Brevet FR2580970A1 — publié le 19861031

Procédé et dispositif pour embofter deux pièces l'une dans l'autre par exploration La présente invention concerne un procédé et un dispositif de montage par exploration de deux pièces s'emboîtant l'uredans l'autre, avec ou sans chanfreins de guidage, par l'intermédiaire de robots, d'appareils de mon- tage, d'outils mécanisés, etc. On connaît un procédé d'assemblage par vibra- tions de deux pièces s'emboîtant l'une dans l'autre, selon lequel, pendant le montage, un mouvement d'assemblage axial est imparti à l'une des pièces, et, après un bref contact entre les deux pièces, un mouvement vibratoire de recherche de positionnement est imparti à la seconde pièce. Après l'in- troduction initiale d'une pièce dans l'autre, le mouvement vibratoire de la seconde pièce s'arrête, tandis que le mouvement de la première pièce reprend, c'est-à-dire que celle-ci reprend son mouvement d'assemblage axial jusqu'à ce que l'assemblage soit réalisé (certificat d'auteur russe no 770726, MPK3 B 23 P 19/04). Ce procédé présente des inconvénients dans le fait qu'il n'y a pas de mouvement de recherche de positionnement approprié entre les deux pièces, ce qui augmente le temps nécessaire pour réaliser l'assemblage, diminue la productivité et réduit la fiabilité de l'emboîtement, et que !O la position angulaire relative non-coaxiale des deux pièces n'est compen- sée ni au moment initial de l'assemblage ni après l'introduction de l'une des pièces dans l'autre. On connait également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus, comprenant un vibrateur, ajusté dans un outil portant !5 l'une des pièces. Le vibrateur possède deux gorges ayant chacune un orifice d'entrée relié à une source de pression et une sortie vers l'atmosphère, tandis qu'une bille librement déplaçable est placée dans chacune des gorges. Les billes tournent autour de l'axe du vibrateur en décrivant des cercles de rayons différents. Ce dispositif présente des inconvénients dans le fait qu'il ne permet pas d'emboîter les pièces avec un faible jeu et sans chanfreins de guidage et qu'il n'empêche pas un grippage ni un coincement des pièces à assembler, pas plus qu'il ne permet pas de réduire la pression de contact entre les pièces, augmentant ainsi l'intensité de l'effort auquel elles sont soumises pour être assemblées. Le but de la présente invention est de concevoir un procédé et un dispositif d'emboîtement par exploration, assurant un resserrement maximal de la zone d'exploration, tout en permettant de réaliser l'assemblage de deux pièces s'emboîtant l'une dans l'autre avec une productivité et une fiabilité relativement élevées, indépendamment de l'existence ou non de chanfreins de guidage, ainsi qu'en éliminant les risques de grippage et de coincement et en diminuant l'effort de montage. Ce but est atteint grâce à un procédé pour emboîter par exploration deux pièces l'une dans l'autre, selon lequel on engendre, pendant le mon- tage, un mouvement d'assemblage axial ainsi qu'un mouvement vibratoire de recherche de positionnement. Selon]'invention, au début du montage, un mouvement vibratoire de recherche de positionnement est imparti à la pièce manipulée, parallèlement à son mouvement axial, ce mouvement vibratoire de recherche de positionnement comprenant deux mouvements, à savoir un mouvement oscillatoire linéaire et un mouvement transversal oscillatoire rotatif, lesquels sont mutuellement alternés de manière continue et con- sécutive dans le temps, la pièce vibrant suivant un mouvement de transla- tion dans un premier plan et suivant un mouvement de rotation autour du centre de sa face d'extrémité frontale dans un second plan. Les deux plans forment un angle l'un avec l'autre et tournent autour de l'axe de la pièce de manière continue et synchronisée, de telle sorte que la pièce manipulée se dirige par un mouvement de balayage vers sa position initiale, suppri- mant ainsi les non-concentricités angulaire et linéaire existant à l'ori- gine entre les pièces. Puis, lors de l'introduction initiale de l'une des pièces dans l'autre et jusqu'à leur assemblage final, la pièce manipulée n'exécute plus parallèlement à son mouvement axial, qu'un mouvement oscil- latoire rotatif, dont le plan continue à tourner de la même manière, ce qui permet de supprimer totalement la non-concentricité angulaire. L'invention propose également, un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, qui comprend un vibrateur, pourvu de deux gorges possédant chacune un orifice d'entrée, relié à une source de pression, et une sortie vers l'atmosphère. Chaque gorge contient une bille librement déplaçable, ces billes tournant autour de l'axe du vibrateur en décrivant des cercles de rayons différents. Selon l'invention, l'orifice d'entrée de la premiere gorge est orienté dans une direction opposée à celle de l'orifice d'entrée de la seconde gorge, et la bille placée dans la première gorge, se déplace librement en sens inverse par rapport à la bille placée dans la seconde gorge. De son côté, le vibrateur est fixé à un adaptateur passif et relié à un dispositif de préhension. Le procédé et le dispositif d'embo!tement par exploration selon l'invention présentent les avantages suivants. L'exécution d'un mouvement de balayage complexe permet de supprimer les non-concentricités linéaire et angulaire existant entre les pièces à assembler, et en même temps d'éli- miner l'effet d'une augmentation de l'une des non-concentricités avec la o suppression de l'autre; par ailleurs, le temps nécessaire pour réaliser l'assemblage est réduit et la fiabilité de l'emboîtement accrue grace au resserrement maximal de la zone d'exploration. Le procédé et le dispositif selon l'invention permettent en outre la réalisation automatisée de l'opé- ration d'assemblage et l'exécution d'assemblages précis présentant un jeu minimal, avec un minimum de chanfreins de guidage ou sans chanfrein de gui- dage; ils permettent également la suppression du grippage et du coincement des pièces et une diminution de la force d'assemblage. Un mode de réalisation du dispositif selon l'invention va maintenant 0o être décrit, uniquement à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: - - la figure 1 est une vue générale du dispositif; - la figure 2 est une vue en coupe suivant l'axe de symétrie de l'ensemble vibrateur; - la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne A-A de la figure 2; - la figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne B-B de la figure 2; - la figure 5 est une représentation schématique de forces, avec O des forces centrifuges s'exerçant dans la même direction sur l'ensemble vibrateur; la figure 6 est une représentation schématique de la relation forcemoment, avec des forces centrifuges orientées dans des directions différentes; - la figure 7 est une représentation schématique du mouvement trans- versai oscillatoire linéaire de recherche de positionnement de la pièce manipulée. Le dispositif d'emboîtement par exploration exemplifié comprend un vibrateur 1 pourvu d'une première gorge torique 2 et d'une seconde gorge torique 3 dont les diamètres diffèrent légèrement. Les gorges possèdent chacune un orifice d'entrée 4, 5 relié à une source de pression 6, et une sortie 7, 8 vers l'atmosphère. Les gorges 2 et 3 sont situées à une cer- taine distance l'une de l'autre, et contiennent chacune une bille 9, 10 librement déplaçable. L'orifice d'entrée 4 de la première gorge 2 est orienté dans une direction opposée à celle de l'orifice d'entrée 5 de la seconde gorge 3, tandis que la bille 9, placée dans la première gorge 2, se déplace librement dans un sens inverse au sens de déplacement de la bille 10 placée dans la seconde gorge 3. Le vibrateur est fixé à une bride frontale 11 d'un adaptateur passif 12 et relié à un dispositif de préhen- sion 13 qui porte la pièce manipulée 14. La seconde des deux pièces à assembler 15 est solidarisée à un outil de support 16. L'adaptateur passif 12 possède un socle 17 qui est fixé à l'articulation la plus extérieure d'un robot (non représenté). Le procédé est mis en évidence par le fonctionnement du dispositif d'embottement par vibrations, dont les principes sont les suivants. Au début de l'opération d'assemblage, la pièce manipulée 14 est animée d'un mouvement d'assemblage axial par la chatne robot - adaptateur passif 12 - vibrateur 1 - dispositif de préhension 13. Parallèlement à cela, la source 6 alimente en pression le vibrateur 1 et ses gorges 2 et 3. Il en résulte que les billes 9 et 10 commencent à se déplacer dans des directions opposées le long des gorges 2 et 3, engendrant ainsi respec- tivement des forces centrifuges. Etant donné que les billes 9 et 10 ont des poids identiques et se déplacent le long de courbes circulaires de diamètres approximativement égaux, elles engendrent des forces centrifu- ges fl et f2 véritablement égales (figures 5 et 6). Lorsque les billes 9,10 se croisent au point d'application unidirectionnel des-forces cen- trifuges fl et f2, celles-ci s'ajoutent et la force résultante F agit dans la même direction sur le vibrateur. Par contre, lorsque les billes 9,10 passent l'une en face de l'autre, en deux points diamétralement op- posés d'application des forces centrifuges fl, f2, la force F est en fait égale à zéro, puisque les deux forces centrifuges fl et f2 s'annulent. A cet instant les deux forces fl et f2 agissent ensemble et engendrent un moment d'inclinaison M en direction de l'axe de la pièce manipulée 14. Au cours de leurs multiples révolutions, les billes 9 et 10 se croisent en différents points et créent un effet de balayage ou d'exploration dû à la différence minime de taille et de diamètre entre les gorges 2 et 3, assu- rant ainsi un resserrement maximal de la zone de balayage. L'action complexe du processus de balayage ou d'exploration résulte, en premier lieu, de la rotation continue du vecteur de la force F de 0 à 360 et de sa variation cyclique entre zéro et une valeur maximale et vice versa, et, en second lieu, de la rotation continue du plan du moment d'inclinaison M de 0 à 360 , pendant que sa valeur varie également cycliquement entre zéro et une valeur maximale et vice et versa. En outre, la force F et le moment M agissent consécutivement, en alternarnce l'un avec l'autre, c'est-à-dire que lorsque la force F atteint son maximum, le moment M est nul et, inver- sement, à un moment M maximal correspond une force F nulle. La force F et le moment M ainsi engendrés agissent sur l'adaptateur passif 12. Sous l'effet de la force F, sa bride frontale 11 subit un mouvement de transla- tion transversal à l'axe de la pièce manipulée 14 et, sous l'action du mo- ment M, la bride frontale 11 tourne en direction du centre de rotation Z de l'adaptateur 12 (figure 2) qui est constitué par le centre de la face d'extrémité frontale de la pièce manipulée 14. Ainsi, la pièce manipulée 14 vibre suivant un mouvement detranslation avec une oscillation T dans un premier plan, et suivant un mouvement de rotation autour du centre de sa face d'extrémité frontale avec une oscillation P dans un second plan. Les deux plans forment un angle et tournent autour d'une position initiale I de l'axe de la pièce 14, de manière continue et synchronisée. Les mouvements oscillatoires T et P entre la pièce manipulée 14 et la pièce 15 réduits au minimum,entrainent respectivement une concentricité transversale et l'introduction initiale d'une pièce dans l'autre. A par- tir de ce moment et jusqu'à l'otention d'une concentricité totale entre les deux pièces et leur assemblage final, la pièce manipulée 14, parallè- lement à son mouvement axial, n'exécute plus qu'un mouvement transversal oscillatoire rotatif P, en raison de son confinement entre les parois de la pièce 15. REVENDICATIONS 1. Procédé pour emboîter par exploration deux pièces l'une dans l'autre, selon lequel on engendre, pendant le montage, un mouvement d'assemblage axial et un mouvement vibratoire de recherche de positionnement, caractérisé en ce que, au début du montage, un mouvement vibratoire de recherche de posi- tionnement est imparti à la pièce manipulée (14), parallèlement à son mouvement d'assemblage axial, ledit mouvement vibratoire de recherche de positionnement comprenant deux mouvements, à savoir un mouvement transversal oscillatoire linéaire (T) et un mouvement transversal oscillatoire rotatif (P), lesquels sont mutuellement alternés de manière continue et consécutive dans le temps, ladite pièce (14) vibrant suivant un mouvement de translation dans un premier plan et suivant un mouvement de rotation autour du centre de sa face d'extrémité frontale dans un second plan, ces deux plans formant un angle l'un avec l'autre et tournant autour d'une position initiale (I) de l'axe de ladite pièce (14) de manière continue et synchronisée, et en ce que, ensuite, lors de l'introduction initiale de ladite pièce (14) dans l'autre pièce (15) et jusqu'à leur assemblage final, ladite pièce manipulée (14) n'exécute plus, parallèlement à son mouvement axial, qu'un mouvement oscillatoire rotatif (P), dont le plan continue à tourner de la même manière. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication comportant un vibrateur (1) pourvu d'une première et d'une seconde gorges (2,3), lesquelles possèdent chacune un orifice d'entrée (4,5) relié à une source de pression (6) et une sortie (7,8) vers l'atmosphère et contiennent chacune une bille (9,10) librement déplaçable, lesdites billes tournant autour de l'axe du vibrateur en décrivant des cercles de rayons différents, caractérisé en ce que l'orifice d'entrée (4) de la première gorge (2) est orienté dans une direction opposée à celle de l'orifice d'entrée (5) de la seconde gorge (3), tandis que la bille (9) placée dans la première gorge (2) se déplace librement dans un sens inverse au sens de déplacement de la bille (10) placée dans la seconde gorge (3), et en ce que le vibrateur (1) est fixé sur un adaptateur passif (12) et relié à un dispositif de préhension (13).