Brevet FR2787383A1 — publié le 20000623

La présente invention concerne une presse à mécanisme d'entraî- nement par maneton excentré, destinée, dans une application préféren- tielle quoique non exclusive, à des opérations de sertissage telles que la mise en place de contacts ou broches électriques dans des logements de connecteurs ou sur des extrémités de fils. Cependant, il va de soi que la presse selon l'invention pourrait être utilisée pour d'autres applications sans sortir du cadre de l'invention, dès l'instant o l'on souhaite procéder à un assemblage par pressage d'une pièce sur une autre. On connaît déjà des presses à mécanisme d'entraînement par ma- neton excentré et coopérant, d'un côté, avec l'arbre de sortie d'un mo- teur et, de l'autre côté, avec un coulisseau de façon à imprimer à ce der- nier, par suite de la rotation du moteur, un mouvement rectiligne de va- et-vient entre une position haute, inactive et une position basse, active, de pressage. Si l'entraînement du coulisseau par un maneton excentré monté sur l'arbre du moteur donne de bons résultats en ce qui concerne la fiabi- lité de fonctionnement de la presse, il présente en revanche des limita- tions en ce qui concerne l'effort de pressage fourni. En effet, pour obtenir un effort important de pressage (de sertis- sage dans l'application préférentielle) au niveau de l'outil de poinçonnage prévu en bout du coulisseau, il est nécessaire de fournir un couple élevé au niveau de l'arbre du moteur et, donc, d'augmenter la puissance de ce dernier et de diminuer l'excentricité du maneton, ce qui réduit la course de fonctionnement du coulisseau. Cela conduit forcément à l'utilisation d'un moteur surdimensionné d'o il en découle un encombrement accru de la presse avec une consommation énergétique plus élevée. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients et concerne une presse qui permet de fournir un effort de pressage impor- tant sans utiliser un moteur surdimensionné et qui présente une compaci- té appréciable. A cet effet, la presse à mécanisme d'entraînement par maneton excentré du type décrit ci-dessus est remarquable, selon l'invention - en ce que ledit mécanisme d'entraînement comprend: une première roue montée excentrée sur ledit arbre de sortie du mo- teur; 10. un arbre portant ledit maneton excentré relié au coulisseau et dispo- sé parallèlement audit arbre de sortie du moteur et orthogonalement au mouvement rectiligne du coulisseau; une deuxième roue montée excentrée sur ledit arbre à maneton une troisième roue de compensation montée, de façon excentrée, sur un arbre, lesdites première, deuxième et troisième roues étant si- tuées dans un même plan parallèle audit mouvement du coulisseau et un lien s'enroulant autour desdites roues pour leur entraînement - et en ce que l'agencement des première et deuxième roues est tel que, lorsque le coulisseau est en position basse, le bras de levier de la deuxième roue par rapport à son arbre est maximal, tandis que le bras de levier de la première roue par rapport à son arbre est minimal. Ainsi, grâce au mécanisme d'entraînement à roues excentrées et à l'agencement particulier des première et deuxième roues, le couple de pressage est considérablement augmenté par le bras de levier de la deuxième roue, qui croît pour être maximal à ce moment précis du cycle de fonctionnement de la presse, tandis que simultanément le couple résis- tant appliqué à la première roue est minimal, puisque son bras de levier décroît pour être minimal. Par conséquent, une telle conception de la presse permet d'utiliser un moteur à puissance modérée tout en obtenant un effort de pressage important. Ainsi, comme la puissance à fournir par le moteur est modérée, ce dernier peut être de dimension réduite avec une consommation énergétique peu élevée, si bien que la presse présente une compacité appréciable. Dans l'application au sertissage, on s'arrange pour que le couple de pressage maximal se produise juste avant la position basse (point mort bas) du coulisseau, durant un angle de rotation o le bras de levier de la deuxième roue est important, c'est-à-dire au moment o l'outil de poin- çonnage déforme progressivement le métal du contact jusqu'à son sertis- sage proprement dit, qui doit être achevé quand l'outil occupe sa position basse. Simultanément au couple de pressage maximal fourni par la deuxième roue, le couple résistant à vaincre par le moteur est minimal puisque le bras de levier, durant cet angle de rotation, décroît jusqu'à de- venir minimal. Ainsi, on peut choisir et appliquer, selon l'agencement des roues excentrées du mécanisme, un couple maximal à un moment quelconque du cycle et, dans l'application au sertissage, juste avant la position basse, point mort bas, de l'outil de poinçonnage. Dans un cas particulier, lesdites roues ont un diamètre identique et l'excentricité des première et deuxième roues par rapport à leurs arbres respectifs est identique. Par exemple, le lien est constitué par une courroie sans fin s'en- roulant autour desdites roues. Avantageusement, pour garantir un entraî- nement synchrone, ladite courroie sans fin est crantée intérieurement et s'enroule autour de crans correspondants prévus sur la périphérie desdites roues. Ledit mécanisme d'entraînement comprend, de plus, un galet de renvoi porté par un arbre et agissant sur l'extérieur dudit lien. De préfé- rence, ledit galet de renvoi est situé entre la première roue et la troisième roue. Son rôle est d'assurer un angle d'enroulement correct du lien sur chaque roue et de permettre l'utilisation de courroies standards. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit mécanisme d'entraînement peut être confiné dans un boîtier portant notamment ledit moteur et lesdits arbres des deuxième et troisième roues. Cela est rendu possible par l'utilisation d'un moteur de puissance moyenne et par la réa- lisation sensiblement plane, sous forme de roues et d'un lien, dudit mé- canisme d'entraînement. Par ailleurs, une bielle relie, de façon articulée, ledit maneton audit coulisseau, transférant le mouvement rotatif du maneton en un mouve- ment rectiligne alternatif du coulisseau. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 représente schématiquement un exemple de réalisation de la presse selon l'invention lorsqu'elle occupe la position basse, active, de pressage. La figure 2 est une vue de côté de la presse illustrée sur la figure 1. Les figures 3, 4 et 5 sont des vues analogues à la figure 1 mais illustrant des positions intermédiaires du cycle de fonctionnement de la presse. La presse 1 montrée schématiquement sur les figures 1 et 2 est destinée, dans son application préférentielle, au sertissage de contacts électriques non représentés, agencés sériellement sous forme de bobine ou autre et amenés successivement, à chaque cycle de fonctionnement de la presse, sur un outillage de sertissage 2 connu en soi. La presse 1 comprend un mécanisme d'entraînement 3 qui est du type à maneton excentré 4 et qui coopère, d'un côté, avec l'arbre de sor- tie 5 d'un moto-réducteur 6 et, de l'autre côté, avec un coulisseau 7 por- tant un outil de poinçonnage ou analogue 8 destiné à venir au contact de I'outillage de sertissage 2 pour fixer le contact électrique. Par suite de la rotation de l'arbre de sortie 5 du moto-réducteur et par l'intermédiaire du mécanisme d'entraînement 3, un mouvement rectiligne alternatif ou de va-et-vient, sensiblement vertical dans cet exemple, est imprimé au cou- lisseau 7, entre une position haute, inactive et une position basse, active, de pressage si bien que, dans cette dernière position représentée sur les figures 1 et 2, le contact électrique est serti par l'outil de poinçonnage 8 et l'outillage de sertissage 2. Selon l'invention, le mécanisme d'entraînement 3 comporte une pluralité de roues montées excentrées sur des arbres et entraînées par un lien sans fin de façon à obtenir un effort de pressage élevé tout en exi- geant du moteur un couple faible, ce qui permet de concevoir une presse relativement compacte. Pour cela, le mécanisme d'entraînement 3 comprend une première roue 10 qui est montée avec une excentricité el sur l'arbre de sortie 5 du moto-réducteur 6. Cette première roue est solidaire en rotation de l'arbre de sortie et la distance séparant parallèlement l'axe de rotation de l'arbre de l'axe géométrique de la première roue 10 correspond à l'excentricité el. De plus, un arbre 11, qui porte le maneton 4 avec une excentrici- té e, est disposé parallèlement à l'arbre de sortie 5 du moto-réducteur et est situé sur les figures 1 et 2, au-dessus du coulisseau 7, orthogonale- ment au déplacement de ce dernier. Une bielle 12 relie le maneton 4 au coulisseau 7 par ses extrémités. L'une 1 2A de ses extrémités est montée autour du maneton 4 en définissant ainsi une articulation cylindrique, et l'autre extrémité 1 2B est associée au coulisseau via un axe d'articulation 13 parallèle à l'arbre 11. La bielle transforme le mouvement de rotation du maneton en mouvement de translation alternatif du coulisseau. Dans les positions illustrées sur les figures 1 et 4, la bielle 12 a une configura- tion sensiblement verticale lorsque le coulisseau 7 est en position basse ou haute. La course C du coulisseau 7 entre sa position basse (point mort bas PMB, figures 1 et 2) et sa position haute (point mort haut PMH, fi- gure 4) est égale à deux fois l'excentricité e du maneton par rapport à I'axe géométrique de l'arbre 11, entre ses deux positions extrêmes PMB et PMH décalées de 180 I'une de l'autre. Sur cet arbre 11 à maneton 4, est montée de façon excentrée une deuxième roue 14 avec une excentricité e2 qui est identique à l'excentri- cité el de la première roue 10 et qui correspond à la distance séparant parallèlement l'axe de rotation de l'arbre 11 de l'axe géométrique de la deuxième roue 14. Le mécanisme d'entraînement 3 comprend également une troi- sième roue de compensation 15, montée excentrée sur un arbre 16 et qui reprend en permanence la longueur de brin du lien 17 pour que celui-ci soit toujours convenablement sous tension. L'excentricité e3 de cette troisième roue 15, c'est-à-dire la distance séparant parallèlement son axe géométrique de l'axe dudit arbre 16, est égale, dans cet exemple, à deux fois l'excentricité el, e2 des première et deuxième roues, bien que cela ne soit pas obligatoire. Un galet de renvoi 18 est en outre monté sans excentricité sur un arbre 19. Ce galet de renvoi est situé entre les pre- mière et troisième roues. Bien évidemment, I'ensemble des roues et du galet est contenu dans un même plan, parallèle au mouvement du coulis- seau. Les diamètres des trois roues 10, 14 et 15 sont par ailleurs identi- ques. Le lien 17 du mécanisme d'entraînement 3 est défini par exemple par une courroie à section rectangulaire ou trapézoïdale et s'enroule au- tour de ces roues 10, 14, 15. La face interne 17A de la courroie est cran- tée pour garantir un entraînement synchrone des roues et, par suite, du coulisseau. A cet effet, comme le montre partiellement la figure 1, la pé- riphérie 10A, 14A et 15A des première, deuxième et troisième roues au- tour desquelles la face crantée 1 7A de la courroie s'enroule, présente des crans, tandis que la périphérie 18A du galet de renvoi 18 est lisse puis- que la courroie coopère avec celle-ci par sa face externe 1 7B. Avantageusement, le mécanisme d'entraînement 3 ainsi que le coulisseau 7 à poinçon et l'outillage de sertissage 2 sont confinés dans un bâti ou boîtier 20 sensiblement parallélépipédique et constitué de pa- rois 20A assemblées de façon appropriée. Ainsi, le moto-réducteur 6 est fixé directement sur l'une d'elles. Les arbres 11, 16 et 19 sont portés via des paliers par une paroi verticale 20A et des supports 20B, de sorte que, d'un côté de la paroi, en regard de la figure 2, se trouvent le maneton 4, le coulisseau 7 à poinçon 8 et l'outillage de sertissage 2 et, de l'autre cô- té, les roues 10, 14, 15 et le lien 17 du mécanisme d'entraînement 3, ce qui permet de limiter l'encombrement de la presse. Comme le montre la figure 1, I'agencement des première et deuxième roues 10, 14 du mécanisme d'entraînement est tel que, lorsque le coulisseau 7 est en position basse, c'est-à-dire quand l'effort de sertis- sage est appliqué, le bras de levier A de la deuxième roue 14 par rapport à son arbre 11 est sensiblement maximal et perpendiculaire audit effort (dirigé suivant l'axe du coulisseau), tandis que le bras de levier B de la première roue 10 par rapport à l'arbre 5 du moteur 6 est minimal. Cet agencement est obtenu au moment du montage de la courroie 17, en plaçant les roues excentrées dans la position souhaitée. Le bras de levier de chaque roue par rapport à son arbre correspond à la distance comprise entre l'axe géométrique de l'arbre et la périphérie de la roue concernée (au point de tangence de la courroie). Ainsi, comme le couple fourni par la deuxième roue 14 est maxi- mal (bras de levier A maximal) et que le coulisseau 7 est en position basse, active, il exerce alors, via l'outillage de poinçonnage 8, un effort de sertissage maximal, tandis que le moteur est soumis à un couple résis- tant minimal, à ce moment du cycle de fonctionnement, (bras de levier B minimal), grâce aux deux roues excentrées 10, 14 qui sont montées pour être en opposition de phase lorsque le coulisseau est en position basse, active. Le couple résistant opposé du moteur bénéficie, à ce moment du cycle, du rapport couple moteur / couple résistant le plus favorable. A titre d'exemple, pour des roues identiques de 90 mm de diamè- tre et pour une excentricité de 15 mm, le rapport entre les deux roues 14 et 10 dans la position illustrée est égal à +15 2 -15), de sorte que le couple délivré par la roue 14 par rapport à son arbre, au moment du sertissage, est le double du couple résistant à fournir par la roue du moteur. Grâce à ce mécanisme 3, I'effort du sertissage maximal de la presse peut être obtenu en utilisant un moto-réducteur de puissance mo- dérée donc moins encombrant et plus économe. Par ailleurs, la vitesse de translation du coulisseau 7 et, donc, de l'outillage de poinçonnage 8, est ralentie au voisinage de sa position basse et nulle lorsqu'il occupe la position point mort bas. Le ralentisse- ment de la vitesse se produit par l'opération de sertissage en elle-même avant l'arrivée de l'outillage 8 dans la position point mort bas. En effet, on s'arrange, au moment du montage du mécanisme d'entraînement, pour que le sertissage commence avant le point mort bas, puis se déroule sur un angle de rotation de la deuxième roue o le bras de levier A est le plus important, pour s'achever lorsque l'outillage 8 occupe la position point mort bas. On applique le couple de pressage maximal au moment o la presse accomplit l'essentiel du travail de déformation du métal pour sertir un contact par exemple. En conséquence, le mécanisme d'entraî- nement ralentit fortement sa vitesse avant le point mort bas et ce sur une course très réduite du coulisseau, correspondant à celle nécessaire à l'opération de sertissage. Durant celle-ci, alors que le couple de pressage est important, le couple résistant fourni par la première roue est faible puisque son bras de levier est minimal. De la sorte, le sertissage proprement dit est optimisé puisque le métal constituant les contacts a davantage le temps de fluer dans l'ou- tillage 2 pour prendre sa forme durant ce moment du cycle avant le point mort bas, d'autant plus que l'effort de pressage est maximal. Dans la po- sition illustrée sur les figures 1 et 2, la bielle 12 occupe une configuration verticale, alignée avec l'axe du coulisseau, et le maneton 4 de l'arbre est en position point mort bas (PMB) par rapport à l'axe géométrique de son arbre 1 1. A partir de la position basse du coulisseau, un nouveau cycle dé- bute. La rotation du moto-réducteur 6 entraîne, via le mécanisme d'en- traînement 3 à maneton excentré 4 et la bielle 12, la remontée du coulis- seau 7 vers la position haute, inactive. On voit sur la figure 3 qu'après une rotation de n/2 ou 90 , selon le sens des flèches F indiquées sur la courroie 17 et les roues, le bras de levier de la deuxième roue 14 diminue pour prendre une valeur A1, tandis que le bras de levier de la première roue 10 augmente pour prendre une valeur B1 par suite de la rotation ex- centrée des roues 14 et 10. Simultanément, la troisième roue 15 tourne de façon excentrée sur son arbre 16 et compense les rotations excen- trées el et e2 des première et deuxième roues, si bien que la courroie est ainsi convenablement sous tension. La rotation de 90 du maneton 4 ex- centré sur l'arbre 11 provoque le déplacement angulaire de la bielle 12 vers la droite sur la figure 3 et, ainsi, la remontée du coulisseau 7 qui est tiré par la bielle et s'éloigne de sa position basse PMB. Après une rotation de 180 à partir de la figure 1 ou de 90 à partir de la figure 3, le bras du levier de la deuxième roue 14 atteint une valeur minimale A2 et, inversement, le bras de levier de la première roue atteint une valeur maximale B2. Le maneton 4 est en position point mort haut et la distance entre ses deux positions extrêmes (point mort bas et point mort haut) et égale à deux fois son excentricité e, corres- pond à la course C séparant les positions haute et basse de l'outillage de poinçonnage 8 porté par le coulisseau 7. La bielle 12 est de nouveau dans une configuration verticale, alignée avec le coulisseau, mais oppo- sée à celle illustrée sur la figure 1, si bien que le coulisseau est en posi- tion haute, inactive. Les trois roues 10, 14, 15 ont tourné de 180 au- tour de leurs arbres respectifs pour se trouver alors dans des positions opposées à celles occupées sur la figure 1. Le mécanisme d'entraînement 3 poursuit son mouvement imprimé par le motoréducteur 6 et passe par la position illustrée sur la figure 5 pour laquelle le maneton 4 a effectué, par rapport à l'axe géométrique de son arbre 11, une rotation de 270 depuis la figure 1. Les bras de levier des roues commencent à augmenter pour la roue 14 et à diminuer pour la roue 10 pour atteindre les valeurs A3 et B3 respectivement. La position des roues est sensiblement symétrique de celle illustrée sur la figure 3. La bielle 12 est décalée angulairement de l'autre côté par rapport à l'axe de déplacement du coulisseau 7, lequel se trouve dans son mouvement de descente, commencé depuis la position point mort haut du maneton 4, pour se rapprocher de l'outillage de sertissage 2. Entre temps, le contact qui a été serti sur ce dernier est retiré et un nouveau contact à sertir a été amené sur l'outillage de sertissage. La descente du coulisseau 7 se poursuit par suite de la rotation de l'arbre 5 du moto-réducteur 6, du mécanisme d'entraînement 3 à mane- ton 4 et de la bielle 12 jusqu'à atteindre la position basse, illustrée sur la figure 1, pour laquelle les bras de levier des roues 14 et 10 sont à nou- veau maximal A et minimal B respectivement, le sertissage du contact ayant commencé avant le point mort bas, au moment o l'effort est ren- forcé via le couple fourni par la deuxième roue, pour s'achever dans la- dite position basse. Un nouveau cycle peut alors débuter. On remarque, notamment sur les figures 1 et 2, I'extrême compa- cité de la presse 1, qui est rendue possible par l'utilisation d'un moto- réducteur à faible puissance et, donc, de dimension réduite, grâce à la conception du mécanisme d'entraînement 3. Par ailleurs, le nombre de roues, leur excentricité, la position de leur centre ainsi que la longueur du lien peuvent être modifiés sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Presse à mécanisme d'entraînement par maneton excentré et coopérant, d'un côté, avec l'arbre de sortie d'un moteur et, de l'autre côté, avec un coulisseau de façon à imprimer à ce dernier, par suite de la rotation du moteur, un mouvement rectiligne de va-et-vient entre une po- sition haute, inactive et une position basse, active de pressage, caractérisée: - en ce que ledit mécanisme d'entraînement (3) comprend une première roue (10) montée excentrée sur ledit arbre de sortie du moteur (6); un arbre (11) portant ledit maneton excentré (4) relié au coulisseau (7) et disposé parallèlement audit arbre de sortie du moteur et or- thogonalement au mouvement rectiligne du coulisseau; une deuxième roue (14) montée excentrée sur ledit arbre (11) à ma- neton; une troisième roue de compensation (1 5) montée, de façon excen- trée, sur un arbre (16), lesdites première, deuxième et troisième roues étant situées dans un même plan parallèle audit mouvement du coulisseau; et un lien (17) s'enroulant autour desdites roues pour leur entraîne- ment; - et en ce que l'agencement des première (10) et deuxième (14) roues est tel que, lorsque le coulisseau (7) est en position basse, le bras de levier de la deuxième roue (14) par rapport à son arbre est maximal, tandis que le bras de levier de la première roue (10) par rapport à son arbre est minimal. 2. Presse selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites roues (10, 14, 15) ont un diamètre identi- que et en ce que l'excentricité des première (10) et deuxième (14) roues par rapport à leurs arbres respectifs est identique. 3. Presse selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le lien (17) est constitué par une courroie sans fin s'enroulant autour desdites roues. 4. Presse selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite courroie sans fin (17) est crantée intérieu- rement et s'enroule autour de crans correspondants prévus sur la péri- phérie desdites roues (10, 14, 15). 5. Presse selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ledit mécanisme d'entraînement (3) comprend, de plus, un galet de renvoi (18) porté par un arbre (19) et agissant sur l'ex- térieur dudit lien (17). 6. Presse selon la revendication 5, caractérisée en ce que ledit galet de renvoi (1 7) est situé entre la pre- mière roue (10) et la troisième roue (15). 7. Presse selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que ledit mécanisme d'entraînement (3) est confiné dans un boîtier (20) portant ledit moteur (6) et lesdits arbres (11, 1 6) des deuxième et troisième roues. 8. Presse selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'une bielle (1 2) relie, de façon articulée, ledit mane- ton (4) audit coulisseau (7).