Brevet FR2702804A1 — publié le 19940923

Dispositif de serrage, notamment pour l'application de tôles ou profilés métalliques l'un contre l'autre. L'invention est relative à un dispositif de serrage, notamment pour l'application de tôles ou profilés métalliques l'un contre l'autre. L'invention est particulièrement utile pour l'assemblage et le soudage automatisé des carrosseries automobiles, procédé dans lequel des pinces de serrage appliquent des tôles de carrosseries l'une contre l'autre pendant le soudage. Les dispositifs de serrage connus comprennent généralement un boîtier séparable en deux parties, sur lequel est monté à une extrémité un moyen d'actionnement en translation tel qu'un vérin pneumatique pour actionner un attelage mécanique, ledit attelage mécanique comportant successivement un chariot et une bielle pour déplacer un levier solidaire d'un bras de serrage De tels dispositifs de serrage sont décrits dans le brevet français 88 06176 publié sous le numéro 2 630 953, dont le contenu est considéré comme faisant partie intégrante de la présente description. Généralement, les vérins pneumatiques utilisés dans ces dispositifs de serrage sont équipés de limiteurs de débit, de manière à obtenir une vitesse de déplacement sensiblement constante du vérin, et de systèmes d'amortissement destinés à empêcher tout choc brutal en fin de course du vérin. Cet état de la technique connue présente deux inconvénients: Les limiteurs de vitesse et les systèmes d'amortissement qui limitent la vitesse de réponse du vérin constituent un empêchement à une augmentation importante des cadences. Les limiteurs de débit et les systèmes d'amortissement sont des systèmes coûteux, mais surtout encombrants du fait que la place nécessaire à un vérin entièrement équipé est supérieure d'environ trente pour cent à la place nécessaire à un vérin sans équipement. L'invention a pour but de créer un nouveau dispositif de serrage, dans lequel les chocs de démarrage et d'arrêt sont naturellement amortis, ce qui permet d'utiliser un moyen d'actionnement sans limitation de vitesse ou amortissement supplémentaire, tel qu'un vérin pneumatique ordinaire de dimensions réduites. L'invention a pour objet un dispositif de serrage, notamment pour l'application de tôles ou profilés métalliques l'un contre l'autre, du type comportant un corps séparable en deux parties, un moyen d'actionnement en translation tel qu'un vérin étant monté solidaire du corps pour actionner un attelage mécanique, ledit attelage mécanique actionnant un bras de serrage solidaire d'un levier, caractérisé en ce que l'attelage mécanique comporte une bielle dont une extrémité est guidée par une première rainure solidaire du corps et l'autre extrémité est guidée parallèlement à la direction de déplacement du vérin, ladite première rainure formant un angle avec la direction de déplacement du vérin. Selon d'autres caractéristiques de l'invention l'autre extrémité de bielle est montée sur un axe guidé dans une rainure, ledit axe guidant simultanément la tige de vérin et ladite autre extrémité la première rainure est symétrique par rapport à une trajectoire moyenne, ladite trajectoire comportant un premier arc montant, un deuxième arc descendant et un troisième arc sensiblement parallèle à la direction du vérin le premier arc montant fait avec la direction de déplacement du vérin un angle compris entre 455 et 60 ', de manière à obtenir une faible vitesse angulaire du bras de serrage en début ou en fin de mouvement; le deuxième arc descendant fait avec la direction de déplacement du vérin un angle inférieur à 30 , de manière à obtenir une vitesse angulaire élevée du bras de serrage en milieu de trajectoire; le troisième arc présente une courbure en rampe de forme, de manière à obtenir un ralentissement et un contact en douceur du bras de serrage avec les tôles à serrer; le deuxième arc descendant comporte une partie rectiligne faisant un angle inférieur à 30 a avec la direction de déplacement du vérin, raccordée à une autre partie rectiligne faisant un angle inférieur à 10; l'attelage mécanique comporte une biellette dont une extrémité est guidée par ladite première rainure solidaire du corps et dont l'autre extrémité est montée sur un axe solidaire du levier du bras de serrage. L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 représente une vue en perspective avec arrachement partiel d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Les figures 2 à 10 représentent schématiquement le fonctionnement d'un autre mode de réalisation du dispositif selon l'invention. La figure 11 représente une vue schématique partielle agrandie correspondant à un mode de réalisation préférée de l'invention. En référence à la figure 1, un dispositif selon l'invention comporte un boîtier 1 séparable en deux parties assemblées pour former un corps. Un moyen d'actionnement tel qu'un vérin pneumatique est monté solidaire et fixe par rapport à la base la du corps 1, qui est lui-même monté fixe pour former pince de serrage de tôles de carrosseries (non représentées). Le vérin pneumatique comporte une tige 2 apte à se déplacer dans le sens de la flèche A sous la poussée du vérin La tige 2 est percée pour recevoir un axe prisonnier 3 guidé par une rainure 4 lors du déplacement dans le sens de la flèche A. Une bielle 5 est attelée à l'axe 3 de manière à se déplacer sous la poussée du vérin. La bielle 5 comporte à une extrémité 5 a un alésage correspondant à l'axe 3 et à l'autre extrémité 5 b un alésage correspondant à un axe 6 de guidage. L'axe 6 de guidage porte un galet 7 qui se déplace dans une rainure 8, de manière à ce que l'extrémité 5 b de la bielle se déplace selon un mouvement imposé par le contour de la rainure 8 formant chemin de guidage pour le galet 7. Selon l'invention, le chemin de guidage 8 présente une trajectoire qui comporte un premier arc 9 qui forme un angle avec la direction A de déplacement de l'axe 6 en s'écartant de la rainure de guidage de l'axe 3, puis un sommet 10, un deuxième arc 11 qui forme un angle en se rapprochant de la rainure 4 de guidage de l'axe 3 et un troisième arc rectiligne et sensiblement parallèle à la direction de déplacement A de l'axe 3. La bielle 5 impose dans son déplacement un mouvement à une biellette 12 également articulée à rotation autour de l'axe 6 à une extrémité 12 a, tandis que l'autre extrémité 12 b de la biellette 12 et articulée à rotation autour d'un axe 13 solidaire d'un bras de serrage 14. De manière connue, le bras de serrage 14 est monté sur un axe 15 solidaire du boîtier 1, de manière à pivoter dans le sens de la flèche R autour de l'axe 15 sous l'action de la tige 2 de vérin agissant sur l'attelage de la bielle 5 et de la biellette 12. De manière connue, l'angle entre la bielle 5 et la biellette 12 doit toujours rester inférieur à 90 o, de manière à obtenir une force de serrage constante et à éviter tout effet d'arc-boutement. En référence aux figures 2 à 10, dans lesquelles les chiffres de référence identiques indiquent des éléments identiques ou similaires à ceux des figures 1 et 2, le fonctionnement du dispositif selon l'invention est le suivant: Sur la figure 2, la tige 2 du vérin est dans la position correspondant à la position de l'axe 3 à une extrémité de la rainure 4 et à l'ouverture complète du dispositif de serrage. Dans cette position, les seuls mouvements admissibles du dispositif correspondent à une poussée du vérin dans le sens de la flèche A, du fait que l'axe 3 vient sensiblement en appui sur l'extrémité de la rainure 4 et que le galet 7 vient également en butée sur l'extrémité de la rainure 8, ces deux appuis s'opposant à tout recul supplémentaire du vérin dans un sens opposé à celui de la flèche A. Pour passer de la figure 2 à la figure 3, la poussée du vérin dans le sens de la flèche A provoque l'avancée de l'axe 3 dans la rainure 4 d'une distance incrémentable a et la progression du galet 7 selon l'arc montant 9 de trajectoire qui forme un angle avec la direction de déplacement A. La rotation R du bras 14 autour de l'axe 15, qui correspond à l'avancée du galet 7 est faible et comprise entre 9 et 12 degrés d'angle On constate de plus que le démarrage du mouvement s'est effectué sans choc ni à-coup brusque, même lorsque l'on utilise un vérin dépourvu de système amortisseur ou de limiteur de vitesse. Entre la figure 3 et la figure 4, la tige du vérin 2 et l'axe 3 ont progressé d'un incrément a supplémentaire dans le sens de la flèche A, de sorte que le centre du galet 7 a légèrement dépassé le sommet 10 de trajectoire de la rainure 8 et se trouve au début du deuxième arc 11 et de sorte que le bras 14 a tourné d'un angle supplémentaire compris entre 10 et 13 degrés d'angle. Par comparaison avec le dispositif de l'art antérieur décrit dans le brevet 88 06176, la rotation du bras 14 est inférieure selon l'invention à la rotation d'un dispositif correspondant de l'art antérieur par conséquent, le démarrage du mouvement dans le sens de la flèche A s'effectue selon l'invention à vitesse plus lente et rotation plus faible du bras 14; du fait que ce bras robuste présente une forte inertie, il en résulte également que les chocs au démarrage sont notablement réduits. Entre la figure 4 et la figure 5, la tige du vérin 2 et l'axe 3 ont progressé d'un incrément a supplémentaire dans le sens de la flèche A, de sorte que le centre du galet 7 est sensiblement au milieu de l'arc de trajectoire 11 et de sorte que le bras 14 a tourné d'un angle supplémentaire compris entre 25 et 30 degrés d'angle. Entre la figure 5 et la figure 6, la tige du vérin 2 et l'axe 3 ont progressé d'un incrément a supplémentaire dans le sens de la flèche A, de sorte que le centre du galet approche de l'extrémité de l'arc de trajectoire 11, et de sorte que le bras 14 a tourné d'un angle supplémentaire compris entre 25 et 30 degrés d'angle. Entre la figure 6 et la figure 7, la tige du vérin 2 et l'axe 3 ont progressé d'un incrément a supplémentaire dans le sens de la flèche A, de sorte que le centre du galet a légèrement dépassé l'extrémité de l'arc de trajectoire 11 et de sorte que le bras 15 a tourné d'un angle supplémentaire compris entre 15 et 20 degrés d'angle. Le centre du galet 7 se situe dans cette position au départ d'un arc 20 de trajectoire qui n'est pas rectiligne comme dans le cas de la figure 1, mais qui présente une courbure analogue à la courbure de la rampe de forme décrite dans le brevet français 88 06176, dont la fonction et la forme étaient déterminées pour éviter tout effet d'arc-boutement et obtenir une plage de serrage importante compatible avec une utilisation de longue durée en dépit de l'usure des pièces mobiles et des chemins de guidage correspondants. Par comparaison avec l'art antérieur, la rotation du bras entre les figures 5 et 7 apparaît comme s'effectuant à vitesse beaucoup plus élevée, ce qui correspond à une accélération apparente. Entre la figure 7 et la figure 8, la tige du vérin 2 et l'axe 3 ont progressé d'un incrément a supplémentaire dans le sens de la flèche A. Dans la position de la figure 8, le centre du galet 7 se trouve au début de la rampe de forme correspondant au contact du bras 15 avec des tôles non représentées. La rotation du bras 15 entre les figures 7 et 8 est comprise entre 5 et 8 degrés d'angle, ce qui correspond à une décélération apparente par rapport à la phase précédente. Selon l'invention, l'utilisation de la rampe de forme connue pour éviter un arc-boutement aboutit ainsi à un ralentissement supplémentaire et à un "atterrissage" en douceur sur les tôles à serrer. Entre la figure 8 et la figure 9, la tige de vérin 2 et l'axe 3 ont progressé d'une distance correspondant au serrage des tôles, à une position du centre de galet 7 située sensiblement au milieu de l'arc 20 correspondant à la rampe de forme et à une rotation supplémentaire du bras 14 inférieure à deux degrés d'angle correspondant au rattrapage des jeux mécaniques lors de l'application de la force de serrage provenant de la tige de vérin 2 et transmise par l'attelage bielle 5-biellette 12 au bras de serrage 15. La figure 10 correspond à une position de serrage correspondant à l'usure maximale admissible du dispositif: entre la figure 8 et la figure 10, la tige de vérin 2 et l'axe 3 ont progressé d'une distance t correspondant à la course totale de serrage du dispositif; le galet 7 est en butée sur l'extrémité de la rainure 8 et le bras de serrage 14 a tourné d'un angle supplémentaire par rapport à la figure 8, de valeur inférieure à 4 degrés d'angle. L'invention procure les avantages suivants par rapport à l'art antérieur, dans lequel un chariot se déplaçant à vitesse identique à celle du vérin produisait un mouvement uniforme d'un bras de serrage: Dans une première phase de déplacement dans le sens de la flèche A, correspondant à un arc "montant" 9 de trajectoire, le bras de serrage 15 présentant une inertie important tourne à vitesse angulaire plus faible dans le sens de la flèche R. Dans une deuxième phase de déplacement dans le sens de la flèche A correspondant à un arc "descendant" 10 de trajectoire, le bras de serrage 15 présentant une inertie importante tourne à vitesse angulaire plus rapide dans le sens de la flèche R. Dans une troisième phase de déplacement dans le sens de la flèche A correspondant à un arc 20 de direction sensiblement parallèle à la flèche A, le bras de serrage 15 ralentit pour venir au contact des tôles à serrer, en douceur et sans chocs. En particulier, lorsque l'arc 20 correspond à une rampe de forme connue pour éviter l'arc-boutement du dispositif, on obtient un effet dynamique non prévu de ralentissement à l'accostage des tôles: cet effet technique résulte en partie du changement de courbure entre l'arc 11 et l'arc 20, et en particulier de l'inversion de courbure. Du fait de la réversibilité des mouvements, les avantages de l'invention sont obtenus quel que soit le sens de déplacement de la tige de vérin 2. En référence à la figure 11, un mode de réalisation préféré de rainure 8 de guidage selon l'invention présente une largeur constante et est sensiblement symétrique autour d'une trajectoire moyenne présentant un premier arc montant 9, un sommet 10, un deuxième arc descendant 11 et un troisième arc 20. L'arc montant 9 comporte une extrémité 9 a rectiligne qui forme avec la direction de déplacement A un angle 16 compris entre 450 et 60 et une extrémité 9 b en forme d'arc de cercle correspondant au galet 7. L'arc descendant 11 comporte, à partir du sommet 10, un arc de cercle lia de même courbure que l'arc de cercle 9 b, puis un segment rectiligne llb faisant avec la direction de déplacement A un angle 17 inférieur à 30 , puis un deuxième segment rectiligne lic faisant avec la direction de déplacement Un angle 18 inférieur à 10 degrés. L'arc 20 correspondant à la rampe de forme se raccorde en 19 au deuxième segment rectiligne Ilc, le point 19 correspondant à une inversion de courbure par rapport à la forme générale de l'arc descendant 11. Les extrémités de la trajectoire moyenne correspondant à des usinages d'extrémité semi-cylindriques correspondent à l'arrêt et au dégagement de la fraise usinant la rainure 8,et à la forme extérieure du galet 7 destiné à être guidé par la rainure 8. L'invention exposée par rapport à un mode de réalisation particulier, mais couvre au contraire toute modification de forme et toute variante d'exécution dans le cadre et l'esprit de l'invention: en particulier, l'invention couvre également les dispositifs mécaniquement équivalents dans lesquels un ensemble galet-rainure de guidage est remplacé par un ensemble rainure-galet de guidage; les phases lente, rapide et ralentie du mouvement o angulaire du bras de serrage 14 étant conservées dans la transposition cinématique. L'invention couvre notamment les dispositifs du genre comportant une liaison pivotante, articulée ou analogue entre un actionneur d'un genre quelconque (câble, moteur électrique, vérin mécanique entraînant une vis à billes,) en lieu et place d'une liaison fixe du mode particulier de réalisation décrit ci-dessus. 1 l R E V E N D I C A T I O N S 1 Dispositif de serrage, notamment pour l'application de tôles ou profilés métalliques l'un contre l'autre, du type comportant un corps séparable en deux parties, un moyen d'actionnement en translation étant monté solidaire du corps pour actionner un attelage mécanique, ledit attelage mécanique actionnant un bras de serrage solidaire d'un levier, caractérisé en ce que l'attelage mécanique ( 5- 12) comporte une bielle dont une extrémité ( 5 b) est guidée par une première rainure ( 8) solidaire du corps ( 1) et l'autre extrémité ( 5 a) est guidée parallèlement à la direction (A) de déplacement du vérin ( 2) ladite première rainure ( 8) formant un angle ( 16) avec la direction de déplacement (A) du vérin ( 2). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'autre extrémité ( 5 a) de bielle est montée sur un axe ( 3) guidé dans une rainure ( 4), ledit axe ( 3) guidant simultanément la tige ( 2) de vérin et ladite autre extrémité ( 5 a). 3 Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la première rainure ( 8) est symétrique par rapport à une trajectoire moyenne, ladite trajectoire comportant un premier arc montant sensiblement parallèle à la direction du vérin. 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le premier arc montant ( 9) fait avec la direction de déplacement (A) du vérin ( 2) un angle ( 16) compris entre 45 et 600, de manière à obtenir une faible vitesse angulaire du bras de serrage ( 14) en début ou en fin de mouvement. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le deuxième arc descendant ( 11) fait avec la direction de déplacement (A) du vérin ( 2) un angle ( 17) inférieur à 30 , de manière à obtenir une vitesse angulaire élevée du bras de serrage ( 14) en milieu de trajectoire. 6 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le troisième arc ( 20) présente une courbure en rampe de forme, de manière à obtenir un ralentissement et un contact en douceur du bras de serrage ( 14) avec les tôles à serrer. 7 Dispositif selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le deuxième arc ( 11) descendant comporte une partie rectiligne ( un angle inférieur à 10 . 8 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'attelage mécanique comporte une biellette ( 12) dont une extrémité ( 12 a) est guidée par ladite première rainure ( 8) solidaire du corps ( 1) et dont l'autre extrémité ( 12 b) est montée sur un axe ( 13) solidaire du levier du bras de serrage ( 14).