Brevet FR2696797A1 — publié le 19940415

Dans certaines unités de montage de pièces, comme par exemple la fixation d'éléments rapportés sous les caisses de véhicules automobiles, l'assemblage est réalisé par vissage Les pièces à solidariser les unes aux autres sont mises en place sur un support, lequel support est ensuite déplacé le long d'une chaîne d'assemblage équipée de plu- sieurs postes à l'endroit desquels sont disposés des outils motorisés par exemple des visseuses électriques. Le support est donc envoyé jusqu'au droit d'un poste de vissage L'outil est alors dans une position rétractée, par exemple une position basse s'il s'agit d'un assemblage de pièces à la paroi inférieure de la caisse d'automobile On commande l'élévation de cet outil pour son accouplement avec un organe de transmission du mouvement rotatif qui est porté par le support et qui est équipé à son extrémité, par exemple, d'une vis à mettre en place La précision de la position d'arrêt du support dans le référen- tiel du poste est relative, du fait notamment des tolérances de la fabrication des pièces qui le constituent de l'usure et des jeux nécessaires au fonctionnement de l'ensemble, si bien qu'il existe toujours un mauvais alignement entre l'organe motorisé de vissage qui est à poste fixe et l'organe de transmission du mouvement et porteur de la vis à implanter. En outre, la mise en place de la structure de caisse du véhicule sur le support de caisse est également réalisée avec une certaine tolérance qu'il n'est guère possible de réduire à une valeur inférieure à quelques millimètres En effet les pièces en jeu sont généralement issues de tôlerie et malgré tout le soin apporté à leur fabrication et leur montage sur le support, leur bridage sur ce dernier entraîne à cause, entre autres, de la souplesse des éléments mis en jeu, des déformations et des déplacements obligatoires qui ne sont pas maîtrisables avec précision Il résulte de cette nature des chose un mésalignement systémati- que entre la vis à implanter et l'organe solidaire de la caisse qui doit la recevoir. Le vissage automatique à réaliser dans ces condi- tions doit prendre en compte ces contraintes pour supprimer les risques d'impossibilité de montage et diminuer les efforts notamment de flexion, donc avec la rotation de fatigue, qu'un mauvais alignement engendrerait dans la chaîne de transmission du mouvement et de l'effort de serrage. L'invention entend proposer une solution simple à ce problème permettant de supprimer les risques d'impossibi- lité de montage ainsi que les efforts parasites dans les dispositifs de vissage d'une chaîne d'assemblage en introdui- sant un degré de liberté plan sur plan dans la chaîne de transmission du couple de vissage tout en permettant, au niveau de cette liaison souple, le passage du couple. L'invention permet également la mise en place de capteurs plus sensibles et plus précis pour le contrôle automatique de l'opération et de sa bonne fin. A cet effet, l'invention a donc pour objet un dispositif pour réaliser l'assemblage par vissage d'au moins deux pièces comportant une platine de support pour les deux pièces préassemblées, mobile par rapport à un poste fixe, avec des moyens d'indexation de sa position par rapport à ce poste fixe, un organe moteur rotatif équipant le poste fixe et mobile dans ce dernier entre une position escamotée25 éloignée des pièces et une position active rapprochée de celles-ci, des moyens de transmission du mouvement de rotation de l'organe moteur s'étendant entre ce dernier et une vis d'assemblage des deux pièces, dans lequel les moyens de transmission sont en deux parties séparables dans la direction du mouvement de l'organe moteur, une des parties étant accouplée à l'organe moteur et solidaire du poste fixe au moyen d'un support possédant deux degrés de liberté dans un plan parallèle au déplacement de la platine de support des pièces préassemblées, l'autre de ces parties portant la vis étant solidaire de la platine. Cette disposition permet de prendre en compte les incertitudes qui peuvent exister quant à l'indexation de la platine de support des pièces par rapport au poste fixe. Dans un mode préféré de réalisation, le support de la partie des moyens de transmission portant la vis possède deux degrés de liberté par rapport à la platine dans un plan sensiblement perpendiculaire à la direction de vissage Cette disposition permet, au moment o on équipe la platine des pièces à assembler, de correctement mettre en place la vis qui est destinée à les réunir. En outre, les parties des moyens de transmission présentent des moyens d'accouplement en rotation découplables associés à des moyens de guidage pour permettre leur préali- gnement lors du mouvement de l'organe moteur, de sa position escamotée vers sa position active au cours duquel l'accouple- ment se produit. Ces moyens de guidage comportent deux fourreaux stationnaires en rotation solidaires pour chacun du support de la partie correspondante des moyens de transmission, l'un d'eux présentant à son extrémité située en regard de l'autre un évasement conique formant surface de came pour l'aligne- ment des moyens d'accouplement. Enfin, la partie des moyens de transmission portés par la platine possède un organe d'indexation de sa position par rapport aux pièces préassemblées. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront d'une description d'un mode de réalisation donnée ci-après à titre d'exemple. Il sera fait référence au dessin unique qui représente en coupe un dispositif d'assemblage par vissage conforme à l'invention. Sur cette figure 1 et 2 représentent les pièces à assembler La pièce 2 porte par exemple écrou 3 destiné à recevoir une vis 4. Les pièces 1 et 2 sont préassemblées sur une platine de support 5 au moyen d'éléments de bridage 6 Cette platine de support est susceptible d'être déplacée le long d'une chaîne de montage grâce à des moyens qui ne sont pas représentés tels que des convoyeurs ou des chaînes de5 transport du genre atelier flexible Ces moyens de convoyage comportent de manière connue des dispositions pour indexer chaque platine 5 en position à l'endroit d'un poste de travail qui peut comporter différents outils pour réaliser les montages, les assemblages, voire les usinages nécessai- res On a représenté à la figure en 7 une butée qui symbolise les moyens d'arrêt et d'indexation d'une platine 5 qui parvient à cette butée par un mouvement horizontal symbolisé par la flèche A au-dessus d'un poste fixe 8 par exemple de vissage de la vis 4 dans l'écrou 3 pour rassembler les pièces 1 et 2. Le poste 8 comporte un organe moteur 9 de vissage qui peut être animé à l'intérieur de ce poste d'un mouvement vertical B Ce mouvement lui est transmis par l'intermédiaire d'un support 10 qui peut coulisser le long d'un guide fixe 11 et qui est attelé à un vérin 12 Ainsi l'organe moteur 9 peut-il être placé dans une position basse ou position escamotée tant que la platine 5 n'est pas parvenue à sa position d'indexation au-dessus du poste 8 et dans une position haute ou position active dans laquelle il réalise la position de vissage, c'est-à-dire il anime la vis 4 d'un mouvement de rotation tout en accompagnant son mouvement ascendant lors de sa pénétration dans l'écrou 3. Entre l'organe moteur 9 et la vis 4, il existe des moyens de transmission du mouvement rotatif de l'organe moteur 9 qui sont en deux parties Une première partie est constituée par l'arbre de sortie 13 de l'organe moteur 9, équipé à son extrémité d'un orifice polygonal 14 qui est capable de coopérer avec l'extrémité 15 également polygonale de la seconde partie de ces moyens de transmission qui est ici constituée par un arbre 16 monté tournant dans un palier 17 solidaire de la platine 5 L'extrémité de l'arbre 16 possède un logement 18 capable d'accueillir la tête de la vis 4 pour l'entraîner en rotation. L'organe moteur 9 et son arbre de sortie 13 sont montés sur le support 10 par l'intermédiaire d'un dispositif connu en lui-même, conférant à cet organe moteur deux degrés de libertés dans le plan horizontal qui est parallèle à la direction A de circulation des platines 5 Plus précisément, le support 10 possède une plaque supérieure 19 équipée de deux rainures 20 perpendiculaires au plan de la figure dans lesquelles sont susceptibles de coulisser des tenons 21 solidaires de la surface inférieure d'une plaque intermé- diaire 22 dont la surface supérieure possède des rainures 23 perpendiculaires aux rainures 20 de la plaque 19 Dans ces rainures 23 des tenons 24 sons susceptibles de coulisser, ces tenons 24 étant eux- mêmes solidaires d'une plaque 25 à laquelle est attelé et fixé l'organe 9 Cette plaque 25 est prolongée par un fourreau 26 qui entoure l'arbre de sortie 13 de l'organe moteur 9 On comprend que par le jeu de ces rainures perpendiculaires dans lesquelles sont guidées les plaques 22 et 25, l'organe 9 et donc son arbre de sortie 13 peuvent être déplacés dans n'importe quelle direction du plan de la plaque 19 du support 10, tout mouvement de rotation de l'organe 9 autour de son axe par rapport au support étant cependant impossible du fait de l'accouplement décrit ci- dessus On aura prévu, également de manière connue, de limiter l'amplitude des mouvements possibles de l'organe moteur 9 dans ce plan en attelant les plaques 19 et 25 par un organe élastique déformable, non représenté, du genre par exemple silent bloc, autorisant un mouvement relatif de la plaque 25 par rapport à la plaque 19 de quelques millimètres seulement, c'est-à-dire de l'amplitude juste nécessaire à prendre en compte les incertitudes de positionnement de la platine 5 par rapport au poste fixe 8. La seconde partie 16 des moyens de transmission est donc portée par la platine 5 au moyen du palier 17 qui lui- même possède deux degrés de liberté par rapport à la platine dans un plan sensiblement perpendiculaire à la direction de vissage c'est-à-dire à l'axe de l'arbre 16. Ces degrés de liberté sont ici obtenus par un plateau 27 solidaire du palier 17 maintenu par rapport à la platine 5 entre des supports roulants 28 qui, de manière connue en elle-même, sont constitués par des billes encagées dans une sorte de chape 29 que comporte la platine 5 sous sa partie supportant les pièces 1 et 2, ces billes 28 autorisant le plateau 27 à se déplacer dans son plan. Le plateau 27 comporte un doigt 30 d'indexation grâce auquel, lors du préassemblage des pièces 1 et 2 sur la platine 6, le palier 17 est mis en position de sorte que la vis 4 soit correctement alignée avec l'écrou 3 Cette caractéristique permet de prendre en compte les incertitudes de mise en position des pièces 1 et 2 par rapport à la platine 5 lors de leur bridage sur celle-ci On évite ainsi que de trop grandes contraintes naissent dans les organes de transmission du mouvement lors d'un vissage qui souffrirait d' un désalignement Cette indexation peut d'ailleurs S 'opérer avec un léger jeu de manière à laisser une certaine liberté à l'arbre 16 donc à la vis 4 pour s'engager correctement dans l'écrou 3. On notera que l'arbre 16 est non seulement monté tournant dans le palier 17 mais également peut coulisser dans ce dernier entre une position basse telle que celle représen- tée à la figure et une position haute dans laquelle la vis 4 est complètement vissée dans l'écrou 3. Le palier 17 est prolongé vers le bas c'est-à-dire au niveau des moyens d'accouplement 15 de l'arbre 16 à l'arbre 13, par un fourreau 31 dont la partie inférieure 32 est évasée en forme de cône, et dont le diamètre intérieur est supérieur au diamètre extérieur du fourreau 26. En fonctionnement, lorsque la platine 5 est immobilisée par les moyens d'indexation 7 au-dessus du poste fixe 8, la platine étant prééquipée des pièces 1,2 et l'arbre 16 étant préalablement pourvu d'une vis 4 dans son logement 18, on commande par le vérin 12 l'élévation de la visseuse 9 en même temps que sa rotation à petite vitesse Le fourreau 26 rencontre le cône 32 avant que les moyens d'accouplement 14 et 15 coopèrent et le cône 32 permet un alignement de ses moyens 14 et 15 grâce à la possibilité de mouvements plans que possède la visseuse 9 par rapport à son support 10. Lorsque les éléments d'accouplement 14, 15 sont alignés, ils peuvent donc pénétrer l'un dans l'autre et le mouvement de l'arbre 13 est transmis à l'arbre 16 La poursuite de l'élévation de la visseuse 9 sous la platine 5 entraîne donc l'élévation de l'arbre 16 donc de la vis 4 donc qui pénètre dans les pièces 1 et 2 à assembler et ce sans qu'il y ait de contraintes parasites engendrées par des défauts d'aligne- ment. Cette disposition est particulièrement intéressante car elle permet de mettre en oeuvre sur les moyens de transmission, des capteurs simples afin de, par exemple, contrôler le couple de serrage et la distance de pénétration de la vis 4 Ces capteurs sont en effet débarrassés de tout effort parasite qui pourrait fausser les mesures ou du moins demander un traitement de signal plus compliqué pour filtrer les composantes de ce signal dues aux efforts parasites engendrés par un désalignement. REVENDICATIONS 1 Dispositif pour réaliser l'assemblage par vissage d'au moins deux pièces ( 1,2) comportant une platine de support ( 5) pour les deux pièces préassemblées, mobile par rapport à un poste fixe ( 8), avec des moyens d'indexation ( 7) de sa position par rapport au poste fixe, un organe moteur ( 9) rotatif équipant le poste fixe ( 8) et mobile dans ce dernier entre une position escamotée éloignée des pièces ( 1,2) et une position active rapprochée de celles-ci, des moyens de transmission ( 13,16) du mouvement de rotation de l'organe moteur ( 9) s'étendant entre ce dernier et une vis ( 4) d'assemblage des deux pièces, caractérisé en ce que les moyens de transmission sont en deux parties ( 13,16) sépara- bles dans la direction (B) du mouvement de l'organe moteur, une des parties ( 13) étant accouplée à l'organe moteur et solidaire du poste fixe ( 8) au moyen d'un support ( 19 à 25) possédant deux degrés de liberté dans un plan parallèle au déplacement (A) de la platine de support ( 5) des pièces préassemblées, l'autre ( 16) de ces parties, portant la vis ( 4), étant solidaire de la platine ( 5). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie ( 16) des moyens de transmission portant la vis ( 4) est solidaire de la platine ( 5) au moyen d'un support ( 27) possède deux degrés de liberté par rapport à la platine ( 5) dans un plan sensiblement perpendiculaire à la direction (B) de vissage. 3 Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les parties ( 13, 16) des moyens de transmission présentent des moyens d'accouple- ment ( 14,15) en rotation, découplables, associés à des moyens de guidage ( 26,31) pour permettre leur préalignement lors du mouvement de l'organe moteur ( 9) de sa position escamotée vers sa position active au cours duquel l'accouplement se produit. 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 2 et 3 caractérisé en ce que la partie ( 16) des moyens de transmission portée par la platine ( 5) possède un organe d'indexation ( 30) de sa position par rapport aux pièces préassemblées ( 1,2). 5 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de guidage comportent deux fourreaux ( 26,31) stationnaires en rotation solidaires pour chacun du support ( 19 à 25, 27) de la partie correspondante ( 13,16) des moyens de transmission, l'un ( 31) d'eux présentant à son extrémité située en regard de l'autre ( 26) un évasement ( 32) conique formant surface de came pour l'alignement des moyens d'accouplement ( 14,15).