Brevet FR2652774A1 — publié le 19910412

L'invention concerne un procédé et un dispo- sitif pour assembler des arbres composés d'un corps de base tubulaire ou en forme de barre et d'éléments annulaires individuels glissés sur ce corps, en parti- culiers des arbres à cames, les éléments annulaires pouvant constituer des cames, des pignons ou des cous- sinets. De plus, l'invention apporte un procédé appli- cable à un tel dispositif. Par le document DE 38 12 353 A 1, on connaît un procédé selon lequel des cames, enfilées sous la même orientation annulaire sur une extrémité d'un corps tubulaire, sont saisies individuellement ou par paires par des moyens mécaniques et amenées à la position axiale nécessaire pour leur fixation sur le corps tubulaire par brasage ou soudage. La position angulaire requise, par rapport au corps tubulaire, est obtenue par le fait que ce corps est tourné chaque fois à la posi- tion relative nécessaire par rapport à chaque came, laquelle a seulement été déplacée axialement jusqu'à ce moment, avec préservation de l'orientation angulaire. La saisie et la fixation par paires sont seulement pos- sibles lorsque deux cames voisines doivent présenter chaque fois les mêmes positions angulaires définitives, comme c'est le cas surtout pour des arbres à cames destinés à des moteurs comportant plus de deux soupapes par cylindre. Ce procédé connu et le dispositif prévu pour sa mise en oeuvre, ne conviennent pas pour les procédés de fabrication d'arbres à cames dans lesquels les fixations de tous les éléments glissés sur un corps de base doivent être réalisées simultanément dans une seule opération. Il en est ainsi surtout dans la fabri- cation d'arbres à cames composés o la fixation est produite par élargissement hydraulique - réalisé par endroits - d'un corps tubulaire, par rapport aux cames enfilées sur ce corps. Partant de cet état de la tech- nique, la présente invention vise à indiquer un procédé et un dispositif adéquat pour sa mise en oeuvre, par lesquels tous les éléments d'un arbre puissent être maintenus à des positions angulaires différentes les uns par rapport aux autres, en particulier en vue de la fixation simultanée, par des moyens simples et faciles à modifier. La solution apportée par l'invention consiste à maintenir les éléments - glissés sur le corps de base - par des forces magnétiques à la position angulaire néccesaire pour la fixation. Avec ce procédé, il est possible, sans qu'il soit nécessaire de prévoir des structures mécaniques - généralement compliquées, de réaliser, indépendamment les uns des autres, les posi- tonnements de tous les éléments glissés sur le corps de base. Conformément à un perfectionnement préféré, le maintien axial nécessaire des différents éléments est réalisable également par des forces magnétiques. A cet égard, il s'agit surtout de l'ajustement précis de la position axiale, après que les éléments ont été amenés par des moyens mécaniques par exemple depuis un mandrin d'assemblage placé axialement devant le corps de base, la préhension et la libération des différents éléments à la position axiale nécessaire pour chacun d'eux pouvant être produites par voie pneumatique ou mécaniquement, mais aussi par voie magnétique. L'amenée axiale des éléments par des moyens mécaniques peut comprendre également l'ajustement de la position angulaire, bien que le mode de mise en oeuvre préféré du procédé selon l'invention prévoie l'ajuste- ment de la position angulaire, à partir d'une position de base uniforme, exclusivement par des forces magné- tiques. Selon un mode de mise en oeuvre particulière- ment avantageux du procédé, tous les éléments sont saisis collectivement à une position o ils sont juxta- posés en ayant la même orientation angulaire, avancés axialement puis libérés séparément l'un après l'autre à la position prescrite après le changement de la position angulaire des différents moyens de préhension employés, le maintien et l'ajustement précis étant assurés par des forces magnétiques. Le procédé qui vient d'être décrit sommaire- ment, est conçu en premier lieu pour des cames qui, en raison de leur forme dissymétrique, ont un comportement magnétique qui se prête au positionnement angulaire par des forces magnétiques. Dans le cas de pièces à symétrie de révolution stricte, de coussinets par exemple, un positionnement angulaire n'a pas de sens, bien entendu, de sorte que l'on utilisera exclusivement les moyens mentionnés pour le positionnement axial. Dans le cas de pièces qui sont essentiellement à symétrie de révolution \5 pour ce qui concerne leur comportement électromag- nétique, de pignons par exemple, mais dont le position- nement angulaire exact est important et qui sont situées entre des cames, pour une prise de mouvement centrale par exemple, le procédé selon l'invention devient applicable par l'utilisation de pièces d'assemblage auxiliaires qui sont dissymétriques sur le plan électro- magnétique et sont fixées en place par serrage par exemple. Il est possible aussi d'utiliser des moyens mécaniques pour amener les éléments d'une position angulaire identique à la position angulaire approxima- tive nécessaire pour la fixation. De même, les éléments peuvent être amenés par des moyens mécaniques d'une position de départ o ils sont axialement disposés à proximité immédiate les uns des autres devant le corps de base, jusqu'à une position axiale approximative ou définitive pour la fixation. Dans ce cas, les éléments peuvent être saisis collectivement, guidés collective- ment sur le corps de base et libérés l'un après l'autre à la position approximative ou définitive pour la fixation. Selon une autre caractéristique du procédé de l'invention, pour libérer ou relâcher les différents éléments, on tourne chaque fois la totalité des éléments encore saisis à la position angulaire approximative de l'élément à relâcher. Un dispositif d'assemblage pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus est caractérisé en ce qu'il comprend un système d'amenée pour amener les éléments à leur position axiale sur le corps de base, ainsi que des dispositifs de maintien magnétiques coordonnés individuellement aux différents éléments et destinés à maintenir les éléments à la position angu- laire nécessaire pour la fixation. L'amenée axiale des éléments à partir d'une position de préparation o les éléments ont la même orientation angulaire et o ils sont situés dans le prolongement du corps de base, est réalisable sans problèmes au moyen d'un mandrin d'assem- blage possédant le même diamètre que le corps de base et servant en même temps d'organe de fixation pour ce corps. Dans la mesure o les rotations nécessaires à partir de la position de base jusqu'à la position préscrite sont nettement inférieures à 1800, il suffit d'un seul aimant d'ajustement dans un dispositif de maintien pour produire l'ajustement angulaire prescrit de l'élément coordonné. Il est préférable de disposer à l'opposé de chaque aimant d'ajustement, à 180 de celui-ci, un aimant de maintien pour maintenir l'élément quasiment en état de flottement par rapport au corps de base, ceci afin de réduire les forces de frottement. Si l'on prévoit dans chaque dispositif de maintien trois ou davantage d'aimants de positionnement répartis circon- férentiellement, et si on les branche dans un circuit électrique de manière qu'ils puissent être connectés différemment en fonction du temps, il devient également possible de faire tourner les éléments de 180 par des moyens magnétiques. Selon une variante de mise en oeuvre par rapport à celle qui vient d'âtre décrite, les disposi- tifs de maintien magnétiques pour les différents élé- ments sont rotatifs les uns par rapport aux autres autour d'un axe commun. Une telle disposition sert d'une part à permettre le réglage et l'ajustement des diffé- rents dispositifs de maintien pour un produit déterminé. Toutefois, si la possibilité de rotation peut être commandée de l'extérieur,, cette disposition peut servir d'autre part à réaliser une rotation à répéter réguliè- rement de l'élément concerné depuis une position d'ame- née et de base à la position prescrite. De façon analogue, selon un mode de mise en oeuvre préféré, les dispositifs de maintien magnétiques peuvent être déplaçables axialements les uns par rapport aux autres, ce qui peut servir de nouveau à la possi- bilité de réglage et d'ajustement du dispositif pour un produit déterminé. S'il s'agit d'une exécution automa- tisée du dispositif, une telle possibilité de réglage ou de positionnement peur servir également à l'ajustement axial précis. De plus, toute l'amenée axiale des élé- ments depuis leur position de départ peut au besoin être assurée par de tels moyens. Ainsi qu'il ressort de ce qu'il précède, un ajustement précis par voie électromagnétique peut être produit par des aimants répartis circonférentiellement et/ou plusieurs aimants (électroaimants) placés axiale- ment l'un derrière l'autre dans chaque dispositif de maintien, l'agencement étant tel que les aimants puissent être commandés électriquement de manière indépendante les uns des autres. Au lieu de prévoir un changement de l'inten- sité de champ magnétique par la variation de la tension appliquée, il est possible aussi de changer le champ auquel est exposé l'élément par la possibilité de réglage radialement par rapport à l'axe - ainsi que par rapport à l'élément concerné - des différents aimants de chaque dispositif de maintien. Selon un mode de réalisation préféré du système d'amenée axiale, un système préhenseur peut être avancé axialement à travers les dispositifs de maintien et présente des moyens de serrage capables de saisir les éléments simultanément - en particulier à leurs en- droits les plus étroits - et pouvant être desserrés indépendamment les uns des autres à différentes posi- tions axiales. Selon un perfectionnement avantageux, ce système préhenseur est à la fois déplaçable axialement et rotatif sous l'action d'une commande. L'invention procure également un procédé avantageux applicable à un dispositif comme celui qui vient d'être décrit. Ce procédé consiste à mesurer sans contact la position axiale et/ou la position angulaire des éléments et de rajuster la distribution des champs magnétiques sous la commande d'un processeur. Comme les moyens nécessaires pour la mise en oeuvre d'un tel procédé sont connus, ils ne sont pas décrits ici de façon détaillée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la descrip- tion qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une coupe longitudinale avec plusieurs interruptions d'un dispositif selon l'inven- tion; et - la figure 2 est une coupe transversale d'un tel dispositif. La figure 1 montre un système de support 1 comprenant deux mandrins de fixation 2, 3 dont l'un au moins est déplaçable axialement, de manière qu'un corps de base tubulaire R puisse être serré entre eux. Le mandrin 2 est plus long que l'autre et porte deux cames N1, N2 montrées à titre d'exemple à la position qu'elles occupent sous l'effet de la gravité avant la fixation. La figure 1 montre également un support 5, représenté en coupe, auquel est combiné un anneau 6 qui est rotatif par rapport au support 5 et axialement déplaçable et dans lequel sont incorporées deux structures magnétiques 7, 8 représentées en coupe et comportant chacune trois bobines séparées. L'anneau 6 et les organes coordonnés à lui, peuvent être prévus en plusieurs exemplaires dans le dispositif et constituent l'un des dispositifs de maintien magnétiques dont il a ét! question dans ce qui précède. Une came N3 est coordonnée axialement à l'an- neau 6 et a été tournée de 180 par rapport à la posi- tion de départ, correspondant à celle des cames N1 et N2, par la prévision d'un plus grand nombre de spires dans la structure magnétique 7 ou par l'application de tensions plus élevées à cette structure. Les dispositifs de maintien magnétiques 6 (comprenant les structures magnétiques) sont rotatifs l'un par rapport à l'autre et par rapport au corps de base R autour d'un axe commun. Leurs structures magnétiques 7, 8 (de même que, éven- tuellement, les structures magnétiques 14, 15 visibles sur la figure 2) sont réparties circonférentiellement autour de l'axe du corps de base R et peuvent être commandées indépendamment les unes des autres. Comme déjà mentionné, chacune de ces structures peut comporter plusieurs bobines ou parties situées axialement l'une derrière l'autre et susceptibles d'être excitées indé- pendamment. Pour changer le champ magnétique auquel est exposé l' élément coordonné, les différentes parties de chaque structure et/ou les différentes structures magnétiques sont mutuellement déplaçables axialement par rapport au corps de l'anneau 6 qui les porte. Les structures 7, 8, 14 et 15 peuvent être constituées aussi en partie ou en totalité d'aimants permanents. Comme déjà mentionné, les dispositifs de maintien magnétiques 6 sont déplaçables axialement l'un par rapport à l'autre et leur axe commun peut être orienté horizontalement, auquel cas chaque dispositif de maintien 6 comporte au moins un aimant de maintien situé au-dessus de l'axe a n'importe quelle position. Selon un mode de réalisation non représenté, l'axe commun des dispositifs de maintien 6 est orienté verticalement. Dans ce cas, chacun de ces dispositifs comporte au moins deux aimants de maintien répartis circonférentiellement. De plus, chaque dispositif de maintien 6 peut comporter un système d'appui mécanique, non représenté, qui ne limite pas le mouvement de l'élément coordonné radialement par rapport à l'axe. La figure 1 montre également, en alignement axial avec le dispositif de maintien magnétique 6, l'extrémité avant d'un système préhenseur 9 qui comporte trois mors 10, 11, 12 sui s'étendent axialement et dans lesquels sont prévus des moyens de serrage susceptibles d'être actionnés individuellement et coordonnés à des cames N4, N5 et N6 qui ont été tournées de 90 par rapport à la position de base. Les mors sont collec- tivement déplaçables axialement et rotatifs par rapport au mandrin de fixation 3 au moyen du systeme d'amenée 13. La figure 2 correspond à un coupe transversale du dispositif représenté sur la figure 1, mais avec une came N7 qui est maintenue par les mors 10, 11, 12 à une position tournée de 180 par rapport aux cames N4 à N6. On peut se dispenser éventuellement du mors il du système préhenseur 9 représenté ici. La figure 2 montre également les structures magnétiques 14 et 15 dont il a été question précédemment. Lorsque l'anneau 6 portant les structures magnétiques est rotatif dans le support 5, comme c'est le cas ici, on peut se contenter égale- ment de deux ou trois structures magnétiques. REVENDICATIONS 1. Procédé pour assembler un arbre composé d'un corps de base (R) tubulaire ou en forme de barre et d'éléments annulaires individiduels (Nn glissés sur ce n corps de base, en particulier un arbre à cames, les éléments (Nn) pouvant constituer des cames, des pignons ou des coussinets, caractérise en ce que l'on maintient les éléments (Nn) glissés sur le corps de base (R) par des forces magnétiques à la position angulaire néces- saire pour leur fixation au corps de base. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on maintient les éléments (Nn) glissés sur le corps de base (R) par des forces magnétiques à la position axiale nécessaire pour leur fixation. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce que l'on amène les éléments (Nn) par des moyens mécaniques d'une position angulairement identique à une position angulaire approximative pour la fixation. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions I à 3, caractérisé en ce que l'on amène les éléments (Nn) par des moyens mécaniques d'une position de départ, o ils sont situés axialement à proximité immédiate les uns des autres devant le corps de base (R), à leur position axiale approximative ou définitive pour la fixation. 5. Proxédé selon la revendication 4, caractérise en ce que l'on saisit collectivement les éléments (Nn) situés axialement devant le corps de base (R), on les guide collectivement sur le corps de base (R) et on les libère successivement à leur position axiale approxima- tive ou définitive pour la fixation. 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, carac- térisé en ce que, pour libérer les différents éléments (Nn), on tourne la totalité des éléments (Nn) encore saisis à la position angulaire approximative de l'élé- ment à relâcher. lo 7. Dispositif pour assembler un arbre composé d'un corps de base (R) tubulaire ou en forme de barre et d'éléments annulaires individuels (Nn) glissés sur ce corps de base, en particulier un arbre à cames, les éléments (Nn) pouvant constituer des cames, des pignons ou des coussinets, conformément au procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend un système d'amenée (13) pour amener les éléments (Nn) à leur position axiale sur le corps de base (R), ainsi que des dispositifs de maintien magné- tiques (6) coordonnés individuellement aux différents éléments et destinés à maintenir les éléments (Nn) à la position angulaire nécessaire pour la fixation. 8. Dispositif selon la revendication 7, caracté- risé en ce que les dispositifs de maintien magnétiques (6) sont rotatifs les uns par rapport aux autres et par rapport au corps de base autour d'un axe commun. 9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que les dispositifs de maintien magnétiques (6) comprennent chacun des structures magnétiques (7, 8, 14, 15) séparées réparties circonfé- rentiellement autour de l'axe du corps de base (R) et pouvant être commandées indépendamment les unes des autres. 10. Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 7 à 9, caractérisé en ce que les dispositifs de maintien magnétiques (6) sont déplaçables axialement les uns par rapport aux autres. 11. Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 7 à 10, caractérisé en ce que les dispositifs de maintien magnétiques (6) comprennent chacun des structures magnétiques (7, 8, 14, 15) séparées, situées axialement les unes derrière les autres et pouvant être commandées indépendamment les unes des autres. 12. Dispositif selon la revendication 9, caracté- risé en ce que les différentes structures magnétiques (7, 8, 14, 15} d'un dispositif de maintien (6) sont réglables radialement par rapport à l'axe en vue du changement du champ magnétique auquel est exposé l'élé- ment coordonné. 13. Dispositif selon la revendication 11, carac- térise en ce que les différentes structures magnétiques (7, 8, 14, 15) d'un dispositif de maintien (6) sont déplaçables axialement les unes par rapport aux autres en vue du changement du champ magnétique. 14. Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 7 à 13, caractérisé en ce que les structures magnétiques (7, 8, 14, 15) comprennent des aimants permanents. 15. Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 7 à 14, caractérisé en ce que l'axe commun des dispositfs de maintien (6) est orienté horizontalement et que chaque dispositif de maintien (6) comporte, en toute position, au moins un aimant de maintien situé au-dessus de l'axe. 16. Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 7 à 14, caractérisé en ce que l'axe commun des dispositifs de maintien (6) est orienté verticalement et que chaque dispositif de maintien (6) comporte au moins deux aimants de maintien répartis circonférentiellement. 17. Dispositif selon la revendication 16, carac- térisé en ce que chaque dispositif de maintien (6) possède une structure d'appui mécanique qui ne limite pas les mouvements radiaux de l'élément par rapport à l'axe. 18. Procédé applicable à un dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 17, caractérisé en ce qu'il consiste à mesurer sans contact la position axiale et/ou la position angulaire des éléments (Nn) et à rajuster la distribution des champs magnétiques sous la commande d'un processeur.