Brevet FR2681541A1 — publié le 19930326

La présente invention est relative à un dispositif amovible destiné à maintenir ensemble plusieurs objets, tels que des tôles. La présente invention a été mise au point pour répondre au problème suivant: lorsqu'on doit fixer ensemble deux tôles, par exemple par rivetage, on doit d'abord les amener en superposition dans la situation relative convenable, et les serrer, en les maintenant dans cette situation relative, pendant les opérations de fixation, ces opérations pouvant comprendre le perçage d'un trou traversant les deux tôles, la mise en place d'un rivet dans ce trou, et le formage de ce rivet. Dans ce but, on prépare, à l'avance, dans chacune des tôles à fixer, des trous qui, lorsque les tôles seront dans la situation correcte, doivent venir en concordance, puis, après avoir rapproché les tôles, on introduit dans ces trous des organes de fixation provisoires dits "agrafes d'épinglage", ou plus simplement "épingles", qui comprennent une tige expansible, qui peut pénétrer dans les trous des tôles, puis s'y élargir, de façon à assurer le centrage, cependant qu'un corps coulissant, pressé, avec intercalation d'un ressort, par un écrou qui se visse sur la tige expansible, assure le serrage des tôles l'une contre l'autre avec une force contrôlée. La tige expansible, de façon classique, est constituée d'un tube métallique dont une partie d'extrémité est divisée en plusieurs secteurs par des fentes longitudinales et d'une tige d'expansion, qui peut coulisser à l'intérieur du tube et comporte une tête élargie, de section supérieure à la section intérieure de la partie fendue du tube, mais inférieure à celle des trous En tirant sur la tige d'expansion de façon à faire pénétrer la tête dans la partie fendue du tube, on écarte les secteurs du tube définis par les fentes longitudinales jusqu'à ce qu'ils viennent porter contre l'intérieur d'un trou. Les épingles actuellement en usage sont des dispositifs relativement compliqués, et donc relativement coûteux De plus, les secteurs du tube, en s'écartant, risquent de blesser ou déformer l'intérieur du trou, en particulier l'arête qui termine ce trou En outre, elles font saillie sur une longueur relativement importante sur l'une des tôles à fixer, ce qui complique la mise en place des outils nécessaires au rivetage, et peut gêner le travail automatique, o ces outils sont portés par un bras robotique. La présente invention a pour but de fournir une agrafe d'épinglage qui soit plus simple et moins coûteuse, que celles qui sont utilisées actuellement, et qui, de plus, ne risque pas de blesser ou déformer le trou. Un autre but de l'invention est de fournir un tel dispositif qui soit moins encombrant que ceux qui sont actuellement en usage. Un autre but de l'invention, encore, est de fournir un tel dispositif qui soit de mise en oeuvre nettement plus rapide que les dispositifs actuellement en usage. Pour obtenir ce résultat, l'invention fournit un dispositif amovible d'assemblage de pièce présentant chacune un trou, les trous desdites pièces étant sensiblement de même section et étant destinés à venir en concordance lorsque les pièces sont assemblées, ce dispositif comprenant: un organe tubulaire, expansible vers une de ses extrémités, capable de traverser lesdits trous à l'état rétracté, mais non à l'état expansé, une tige d'expansion, coulissant à l'intérieur de l'organe tubulaire expansible et comportant une tête élargie, de section supérieure à la section intérieure de la partie expansible de l'organe tubulaire et inférieure à celle des trous, un corps, solidaire de l'organe tubulaire, présentant un alésage prolongeant celui de l'organe tubulaire et dans lequel la tige d'expansion peut coulisser, et une surface d'appui destinée à venir en contact avec une des pièces et sensiblement perpendiculaire audit alésage, un organe de blocage, qui peut être déplacé le long d'une partie de la tige extérieure à ladite partie expansible, et être immobilisé en un point quelconque de cette partie, un organe élastique capable d'exercer une force déterminée tendant à écarter le corps de l'organe de blocage, ce dispositif ayant pour particularité que l'organe tubulaire est en une matière déformable élastiquement et est capable, sous l'effet de la pénétration de la tête élargie, d'une expansion suffisante pour immobiliser ledit organe tubulaire dans le trou, et capable, lors du retrait de la tête élargie, de revenir à l'état rétracté initial. Le fait que l'organe tubulaire est en une matière déformable élastiquement telle qu'un élastomère permet son obtention par moulage, en une seule opération, alors que les organes tubulaires de l'art antérieur obligent à des opérations coûteuses de tronçonnage et de confection des fentes De plus, la souplesse de la matière déformable élastiquement évite tout risque de blessure ou déformation de l'intérieur du trou. On peut ajouter que l'organe tubulaire est soumis, entre la zone o se trouve la tête provoquant l'expansion et le corps du dispositif, à une compression axiale Cette compression, quand l'organe tubulaire est en une matière élastiquement déformable, provoque un élargissement de l'ensemble de cette partie de l'organe tubulaire, et cet élargissement peut être utilisé pour améliorer le centrage relatif des trous des pièces à assembler. Avantageusement, l'organe tubulaire, le corps et l'organe élastique constituent une pièce unique, formée dans ladite matière déformable élastiquement, et qui peut être obtenue par moulage, ce qui constitue encore un gain important sur le coût d'obtention De plus, les risques de perte d'un des éléments du dispositif sont réduits, s'il n'est plus constitué que de trois pièces En outre, du fait que l'organe élastique est incorporé au corps, les dimensions de l'ensemble peuvent être considérablement réduites. De préférence, la pièce comprend un bloc massif, qui constitue à la fois le corps et l'organe élastique, et un prolongement tubulaire, qui constitue ledit organe tubulaire expansible. Ainsi, la pièce unique est constituée seulement de deux parties, qui peuvent être cylindriques l'une et l'autre, ce qui facilite considérablement la confection des moules. Il est cependant possible de réaliser l'organe tubulaire, l'organe élastique et le corps comme des éléments distincts, assemblés, par exemple, par collage, soudage ou encliquetage Dans ce cas, seuls les deux premiers éléments cités doivent être en une matière déformable élastiquement. Suivant une réalisation avantageuse, l'organe de blocage est une pièce rigide traversée par un passage pour la tige d'expansion, susceptible de prendre une première orientation par rapport à ladite tige, dans laquelle celle- ci se coince dans ledit passage, et une deuxième orientation faisant un certain angle avec la première, et dans laquelle la tige peut coulisser librement dans ledit passage. Ainsi, l'organe de blocage agit par coincement, ce qui permet des manipulations beaucoup plus rapides qu'un vissage On peut obtenir une nouvelle économie de prix de revient par suppression des filetages nécessaires pour une fixation par vissage entre l'organe de blocage et la tige. Des modalités particulières sont indiquées dans les exemples qui vont suivre, illustrés à l'aide des figures, parmi lesquelles: Les figures l A à 1 J représentent les différentes étapes d'une opération de pose d'une épingle conforme à l'invention. Les figures 2 A et 2 B illustrent le mode opératoire d'un organe de blocage agissant par coincement. Les figures 3 A et 3 B illustrent le mode opératoire d'un autre organe de blocage agissant par coincement, et La figure 4 représente une réalisation préférée de l'organe de blocage. La figure l A montre une épingle conforme à l'invention, qui va être utilisée pour assembler ensemble une tôle 2, dite tôle supérieure, sur une seconde tôle 3, dite tôle inférieure La tôle 2 présente un trou 4, et la tôle 3 un trou 5, qui ont été amenés au préalable à peu près en alignement Un joint 6, en matière déformable non élastique, est placé entre les tôles 2 et 3, et entoure les trous 4 et 5. L'épingle 1 comprend une pièce unique 7, moulée en un caoutchouc de polyuréthane, et qui comporte trois parties: un organe tubulaire 8, de diamètre légèrement inférieur à celui des trous 4 et 5, un corps 9, cylindrique et coaxial à l'organe tubulaire 8, et percé d'un alésage qui prolonge celui de l'organe tubulaire 8 Le corps 9 est limité par une première surface plane 10, qui porte l'organe tubulaire 8, et une deuxième surface plane 11, située du côté opposé. Une tige d'expansion 12 peut coulisser librement dans les alésages de la partie tubulaire 8 et du corps 9 Elle se termine par une tête 13, qui comporte une partie cylindrique et deux parties tronconiques, dont l'une se raccorde au reste de la tige, le diamètre maximal de la tête 13, c'est- à-dire celui de sa partie cylindrique est légèrement inférieur à celui des trous 4 et 5. Un organe de blocage 14 est constitué d'une seule pièce en acier traversée par un alésage 15 La forme exacte de cet alésage sera expliquée plus loin, en référence à la figure 4, ainsi que la forme de la partie de la tige 12 qui coopère avec cet alésage Il suffit de dire, pour expliquer le fonctionnement, que la pièce de blocage 14 présente deux surfaces planes non parallèles: une surface inférieure 16, qui en fonctionnement est tournée vers le corps 9, et une surface supérieure 17, ces deux surfaces étant planes et faisant entre elles un angles d'environ 20 La tige d'expansion 12 et la pièce de blocage 13 peuvent coulisser librement l'une par rapport à l'autre lorsque la surface supérieure 17 est perpendiculaire à l'axe de la tige 12, comme cela est visible notamment à la figure 1 C, et il y a au contraire blocage lorsque la surface 17 est oblique sur cet axe, par exemple lorsque les surfaces 16 et 17 font des angles égaux mais opposés par rapport à l'axe de la tige 12, comme représenté à la figure l A. Dans la situation représentée à la figure l A, la pièce de blocage 14 repose, par un bord de sa surface inférieure 16 sur un bord de la surface supérieure Il du corps 9, ce qui maintient le blocage L'ensemble formé par le corps 7, la tige 12 et l'organe de blocage 14 se comporte donc comme un ensemble unitaire En le tenant par la tige 12 ou par le corps 9 on peut donc introduire la tête 13 et la partie tubulaire 8 dans les trous 4 et 5, réalisant ainsi, si nécessaire, une amélioration du centrage relatif des tôles 2 et 3 On passe ainsi à la position illustrée à la figure l B, dans laquelle la surface inférieure 10 du corps 9 repose sur la tôle 2, cependant que la tête 13 et l'extrémité de la partie tubulaire 8 font saillie du côté opposé de la tôle 3. Pour assurer l'expansion de la partie tubulaire 8 on commence par effectuer le déblocage de la tige Pour cela, on exerce sur l'organe de blocage 14 une force, symbolisée par la flèche 20, tendant à amener la surface supérieure 17 dans la position représentée à la figure 1 C, c'est-à-dire perpendiculaire à la tige 12 Comme on peut le constater sur la figure IC, l'effet des forces 20, en plus du déblocage, est de déformer le corps 9, qui se comporte alors comme un ressort. La force 20 étant maintenue, on exerce alors sur la tige 12, maintenant débloquée, une force en sens opposé, symbolisée sur la figure i D par la flèche 21, et destinée à faire pénétrer la tête 13 dans la partie tubulaire 8 Ceci a pour effet principal de provoquer l'expansion de la partie tubulaire 8, qui prend, au droit de la tête 13, un diamètre nettement supérieur à celui du trou 5, et empêche la poursuite ultérieure du mouvement de la tête 13, l'empêchant de pénétrer dans le trou 5 Un second effet de l'opération est que la portion de la partie tubulaire 8 qui se trouve entre la zone adjacente à la tête 13 et le corps 9 se trouve en compression, ce qui provoque une augmentation de son diamètre, non visible sur la figure Cette augmentation de diamètre fait que la partie tubulaire 8 vient porter contre la paroi des trous 4 et 5, ce qui complète leur centrage relatif. Il convient toutefois d'observer que les forces 20 sont des forces faibles, destinées essentiellement à provoquer ou maintenir le déblocage Si les forces 20 étaient trop fortes, on risquerait d'avoir un pincement de la matière de la partie tubulaire 8 entre les deux tôles, ce qui est à éviter. La suite de l'opération comporte la mise en appui réciproque des tôles, par écrasement du joint 6 Pour cela, une pièce d'appui tubulaire 22 vient s'appuyer sur la tôle 2, en entourant l'épingle 1, comme représenté à la figure 1 E On exerce ensuite simultanément une force de compression 23 sur la tôle 1 par l'intermédiaire de la pièce d'appui 22, et une force de traction 24 sur la tige 12, de f açon à rapprocher les tôles 2 et 3 et écraser le joint Il est à observer que, pendant ce temps, la pièce 14 est maintenue en position de déblocage soit par application des forces 20 soit par un simple maintien de la pièce 14 dans l'orientation qui correspond au déblocage Du fait que la pièce 14 est libre de coulisser par rapport à la tige 12, la compression du corps 9 agissant comme un ressort se réduit lors du déplacement de la tôle 2 vers la tôle 3, ce qui est symbolisé à la figure 1 G par un jeu 25 figuré entre le corps 9 et la tôle supérieure 2. On exerce alors que la pièce de blocage 14 des forces 26, l'intensité est largement supérieure à celle des forces qui servent uniquement à assurer le déblocage (figure 1 H) Les forces 26, en effet, sont destinées à assurer le maintien des tôles 2 et 3 en position d'accostage pendant les opérations ultérieures de fixation par rivetage ou autre. Après l'application des forces 26, on relâche celles- ci, ce qui entraîne le blocage de la pièce 14 sur la tige 12, et c'est le corps 9, fortement comprimé et agissant par conséquent comme un ressort d'une puissance convenable, qui maintient l'accostage des tôles 2 et 3, comme indiqué à la figure M 1. Pour assurer l'enlèvement de l'épingle, en fin d'opération, il suffit d'appuyer sur la pièce de blocage 14, à nouveau, une force 26, de façon à assurer le déblocage, ce qui permet de déplacer vers le bas, conformément à la flèche 27 de la figure l J, la tige 12 La tête 13 sort alors de la partie tubulaire 8, ce qui entraîne la fin de l'expansion de celle-ci Il est alors possible de retirer l'épingle pour revenir à la situation de la figure 1 A. On observera que toutes les opérations sont obtenues par des déplacements coaxiaux soit de la tige 12, soit de la pièce d'appui 22, soit d'un organe d'actionnement de la pièce de blocage 14, cet organe d'actionnement pouvant être un tube coaxial à la tige et à la pièce d'appui, dont l'extrémité doit simplement être perpendiculaire à l'axe. L'automatisation des opérations est donc remarquablement facilitée avec l'épingle de l'invention. On aura observé le rôle essentiel, dans la mise en oeuvre, de la pièce de blocage 14 Les figures 2 A et 2 B permettent de mieux exposer son principe de fonctionnement. La pièce 14, en forme de coin, est représentée, à la figure 2 A, en position de déblocage, sous l'action des forces 20 parallèles à la tige 12 La surface supérieure 17 de la pièce 14 est maintenue, sous l'effet des forces 20, perpendiculaire à la tige 12 La surface inférieure 16 de la même pièce 14 vient en appui sur la surface supérieure 11 du corps 9 en matière élastomère On constate que l'alésage 15 est d'un diamètre nettement supérieur à celui de la tige 12, qui permet donc à celle-ci de coulisser librement par rapport à la pièce 14. A la figure 2 B au contraire, la pièce 14 est disposée avec la surface supérieure 17 oblique par rapport à la tige 12 Il en résulte qu'aux deux extrémités 30, 31 de l'alésage , il y a un effet de coincement, dans un sens ou dans l'autre, de la pièce de blocage par rapport à la tige 12 La matière élastique du corps 9 exerce latéralement, sur la surface inférieure 16 de la pièce 14, des forces 32 qui tendent à maintenir cette pièce 14 dans sa position oblique, et donc à augmenter le coincement des extrémités 31 et 32 de l'alésage 15. La forme décrite pour le corps 9 et la pièce 14 n'est pas indispensable On a représenté aux figures 3 A et 3 B une autre réalisation Dans ce cas, la pièce de blocage 14 a la forme d'une plaque à faces planes et parallèles 16, 17, traversées par un alésage 15 perpendiculaire auxdites faces 16, 17 La surface supérieure 11 du corps 9 est, au contraire, oblique par rapport à la direction de la tige 12. On constate, que, dans ce cas aussi, il est possible d'obtenir un blocage par l'action de forces 20 parallèles à la tige 12, et un blocage avec intervention de forces 32 exercées de façon non centrée par le corps 9 sur la pièce de blocage 14 Bien entendu, d'autres formes sont encore possibles, mais les deux formes qu'on vient de décrire sont les plus simples Le choix de l'une ou de l'autre est affaire d'opportunité: il est plus facile d'obtenir une pièce métallique à forces planes et parallèles qu'une pièce métallique en forme de coin, mais, d'autre part, l'usinage d'un moule pour procurer une pièce en matière élastomère 9 ayant une surface oblique est, nécessairement, plus coûteux que celui d'une pièce cylindrique à faces perpendiculaires à l'axe. La figure 4 montre une variante particulièrement intéressante Le passage pour la tige d'expansion est constitué par deux alésages, 15 A, 15 B, qui se rencontrent à l'intérieur de la pièce de blocage et font entre eux un angle qui peut être de l'ordre de 200 Le premier alésage A est fileté, et la tige d'expansion 12, non représentée à la figure 4, présente un filetage correspondant. Le deuxième alésage 15 B est lisse, et présente un diamètre * 2 qui est supérieur au diamètre 41 du premier alésage 15 A, ce dernier diamètre étant pris à fond de filet, et correspondant par conséquent au diamètre extérieur de la tige 12 A On comprend tout de suite qu'un basculement de la pièce 14 pour la faire passer d'une orientation o la tige 12 se trouve dans le premier alésage 15 A, pour passer dans une orientation o la tige se trouve dans l'alésage 15 B correspond au passage d'une solution de blocage très efficace à une situation de coulissement parfaitement libre. Une telle disposition est évidemment plus coûteuse qu'un alésage cylindrique simple, mais elle procure une très grande sécurité contre le risque d'un déblocage non désiré. Il est évidemment possible de réaliser un passage du même type dans une pièce de blocage à faces parallèles, telle que représentée aux figures 3 A, 3 B. il REVENDICATIONS 1 Dispositif amovible d'assemblage de pièces ( 2, 3) présentant chacune un trou ( 4, 5), les trous desdites pièces étant sensiblement de même section et étant destinés à venir en concordance lorsque les pièces sont assemblées, ce dispositif comprenant: un organe tubulaire ( 8), expansible vers une de ses extrémités, capable de traverser lesdits trous à l'état rétracté, mais non à l'état expansé, une tige d'expansion ( 12), coulissant à l'intérieur de l'organe tubulaire expansible et comportant une tête élargie, de section supérieure à la section intérieure de la partie expansible de l'organe tubulaire et inférieure à celle des trous, un corps ( 9), solidaire de l'organe tubulaire, présentant un alésage prolongeant celui de l'organe tubulaire et dans lequel la tige d'expansion peut coulisser, et une surface d'appui destinée à venir en contact avec une des pièces et sensiblement perpendiculaire audit alésage, un organe de blocage ( 14), qui peut être déplacé le long d'une partie de la tige ( 12) extérieure à ladite partie expansible, et être immobilisé en un point quelconque de cette partie, un organe élastique capable d'exercer une force déterminée tendant à écarter le corps de l'organe de blocage, caractérisé en ce que l'organe tubulaire est en une matière déformable élastiquement, et est capable, sous l'effet de la pénétration de la tête élargie, d'une expansion suffisante pour immobiliser ledit organe tubulaire dans le trou, et capable, lors du retrait de la tête élargie, de revenir à l'état rétracté initial. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe tubulaire ( 8), le corps ( 9) et l'organe élastique constituent une pièce unique ( 7) en matière déformable élastiquement. 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la pièce comprend un bloc massif, qui constitue à la fois le corps et l'organe élastique, et un prolongement tubulaire ( 8), qui constitue ledit organe tubulaire expansible. 4 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'organe de blocage ( 14) est une pièce rigide traversée par un passage ( 15) pour la tige d'expansion, susceptible de prendre une première orientation par rapport à ladite tige, dans laquelle celle-ci se coince dans ledit passage, et une deuxième orientation faisant un certain angle avec la première, et dans laquelle la tige peut coulisser librement dans ledit passage. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe de blocage présente une première surface ( 16) sur laquelle agit l'organe élastique pour amener l'organe de blocage dans la première orientation, et une deuxième ( 17) surface qui, lorsque l'organe de blocage est dans la deuxième orientation, est à peu près perpendiculaire à la tige. 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'organe élastique présente une surface de poussée ( 11), dirigée à l'opposé de la surface d'appui, et qui est à peu près perpendiculaire à l'alésage, et la première surface ( 16) de l'organe de blocage fait avec la première surface un angle au moins égal à celui des deux orientations. 7 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'organe élastique présente une surface de poussée ( 11) dirigée à peu près à l'opposé de la surface d'appui et fait avec celle-ci un angle au moins égal à l'angle entre les deux orientations de la pièce de blocage, et les deux surfaces ( 16, 17) de ladite pièce de blocage sont parallèles. 8 Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le passage pour la tige d'expansion prévu dans l'organe de blocage est constitué par deux alésages ( 15 A, 15 B) dont les axes font entre eux un angle égal à celui desdites orientations et se rencontrent à l'intérieur dudit organe de blocage, le premier alésage ayant une forme et une section calculées pour s'opposer au coulissement de la tige d'expansion et le second alésage ayant une forme et une section calculées pour permettre ledit coulissement de ladite tige. 9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le premier alésage est fileté, ainsi que la partie de la tige d'expansion qui est destinée à coopérer avec lui, et le second alésage est lisse, et de diamètre supérieur au diamètre extérieur de la tige. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'organe tubulaire est en un élastomère de polyuréthane.