Brevet FR2776546A1 — publié le 19991001

UNITE DE PRESERTISSAGE ET DE SERTISSAGE DU BORD D'UNE TOLE La présente invention concerne une unité de présertissage et de sertissage du bord d'une tôle qui est supportée par une matrice fixe. Elle concerne également un outillage composé d'un ensemble de plusieurs unités de ce genre, juxtaposées. Une méthode bien connue pour assembler deux tôles est de sertir le bord de l'une d'entre elles contre celui de l'autre. Au départ, le bord qui doit être serti est plié à 90 par rapport au reste de la tôle. L'opération de sertissage consiste, dans une première étape, à le rabattre partielle- ment - généralement sur un angle de 45 - en direction de l'autre tôle. Le sertissage proprement dit, réalisé dans une seconde étape, correspond au rabattement complet du bord de tôle, qui vient s'appliquer contre le bord de l'autre en le pinçant. Ce genre d'opération se fait traditionnellement sous presse, sur table ouverte avec matrice mobile hydraulique, ou sur matrice fixe à l'aide de chariots porte- lame basculants. Les dispositifs traditionnels présentent l'inconvénient qu'ils engendrent lors du présertissage et/ou du sertissage des efforts parasites qui provoquent un enroulement excessif du bord de tôle au cours de son rabattement et tendent à déplacer la pièce sur son support. De plus, l'amplitude de déplacement des outils en fin de pressage est mal contrôlée, ce qui conduit à des sertissages de qualité irrégulière, non constante d'une pièce à l'autre dans une production. Dans le document FR-B-2 735 049, aux noms des demanderesses, qui est considéré comme état de la technique le plus proche de l'invention, il a été proposé une unité de présertissage et de sertissage dans laquelle on maîtrise le déplacement des outils, tout en minimisant les efforts parasites, ce qui améliore la qualité et la constance du sertissage. De plus, cette unité connue est de conception relativement simple et permet de travailler à cadence élevée. L'unité faisant l'objet du FR-B-2 735 049 est remarquable par le fait que la tête de sertissage décrit, en cours de pressage, une trajectoire curviligne dont le centre instantané de rotation est voisin de la zone de pliage de la tôle, et dont la tangente en fin de sertissage est sensiblement orthogonale au plan de la tôle, la face active de l'outil de sertissage (qui s'applique contre la tôle) demeurant sensiblement parallèle à elle-même durant ce déplacement. Ce mouvement particulier de l'outil de sertissage permet de travailler avec une qualité régulière et maîtrisée, en évitant la formation d'une ondulation sur le panneau extérieur de la tôle, côté matrice. Les deux têtes de travail sont déplacées à partir d'un motoréducteur électrique dont l'arbre de sortie - arbre moteur - tourne toujours dans le même sens. Son mouvement est transmis aux têtes par l'intermédiaire d'un mécanisme à excentrique. Ainsi, le cycle de présertissage et de sertissage correspond à un tour complet de l'arbre moteur, et la précision d'arrêt en fin de cycle n'a pas d'importance, toute interférence entre les mécanismes de transmission de mouvement et les têtes mobiles étant évitée. Dans cette unité connue, le déplacement de la tête de présertissage se fait, au cours du pressage - et notamment en fin de pressage -, suivant une direction orthogo- nale, ou sensiblement orthogonale, au plan de la tôle. Ainsi, les efforts parasites, susceptibles de provoquer l'enroulement du bord de tôle et de déplacer intempestivement la pièce sur la matrice, sont éliminés, ou pratiquement éliminés. Si cette trajectoire de l'outil de présertissage est effectivement favorable, elle présente cependant un inconvénient lié à la relative complexité et à l'encombrement important de l'ensemble des éléments constituant le système de transmission de mouve- ment entre l'arbre moteur et chacune des deux têtes de travail. L'invention vise à pallier cet inconvénient en simplifiant et en rendant plus compact ce système, tout en obtenant une trajectoire de présertissage convenable sur le plan de la qualité du travail réalisé. L'unité faisant l'objet de l'invention est destinée au présertissage et au sertissage d'une pièce supportée par une matrice à face d'appui horizontale. Comme l'unité connue décrite dans le FR-B-2 735 049 précité, elle comporte deux têtes de travail mobiles équipées chacune d'un outil de présertissage et, respectivement, de sertissage, ces deux têtes étant entraînées par un motoréducteur électrique dont l'arbre de sortie tourne toujours dans le même sens, via un système de transmission mécanique apte à imprimer à l'outil de sertissage une trajectoire curviligne dont la direction, au cours du sertissage, est sensiblement verticale, dans laquelle la tête de présertissage est portée par un premier abattant qui est articulé à sa base sur un axe - dit inférieur - monté sur une biellette qui peut osciller autour d'un axe fixe. Cette unité est remarquable en ce que la tête de sertissage est portée par un second abattant également articulé sur ledit axe inférieur, et que ledit système de transmission mécanique imprime à l'outil de présertissage, au cours de l'opération de présertissage, une trajectoire oblique, approximativement linéaire, qui forme un angle aigu par rapport à la verticale. Par ailleurs, selon un certain nombre de caractéristiques additionnelles avantageuses possibles, mais non limitatives, de l'invention: - cet angle aigu a une valeur de l'ordre de 30 ; - le cycle complet de présertissage et de sertissage correspond à un tour de l'arbre moteur, ce dernier tournant d'un demi-tour entre les deux opérations; - ledit système de transmission mécanique comprend un excentrique solidaire de l'arbre moteur, sur lequel s'articule une bielle, celle-ci étant connectée par un axe d'articulation à une pièce de commande qui est elle- même articulée sur ledit axe inférieur; - ladite pièce de commande est articulée, par un axe, sur un levier coudé formant palonnier, apte à pivoter autour d'un axe fixe; - l'abattant de sertissage est articulé sur une biellette, elle-même articulée sur ledit levier coudé; - l'abattant de présertissage est articulé, en partie haute, sur une biellette apte à pivoter autour d'un axe fixe. L'invention concerne également un ensemble de présertissage et de sertissage pouvant travailler sur une tôle de grande longueur, cet ensemble étant composé de plusieurs unités juxtaposées telles que décrites ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description qui va maintenant être faite d'un mode de réalisation préféré de celle-ci, en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - les figures 1 à 3 sont des schémas illustrant les opérations successives de présertissage et de sertissage d'une tôle; - les figures 4 et 5 sont des schémas qui montrent les trajectoires suivies par les outils de présertissage et, respectivement, de sertissage, dans une unité conforme à l'invention; les figures 6, 7 et 8 sont des vues de face schématiques et simplifiées représentant l'abattant de présertissage, l'abattant de sertissage et, respectivement, leur système d'entraînement; - la figure 9 est une vue de face schématique générale d'une unité conforme à l'invention, les deux têtes de travail se trouvant en position dégagée, dans laquelle s'opère le changement de la pièce à travailler; - les figures 10 et 11 sont des vues analogues à la figure 9, l'unité y étant représentée, respectivement, en position de fin de présertissage et de fin de sertissage. Sur les figures 1 à 3, on a désigné par la référence 1 une pièce à sertir composée de deux tôles 10 et 12, dont seule la zone de bordure - qui doit être sertie - a été représentée. La pièce 1 est supportée par une matrice fixe 14 dont la surface d'appui , dans le mode de réalisation illustré, est plane et horizontale. La tôle inférieure, qui repose sur la matrice 14, possède une largeur plus grande que celle de l'autre tôle 12; elle présente un rebord 11 plié à angle droit par rapport au reste de la tôle, et par conséquent disposé verticalement. Le pliage initial du rebord 11 a été réalisé à l'aide d'un outillage distinct, par exemple sous presse. C'est ce rebord 11 qui doit être rabattu contre la zone de bordure 13 de l'autre tôle 12 pour réaliser l'assemblage par sertissage des deux tôles. L'outil de présertissage 2 comporte une face de travail - ou face active - plane 20. Il est initialement écarté de la pièce. En cours d'opération, l'outil 2 va se déplacer, dans une première phase à vide, pour venir porter contre le rebord 11 puis, au cours d'une seconde phase - ou phase de travail - presser par sa face active 20, contre le rebord 11 et le replier progressivement à 45 . Le rebord préserti est référencé 11 ' sur la figure 2. Cette opération est suivie d'un sertissage, illustré sur la figure 3, qui se fait au moyen d'un outil de sertissage 3 pourvu d'une face de travail ou face active - plane et horizontale 30. L'outil 3 est tout d'abord écarté de la pièce. Dans une phase d'approche, il va venir se mettre en contact avec le rebord partiellement replié 11'. Au cours de la phase de travail qui suit, il va assurer le rabatte- ment complet de ce bord 11' pour l'appliquer et le presser contre la partie de tôle 13, assurant ainsi le sertissage souhaité. Il est avantageux, pour que le travail soit de bonne qualité, que la direction de déplacement de l'outil 2 durant le présertissage, symbolisée par la flèche F sur la figure 2, forme un angle aigu a de valeur relativement faible par rapport à la verticale V. En effet, si ce mouvement a une composante horizontale importante, l'outil risque d'enrouler excessivement la partie 11 durant son repliement. Un angle de l'ordre de 30" convient. En ce qui concerne le sertissage, il est avantageux que l'outil 3 ait un mouvement curviligne, voisin de l'arc de cercle, rabattant la partie 11 sur la partie 13, avec une direction voisine de la verticale en fin de course (flèche H. figure 3). Grâce à l'invention, il est possible d'obtenir ces configurations de trajectoire, aussi bien pour le présertissage que pour le sertissage. La figure 4 illustre la trajectoire - référencée I - d'un point A de l'outil de présertissage, dans une unité conforme à la présente invention. Les positions représentées en traits pleins, et hachurées, référencées 2 et 2', correspondent respectivement à la position dégagée de l'outil (position de la figure 9) et à sa position en fin de présertissage (position de la figure 10). La position 2" représen- tée en traits interrompus est celle qu'il occupe en fin de sertissage, opéré par l'autre outil (position de la figure 11). Cette trajectoire I comprend une phase d'approche de forme légèrement courbe, suivie d'une phase de travail linéaire, qui forme avec l'horizontale l'angle aigu a précité, voisin de 30 . Durant la phase de travail, la face active 20 reste parallèle à elle- même. La figure 5 illustre la trajectoire - référencée J1 et J2 - d'un point B de l'outil de sertissage. Comme précédemment, les positions de cet outil, référencées 3 et 3' correspondent respectivement à ses positions dégagée et de sertissage, tandis que la position 3" correspond à la position qu'il occupe à la fin du présertissage, opéré par l'autre outil. On constate que la trajectoire J2, qui correspond au passage de l'outil de sa position 3" à la position de fin de sertissage, a une forme curviligne, montante puis descendante; durant la phase de sertissage proprement dit, la trajectoire est sensiblement verticale, la face active 30 restant parallèle à elle-même (horizontale). La trajectoire J1, également curviligne, possède une forme sans réelle importance puisqu'elle correspond à un déplacement de l'outil 3 d'une position inactive à une autre. Il convient simplement, bien entendu, que cette trajectoire n'interfère pas avec celle de l'outil 2. Les dessins des figures 6 à 11 représentent le système mécanique qui permet d'entraîner les outils 2, 3 de la manière qui vient d'être exposée ci-dessus. L'outil 2 est porté par une tête de travail 21 montée en partie supérieure d'une pièce mobile, ou "abattant" 4. De même, l'outil 3 est porté par une tête de travail 31 montée en partie supérieure d'une autre pièce mobile, ou "abattant" 7. Les abattants 4 et 7 sont des pièces allongées, dont la grande direction est approximativement verticale. Ils sont tous deux articulés à leur base sur un axe 41 porté par une biellette 510 pouvant librement osciller autour d'un axe fixe 51. Pour faciliter la compréhension des dessins, les axes montés fixes dans le bâti du dispositif, lequel est référencé 5 sur les figures 9 à 11, ont été représentés avec des hachures. C'estlecasdel'axe51. Il est situé du côté de la matrice 14 (et des outils 2, 3) par rapport à l'articulation 41, sur la gauche des figures. L'entranement de chacun des abattants 4, 7 se fait à partir d'un motoréduc- teur électrique 6 dont l'arbre de sortie est désigné 50. Cet arbre est solidaire d'un disque excentrique 60 qui tourillonne dans la portion d'extrémité d'une bielle de transmission 61. Le motoréducteur 6 est situé du côté extérieur, sur la droite, par rapport au système de transmission du mouvement. L'arbre moteur 50 est entraîné en rotation, à vitesse uniforme, toujours dans le même sens symbolisé par la flèche R sur les figures. En partie supérieure, l'abattant 4 s'articule, par un axe 40, sur une biellette 530 qui peut osciller librement autour d'un axe fixe 53. Les axes 40, 53, 41 et 51 constituent les quatre sommets d'un quadrilatère déformable dont la ligne 51-53 forme une diagonale. Comme on le verra plus loin, le déplacement de l'abattant 4 est commandé par suite du mouvement cyclique de l'axe inférieur 41, lequel est porté par une pièce mobile 8 visible sur la figure 8. Comme on le voit particulièrement sur la vue simplifiée de la figure 7, l'abattant 7 est articulé en sa zone centrale, par un axe 70, sur une biellette 71. Celle-ci a une forme arquée, de concavité dirigée vers le bas. L'axe 70 est situé à une extrémité de la biellette 71. L'autre extrémité, située du côté de la matrice (sur la gauche des figures) porte un autre axe 90. Comme on le voit sur la figure 8, la pièce de commande 8 est une plaque traversée en sa région médiane supérieure par une ouverture 800. Elle est articulée à sa base sur l'axe 41 et, en une zone centrale, sur un axe 62 monté à l'extrémité de la bielle 61. En partie haute elle s'articule par un axe 80 sur un levier coudé 9, en forme générale de L, formant palonnier. Ce dernier peut pivoter, en sa zone centrale (au niveau du coude) autour d'un axe fixe 52. L'axe 80 est situé à l'extrémité d'une branche du levier 9 dirigée vers le haut. L'extrémité de son autre branche, tournée du côté de la matrice, porte l'axe 90 précité (porté par la biellette 71). Cet agencement très particulier assure, à partir du système bielle 61/excen- trique 60, une transmission de mouvement qui imprime aux deux abattants les trajectoires décrites plus haut. L'état du dispositif qui est représenté sur la figure 9 correspond au départ d'un cycle complet de présertissage et de sertissage; dans cet état initial, les deux têtes de travail 21, 31 se trouvent éloignées de la matrice 14; c'est dans cette position que s'effectuent l'enlèvement de la pièce sertie et la mise en place d'une nouvelle pièce sur la face supérieure 15 de la matrice, ceci au moyen d'un dispositif de manutention approprié, manuel ou automatique. Durant le changement de la pièce, le motoréducteur 6 est arrêté. Il est ensuite mis en marche, par des moyens de commande appropriés, pour faire tourner l'arbre moteur 50 d'un tour, correspondant à un cycle de présertissage et de sertissage, après quoi il est à nouveau arrêté pour le changement de la pièce, et ainsi de suite. Comme on le voit sur la figure 9, dans cette position de départ, l'axe 600 de l'excentrique 60 se trouve situé légèrement vers l'extérieur (vers le côté droit de la figure) et vers le haut par rapport à l'arbre moteur 50. Par suite de la rotation R de l'arbre moteur 50, l'excentrique 60 va tout d'abord se déplacer pour venir occuper la position illustrée sur la figure 10, ce qui correspond à un déplacement de la tête de travail 21 suivant la trajectoire désignée précédemment I. Ce mouvement de l'outil 2, de sa position initiale à sa position de fin de présertissage, correspond à une rotation de l'arbre moteur sur un angle de 90 environ. Pendant ce temps là, l'outil 3 a suivi la portion de trajectoire désignée JI sur la figure 5. La comparaison des figures 9 et 10 permet de comprendre la déformation de l'embiellage constituant le système de transmission de mouvement durant cette phase. La rotation de l'arbre moteur 50 se poursuivant, l'outil 3 va décrire la portion J2 (figure 5) de sa trajectoire, avec en fin de course, l'opération de sertissage. Pendant ce temps, l'outil 2 s'écarte de la matrice, pour venir à sa position 2". Ce mouvement, qui sépare les deux positions illustrées aux figures 10 et 11, correspond à un demi-tour (180') de l'arbre moteur 50. Une fois le sertissage terminé, l'outil 3 se dégage de la pièce, par rotation de l'arbre moteur sur 90 environ, les têtes de travail regagnant leur position de départ, illustrée sur la figure 9. On notera que la présence de l'ouverture 800 dans la pièce 8 autorise son débattement, malgré la présence de l'axe fixe 52 qui la traverse. Bien entendu, la forme et les dimensions des différents éléments constitutifs de cet embiellage sont choisis pour éviter toute interférence au cours du cycle. Du fait que le motoréducteur électrique tourne toujours dans le même sens, et que la précision d'arrêt en fin de cycle n'a pas d'importance - puisque cet arrêt correspond à une position dégagée de l'outillage - il est possible de travailler à une cadence élevée. Lorsqu'il s'agit de travailler des pièces de grande longueur, il est possible de réaliser une sertisseuse composée de plusieurs unités de sertissage telles que décrites précédemment, chaque unité pouvant être orientée convenablement pour qu'une trajectoire correcte de chacun des outils de présertissage et de sertissage puisse être obtenue en chacune des zones de travail, ce qui permet de garantir une qualité optimale du résultat final. REVENDICATIONS 1. Unité de présertissage et de sertissage d'une pièce (1) supportée par une matrice (14) à face d'appui horizontale (15), qui comporte deux têtes de travail mobiles (21, 31) équipées chacune d'un outil (2, 3) de présertissage et, respectivement, de sertissage, ces deux têtes étant entraînées par un motoréducteur électrique (6) dont l'arbre de sortie (50) tourne toujours dans le même sens (R), via un système de transmis- sion mécanique apte à imprimer à l'outil de sertissage (3) une trajectoire curviligne (J2) dont la direction, au cours du sertissage, est sensiblement verticale, dans laquelle la tête de présertissage est portée par un premier abattant (4) qui est articulé à sa base sur un axe - dit inférieur - (41) monté sur une biellette (510) qui peut osciller autour d'un axe fixe (51), caractérisée en ce que la tête de sertissage est portée par un second abattant (7) également articulé sur ledit axe inférieur (41), et que ledit système de transmission mécanique imprime à l'outil de présertissage (2), au cours de l'opération de présertissage, une trajectoire oblique (I), approximativement linéaire, qui forme un angle aigu (ca) par rapport à la verticale. 2. Unité selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'angle aigu (a) a une valeur de l'ordre de 30 . 3. Unité selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que le cycle complet de présertissage et de sertissage correspond à un tour de l'arbre moteur (50), ce dernier tournant d'un demi-tour entre les deux opérations. 4. Unité selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que ledit système de transmission mécanique comprend un excentrique (60) solidaire de l'arbre moteur (50), sur lequel s'articule une bielle (61), celle-ci étant connectée par un axe d'articulation (62) à une pièce de commande (8) qui est elle-même articulée sur ledit axe inférieur (41). 5. Unité selon la revendication 4, caractérisée par le fait que ladite pièce de commande (8) est articulée, par un axe (80), sur un levier coudé (9) formant palonnier, apte à pivoter autour d'un axe fixe (52). 6. Unité selon la revendication 5, caractérisée par le fait que l'abattant de sertissage (7) est articulé sur une biellette (71), elle- même articulée sur ledit levier coudé (9). 7. Unité selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisée par le fait que l'abattant de présertissage est articulé, en partie haute, sur une biellette (530) apte à pivoter autour d'un axe fixe (53). 8. Ensemble de présertissage et de sertissage pour tôle de grande longueur, qui est composé de plusieurs unités juxtaposées conformes à l'une au moins des revendications précédentes.