La longueur du logement d'outil 12 et celle de la tige de poussée 16 constituent les paramètres dont dépend la longueur des boulons que l'outil peut extraire et insé- rer La tige 16 sert à insérer le boulon et à tenir compte du changement apparent de sa longueur pendant les opérations de vissage et de serrage de l'écrou. L'outil de la présente invention peut être utilisé pour l'extraction et l'insertion de tirant au cours du montage manuel ou automatique de pièces ou de produits nécessitant des boulons, des vis ou des disposi- tifs de fixation similaires. L'extraction d'un tirant dans une machine de montage automatique est représentée en figure 6 L'outil d'extraction et d'insertion 11, lorsqu'il n'est pas en service, est stocké dans un râtelier placé au côté de la plaque de base du dispositif de montage de la machine robotique, et à un autre endroit de la plaque se trouve un conteneur 41 qu'on a préalablement rempli de boulons 42. Dans le conteneur, les boulons sont dans la position ver- ticale, avec la tête en haut A un moment opportun du pro- cessus de montage de petits moteurs, l'outil Il est pré- levé par la "main" de la machine de montage programmée, main qui est, typiquement, un dispositif de préhension 43 à mandrin expansible à doigt fendu, actionné pneumatique- ment, pouvant se déplacer, sur ordre, vers le haut et vers le bas dans les directions x et y En liaison aussi avec la figure 7, le dispositif de préhension comporte un axe 44 d'actionneur et de centrage, à double chanfrein, qui est entraîné vers le bas par un piston penumatique unidirectionnel L'extrémité de l'axe 44 est reçue dans un évidement 45 de l'extrémité supérieure de la tige 16, et l'axe et la tige sont entraînés vers le bas, sur ordre, par le piston pneumatique Pendant l'opération d'extrac- tion d'un boulon, la tige de poussée 16 monte, et l'axe 44 et l'extrémité supérieure de la tige 16 reviennent en arrière dans le dispositif de préhension 43 A l'issue de l'opération d'insertion, la tige 16 se trouve entre les mâchoires 22 et 23, dans sa position la plus basse représentée en figure 6 Pour prélever l'outil, le dispo- sitif de préhension 43 est placé dans le contre-alésage 46 situé à la partie supérieure de l'outil et détendu. L'outil 11 est placé au-dessus du conteneur 41, avec la tête de boulon introduite dans l'embase 19 à l'extrémité de la tige de poussée. Le dispositif de préhension 43 pousse l'outil vers le bas, dans la direction du conteneur de boulons 41, faisant coulisser les mâchoires 22 et 23 par rapport à la tige et à l'extrémité supérieure du boulon 42 Le boulon entre dans l'outil et à l'issue de l'opération d'extrac- tion est maintenu entre les mâchoires 22 et 23 comme le représente la figure 8 La tige filetée du boulon est placée à l'intérieur des rainures opposées en forme de V 39 et 40 (figures 4 et 5), et le boulon se trouve centré pour l'opération d'insertion L'extrémité supérieure de la tige 16 disparaît, de l'étendue nécessaire, dans le dispositif de préhension En figure 8, on a représenté un boulon 42 relativement court La figure 9 décrit l'ex- traction d'un boulon 42 ' beaucoup plus long, auquel cas la tige de poussée 16 est davantage en retrait à l'inté- rieur du dispositif de préhension En figure 2, la lon- gueur des bras 14 et 15 ainsi que celle de la rainure de clavette 21 s'étendant longitudinalement dans la tige 16 déterminent la longueur la plus grande des éléments de fixation que l'outil peut manipuler. Les mâchoires 22 et 23 maintiennent le boulon en place pendant qu'il passe de sa position d'extraction à sa position d'insertion L'axe 44 de l'actionneur (figure 7) est entraîné vers le bas par le piston pneu- uatique, faisant descendre la tige coulissante 16 et le boulon 42 ' à l'intérieur des mêchoires comme le repré- sente la figure 10 La tige s'engage dans la surface chanfreinée 37 des mâchoires, produisant un effet de came qui provoque leur séparation pendant sa descente. Les mâchoires peuvent osciller librement, suivant une étendue limitée, autour des axes de pivotement 32 et 33 et maintiennent le boulon 42 ' jusqu'à ce que la tige se soit déplacée un peu plus vers le bas Le boulon est inséré dans un trou percé dans le capot 47 du moteur et dans des trous alignés dans des flasques fixés à la car- casse 48 du stator Après avoir été totalement inséré dans cet ensemble, le boulon est maintenu à sa partie supérieure par la clé 16 et un écrou est vissé, puis serré par en dessous Le boulon a une position d'insertion pré- cise car il est maintenu en deux endroits, à sa tête par la tige 16 et sur la longueur de sa tige filetée par les mâchoires 22 et 23 On trouvera des renseignements complé- mentaires sur la suite des étapes de montage du petit moteur, sur la machine robotique, et sur le vissage et le serrage de l'écrou dans la demande de brevet des EUA n O 169 024 du 17 juillet 1980. L'outil 11 permet d'extraire et d'insérer manuel- lement un boulon, une vis ou tout élément de fixation similaire On place les mâchoires 22 et 23 sur la tête de l'élément de fixation et, pendant que l'on pousse l'ensem- ble de l'outil vers le bas, la tête de boulon coulisse le long de la surface chanfreinée 38 à l'extrémité inférieure des mâchoires, les écartant par un effet de came de sorte que les mâchoires coulissent au niveau de la tête de boulon et serrent la tige filetée de l'élément de fixa- tion Pour insérer l'élément, on pousse à la main la tige 16 vers le bas, ce qui à son tour a pour effet de faire descendre ce dernier dans les mâchoires. REVENDICATIONS 1 Outil d'extraction et d'insertion de boulons, de vis et d'éléments de fixations similaires de différen- tes longueurs, caractérisé en ce qu'il comprend: un logement d'outil ( 12) ; une tige de poussée ( 16) coulissant dans le logement, qui comporte une embase ( 19) à son extrémité inférieure destinée à recevoir la tête de l'élément de fixation; deux mâchoires ( 22,23) soumises à l'action d'un ressort; et un moyen de montage des machoires ( 22,23) sur le logement permettant de les faire s'ouvrir et se fermer et de les soumettre à un mouvement d'oscillation d'étendue limitée de manière à extraire et maintenir l'élément de fixation entre les mâchoires ( 22,23) et à l'insérer dans un ensemble en réponse au mouvement de coulissement de la tige de poussée ( 16) dans la direction des mâchoires ( 22,23) et entre celles-ci. 2 Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les mâchoires ( 22,23) comportent à leurs deux extrémités des surfaces opposées chanfreinées ( 37,38) et des rainures opposées ( 39,40) en forme de V qui reçoi- vent la queue de l'élément de fixation. 3 Outil selon la revendication 2, caractérisé en ce que te moyen de montage comprend une tringlerie ( 28) en forme de parallélogramme sur lequel les mâchoires pivotent. 4 Outil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le logement comporte une partie de préhension ( 13) grâce à laquelle l'outil ( 11) peut être prélevé par la "main" d'une machine de montage, et en ce que la tige coulissante ( 16) peut être déplacée par un actionneur ( 44) monté dans cette partie de préhension ( 13). 5 Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur de logement ( 12) et celle de la tige de poussée ( 16) sont fonction de la longueur la plus grande de l'élément de fixation à extraire et à insérer. 6 Outil d'extraction et d'insertion de boulons d'entretoise de différentes longueurs, caractérisé en ce qu'il comprend: un logement d'outil ( 12) comportant un tambour de préhension ( 13) et deux bras d'une seule pièce ( 14,15); une tige de poussée ( 16) coulissante/clé au centre du tambour ( 13) qui s'étend dans le logement ( 12) et est munie à son extrémité inférieure d'une embase ( 19) destinée à recevoir la tête du boulon d'entretoise; et deux mâchoires ( 22,23) soumises à l'action d'un ressort pivotant sur des tringleries ( 28,35) en forme de parallélogramme qui pivotent à leur tour sur des barres ( 24,25,26,27) de guidage fixées aux bras ( 14,15) du logement, les mâchoires ( 22,23) étant montées de façon à s'ouvrir et à se fermer et à être animées d'un mouvement oscillant limité pour extraire le boulon d'entretoise et le maintenir entre les mâchoires ( 22,23), puis l'insérer dans un ensemble en réponse au mouvement coulissant descen- dant de la tige de poussée ( 16) entre les mâchoires ( 22,23) qui a pour effet de pousser le boulon vers le bas entre les mâchoires ( 22,23). 7 Outil selon la revendication 6, caractérisé en ce que les mâchoires ( 22,23) comportent à leurs deux extrémités des surfaces chanfreinées ( 37, 38) et sont munies de rainures ( 39,40) opposées en forme de V de manière à recevoir la queue du boulon d'entretoise, et en ce que la longueur de la tige de poussée ( 16) et celle du loge- ment ( 12) sont fonction de la longueur la plus grande des boulons à extraire et à insérer. 8 Système d'extraction et d'insertion automa- tiques de boulons, écrous et éléments de fixation similai- res de différentes longueurs, caractérisé en ce qu'il est constitué par la combinaison suivante: un outil d'extraction et d'insertion ( 11); un conteneur d'éléments de fixation ( 41); et un moyen de préhension ( 13) comportant un actionneur rétractable ( 43), l'outil comprenant un logement ( 12), une tige de poussée ( 16) coulissant dans le logement ( 12) qui est munie à son extrémité inférieure d'une embase ( 19) servant à recevoir la tête de l'élément de fixation, une paire de mâchoires ( 22,23) soumises à l'action d'un ressort, et un moyen de montage des mâchoires sur le logement de façon à en pro- voquer l'ouverture et la fermeture et à les animer d'un mouvement oscillant d'étendue limitée, l'outil comprenant en outre une partie de préhension ( 43) grâce à laquelle il peut être prélevé et placé au-dessus du conteneur ( 41); le moyen de préhension ( 43) faisant descendre l'outil verticalement pour extraire l'élément de fixation et le maintenir entre les mâchoires ( 22,23), et l'actionneur ( 44) faisant alors descendre la tige de poussée ( 16) vers les mâchoires ( 22,23), puis entre celles-ci pour provo- quer l'insertion de l'élément dans un ensemble. 9 Système selon la revendication 8, caracté- risé en ce que le moyen de montage comprend des tringle- ries ( 28,35) en forme de parallélogramme sur lesquelles les mâchoires ( 22,23) pivotent. Système selon la revendication 9, caracté- risé en ce que les mâchoires ( 22,23) comportent à leurs deux extrémités des surfaces chanfreinées ( 37,38) et sont munies de rainures opposées ( 39,40) en forme de V pour recevoir la queue de l'élément de fixation. 11 Système selon la revendication 10, caracté- risé en ce que la longueur du logement ( 12) et celle de la tige de poussée ( 16) commandent la longueur de l'élé- ment de fixation le plus grand qui peut être extrait et inséré.