Brevet FR2677718A1 — publié le 19921218

Dispositif pour assembler avec ajustement de forme et/ou mécaniquement des tôles ou analogues L'invention concerne un dispositif pour assembler avec ajustement de forme et/ou mécaniquement des tôles ou analogues. Un tel dispositif est connu par le brevet alemand 38 22 377 C2. Dans ce document, les tôles sont insérées entre un poinçon et une matrice correspondante du dispositif et le poinçon est ensuite guidé contre la matrice, par l'intermédiaire d'un ensemble à piston et cylindre. Du fait du processus à refoulement/emboutissage provoqué, on obtient une liaison mécanique durable des tôles. En d'autres termes, le poinçon presse des sections correspondantes des tôles à relier dans la matrice qui est réalisée en règle générale avec des contre-dépouilles, de sorte que, lors de l'établissement d'une force supplémentaire, le matériau est contraint de fluer dans les contre-dépouilles de la matrice. Dans cette mesure, la technique d'assemblage citée s'apparente au filage par extrusion. Dans le dispositif connu, l'ensemble à piston et cylindre agit, par l'intermédiaire d'un levier pivotant, sur le poinçon, et l'axe de pivotement du levier pivotant doit coïncider avec l'axe de pivotement d'un serre-flan, également pivotant. Le mécanisme à genouillère du dispositif connu rend difficile son utilisation dans les robots industriels modernes, tels qu'utilisés par exemple dans la technique automobile. Le poids relativement élevé du dispositif va également partiellement à l'encontre d'une telle application. L'invention a pour but d'offrir un dispositif pour assembler avec ajustement de forme et/ou mécaniquement des tôles ou analogues, qui soit également adaptable aux robots industriels modernes. Le dispositif doit alors être d'une configuration telle que même aux efforts de pression élevés du poinçon sur la matrice, les deux parties restent dans un alignement mutuel précis et qu'il ne se produit en particulier aucun coincement ni expulsion de la matrice sous l'effet de la pression. Ces critères sont remplis par un dispositif dont la matrice est positionné déplaçable dans un logement, coaxialement par rapport à la direction du mouvement du poinçon, et guidée sur un palier de pivotement, à son extrémité opposée au poinçon. Le positionnement coulissant de la matrice dans un logement assure que, même dans le cas de sollicitations en pression élevées, la matrice reste alignée coaxialement par rapport au poinçon et ne peut pas se coincer ni basculer latéralement. Il est alors très important que le logement même ne soit pratiquement soumis à aucune sollicitation due à des forces ou à des couples, parce que les efforts (et, le cas échéant, les couples) exercés par le poinçon sur la matrice sont introduits quasiment à l'endroit du logement dans le palier de pivotement cité. Ceci permet de réaliser le logement en un matériau relativement léger et ainsi moins susceptible d'être sollicité mécaniquement. Ceci joue en faveur de l'utilisation dans des dispositifs d'assemblage automatiques. Dans sa forme de réalisation générale, le dispositif est caractérisé par les dispositions suivantes, combinées 1.1 une unité d'assemblage, composée d'un poinçon et d'une matrice, où 1.2 le poinçon est susceptible d'être sollicité, par l'intermédiaire d'un dispositif d'actionnement, en direction du rapprochement et de l'accostage contre la matrice et est disposé de façon à pouvoir s'en dégager, 1.3 la matrice est positionnée de façon déplaçable, dans un logement, coaxialement par rapport à la direction du déplacement du poinçon, et 1.4 est guidée sur un palier de pivotement, à son extrémité opposée au poinçon. Avantageusement, un ensemble à piston et cylindre est utilisé comme dispositif d'actionnement pour le poinçon. On peut atteindre avec un tel ensemble des pressions très élevées. Avantageusement, le logement de la matrice est disposé à l'extrémité libre d'un bras dont l'autre extrémité est montée rigidement sur le carter. Le montage fixe sur le carter peut s'effectuer sur le dispositif d'actionnement correspondant; de préférence le bras est cependant fixé côté carter sur le cylindre de l'ensemble à piston et cylindre. Le bras peut alors être par exemple bridé ou vissé sur le cylindre, mais une forme de réalisation d'un seul tenant est également possible. Le fixation sur le cylindre permet d'obtenir une forme de réalisation peu encombrante et compacte du bras. Pour obtenir un guidage plus sûr de la matrice, coaxialement par rapport à la direction du déplacement du poinçon, les surfaces correspondantes du logement et de la matrice devraient soit être composées d'un matériau offrant une bonne propriété de glissement soit recevoir un film lubrifiant. Il est préférable de réaliser dans le logement un guidage sans jeu de la matrice. Le palier de pivotement est de préférence réalisé sur l'extrémité libre d'un étrier, dont l'autre extrémité est montée rigide par rapport au carter. Il est également possible de prévoir que l'extrémité fixe par rapport au carter soit située sur le cylindre. Il est également possible que l'extrémité côté carter de l'étrier soit divisée en forme de fourche et guidée en rotation, de manière correspondante, sur deux axes de pivotement pour deux paliers de pivotement, les axes de pivotement étant disposés diamétralement opposés sur le cylindre, en vue de recevoir les sections correspondantes de la fourche. Les axes de pivotement présentent une orientation perpendiculaire à la direction du déplacement du poinçon. Dans le mode de réalisation le plus simple, le palier de pivotement servant à supporter les efforts et les couples transmis par la matrice peut être en forme de calotte, de sorte que la matrice repose sur une section bombée correspondante du palier de pivotement. La forme préférée est une forme en surface hémisphèrique. Selon une autre forme de réalisation, le palier de pivotement comprend, à l'extrémité libre de l'étrier, un axe de pivotement qui reçoit la matrice. Cet axe de pivotement s'étend également de préférence perpendiculairement à la direction du déplacement du poinçon. Tout comme le bras, l'étrier peut présenter sensiblement la forme d'un C, l'étrier s'étendant tout autour du bras. Concernant la liaison mécanique et/ou à ajustement de forme du matériau des tôles, il est procédé de la manière suivante Les tôles placées l'une à côté de l'autre sont guidées entre le poinçon (rétracté) et la matrice. Ensuite, le poinçon est guidé en direction de la matrice, par l'intermédiaire de l'ensemble à piston et cylindre qui travaille de manière pneumatique ou hydraulique. Les tôles sont d'abord enserrées entre l'extrémité libre du poinçon et la surface de la matrice. La poursuite du mouvement du poinçon vers la matrice (qui présente une moulure adaptée à la forme de l'extrémité libre du poinçon) mène à ce que les tôles soient déformées dans la moulure de la matrice, le matériau de la tôle étant contraint de fluer de manière correspondante. La liaison mécanique ou entre matériaux qui se produit alors entre les deux tôles est renforcée lorsque la moulure ménagée dans la matrice présente des contredépouilles dans lesquelles le matériau de la tôle vient fluer. Le résultat donne une liaison en forme de boutonnière entre les tôles, ce qui est également appelé liaison à bords rabattus ou sertis. Lors de l'assemblage, du fait des efforts de pression exercés sur la matrice, cette dernière est déplacée le long du logement, dans la direction de la pression. Les efforts correspondants sont alors supportés par le palier de pivotement, à l'extrémité libre de l'étrier, qui s'élargit un peu sous l'effet de la charge, et ici (selon la première forme de réalisation) la surface de la calotte du palier vient un peu glisser contre la face inférieure de la matrice. La position de la matrice reste alors inchangée. Selon l'autre forme de réalisation (palier de pivotement avec axe de pivotement), on en vient à un évasement analogue de l'étrier, qui peut maintenant se déplacer librement autour de l'axe de pivotement. La position de la matrice reste en même temps verticalement inchangée. Les efforts et couples ainsi introduits dans l'étrier mènent simultanément, sur le palier opposé de l'étrier, à une distribution correspondante des efforts et couples, supportés de manière analogue à cet endroit. L'avantage essentiel de la réalisation constructive décrite du dispositif réside donc dans le fait que le bras, à l'extrémité libre duquel la matrice est guidée de façon coulissante, n'est pratiquement soumis à aucune sollicitation mécanique notable, mais assure simultanément un guidage exact de la matrice, coaxialement au poinçon, tandis que le montage de la matrice s'effectue dans un étrier séparé de celle-ci, à savoir par l'intermédiaire du palier de pivotement cité. Le dispositif est ainsi compact. Les éléments de construction peuvent être fabriqués en des matériaux relativement légers, par exemple des matières synthétiques, avec des armatures en fibres. Le dispositif est rendu ainsi globalement relativement léger et peut être utilisé sans problème dans des machines de maniement correspondantes. De par la compacité de la forme de construction, il est donné une mobilité élevée au dispositif, de sorte que par exemple il est possible de l'utiliser comme composant d'un robot, pour assembler des pièces en tôle dans la construction de carrosserie d'automobiles. L'invention est expliquée ci-dessous plus en détail, à l'aide de deux exemples de réalisation. Les deux figures représentent chacune, de façon fortement schématisée, une vue de côté d'un dispositif d'assemblage selon l'invention. Figure 1 Le dispositif d'assemblage représenté sur la figure est globalement désigné par le numéro de référence 10. Il comprend un cylindre 12, un ensemble à piston et cylindre 14, dont le piston (tige de piston) 16 dépasse hors du cylindre 12, vers le bas. A l'extrémité libre de la tige de piston 16 est fixé un porte-poinçon 18, qui supporte de nouveau un poinçon 20, qui sort du porte-poinçon 18, vers le bas. On voit sur la figure que le poinçon 20 présente à son extrémité libre une tête de poinçon 22. Une matrice 24, composée d'un porte-matrice 26 et d'une garniture 28, est disposée au-dessous du poinçon 20, coaxialement par rapport à ce dernier. La matrice 24 présente sensiblement une forme cylindrique. Sur la surface frontale de la garniture 28 est disposée une moulure 30 de forme cylindrique, un peu plus grosse que la tête de poinçon 22. La matrice 24, et/ou le porte-matrice 26, sont disposés coulissants longitudinalement dans un logement 32 d'un bras 34. Le bras 34 présente sensiblement la forme d'un C et est relié rigidement au cylindre 12, à son autre extrémité 34b. Ce bras est en métal léger ou en matière synthétique. Le logement 32 présente un diamètre intérieur qui correspond au diamètre extérieur du porte-matrice 26, de sorte que la matrice 24 peut se déplacer dans le logement 32, alignée exactement coaxialement par rapport au poinçon 20. La matrice 24 sort en partie basse du logement 32 et appuie à cet endroit sur un palier de pivotement 36. Le palier de pivotement 36 même est disposé à l'extrémité libre 40a de l'étrier 40 qui s'étend parallèlement autour du bras 34 et est fixé, à son extrémité opposée 40b sur le cylindre 12, tout comme le bras 34. Le palier de pivotement 36 est formé par une calotte 37 de forme hémisphérique, à renflement (bombement) orienté en direction de la matrice 24. La figure permet en outre de voir qu'il existe un petit espacement entre le bras 34 et l'étrier 40. Le dispositif 10 est fixé sur un manipulateur (non représenté) d'un dispositif de maniement correspondant (également non représenté), par exemple un robot industriel, et raccordé électriquement ainsi que pneumatiquement et/ou hydrauliquement. Le mode de fonctionnement du dispositif est le suivant La tige de piston 16, sollicitée hydrauliquement, est guidée en direction de la matrice 24, dès que les tôles à assembler sont insérées entre le poinçon 20 et la matrice 24 (perpendiculairement au plan du dessin). Il y a alors déplacement du poinçon 20 vers la matrice 24, jusqu'à ce que les tôles à assembler soient enserrées entre la face frontale de la tête de poinçon 22 et la surface frontale de la garniture 28 de la matrice 24. Lorsque la pression continue à augmenter (continuation du mouvement de piston 16) la tête de poinçon 22 presse dans la tôle et la repousse vers le bas, dans la moulure 30. Les deux tôles sont alors déformées simultanément et identiquement. Le processus d'assemblage aboutit à ce que les tôles sont reliées ensemble dans la zone du point de déformation, de façon mécanique et avec ajustement de forme, de façon durable. Du fait de la valeur élevée des efforts de pression nécessaires pour obtenir cette déformation et cette liaison (jusqu'à 100 kN et plus), la matrice 24 est déplacée pendant le processus d'assemblage, le long du logement 32, vers le bas, la course de déplacement de la matrice 24 étant évidement fonction de la force supportée par l'étrier 40. Dans le cas d'efforts aussi élevés que ceux cités ci-dessus, il est alors cependant inévitable que, même par un choix pour l'étrier 40 de matériaux ayant des valeurs de résistance correspondantes, les efforts appliquées par l'intermédiaire du poinçon 20 soient si élevés que l'étrier et, avec lui, le palier de pivotement 36 soient - écartés légèrement vers le bas et/ou latéralement.Ceci n'influence cependant aucunement l'orientation de la matrice 24 dans le logement 32, parce que la matrice peut être réajustée sur le palier de pivotement 36 et qu'elle reste constamment en alignement coaxial par rapport au poinçon 20, du fait de la précision de l'ajustement du guidage dans le logement 32. Dans le cas d'un pivotement de l'étrier 40, la face inférieure de la matrice 24 peut glisser sur la calotte, de sorte qu'il n'y a aucune sollicitation mécanique sur la bras 34. La matrice 24 reste bien plus toujours orientée verticalement. De cette manière il est assuré que, lors du processus d'assemblage, il ne se produit pas de coincement ou de blocage entre le poinçon et la matrice, de sorte qu'après dégagement du poinçon 20 (par rétraction du piston 16), les tôles peuvent être enlevées et reliées ensemble de la même manière, par exemple en un autre endroit. Figure 2 : L'exemple de réalisation de la figure 2 est comparable dans son principe à celui de la figure 1. Les différences résident cependant dans les points suivants La matrice 24 est logée ici dans un palier de pivotement 36 comportant un axe de pivotement 38. L'étrier 40 est réalisé subdivisé en fourche à son extrémité 40b. Les deux bras de fourche entourent le cylindre 12 et sont guidés sur des axes de pivotement 42 qui font partie de paliers de pivotement 44 correspondants, disposés de façon diamétralement opposée sur le cylindre 12. Comme on le voit sur la figure, les deux axes de pivotement 38,42 s'étendent perpendiculairement au plan du dessin et ainsi perpendiculairement à la direction du mouvement (flèche B) du poinçon 20. Dans le cas d'une introduction des efforts dans la matrice 24, le palier de pivotement 36 avec l'axe de pivotement 38 compense le déplacement de l'extrémité libre 40a de l'étrier. Pour le reste, le dispositif de la figure 2 correspond pour l'essentiel à celui de la figure 1. Du fait -de la configuration constructive décrite, le dispositif est compact et ainsi mobile. Les liaisons d'assemblage peuvent être fabriquées à cadence élevée, les différents points de liaison présentant une précision dimensionnelle élevée, comme exposé ci-dessus. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour assembler avec ajustement de forme et/ou mécaniquement des tôles ou analogues, caractérisé par les dispositions suivantes 1.1 une unité d'assemblage, composée d'un poinçon (20) et d'une matrice (24), où 1.2 le poinçon (20) est susceptible d'être sollicité, par l'intermédiaire d'un dispositif d'actionnement (14), en direction du rapprochement et de l'accostage contre la matrice (24) et est disposé de façon à pouvoir s'en dégager, 1.3 la matrice (24) est positionnée de façon déplaçable, dans un logement (32), coaxialement par rapport à la direction du déplacement du poinçon (20') r et 1.4 est guidée sur un palier de pivotement (36), à son extrémité opposée au poinçon (20). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'actionnement (14) destiné au poinçon (20) est un ensemble à piston et cylindre qui travaille hydrauliquement et/ou pneumatiquement. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le logement (32) est réalisé sur une extrémité libre d'un bras (34) dont l'autre extrémité (34b) est montée rigidement sur le carter. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'extrémité (34b) rigide par rapport au carter du bras (34) est fixée sur le cylindre (12) de l'ensemble à piston et cylindre (14). 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'extrémité (34b) rigide par rapport au carter du bras (34) est réalisée d'un seul tenant avec le cylindre (12) de l'ensemble à piston et cylindre (14). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le bras (34) présente sensiblement la forme d'un C. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le palier de pivotement (36) est réalisé sur l'extrémité libre (40a) d'un étrier (40), dont l'autre extrémité est montée rigide par rapport au carter. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le palier de pivotement (36) est formé par un épaississement en forme de calotte (37). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'épaississement en forme de calotte (37) présente une forme hémisphérique réalisée en direction de la matrice (24). 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le palier de pivotement (36) comprend un axe de pivotement (38) qui s'étend sensiblement perpendiculairement par rapport à la direction du mouvement du poinçon (20) et comprend l'extrémité d'étrier (40a). 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'extrémité libre (40b) de l'étier (40) est guidée sur au moins un autre palier de pivotement (44) monté du côté carter et dont le ou les axes de pivotement (42) s'étende(nt) parallèlement à l'axe de pivotement (38) du premier palier de pivotement (36). 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'extrémité côté carter (40b) de l'étrier (40) est divisée en forme de fourche et guidée en rotation sur des axes de pivotement (42) disposés diamétralement opposés sur le cylindre (12) de l'ensemble à piston et cylindre (14). 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 12, caractérisé en ce que l'étrier (40) présente sensiblement la forme d'un C. 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'étrier (40) s'étend sensiblement parallèlement au bras (34), tout autour de ce dernier. 15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le bras (34) est composé d'un matériau en métal léger ou d'une matière synthétique.