Brevet FR2721849A1 — publié le 19960105

DISPOSITIF POUR INTRODUIRE DES PISTONS DANS DES CYLINDRES OU DES CHEMISES, NOTAMMENT D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention concerne un dispositif pour introduire un ensemble comprenant un ou plusieurs pistons respectivement dans une ou plusieurs cavités cylindriques correspondantes, notamment dans des cylindres ou des chemises de cylindre d'un moteur à combustion interne, chaque piston de l'ensemble étant préalablement muni d'une bielle et de segments de piston, le dispositif comportant au moins une paire de mâchoires opposées disposées en regard de la ou des cavités et associées à un mécanisme de serrage agencé pour écarter et rapprocher les mâchoires pour serrer les segments entre elles, et des moyens de manipulation pour porter chaque piston muni de la bielle et des segments et pour l'introduire dans la cavité correspondante. Il est bien connu que les pistons alternatifs des moteurs à combustion Interne, ainsi que ceux d'autres machines telles que des compresseurs à pistons, sont entourés de plusieurs segments annulaires fendus et élastiques, logés dans des gorges parallèles de la surface périphérique du piston. Ces segment s ont un diamètre extérieur plus grand que celui du piston, car ils doivent s'appliquer par leur élasticité propre contre la paroi du cylindre correspondant. Cette paroi peut être directement une paroi du carter du moteur (appelé aussi bloc-cylindres) ou la surface intérieure d'une chemise cylindrique se plaçant dans le carter. C'est pourquoi l'on parle ici de cavité cylindrique pour désigner l'endroit où prend place le piston. Pour monter le piston dans ladite cavité, il est indispensable de comprimer les segments radialement vers l'intérieur afin de réduire leur diamètre pour entrer dans la cavité. Cette opération s'effectue sans difficulté quand les segments sont assez larges en direction radiale pour être guidés sur tout leur pourtour par les gorges du piston. Par contre, si les segments sont relativement étroits, leur pourtour intérieur peut émerger de la gorge et se coincer sur la surface extérieure du piston au lieu de rentrer dans la gorge au moment où des mâchoires appropriées viennent serrer radialement les segments pour leur permettre d'entrer dans une lunette de guidage. Ce risque entraîne une fermeture incomplète des mâchoires et éventuellement une déformation permanente des segments. Si des pistons portant des segments mal rentrés sont introduits dans le carter, il en résultera une détérioration du carter et/ou des pistons. Ce risque est particulièrement grave dans une ligne automatique d'assemblage, puisque le mauvais positionnement d'un segment est difficilement détectable lors du montage et ne sera constaté que par un défaut de fonctionnement du moteur. La présente invention a pour objet un dispositif du genre indiqué plus haut, agencé de manière à éviter le risque de coincement des segments au moment où ils sont serrés par les mâchoires du dispositif. A cet effet, le dispositif est caractérisé en ce qu'au moins l'une desdites mâchoires est associée à un vibreur agencé pour lui appliquer une vibration quand elle entre en contact avec les segments. Grâce à la vibration, chaque segment a tendance à bouger dès qu'il entre en contact avec la mâchoire et, comme cette mâchoire peut présenter une forme incurvée qui tend à guider le segment vers une position centrée sur le piston, le pourtour intérieur du segment va entrer librement dans la gorge s'il n'y était pas encore, puis le segment sera centré progressivement par le mouvement de rapprochement des mâchoires. Dans une forme de réalisation avantageuse, ladite vibration a une composante horizontale en direction de l'autre mâchoire. Cependant, la vibration peut aussi avoir une composante verticale, en combinaison ou non avec ladite composante horizontale. De préférence, le vibreur est disposé latéralement sur la mâchoire, du côté opposé aux segments. Le vibreur peut être fixé directement â la mâchoire ou à une pièce fixée à celle-ci. Autrement, le vibreur peut être monté sur la mâchoire, ou sur une pièce fixée à celle-ci, par l'intermédiaire d'éléments en caoutchouc. Dans une forme préférée, chaque mâchoire comporte une surface d'appui sensiblement semi-cylindrique en regard du ou de chaque piston, ladite surface présentant des bords d'entrée en biseau à ses extrémités. Si le dispositif est agencé pour introduire un ensemble de plusieurs pistons dans plusieurs cavités correspondantes juxtaposées en une rangée, le dispositif peut néanmoins comporter une seule paire de mâchoires, et un seul vibreur peut être associé à chaque mâchoire ou à une seule des mâchoires. Le dispositif peut également comporter une lunette de guidage, agencée pour être placée entre la ou les cavités et la paire de mâchoires, la lunette ayant un alésage de guidage pour chaque piston. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description suivante d'un mode de réalisation préféré, présenté à titre d'exemple en référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue latérale schématique d'une ligne d'assemblage automatique dans laquelle un ensemble comprenant plusieurs pistons munis de leurs segments et de leur bielle respective est inséré dans les cylindres du carter d'un moteur au moyen d'un dispositif selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe verticale d'une partie de la ligne d'assemblage de la figure 1, comportant le dispositif selon l'invention, suivant la ligne II-II de la figure 3, et - la figure 3 est une vue en plan de l'objet de la figure 2. La ligne d'assemblage automatique représentée à la figure 1 comporte un manipulateur 1 pourvu d'organes de préhension à pinces pour saisir un ensemble de quatre pistons 2 dont chacun est équipé d'une bielle 3, suspendue à l'axe du piston, et de segments 4 montés de manière connue dans des gorges correspondantes du piston. Dans la plupart des cas, il est prévu trois segments superposés sur chaque piston, mais le dispositif selon l'invention peut fonctionner avec un nombre quelconque de segments. Chaque ensemble de quatre pistons 2, destiné à être monté dans un carter 5 d'un moteur à quatre cylindres en ligne, est amené sur une palette 6 jusqu'à une position indexée dans un poste de prise en charge 7 où le manipulateur 1 saisit la tête des pistons, puis soulève l'ensemble et se déplace horizontalement suivant la flèche A le long d' un rail de transfert 8 pour amener l'ensemble successivement à un poste de huilage 10, puis à un poste d'introduction 11 pour que l'ensemble soit introduit dans les cylindres du carter 5. Ensuite, le manipulateur revient au poste de prise en charge 7 pour un nouveau cycle de fonctionnement. Le fonctionnement du manipulateur 1 ainsi que de toute la ligne d'assemblage s'effectue automatiquement sous le contrôle d'une unité centrale. Le poste d'introduction 11 est traversé par un convoyeur 12 qui amène des palettes 13 portant chacune un carter 5 et s'arrêtant dans deux positions indexées dans le poste 11. Dans ce poste, un bâti 14 porte, au-dessus du carter 5, à la première position indexée, une unité 16 d'amortissement de la course des bielles 3, pour stabiliser celles-ci en position verticale à l' arrivée du manipulateur 1, et, à la seconde position indexée, un groupe de quatre vérins 15 pour l'introduction de l'ensemble des pistons avec bielles dans le carter. Le bâti 14 porte en outre une console mobile 17 qui se déplace en translation horizontale perpendiculairement au plan de la figure 1. Cette console porte notamment un dispositif d'introduction 18 selon l'invention, pourvu d'une lunette de guidage 19 destinée à guider chaque piston et sa bielle à l'entrée du cylindre correspondant du carter 5. La console 17 est mobile entre une première position où la lunette 19 se trouve au-dessous des vérins 15 et une seconde position où la lunette 19 se trouve audessus du carter 5 et où le manipulateur peut accéder au-dessus de la lunette pour y déposer l'ensemble de quatre pistons et bielles. Les figures 2 et 3 montrent plus en détail la console 17 et le dispositif d'introduction 18 qu'elle porte : la console est un châssis rigide supporté au moyen de deux guides linéaires horizontaux 21 et 22 et déplacé le long de ces guides par un vérin pneumatique 23, ses positions de fin de course étant définies par des butées non représentées. La lunette 19 est fixée sur la console 17. Elle comporte un châssis 19a contenant quatre éléments tubulaires 24 qui se placent respectivement au-dessus des quatre cylindres 25 du carter 5 et présentent chacun un alésage vertical 26 de diamètre légèrement inférieur à celui du cylindre 25, pour faciliter l'introduction des segments dans ce dernier. Chaque alésage 26 a une embouchure supérieure évasée 27 pour faciliter l'entrée du piston 2 et des segments 4. Dans chacun des éléments 24 de la lunette, il est prévu quatre doigts horizontaux de maintien 28 qui peuvent coulisser horizontalement pour émerger ou non dans l'alésage 26 afin d'empêcher une chute accidentelle du piston 2. Les doigts 28 sont montés sur deux supports opposés 29 et 30 mobiles horizontalement suivant la double flèche B de la figure 3, grâce à deux vérins pneumatiques 31. En outre, la lunette porte deux bras d'alignement 32 ayant, l'un en face de l'autre, des surfaces de guidage 33 qui définissent un passage rétréci ayant pour effet d'aligner les têtes 34 des bielles 3 par rapport aux alésages 26 de la lunette 19, quand celle-ci se déplace le long de la rangée de bielles suspendues au piston dans la position 3' représentée à la figure 2. Pour serrer les segments 4 sur les pistons 2, deux mâchoires opposées 35 et 36 sont disposées immédiatement au-dessus de la lunette 19 et sont mobiles dans le sens des flèches C et dans le sens opposé grâce à un vérin pneumatique 37. En fait, le cylindre du vérin 37 est rattaché à la mâchoire 36 par une articulation 38, tandis que sa tige 39 est raccordée par une traverse 40 à deux colonnes de guidage 41 fixées à l'autre mâchoire 35 et coulissant dans des paliers 42. La mâchoire 36 est guidée par deux colonnes de guidage 43 coulissant dans des paliers 44. En face de chaque piston, chaque mâchoire 35, 36 présente une surface semicylindrique 45 destinée à presser les segments 4 et présentant, le long de ses deux bords, un biseau d'entrée 46 pour glisser facilement le long des segments. En outre, la mâchoire 35 est équipée d'un vibreur 48 destiné à faire vibrer cette mâchoire et les segments. Le vibreur peut être électromagnétique ou pneumatique; dans le cas présent, il s'agit d'un vibreur électro-magnétique, par exemple du type numéro 20 101 05 commercialisé par Binder Magnete GmbH, D-7730-Villingen Schwenningen. Le vibreur est monté par l'intermédiaire d'une cale 49 fixée à la mâchoire 35 et pourvue de deux pattes de fixation 50 dont chacune supporte une plaque de réglage 51 par l'entremise d'un bloc de caoutchouc 52. Le vibreur électro-magnétique est fixé au moyen de vis aux plaques 51 dans une position réglable, permettant de régler l'entrefer du vibreur, c'est-à-dire la distance entre l'extrémité du noyau ou marteau de l'électro-aimant et la surface de frappe constituée par la cale 49 ou éventuellement la mâchoire 35 elle-même. La cale 49 n'a qu'une fonction auxiliaire, pour éviter que l'encombrement du vibreur puisse gêner le fonctionnement des autres organes. Au moment où le manipulateur 1 amène l'ensemble de quatre pistons et bielles du poste de huilage 10 (figure 1) au poste d'introduction 11, la console 17 se trouve en fin de course à droite selon la figure 3, c'est-à-dire au-dessous des vérins d'introduction 15. Après l'arrêt du manipulateur 1, l'unité d'amortissement des bielles 16 stabilise la position des bielles, puis la console 17 se déplace pour amener la lunette 19 au-dessous des bielles et du piston. C'est pendant ce déplacement que les bras d'alignement 32 alignent les têtes des bielles par rapport à la rangée d'alésage 26 de la lunette. Le manipulateur 1 abaisse alors l'ensemble des bielles et pistons dans les alésages 26 jusqu'à ce que les jupes des pistons soient audessus des doigts de maintien 28. A ce stade, le vibreur 48 est mis en action ainsi que le vérin 37 produisant la fermeture des mâchoires 35 et 36 pour serrer les segments 4. Comme expliqué plus haut, cette vibration permet aux segments de prendre automatiquement la position centrée que leur impose les mâchoires 35 et 36, sans risquer de s'accrocher au bord des gorges du piston. La vibration peut être interrompue dès que la position fermée des mâchoires a été détectée par les organes de commande automatique (non représentés) de la ligne d'assemblage. A ce stade, le manipulateur 1 lâche les pistons 2, remonte et retourne au poste de prise en charge 7. Le vérin 23 et le convoyeur 12 sont alors actionnés simultanément pour déplacer horizontalement la console 17 et la palette 13 afin de les amener dans une position indexée audessous des vérins 15. Les vérins 31 sont alors acticnnés pour écarter les doigts de maintien 28, ce qui permet d'introduire les bielles et les pistons dans les cylindres correspondants en poussant les pistons au moyen des vérins d'introduction 15. L'extrémité des tiges des vérins d'introduction peut avantageusement comporter un dispositif d'aspiration pour maintenir les ensembles piston/bielle. Ceci permet d'éviter tout risque de décalage angulaire du piston par rapport à son alésage correspondant dans le carter. Les segments 4 comprimés par les mâchoires 35 et 36 glissent le long de celles-ci, puis à l'intérieur des alésages 26 de la lunette avant d'entrer dans les cylindres correspondants 25. Ensuite, les mâchoires 35 et 36 sont écartées à nouveau, les doigts de maintien 28 sont engagés à nouveau dans les alésages 26 et un nouveau cycle peut recommencer. Diverses modifications ou variantes sont possibles dans le dispositif d'introduction décrit ci-dessus. Un vibreur tel que 48 peut être monté également sur l'autre mâchoire 36. Si le vibreur est pneumatique, il peut être monté directement contre la cale 49 ou la mâchoire elle-même, et les vibrations causées par circulation d'une bille dans une gorge annulaire sous l'effet d'un flux d'air comprimé sont alors transmises à la mâchoire par contact direct. D'autre part, le vérin 37 d'ouverture et de fermeture des mâchoires 35 et 36 peut être complété par un mécanisme à engrenages, comportant par exemple, entre chaque paire de colonnes de guidage 41 et 43, un pignon qui s'engrène simultanément sur deux crémaillères fixées à ces colonnes, pour déplacer les mâchoires symétriquement par rapport au plan vertical médian de la lunette 19. La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation et d'application décrit ci-dessus, mais s'étend à toute modification ou variante évidente pour un homme du métier. En particulier dans le cas des moteurs à chemises amovibles, le même principe de montage est applicable pour introduire les pistons avec les bielles dans les chemises, avant de placer le tout dans le carter du moteur. Dans-la figure 1, on a représenté en trait interrompu la position possible d'un poste 60 où peut se faire cette introduction dans les chemises, qui sont alors amenées sur les mêmes palettes 6 que les pistons et sont transférées au poste 60 par le même manipulateur 1. Dans ce cas, les pistons sont introduits de bas en haut directement dans les chemises sans passer par une lunette de guidage. Revendications 1. Dispositif pour introduire un ensemble comprenant un ou plusieurs pistons respectivement dans une ou plusieurs cavités cylindriques correspondantes, notamment dans des cylindres ou des chemises de cylindre d'un moteur à combustion interne, chaque piston (2) de l'ensemble étant préalablement muni d'une bielle (3) et de segments de piston (4), le dispositif comportant - au moins une paire de mâchoires opposées (35, 36) disposées en regard de la ou des cavités (25) et associées à un mécanisme de serrage (37-44) agencé pour écarter et rapprocher les mâchoires pour serrer les segments (4) entre elles, - et des moyens de manipulation (1, 15) pour porter chaque piston muni de la bielle et des segments et pour l'introduire dans la cavité correspondante, caractérisé en ce qu'au moins l'une (35) desdites mâchoires est associée à un vibreur (48) agencé pour lui appliquer une vibration quand elle entre en contact avec les segments (4). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite vibration a une composante horizontale en direction de l'autre mâchoire. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite vibration a une composante verticale. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le vibreur (48) est disposé latéralement sur la mâchoire (35), du côté opposé aux segments. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le vibreur est fixé directement à la mâchoire (35) ou à une pièce (49) fixée à celle-ci. 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le vibreur est monté sur la mâchoire (35), ou sur une pièce (49) fixée à celle-ci, par l'intermédiaire d'éléments en caoutchouc (52). 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque mâchoire (35, 36) comporte une surface d'appui sensiblement semi-cylindrique (45) en regard du ou de chaque piston (2) et en ce que ladite surface présente des bords d'entrée en biseau (46) à ses extrémités. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, agencé pour introduire un ensemble de plusieurs pistons (2) dans plusieurs cavités correspondantes (25 > juxtaposées en une rangée, caractérisé en ce qu'il comporte seulement une paire de mâchoires (35, 36) et en ce qu'un seul vibreur (48) est associé à chaque mâchoire ou à une seule (35) des mâchoires. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une lunette de guidage (19), agencée pour être placée entre la ou les cavités (25) et la paire de mâchoires (35, 36), la lunette ayant un alésage de guidage (26) pour chaque piston.