Brevet FR2613266A1 — publié le 19881007

L'invention se rapporte à un outil de vissage pour une vis de connection pour borne électrique sous La tête de Laquelle se trouve disposé de façon imperdabLe un étrier inclinable présentant la forme d'un dièdre dont L'arête voisine de la tête doit etre orientée Lors du vissage, cet outil comportant des moyens d'orientation de L'étrier, des moyens de maintien de la vis et un tournevis centraL coopérant avec une fente de la tête de vis. Un tel outil est destiné à équiper en particulier un bras de manipulateur qui se déplace entre, d'une part, une première position où l'outiL effectue une saisie de la tête de vis déjà équipée de L'étrier et présentée orientée dans un poste d'alimentation et, d'autre part, une seconde position ou la tige de cette vis est engagée et vissée dans une ouverture filetée appartenant par exemple à une borne d'appareil électrique, L'étrier venant alors se placer entre deux parois isolantes. Dans Les dispositifs connus, on procède à La saisie de La tête de vis au moyen d'un dispositif aspirateur qui assure la double fonction de maintien de la vis et de conservation de L'orientation de L'étrier. Compte tenu de l'étroitesse des Logements dans lesquels sont implantées ces vis, L'encombrement du préhenseur doit être très réduit, ce qui entraîne des conduits d'aspiration de section très faibLe qui s'encrassent facilement. La qualité de l'aspiration et la force engendrée sont affaiblis par cet encrassement auquel il faut remédier souvent, au détriment de la cadence de fabrication. Dans Le cas de L'équipement de borniers ou de bornes d'appareils éLectriques, on paLlie cet inconvénient en augmentant Les dimensions des Logements dans lesquels ces vis sont placés, ce qui conduit à prévoir des appareils plus encombrants. L'invention entend remédier aux inconvénients des préhenseurs par dépression en proposant un dispositif mécanique dont la conception a permis une miniaturisation suffisamment poussée pour pénétrer dans des Logements dont Les parois sont relativement proches tout en conférant à La prise une quaLité d'accrochage qui supprime Les aLéas rencontrés précédemment. A cet effet, L'invention a pour objet un outiL de préhension, de maintien et de vissage automatique d'une vis, équipée de manière imperdabLe, sous sa tête, d'une pLaque en forme de dièdre dont L'arête adjacente à la tête doit être maintenue, au moins au moment de l'implantation de la vis sur L'organe auqueL eLLe est destinée, dans une orientation déterminée, comportant des moyens de préhension de La tête de vis et un organe de vissage, rotatif autour de son axe LongitudinaL, susceptibLes d'être axiaLement dépLacés L'un par rapport à L'autre à L'encontre d'un organe de rappeL tendant à placer Les moyens de préhension au delà de L'extrémité de L'organe de vissage. Selon une caractéristique principale de L'invention, lesdits moyens de préhension sont constitués par une pince élastique à deux branches dont Les extrémités Libres sont, au repos, écartées d'une valeur inférieure au diamètre de la tête de vis, mais supérieure au diamètre du volume balayé par L'organe de vissage et, à L'extérieur dudit diamètre de la tête, par au moins une butée axiale dont l'extrémi- té est pourvue d'un dièdre rentrant correspondant au dièdre susdit, et qui est coulissante axialement par rapport à la pince, cette butée étant en permanence soumise à L'effet réglable d'un organe éLastique tendant à maintenir L'extrémité de la butée au delà de L'extrémité des branches de la pince, et dont L'intensité est inférieure à la composante axiale des forces de friction entre la tête de vis et La pince. De manière préférée, le dispositif comprendra deux butées axiales diamétralement opposées et intercalées entre les branches de la pince dont elles forment les guides pour Leur débattement. En choisissant un matériau convenabLe et des dimensions adaptées à L'élasticité recherchée, les branches de pince peuvent être en une seule pièce avec un fourreau monté coulissant dans un support de L'organe de vissage. En variante,les branches de la pince sont constituées par des leviers articulés dans les fentes d'un fourreau coulissant dans un support de L'organe de vissage et coopérant avec un organe élastique les encerclant en direction d'une butée interne. L'invention sera mieux comprise au cours de La description donnée ci-après à titre d'exemple purement indicatif et non limitatif qui permettra d'en dégager les avantages et Les caractéristiques secondaires. IL sera fait référence aux dessins annexés dans lesqueLs : - La figure 1 est une vue en perspective schématique d'un Logement, par exempLe de bornier,équipé d'une vis telle que le dispositif selon L'invention doit manipuLer et mettre en pLace, - la figure 2 est une vue en coupe par L'axe de révolution d'un mode de réalisation de l'outil selon L'invention, - La figure 3 est une vue en coupe partielle selon La Ligne III-III de la figure 2, - les figures 4 et 5 montrent par deux coupes perpendiculaires partieLles passant par L'axe une variante de réaLisation de la pino mise en oeuvre dans L'outiL selon l'in- vent ion, - la figure 6 est une coupe transversaLe seLon la ligne VI-VI de la figure 5, - les figures 7, 8 et 9 montrent par des vues schématiques de dessous différentes variantes de réalisation de l'outil selon L'invention. Un outil de préhension et de vissage conforme à L'invention peut être par exemple disposé à t'extrémité d'un bras de robot qui est mobile entre une position d'alimentation où L'outil saisit une vis 1 à étrier 2 visible à la figure 1 et une position de vissage où cette vis est fixée par vissage sur un appareiL 3. Le bras, qui effectue de façon répétée ces opérations de saisie, de transport, et de vissage est, en outre, équipé d'un petit vérin auqueL est associé un moteur apte à communiquer à une Lame de tournevis, intégrée à L'outiL, comme ceLa sera visibLe à La figure 2, un mouvement de rotation au moment opportun. L'une des difficultés rencontrée pour L'équipement automatique de borniers par de telles vis tient au fait que L'étrier 2,qui est rendu solidaire de La vis 1 au cours d'une opération d'assemblage préalabLe, et dont La forme est en pLaque quadrangulaire pliée pour former un dièdre dont L'arête est au voisinage de la surface inférieure de La tête la, présente, d'une part, une certaine mobilité angulaire par rapport à la tige de la vis 1 et possède, d'autre part, des dimensions transversales très proches de celles qui séparent généralement deux cloisons parallèles isoLantes 3a, 3b déLimitant un Logement de L'appareiL 3.Très fréquemment, Le Logement formé par ces deux cLoisons eLLes-mêmes reliées par une paroi 3c voisine de L'axe de la vis 1 et par un fond 3d où se trouve placée une pièce de borne 4 pourvue d'un trou fileté, est d'accès difficile. IL est donc impératif que la vis et son étrier se présentent L'une et L'autre, d'une part correctement maintenus dans une position définie et d'autre part, orientés avec précision pour pouvoir pénétrer dans ce Logement de faibLes dimensions. Dans un premier mode de réalisation 10 de L'outil représenté à la figure 2, on voit L'extrémité 5 d'un bras de robot pourvue d'un bossage annulaire 11 fileté extérieurement et à L'intérieur duqueL vient se centrer L 'e-x t rémi té 12 d'un support tubuLaire 13 dont La fixation est assurée par un écrou à épaulement 14. Une extrémité opposée 15 de ce support présente un aLésage 16 dans Lequel coutisse axialement de façon ajustée L'extrémité 17 d'un fourreau tubulaire 18 dont une col Lerette 19 de plus grand diamètre est soumise à L'action d'un ressort de compression 20. Ce dernier s'appuie par ailleurs sur une douille 21 qui est axialement retenue dans Le support tubulaire 13 par un circlips 22 et qui forme palier extérieur pour un roulement à aiguilles 23 qui reçoit intérieurement une douille rotative 24 d'entraînement, par un orifice polygonal, L'extrémité correspondante d'une tige 25 de tournevis 26 qui est Logée axialement dans Le fourreau. Cette douiLLe d'entrainement est mise e. rotation au moment opportun par un petit moteur(non représenté) placé au-dessus d'elle pour entraîner le tournevis. Le fourreau peut donc se déplacer axialement en comprimant le ressort 20 entre une position de repos où La collerette 19 s'appuie sur un épaulement inférieur 27 du support et une position de travail, par exemple celle représentée sur cette figure, où le ressort 20 est comprimé. Une vis radiale 28 pénétrant dans Le support 13 et dont L'extrémité cylindrique est engagée dans une rainure 29 du fourreau, empêche celui-ci d'être entrainé en rotation par la tige du tournevis 26. Un manchon 30 est monté coulissant de manière ajustée sur L'extrémité inférieure 31 du fourreau 18. Un épaulement 32 est prévu pour l'appui d'un ressort 33 de compression dont La raideur est réglée à L'aide d'une bague 34 qui est susceptible d'être axialement bloquée à L'aide d'une vis 35 par rapport au fourreau 18. Par ailleurs, une vis radiale 36 engagée dans Le manchon 30 empêche la rotation de ce dernier par rapport au fourreau 18 grâce à l'engagement de son extrémité 37 dans une rainure 35 du fourreau. Cette rainure présente une longueur axiale telle que le manchon ne peut exécuter qu'une course axiale choisie par fourreau. L'extrémité du fourreau 18 opposée à sa partie 17 est conformée en une pince élastique 40 possédant deux branches parallèles 41, 42 diamétralement opposées. Les extrémités 43, 44 de ces deux branches 41, 42 sont équipées de moyens de friction ou. d'accrochage 45, 46 faisant saiLlie entre Les branches et séparés Les uns des autres d'une valeur inférieure au diamètre de La tête de vis à manipuler mais supérieure au volume balayé par le tournevis 16 en tournant. Ainsi en rapprochant axialement L'extrémité de cette pince d'une tête de vis, on fait glisser lesdits moyens le Long de cette tête qui se trouve enserrée par ces pinces avec une force de contact engendrant une composante axiale de frottement dont on peut régler la valeur en agissant sur Le matériau de La pince, sur Les surfaces en contact, sur Leur état de surface, sur leur forme adaptée à La tête... A ce propos, on fait mention dans Le texte du "diamètre" de la tête de vis, ce terme incluant des formes extérieures de tête autres que cylindriques. On constate à L'examen des figures 2 et 3 que ces branches 41, 42 sont relativement minces pour que leur encombrement extérieur D ne soit pas supérieur, même en prise avec une tête de vis,à la largeur L (voir figure 1) de L'étrier 2. Ces branches sont latéralement limitées par des faces parallèles 47 et 48 qui coopèrent avec des faces paral Pèles de guidage, prévues sur le manchon 30. En effet, la paroi de ce dernier, dans Le cas des figures, est pourvue à son extrémité inférieure de deux entailles 50, définissant entre elles deux pattes axiales 51, 52 et dans lesquelles sont logées de manière ajustée les branches 41 et 42 de La pince, les faces 47 et 48 glissant sur Les bords des entailles qui forment lesdites faces de guidage.Ces pattes axiales forment des butées dont on découvrira Le rôle ci-après, et comportent à chacune de Leurs extrémités 53, 54, une encoche 55, 56 en forme de dièdre rentrant pour recevoir le profil de L'étrier. Lorsque le ressort 33 est détendu, la position de repos que prend Le manchon par rapport au fourreau est telle que L'extrémité des pattes axiales 51, 52 est située au delà, axialement, des moyens de friction ou d'accrochage 45, 46 des branches 41, 42 de la pince, L'extrémité 37 de La vis 38 venant alors en contact avec L'extrémité supérieure de la rainure 38. La descente de l'outil en sens F amène donc d'abord ces encoches 55, 56 au contact de L'étrier qui est axialement immobilisé et sensiblement orienté dans une goulotte d'amenée appartenant à un poste d'alimentation. La poursuite de cette descente de l'outil selon une course mesurée provoque une compression du ressort 43 qui améliore d'une part, L'assise de l'étrier contre les encoches et qui permet, d'autre part, aux moyens de retenue ou d'accrochage de la pince de glisser sur la tête de la vis en s'écartant jusqu'au moment où les bossages ou ergots 45, 46 viennent s'engager entre celle-ci et L'étrier. Dans cette position de travail, Les moyens 45, 46 ne dépassent pas axialement les encoches 55, 56 et viennent à Leur voisinage immédiat. Pour transporter la vis, l'outil est d'abord déplacé en sens G, opposées à F, la vis et son étrier sont séparés de la goulotte. Le maintien de ceux-ci à L'extrémité de l'outil est assuré par La force de friction de la pince sur La tête de vis. En outre, L'orientation de L'étrier est conservée grâce à l'application permanente des butées 51, 52 sur L'étrier sous L'effet du ressort 33. Bien entendu, il faut que La force du ressort soit inférieure à la composante axiale de La force de friction ou d'accrochage qui retient La tête de vis. Le réglage de ta force du ressort est assuré par le réglage de la position de ta bague 34. Lorsque l'outil est placé à l'aplomb de La borne à équiper, il effectue de nouveau un dépLacement en sens F. L'axe de la tige de vis est confondu avec celui de la tête ce qui permet d'amener aisément L'extrémité de cette vis 2 en regard de l'ouverture filetée de la pince 4. Dans le même temps, comme L'étrier est correctement orienté, il pénètre aisément entre les cloisons et parois 3a, 3b, 3c du logement dans lequeL il doit être glissé. La poursuite de ce mouvement de sens F est accompagnée d'une compression du ressort 33 puis du ressort 20 permettant l'engagement de la lame 60 du tournevis avec La fente lb de La tête de vis. Cet engagement est par ailleurs suivi d'une mise en rotation immédiate du tournevis et d'un mouvement de descente synchronisée du bras de robot en sens F jusqu'au moment où la tige de la vis est entièrement vissée. Le dégagement en sens G de La tête ne rencontre que La faible résistance axiale qui résulte de L'écartement latéral des bossages de préhension et de maintien de La pince, Lors du dégagement de La tête de vis. Selon un second mode de réalisation 70 de La tête de vissage, visible aux figures 4, 5 et 6, où les organes déjà décrits en regard des figures précédentes sont assortis des mêmes repères, les deux branches de la pince 71 ne sont pas réalisées d'une seule pièce avec Le fourreau 72, mais sont rapportées sur celui-ci afin de permettre leur rechange en cas d'usure ou de rupture. Ce fourreau présente, à une extrémité, deux fentes parallèles diamétralement opposées 73, 74 dont La largeur - d - correspond à ceLLe de deux branches 75, 76 constituant chacune un levier articulé. L'articulation de chaque branche 75, 76 est obtenue grâce à une goupille 78 qui traverse la queue 77, 79 des branches, et qui pénètre dans un trou 80 du fourreau 72 ménagé perpendiculairement aux fentes. Entre la queue 77 et L 'extré- mité 71 de chaque branche et au voisinage de l'articulation, se trouve une encoche 88 sensiblement torique ouverte vers L'extérieur du fourreau. Un ressort 82 en forme de C, visible sur La figure 6, qui est une coupe diamétrale du dispositif à son niveau,ayant de préférence une section circulaire, communique aux deux branches des forces Latérales qui tendent à Les rapprocher.Ce ressort est par ailleurs logé dans une gorge circulaire 83 du fourreau 72 et se trouve immobilisé contre une éventuelle rotation autour de L'axe par La présence de deux pions 84, 85, qui sont emmanchés dans Le fourreau 72 au niveau de cette gorge, et au voisinage des extrémités du ressort 82. Un anneau métallique 86 intérieur aux leviers dont l'ouverture 87 est de diamètre supérieur à celui de la tige 26 du tournevis est placé en direction axiale entre le ressort 82 et les extrémités des branches ; il est axialement maintenu grâce à La présence dans les branches, d'encoches 89. La fonction de cet anneau est de donner aux extrémités des deux branches 75, 76 un écartement au repos qui soit compatible avec Le diamètre de la tête de vis. Le manchon coulissant 90, qui est analogue au manchon 30 décrit dans Le mode de réalisation précédent, comporte ici encore deux pattes 91,92 entre Lesquels sont ajustées et guidées Les deux branches mobiles de La pince 71, et à L'extrémité desquels se trouvent respectivement les encoches en dièdre rentrant d'orientation 93, 94 pour L'étrier. On notera, sur la figure 2, que L'une des pattes 51 portée par le manchon 30 a été usinée pour en réduire L'épais- seur 1. Le trait 100 montre la quantité de métal enlevée, par rapport au trait pointillé voisin. Cette épaisseur ainsi réduite permet de logeur l'outil au plus près d'une paroi telle que 3c du Logement recevant La vis, ou de prévoir un logement plus petit que ceux habituellement rencontrés. La figure 7 est une vue schématique de bout de L'outiL ainsi usiné. La figure 8 montre que l'on peut obtenir cette même faible épaisseur t1 en déportant latéralement L'extrémité du manchon 30 pour obtenir des pattes 51' et 52' différentes en épaisseur. La figure 9 montre enfin que l'on peut egalempnt usiner les pattes 51" et 52" du manchon 30 pour qu'elLes puissent entrer entre des parois 3a et 3b rapprochées. On prendra alors la précaution de dessiner Les branches 41 et 42 de La pince de manière qu'en écartement maximum, elles ne fassent pas sailLies au delà des faces 101 et 102. On notera enfin que dans le cas de la pince en une seule pièce avec Le fourreau et du manchon, les branches et pattes axiales correspondantes sont reliées aux parties pleines des fourreau et manchon par une zone conique de raccordement, renforçant La liaison entre ces parties minces et travaillantes, et les parties annulaires de guidage. L'invention trouve une application intéressante dans le domaine des outils de manipulation. REVENDICATIONS 1. Outil de préhension de maintien et de vissage automatique d'une vis (1), équipée de manière imperdable, sous sa tête, d'une plaque (2) étrier en forme de dièdre dont l'arête adjacente à La tête (la) doit être maintenue, au moins au moment de l'implantation de la vis sur L'organe (3) auquel elle est destinée, dans une orientation déterminée, comportant des moyens de préhension (40) de la tête de vis et un organe de vissage (26), rotatif autour de son axe longitudinal, susceptibles d'être axialement déplacés L'un par rapport à L'autre à L'encontre d'un organe de rappel (20) tendant à placer les moyens de préhension (40) au delà de L'extrémité (60) de L'organe de vissage (26), caractérisé en ce que lesdits moyens de préhension sont constitués par une pince élastique (40) à deux branches (41,42) dont les extrémités libres sont, au repos, écartées d'une valeur inférieure au diamètre de la tête de vis (la), mais supérieure au diamètre du volume balayé par L'organe de vissage (26) et, à L'extérieur dudit diamètre de La tête, par au moins une butée axiale (30, 52) dont L'extrémité (53) est pourvue d'un dièdre (55) rentrant correspondant au dièdre susdit, et qui est coulissante axialement par rapport à la pince (40), cette butée étant en permanence soumise à L'effet réglable d'un organe élastique (33) tendant à maintenir L'extrémité (53) de la butée au delà de L'extrémité des branches (41,42) de la pince (40), et dont l'intensité est inférieure à La composante axiale des forces de friction entre la tête de vis et La pince. 2. Outil selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend deux butées (51,52) axiales diamétralement opposées et intercalées entre les branches (41,42) de la pince (40) dont elles forment les guides pour leur débattement 3. Outil selon L'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les branches (41,42) de pince sont en une seule pièce avec un fourreau (18) monté coulissant dans un support (13) de L'organe de vissage. 4. Outil selon L'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que Les branches de La pince sont constituées par des Leviers (75,76) articulés dans Les fentes (73,74) d'un fourreau (72) coulissant dans un support de L'organe de vissage et coopérant avec un organe élastique (82) Les encerclant en direction d'une butée interne annulaire (86). 5. Outil selon L'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la ou les butées (51,52) susdites sont taillées dans un manchon (30) coulissant extérieurement sur Ledit fourreau (18). 6. Outil selon L'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que sa section droite au niveau de L'extrémité active de la pince de préhension correspond sensiblement à la section droite d'un Logement de bornier (3) destiné à recevoir Ladite vis (1).