Brevet FR2677570A1 — publié le 19921218

Dispositif de serrage d'un corps par rapport à un référentiel La présente invention concerne les dispositifs de serrage d'un corps par rapport à un référentiel, trouvant une application avantageuse dans le domaine, par exemple, de l'industrie automobile pour le maintien de matériaux en feuilles, profilés ou analogue, dans le but de les soumettre à des opérations comme la soudure, le collage, l'usinage, etc. Il existe déjà des dispositifs de serrage d'un corps par rapport à un référentiel. Ces dispositifs sont essentiellement constitués d'une embase apte à être fixée sur le référentiel, d'un tiroir supporté par l'embase et pouvant être déplacé en translation, d'une bielle couplée au tiroir et d'un levier supportant un bras d'appui, la bielle étant montée rotative sur le tiroir, le levier rotatif sur l'embase, la bielle et le levier rotatifs l'un sur l'autre. En commandant le déplacement du tiroir, on entraîne une certaine translation de la bielle et une rotation du levier, pour entraîneur la rotation du bras de façon à lui faire exercer une force pressante sur le corps qui se trouve ainsi enserré entre le référentiel et le bras. Le problème qui se pose lors de l'utilisation de ce genre de dispositif de serrage est essentiellement celui de la constance de la force pressante exercée par le bras sur le corps à serrer sur le référentiel. En effet, par exemple pour les applications mentionnées ci-avant, il faut que cette force ait une intensité déterminée et constante pour que le corps soit parfaitement maintenu, sans être trop forte pour éviter de le marquer et donc de l'endommager. En outre, il ne faut pas que l'intensité de cette force varie en fonction de l'épaisseur du corps à enserrer et de l'intensité de la force qui est appliquée au tiroir. Pour arriver à ce résultat, des dispositifs de différentes structures ont été réalisés, qui sont relativement complexes. Par exemple, ceux qui comportent des rampes de guidage des axes de rotation de la bielle avec le tiroir, de forme relativement difficile à usiner, ou ceux qui comportent des parois élastiques en combinaison avec les axes de rotation et les rampes, comme ceux qui sont décrits dans le EP-A-0 216 710. La présente invention a ainsi pour but de réaliser un dispositif de serrage d'un corps par rapport à un référentiel, dont le fonctionnement conduit aux mêmes résultats qu'avec les dispositifs de l'art antérieur, mais qui ait une structure beaucoup plus simple. Plus précisément, la présente invention a pour objet un dispositif de serrage d'un corps par rapport à un référentiel, comportant une embase, des moyens pour fixer ladite embase par rapport audit référentiel, un tiroir de commande apte à se déplacer par rapport à ladite embase suivant une direction de translation donnée, entre une première et une seconde positions, une chape de bielle, des moyens pour associer ladite chape de bielle audit tiroir, une bielle présentant deux première et seconde extrémités, des premiers moyens pour monter rotative la première extrémité de ladite bielle autour d'un premier axe sur ladite chape, un levier à deux première et seconde extrémités, un bras d'appui solidaire dudit levier et apte à venir serrer ledit corps par rapport audit référentiel, des deuxièmes moyens pour monter rotative la première extrémité dudit levier sur ladite embase, et des troisièmes moyens pour monter rotatives l'une sur l'autre les secondes extrémités de ladite bielle et dudit levier, caractérisé par le fait que ledit levier, ladite bielle et ladite direction de translation forment, quand ledit bras est en position de serrage sur ledit corps, sensiblement un Z dont les angles compris entre les deux bases et la transversale sont sensiblement égaux et ont une valeur comprise dans un intervalle centré sur quarante-cinq degrés, et que les moyens pour associer ladite chape avec ledit tiroir comportent des moyens pour coupler solidairement ladit chape audit tiroir lorsque ce dernier se déplace entre sa première et sa seconde position, des moyens pour désaccoupler ladite chape dudit tiroir lorsque ce dernier arrive à sa seconde position, de façon que ladite chape puisse se translater librement par rapport audit tiroir suivant la même direction de translation, et des moyens pour exercer une force pressante sensiblement constante sur ladite chape, au moins lorsque celle-ci est désaccouplée dudit tiroir, ladite force pressante ayant au moins une composante suivant ladite direction de translation. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif, mais nullement limitatif, dans lesquels La figure 1 représente, vu en coupe partielle, un mode de réalisation d'un dispositif de serrage selon l'invention représenté dans sa position dite de serrage", Les figures 2 et 3 représentent des schémas permettant de comprendre le fonctionnement du dispositif selon la figure 1 et de mettre en évidence le résultat et les avantages obtenus avec le dispositif de serrage selon l'invention, ta figure 4 représente le dispositif de serrage selon la figure 1 dans sa position dite de repos', et La figure 5 représente une portion de la courbe représentative dtune fonction égale au produit du cosinus et du sinus d'un même angle dans l'intervalle compris entre trente et soixante degrés. Les figures 1 à 4 représentant un même mode de réalisation d'un dispositif de serrage selon l'invention, les mêmes références y désignent les mêmes éléments, quelles que soient les figures sur lesquelles elles apparaissent et quelle que soit la forme sous laquelle ces éléments sont représentés. Le dispositif de serrage 1 d'un corps 2 par rapport à un référentiel 3 comporte une embase 4, en forme de boîtier, à laquelle sont associés des moyens pour la fixer par rapport au référentiel 3. Ces moyens peuvent être de tous types, et même avantageusement de ceux dont on peut régler la position par rapport au référentiel sur lequel le dispositif doit être positionné. Ces moyens sont connus en eux-mêmes et ne font pas partie de l'invention. Ils ne seront donc pas décrits ici, dans le simple souci d'alléger la présente description. Un tiroir 5 est monté par rapport à embase 4 pour à se déplacer suivant une direction de translation donnée 6, entre une première et une seconde positions. Le dispositif comporte en outre une chape de bielle 7, des moyens 8 pour l'associer au tiroir 5, et une bielle 9 présentant deux première 10 et seconde Il extrémités. Avantageusement, le dispositif comporte également une rainure de guidage en translation 24 du tiroir 5 et de la chape 7 réalisée avantageusement dans l'embase 4, afin de faciliter la translation de ces éléments suivant la direction 6. Des premiers moyens 13 sont prévus pour monter la première extrémité 10 de la bielle 9 rotative sur la chape 7 autour d'un premier axe 14. Ils sont constitués par exemple d'un arbre solidaire de la chape et monté en coopération avec un palier réalisé sur la bielle 9. Un levier 15 à deux première 16 et seconde 17 extrémités, sur lequel est solidarisé un bras d'appui 18 apte à venir serrer le corps 2 par rapport au référentiel 3, coopère avec l'embase 4 par des moyens montant sa première extrémité 16 rotative sur cette embase autour d'un deuxième axe 19, ces moyens de montage en rotation étant constitués comme les moyens 13 décrits ci-dessus. Le dispositif comporte en outre des moyens pour monter rotatives l'une sur l'autre les secondes extrémités 11 et 17 de la bielle et du levier autour d'un axe 20. Bien entendu, les axes de rotation définis ci-avant sont parallèles, pour que les éléments chape 7, bielle 9 et levier 15 puissent pivoter les uns par rapport aux autres sans difficulté. Selon une caractéristique de l'invention, le levier 15, la bielle 9 et la direction de translation 6 forment, quand le bras 18 est en position de serrage sur le corps 2, comme représenté sur la figure 1, sensiblement un Z représenté en 21-21, dont les angles 22, 23 formés entre les deux bases et la transversale sont sensiblement égaux et ont une valeur comprise dans un intervalle centré sensiblement sur quarante-cinq degrés. De plus, les moyens 8 pour associer la chape 7 avec le tiroir 5 comportent des moyens pour coupler solidairement la chape 7 au tiroir 5 lorsque ce dernier se déplace entre sa première et sa seconde position, des moyens pour désaccoupler la chape 7 du tiroir lorsque ce dernier arrive à sa seconde position, de façon que la chape puisse alors se translater librement par rapport au tiroir suivant la même direction de translation 6, et des moyens pour exercer une force pressante sensiblement constante sur a chape, au moins lorsque celle-ci est désaccouplée du tiroir, cette force pressante ayant au moins une composante suivant la direction de translation 6. La seconde position du tiroir comme mentionnée ci-dessus est avantageusement donnée par des moyens . de butée 25 constitués, par exemple, de parties en saillie réalisées dans la rainure 24 contre lesquelles peut venir buter le tiroir 5. Selon un mode de réalisation avantageux, les moyens pour coupler et désaccoupler la chape 7 et le tiroir 5 sont constitués par une lumière 26 d'une longueur donnée réalisée dans l'un des deux éléments chape et "tiroir", en l'occurrence le tiroir pour la réalisation illustrée sur les figures 1 et 4, et par un ergot 27 d'une section inférieure à la longueur de la lumière 26, l'ergot 27 étant solidaire de l'autre élément en l'occurrence la chape 7, l'ergot et la lumière étant montés en coopération de façon que l'ergot 27 soit situé dans la lumière 26. Les moyens pour exercer la force pressante sur la chape, au moins lorsque celle-ci est désaccouplée du tiroir, sont constitués par au moins un ressort 28 monté, par ses deux extrémités, en compression entre la chape 7 et le tiroir 5. Le dispositif comporte enfin des moyens 30 pour commander la translation du tiroir 5 entre sa première et sa seconde position. Dans une réalisation possible, ces moyens 30 sont constitués par au moins un vérin, non représenté mais bien connu en lui-même, et un moyen de liaison entre le vérin et le tiroir, par exemple constitué par un câble métallique monté coulissant dans une gaine. Le dispositif 1 décrit structurellement ci-dessus fonctionne et s'utilise de la façon suivante On suppose tout d'abord que l'on doive maintenir, par exemple, deux tôles 31, 32 par rapport à une machine outil. Dans cette hypothèse, la machine outil constitue le référentiel 3 par rapport auquel doivent être maintenues les tôles qui constituent le corps 2 selon la description. Dans un premier temps, on amène par tout moyen, ne serait-ce que manuellement, les tôles en position sur la machine outil et l'embase 4 du dispositif est fixée par tout moyen sur la machine outil, dans une position permettant d'obtenir le résultat souhaité comme explicité ci-après. Le dispositif est d'abord dans sa position de repos illustrée dans la figure 4. Le tiroir 5 est en position de retrait dans la rainure de guidage 24, l'ergot 27 étant positionné contre le fond 33 de la lumière 26 au moyen du ressort de compression 28 positionné entre la chape 7 et le tiroir 5. Le bras 18 solidaire du levier 15 est en position éloignée des tôles. Lorsque lton veut effectuer le serrage, on translate le tiroir 5 en le poussant grâce aux moyens 30, pour l'amener contre les butées 25 définissant sa seconde position, comme représenté sur la figure 1. Dans ce mouvement de translation du tiroir, la chape 7 qui, dans un premier temps, est considérée comme solidaire du tiroir, est poussée et, par la bielle 9, entrain le levier 15 en rotation autour de son axe 19, entraînant dans ce même mouvement de rotation le bras 18 qui vient alors s'appuyer sur les t8les 31, 32 pour les pincer sur la machine outil. Le dispositif 1 a été positionné, par son embase 4, sur la machine outil de façon que le bras 18 vienne au contact des tôles 31, 32 avant que le tiroir ne vienne au contact de ses butées de limitation de déplacement 25. De ce fait, par la réaction sur le bras, la chape de bielle 7 est désaccouplée du tiroir, l'ergot 27 s'éloignant du fond 33 de la lumière 26 comme représenté sur la figure 1. Dans ce mouvement, la chape comprime légèrement en plus le ressort 28 qui, alors, lui applique seul une force pressante qu'elle transmet au bras par l'intermédiaire de la bielle et du levier qui ont pris une position en forme de Z 21-21 comme explicité ci-avant. Dans cette position, le dispositif tel que décrit ci-dessus permet au bras 18 d'appliquer sur le corps 2 qu'il doit maintenir, un effort sensiblement constant, et ce quelle que soit l'épaisseur de ce corps dans des limites données largement suffisantes pour les principales applications de ce genre de dispositif, notamment celles qui ont été mentionnées dans le préambule de la présente description, et aussi quel que soit le degré d'usure des axes de rotation. Cette dernière hypothèse est illustrée par la comparaison des deux figures 2 et 3 qui montrent la différence de position que peuvent prendre les éléments du dipositif quand il se produit une usure, notamment au niveau des axes de rotation. Ce résultat est justifié ci-après, notamment en regard des figures 2, 3 et 5. En effet, lorsque la chape 7 est désaccouplée du tiroir, seule s'exerce sur elle la force pressante F donnée par le ressort. Il faut noter que, ce ressort étant monté en compression, il est conçu pour que la force pressante qu'il applique sur la chape quand le dispositif est dans sa position de serrage est sensiblement constante pour les faibles variations de longueur auxquelles il peut être soumis. La force pressante F s'applique donc sur l'axe de rotation 14 de la bielle 9 sur la chape 7 et peut être décomposée suivant deux forces perpendiculaires, dont une, F', suivant la direction passant par les deux extrémités de la bielle. Cette composante F' a donc pour valeur F.cos e , la seconde composante n'ayant aucune action sur le fonctionnement du dispositif, outre que celle d'engendrer des forces de friction qui sont traitées de façon connue en mécanique. La bielle 9 n'étant pas déformable, la composante F' est intégralement transmise à sa seconde extrémité 11, pour être appliquée sur la seconde extrémité 17 du levier 15. Elle va alors entraîner la rotation du levier autour de son axe 19 solidaire de l'embase 4. Comme l'angle Cd 1 formé entre la bielle et le levier n'est pas égal à quatre-vingt-dix degrés, seule la composante F", perpendiculaire au levier, de la composante F' est active dans la rotation du levier, cette composante F" étant égale à F = F'.cos " # " étant l'angle formé entre la direction de la bielle 9 et la perpendiculaire 35 au levier 15.Cet angle " S .' est donc égal à b = 90 degrés - oC De ce fait, la composante F" est égale à F" = F'.cos (90 - ctest-à-dire : F" = F'.sin &alpha;. En définitive, la composante F" est égale à F" = F.cos .sin. Comme explicité ci-avant, la force F est sensiblement constante, les deux angles " ss " et " &alpha; " sont sensiblement égaux et voisins de quarante-cinq degrés. Dans ce cas, ainsi qu'il peut être vérifié sur la figure 5, si ces deux angles varient autour de cette valeur de quarante-cinq degrés, soit par usure du dispositif et/ou variations dues aux différentes épaisseurs des corps à maintenir, dans l'intervalle compris entre quarante et cinquante degrés, la force transmise au bras par le levier ne varie que de sept pour mille. Dans l'intervalle compris entre trente et soixante degrés, cette variation est de sept pour cent. REVENDICATIONS 1. Dispositif (1) de serrage d'un corps (2) par rapport à un référentiel (3), comportant une embase (4), des moyens pour fixer ladite embase par rapport audit référentiel, un tiroir de commande (5) apte à se déplacer par rapport à ladite embase suivant une direction de translation donnée (6), entre une première et une seconde position, une chape de bielle (7), des moyens pour associer ladite chape de bielle audit tiroir, une bielle (9) présentant deux première (10) et seconde (11) extrémités, des premiers moyens pour monter la première extrémité (10) de ladite bielle (9) rotative sur ladite chape (7), un levier (15) à deux première et seconde extrémités, un bras d'appui (18) solidaire dudit levier et apte à venir serrer ledit corps par rapport audit référentiel, des deuxièmes moyens pour monter la première extrémité (16) dudit levier rotative sur ladite embase (4), et des troisièmes moyens pour monter rotatives l'une sur l'autre les secondes extrémités (11,17) de ladite bielle et dudit levier, caractérisé par le fait que ledit levier (15), ladite bielle (9) et ladite direction de translation (6) forment, quand ledit bras est en position de serrage sur ledit corps, sensiblement un Z" (21-21) dont les angles (. , formés entre les deux bases et la transversale sont sensiblement égaux et ont une valeur comprise dans un intervalle centré sur quarante-cinq degrés, et que les moyens pour associer ladite chape avec ledit tiroir comportent des moyens pour coupler solidairement ladit chape (7) audit tiroir (5) lorsque ce dernier se déplace entre sa première et sa seconde position, des moyens pour désaccoupler ladite chape (7) dudit tiroir (5) lorsque ce dernier arrive à sa seconde position, de façon que ladite chape (7) puisse se translater librement par rapport audit tiroir suivant la même direction de translation (6), et des moyens pour exercer une force pressante sensiblement constante sur ladite chape (7), au moins lorsque celle-ci est désaccouplée dudit tiroir (5), ladite force pressante ayant au moins une composante suivant ladite direction de translation (6). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre une rainure (24) de guidage en translation dudit tiroir (5) et de ladite chape (7). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que ladite seconde position dudit tiroir est donnée par des moyens de butée (25) à la translation dudit tiroir suivant ladite direction de translation (6). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les moyens pour coupler et les moyens pour désaccoupler ladite chape et ledit tiroir sont constitués par une lumière (26) d'une longueur donnée réalisée dans l'un des deux éléments "chape" et tiroir et par un ergot (27) d'une section inférieure à la longueur de la lumière, ledit ergot étant solidaire de l'autre élément, ledit ergot et ladite lumière étant montés en coopération de façon que ledit ergot soit situé dans ladite lumière. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les moyens pour exercer ladite force pressante sur ladite chape, au moins lorsque celle-ci est désaccouplée dudit tiroir, sont constitués par au moins un ressort (28) monté en compression par ses deux extrémités entre ladite chape (7) et ledit tiroir (5). 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre des moyens (30) pour commander en translation le déplacement dudit tiroir entre sa première et sa seconde position. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour commander en translation le déplacement dudit tiroir comportent au moins un vérin et un moyen de liaison entre ledit vérin et ledit tiroir.