Brevet FR2776545A1 — publié le 19991001

DISPOSITIF COMBINE DE PRESERTISSAGE ET DE SERTISSAGE La présente invention concerne une unité combinée de présertissage et de sertissage successifs du bord d'une pièce, en particulier d'une tôle, qui est supportée par une matrice. 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 appelée "présertissage", à le rabattre partiellement - 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 pinc,çant. 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- lames basculants. Il est couramment effectué dans le domaine de l'industrie automobile pour le sertissage des portes, des capots et des volets notamment. Le dispositif faisant l'objet de l'invention comporte une tête de travail qui est pourvue d'une paire d'outils de présertissage ou de sertissage qui est portée par un abattant pouvant osciller par rapport à un bâti fixe. Un dispositif de ce genre est connu par exemple par le document FR-A-1 445 675. Ce dernier décrit une machine de sertissage comportant une tête de travail unique dont sont solidaires une paire d'outils, l'un de présertissage, et l'autre de sertissage. La pièce à sertir est portée par une table - ou matrice - qui est mobile en direction verticale, son mouvement d'abaissement et de relevage étant commandé par des vérins hydrauliques. Selon la position en hauteur de la matrice, c'est l'un ou l'autre des deux outils qui vient s'appliquer contre le bord de la pièce. Dans ce dispositif connu, le déplacement de la tête de travail, qui est animée d'un mouvement de va-et-vient selon une trajectoire en arc de cercle, est réalisé au moyen d'un vérin hydraulique à double effet. Un inconvénient du dispositif, lié à sa commande hydraulique, est qu'il nécessite la présence d'un générateur de pression et de circuits de distribution hydrauli- que. De plus, ce genre d'installation est relativement bruyant, pose des problèmes de sécurité du fait des pressions élevées mises en oeuvre, et est sujet à des fuites. Un autre inconvénient se situe dans le fait que le dispositif doit être équipé de détecteurs de position pour réaliser le pilotage du vérin, et notamment l'inversion de son alimentation hydraulique entre ses courses de travail - course "aller" - et de dégage- ment - course "retour" -. L'invention se propose de résoudre ces difficultés. A cet effet, conformément à l'invention, l'entraînement de la tête de travail est réalisé au moyen d'un motoréducteur électrique dont l'arbre de sortie tourne toujours dans le même sens, via un système de transmission mécanique qui lui imprime un mouvement de va-et-vient selon une trajectoire curviligne, cette trajectoire étant telle que, dans un premier sens de ce mouvement, l'outil de présertissage vient, en fin de trajec- toire, presser contre la pièce pour opérer le présertissage (l'outil de sertissage étant alors éloigné de la pièce), tandis que, dans un second sens de ce mouvement, l'outil de sertissage vient, en fin de trajectoire, presser contre la pièce pour opérer le sertissage (l'outil de présertissage étant alors, à son tour, éloigné de la pièce). Ainsi, les problèmes mentionnés plus haut, liés à l'utilisation de circuits hydrauliques, sont évités. Aucun arrêt ni inversion de marche n'est à prévoir puisque le moteur d'entraînement tourne toujours dans le même sens, ce qui permet de réduire le temps de cycle par rapport aux dispositifs à vérins hydrauliques, d'autant plus que la vitesse de rotation de l'arbre moteur peut être relativement élevée. Par ailleurs, selon un certain nombre de caractéristiques avantageuses, non limitatives de l'invention: - l'outil de présertissage est situé au-dessus de l'outil de sertissage, ladite trajectoire curviligne ayant sensiblement la forme d'une demi-cardioide; - durant l'opération de présertissage, l'outil de présertissage se déplace suivant une direction qui forme un angle aigu de l'ordre de 30 par rapport à la verticale; durant l'opération de sertissage, l'outil de sertissage se déplace suivant une direction approximativement verticale; - la matrice présente une partie en débord sous laquelle vient se positionner l'outil de sertissage au cours de l'opération de présertissage; - le cycle complet de présertissage et de sertissage correspond à un tour de l'arbre moteur, chacune des courses opposées de la tête de travail correspondant à un demi-tour de ce dernier; - la tête de travail est portée par un abattant qui est articulé, d'une part, par un premier axe sur une biellette pouvant osciller autour d'un axe fixe, et d'autre part, par un second axe sur une autre biellette, cette dernière s'articulant sur un levier coudé pouvant pivoter autour d'un axe fixe et connecté à l'arbre moteur par un système à excentrique et bielle; - ce levier coudé est articulé, par un axe à l'extrémité d'une biellette dont l'autre extrémité s'articule sur ledit premier axe. L'invention concerne également un ensemble de présertissage et de sertissage destiné à travailler sur une tôle de grande longueur, cet ensemble étant composé de plusieurs dispositifs (ou unités) tels que décrits ci-dessus, qui sont juxtaposés. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description qui va maintenant en être faite, 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; - la figure 4 est une vue schématique d'une tête de travail d'un dispositif conforme à l'invention, cette vue étant destinée à illustrer la trajectoire des outils; - les figures 5 à 8 sont des vues similaires à la figure 4, montrant les différentes étapes de l'opération de présertissage/sertissage; - la figure 9 est une vue générale schématique d'un dispositif conforme à l'invention, la tête de travail étant en position dégagée, dans laquelle se fait le changement de la pièce à travailler; - les figures 10 et 11 sont des vues analogues à la figure 9, le dispositif y étant représenté, respectivement, en position de fin de présertissage et de fin de sertis- sage. 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 . 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 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 x 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. Conformément à l'invention, comme cela est visible sur la figure 4, les outils 2 et 3 sont portés par une tête de travail 40, sur laquelle ils sont disposés de manière étagée, l'outil de présertissage 2 se trouvant au-dessus, à l'aplomb de l'outil de sertissage 3. La tête de travail 40 est agencée de manière à décrire un mouvement de va- et-vient suivant une trajectoire curviligne qui est représentée par un trait mixte et référencée T sur la figure 4. Cette trajectoire a la forme générale d'une demi-cardicide dont la concavité est tournée vers l'intérieur, c'est-à-dire du côté de la matrice 14. On a désigné par les références P et P' les positions prises par un point de la tête 40 lorsque celle-ci se trouve respectivement au point mort bas et au point mort haut de la trajectoire T. Les flèches Kx et K2 symbolisent respectivement les sens de descente et de montée de la tête 40. Le sens K1 correspond au présertissage, et le sens K2 au sertissage subséquent. Dans la position illustrée sur la figure 4, l'outillage se trouve dans une position intermédiaire, dégagée de la matrice 14. La trajectoire référencée I, dont les points morts haut et bas sont désignés respectivement A ' et A, correspond à la trajectoire d'un point de l'outil de présertissage 2. De manière analogue, la trajectoire (identique) référencée J est celle d'un point de l'outil 3, les points morts haut et bas de la trajectoire J étant référencés B' et B. On notera que les points A et B ' sont confondus, et situés juste au- dessus du plan d'appui 15 pour la pièce à sertir (non représentée). La matrice 14 présente, du côté de la tête de travail, une partie 140 en débord, en-dessous de laquelle se trouve le point B. A l'examen des schémas correspondant aux figures 5 à 8, nous allons maintenant expliquer comment les outils 2 et 3 opèrent successivement le présertissage et le sertissage de la pièce 1. Cette pièce a été mise en place sur la matrice 14, alors que la tête de travail se trouvait en position dégagée (correspondant à la figure 4). La figure 5 montre comment, à partir de cette position représentée en traits mixtes, l'outil de présertissage 2 - désigné 2a - va s'approcher du rebord 11i à sertir, en suivant la trajectoire I dans le sens descendant K1. Dans le même temps, l'outil 3 - désigné 3a -, qui suit la trajectoire J, contourne le débord 140 en descendant et en se rapprochant de la matrice 14. Ce mouvement se poursuivant, l'outil de présertissage 2, référencé 2'a sur la figure 6, vient en contact par sa face active 20 avec la partie 11 de la pièce, et la replie à , réalisant le présertissage. La forme de la trajectoire en demi-cardicide, et plus précisément la pente de sa portion inférieure, est choisie de telle manière que l'angle d'attaque de l'outil 2 par rapport à la verticale, désigné a, soit de l'ordre de 30 . A la fin du présertissage, la tête de travail se trouve au point mort bas. L'outil de sertissage - désigné 3'a - occupe une position basse, inactive. La tête 40 se déplace ensuite vers le haut, dans le sens K2, comme illustré sur la figure 7. L'outil de présertissage, désigné 2b, s'écarte alors de la pièce, tandis que l'outil de sertissage 3, référencé 3b, remonte en contournant le débord 140. Ce mouvement se poursuivant, la tête de travail décrit la partie supérieure de la trajectoire, qui a approximativement une forme d'arc de cercle et l'outil 3 - désigné 3'b - vient presser sur le rebord préserti 11' par sa face active 30, réalisant son rabatte- ment vers le bas selon 1 1", comme illustré sur la figure 8. Dans le même temps, l'outil de présertissage - désigné 2'b - se trouve dans une position haute inactive. Le mouvement en va-et-vient de la tête de travail se poursuivant, elle revient à la position écartée initiale de la figure 4, dans laquelle peut s'opérer alors l'enlèvement de la pièce finie et son remplacement par une nouvelle pièce à sertir. Les dessins des figures 9 à 11 représentent le système mécanique qui permet d'entraîner l'outillage 2, 3 de la manière qui vient d'être exposée ci-dessus. Sur ces figures, on a désigné par la référence 5 le bâti fixe sur lequel est monté le système d'entraînement. L'entraînement de la tête de travail se fait à partir d'un motoréducteur 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. L'arbre moteur 50 est entraîné en rotation, à vitesse uniforme, toujours dans le même sens symbolisé par la flèche R sur les figures. La tête 40 est montée en partie haute d'un abattant 4. Il s'agit d'une pièce allongée, approximativement verticale, située entre la matrice 14 d'une part et le moteur 6 ainsi que l'excentrique 60 d'autre part. A sa base, l'abattant 4 porte un axe 41 par lequel il s'articule sur une biellette 510 qui est elle-même articulée autour d'un axe fixe 51. A peu près à mi-hauteur entre l'axe 41 et la tête 40, du côté du moteur 6, l'abattant 4 porte un autre axe d'articulation 42. Ce dernier assure la connexion, avec articulation, de l'abattant 4 sur une biellette 8 de forme arquée, dont la concavité est dirigée vers le bas. A son autre extrémité, ce levier 8 est articulé, par un axe 80, à l'une des deux extrémités d'un levier coudé 9, en forme générale de L. Ce levier coudé 9 est solidaire, par sa portion d'angle, d'un arbre 52 pouvant tourner librement dans le bâti 5, autour d'un axe fixe 520. Le levier 9 comporte, sur sa branche opposée à celle recevant l'axe 80, deux axes d'articulation 62, 70. L'axe 62, le plus proche de l'axe 520, assure l'articulation du levier à l'extrémité supérieure de la bielle 61 sus-mentionnée. L'axe 70 assure sa connexion à l'extrémité d'une biellette incurvée 7, dont la concavité est dirigée vers la matrice 14; l'autre extrémité de cette biellette 7 s'articule sur l'axe 41 sus-mentionné. 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, la tête de travail 40 se trouve éloignée 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 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 dans le sens désigné précédemment par K1. Ce mouvement de la tête de travail, de sa position initiale à sa position de fin de présertissage, au moyen de l'outil 2, correspond à une rotation de l'arbre moteur sur un angle de 70 environ. La trajectoire suivie par la tête de travail 40 lui est imprimée par la bielle 61, qui a tendance à tirer l'abattant 4 vers l'arrière et vers le bas par l'intermédiaire du levier coudé 9 et de la biellette courbe 8; la trajectoire du mouvement est régie et contrôlée par les différentes liaisons mécaniques par lesquelles l'abattant 4 est guidé par rapport au bâti, en particulier via les biellettes 7 et 510. La rotation se poursuivant, la tête de travail va se déplacer en sens inverse pour réaliser le sertissage de la pièce, au moyen de l'outil 3, par déplacement de la tête de travail en sens inverse K2. 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 se dégage de la pièce, par rotation de l'arbre moteur sur 110 environ, la tête de travail revenant alors à la position de départ, illustré sur la figure 9. On notera que la bielle 61 et les biellettes 7 et 8 possèdent des courbures appropriées, et l'arbre 52 présente un méplat, de manière à éviter l'interférence des différentes pièces en mouvement, autorisant la transmission de mouvement de l'arbre moteur à la tête de travail. 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 tels 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. Dispositif combiné pour le présertissage et le sertissage d'une pièce (1) supportée par une matrice (14) à face d'appui horizontale (15), qui comporte une tête de travail (40) équipée de deux outils (2, 3) disposés en position étagée et destinés à réaliser successivement le présertissage et le sertissage de la pièce (1), caractérisé par le fait que ladite tête de travail (40) est entraînée par un motoréducteur électrique (6) dont l'arbre de sortie (50) tourne toujours dans le même sens (R), via un système de transmission mécanique qui lui imprime un mouvement de va-et-vient selon une trajectoire curviligne (T) telle que, dans un premier sens (K1) de ce mouvement, l'outil de présertissage (2) vient, en fin de trajectoire, presser contre la pièce (1) pour opérer le présertissage, tandis que, dans un second sens (K2) de ce mouvement, l'outil de sertissage (3) vient, en fin de trajectoire, presser contre la pièce (1) pour opérer le sertissage. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'outil de présertissage (2) est situé au-dessus de l'outil de sertissage (3), ladite trajectoire curviligne ayant sensiblement la forme d'une demi-cardioide. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que durant l'opération de présertissage, l'outil de présertissage (2) se déplace suivant une direction qui forme un angle aigu de l'ordre de 30 par rapport à la verticale. 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que durant l'opération de sertissage, l'outil de sertissage (3) se déplace suivant une direction approximativement verticale. 5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que ladite matrice (14) présente une partie en débord (140) sous laquelle vient se positionner l'outil de sertissage (3) au cours de l'opération de présertissage. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le cycle complet de présertissage et de sertissage correspond à un tour de l'arbre moteur (50), chacune des courses opposées (K 1, K2) de la tête de travail (40) correspon- dant à un demi-tour de ce dernier. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la tête de travail (40) est portée par un abattant (4) qui est articulé, d'une part, par un premier axe (41) sur une biellette (510) pouvant osciller autour d'un axe fixe (51), et d'autre part, par un second axe (42) sur une autre biellette (8), cette dernière s'articulant sur un levier coudé (9) pouvant pivoter autour d'un axe fixe (52) et connecté à l'arbre moteur (50) par un système à excentrique (60) et bielle (61). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le levier coudé (9) est articulé, par un axe (70) à l'extrémité d'une biellette (7) dont l'autre extrémité s'articule sur ledit premier axe (41). 9. Ensemble de présertissage et de sertissage pour tôle de grande longueur, qui est composé de plusieurs dispositifs juxtaposés conformes à l'une au moins des revendications précédentes.