Brevet FR2826302A1 — publié le 20021227

La présente invention concerne un outil portatif destiné à être utilisé pour l'installation d'éléments de fixation permettant l'assemblage de pièces. Il est en particulier adapté pour l'assemblage de pièces usinées ou de tôles, par rivetage. Le rivetage de pièces consiste à introduire un élément de fixation dans un trou préalablement percé dans chacune des pièces et mis en coïncidence au moment de l'opération, puis dans une seconde opération à verrouiller cet élément, soit par déformation de celui-ci, soit par adjonction d'un élément de verrouillage de type écrou ou bague déformable. La mise en coïncidence est avantageusement réalisée dans le cas où les pièces sont percées ensemble lors de la même opération. Pour réaliser cette opération de rivetage, il existe un nombre important de dispositifs et d'outillages permettant à un opérateur d'exécuter successivement chacune des opérations. Ces dispositifs nécessitent d'être utilisés indépendamment et en particulier l'opérateur doit choisir et mettre en place manuellement l'élément de fixation, ce qui présente d'une part un inconvénient majeur d'un point de vue ergonomie du poste de travail car il ne peut pas disposer de toutes les fixations à l'endroit où le rivetage doit être exécuté et d'autre part des risques importants en matière qualité car il est susceptible d'utiliser une fixation inadaptée. Il existe également des dispositifs automatiques déplacés par des machines automatiques permettant de réaliser l'enchaînement complet des opérations. Ces moyens intègrent des dispositifs de sélection et de mise à disposition de la fixation adaptée à l'endroit où le rivetage est réalisé. Mais ces dispositifs sont lourds et encombrants, et par conséquent ne peuvent être manipulés directement par un opérateur. Le but de la présente invention est de fournir à l'opérateur un outil portatif capable d'être relié aux dispositifs existants en matière de sélection et distribution de fixations et de réaliser tout ou partie de l'opération de rivetage. Les caractéristiques essentielles de cet outil lui confèrent la propriété d'être considérablement plus léger que les dispositifs automatiques existant à ce jour et d'être ergonomique et aisément manipulable. Pour atteindre ce résultat, l'invention fournit un outil portatif pour l'installation d'éléments de fixation de pièces, comprenant : - des moyens de distribution d'éléments de fixation, un à un, selon un axe dit de distribution, - des moyens de maintien d'un élément de fixation selon un axe dit de pose, - des moyens de chargement pour transférer un élément de fixation depuis lesdits moyens de distribution jusqu'auxdits moyens de maintien, - des moyens de mise en place d'un élément de fixation dans un trou foré sur lesdits pièces. Cet outil présente, selon l'invention : - un mécanisme de chargement qui permet de transférer la fixation des moyens de réception vers les moyens de maintien, et - un mécanisme d'insertion qui permet d'extraire la fixation des moyens de maintien et de l'introduire dans le trou foré. De préférence, le mécanisme de chargement est réalisé avec un seul actionneur permettant un déplacement selon une trajectoire plane. Autrement dit, cet ensemble est caractérisé par le fait que lesdits moyens de chargement effectuent alternativement un mouvement de chargement pour transférer un élément de fixation depuis lesdits moyens de distribution jusqu'auxdits moyens de maintien et un mouvement de retour en position initiale, au cours desquels mouvements lesdits moyens de chargement décrivent un même chemin alternativement dans un sens et dans le sens opposé. Avantageusement, lesdits moyens de chargement comprennent au moins un bras mobile, muni de moyens de réception d'un élément de fixation et des moyens pour actionner ledit bras mobile. Cesdits moyens pour actionner ledit bras mobile comprennent au moins un actionneur et des moyens de transmission du mouvement de l'actionneur au bras mobile, de sorte que les moyens pour actionner le bras mobile, en mouvement alternatif dans un sens puis dans le sens opposé, entraîne le bras mobile selon ledit chemin, alternativement dans un sens puis dans le sens opposé. Cette trajectoire, ou ce chemin, peut avantageusement être réalisé au moyen d'un élément souple tendu entre deux rouleaux ayant des axes parallèles. Ledit bras mobile est alors assujetti audit élément souple. Le mouvement peut être animé soit par un actionneur linéaire fixé à l'élément souple dans la portion linéaire située entre les deux rouleaux, soit par un actionneur rotatif entraînant au moins l'un des deux rouleaux. Selon une première variante, ledit bras mobile se présente sous la forme d'un bras pivotant télescopique, un article dudit bras étant monté pivotant et un autre article dudit bras étant assujetti auxdits moyens de transmission par un axe de liaison, étant apte à se déplacer le long dudit article monté pivotant et servant de support auxdits moyens de réception. Selon une autre variante, ledit bras mobile se présente sous la forme d'un bras coulissant, ledit bras étant assujetti auxdits moyens de transmission par un axe de liaison et étant muni de moyens de guidage coulissant le long dudit moyen de transmission. Avantageusement, lesdits moyens de distribution se présentent sous la forme d'un tube de distribution muni de moyens de recentrage de l'élément de fixation. Ainsi, les moyens de réception comprennent à l'extrémité du tube de chargement un élément permettant le recentrage de l'élément de fixation. Avantageusement, l'élément de recentrage est pourvu d'une gorge dans laquelle est placé un ressort dont les spires peuvent présenter la caractéristique d'être inclinées. Avantageusement aussi, les moyens de maintien de l'élément de fixation comprennent un dispositif élastique permettant d'exercer un effort d'appui sur l'une des arêtes de la partie de la fixation ayant le diamètre le plus grand. Avantageusement, le dispositif élastique est constitué soit d'une bille poussée par un ressort, soit d'un ressort à spires inclinées. Ainsi, lesdits moyens de recentrage et/ou lesdits moyens de maintien de l'élément de fixation peuvent comprendre au moins un ressort dont les spires sont inclinées par rapport à l'axe du ressort. Avantageusement aussi, les moyens de mise en place de l'élément de fixation dans le trou foré, ou moyens de pose dudit élément de fixation, permettent d'extraire l'élément de fixation des moyens de maintien par l'effort exercé lors d'un mouvement de translation selon la direction de l'axe de travail ou axe de pose. Ce mouvement de translation peut être réalisé au moyen d'un dispositif de poussée entraîné soit par un mouvement de l'opérateur, soit par un mécanisme utilisant par exemple un vérin. Avantageusement aussi, le dispositif de poussée peut être remplacé par un outil de rivetage adapté au verrouillage de la fixation. Une autre configuration avantageuse de l'invention consiste à utiliser comme moyen de mise en place un dispositif comprenant une perceuse et un outil de rivetage disposés sur un même axe et capables d'un mouvement de rotation de 180 0 autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de travail, ce mouvement permettant de positionner alternativement devant la pièce sot la perceuse, soit l'outil de rivetage. Avantageusement aussi, le moyen de réception porte en outre un moyen de mise en place d'un produit d'étanchéité ou de tout autre produit de finition. Avantageusement, le produit d'étanchéité peut être appliqué sur la fixation en position réception à l'aide d'orifices réalisés dans la pièce de réception, le dosage est dans ce cas réalisé soit par extrusion du produit par la mise en pression de la chambre contenant le produit d'étanchéité, soit par l'aspiration générée par mise en dépression de la chambre de réception de la fixation. Avantageusement aussi, le produit d'étanchéité peut être appliqué directement sur la pièce à l'aide d'orifices situés dans une buse adaptée au trou foré et fixée sur le support du porte-rivets ; dans ce cas, le dosage est réalisé par extrusion. Une configuration particulière de l'invention consiste à utiliser un de ses éléments comme support et à y fixer un dispositif assurant son maintien ou son positionnement dans l'espace. Avantageusement, la présence d'un matériau déformable approprié, qui peut être un composant d'une ventouse, sur une partie de l'outil en contact avec la pièce assure le maintien par adhérence de l'outil sur la pièce. Avantageusement aussi, l'installation de cet outil sur une machine à commande numérique ou un robot industriel permet son positionnement dans l'espace. L'invention est présentée de façon détaillée ci-dessous et illustrée avec les dessins, parmi lesquels : - la figure 1 est une coupe schématique d'un premier mode de réalisation montrant comment la fixation est réceptionnée, - la figure 2 est une coupe schématique du premier mode de réalisation montrant comment la fixation est chargée et maintenue dans l'axe de travail, - la figure 3 est une coupe schématique du premier mode de réalisation montrant comment la fixation est mise en place dans le trou foré, - la figure 4 est une coupe schématique du premier mode de réalisation montrant une des caractéristiques avantageuses, - la figure 5 est une coupe schématique montrant une variante d'un outillage selon l'invention, - les figures 6 à 11 sont des coupes montrant le fonctionnement d'un outil tel qu'illustré à la figure 5. Comme on l'a compris, l'ensemble portatif d'outillages est destiné à être connecté à un tube de distribution de fixations 1. Chacun des outillages constituant cet ensemble portatif est fixé à un châssis 2 sur lequel est montée une poignée 3 qui permet une prise en main ergonomique. L'ensemble des moyens de réception 4 est constitué d'un élément de recentrage de la fixation 5 sur lequel est fixé le tube de distribution et dans lequel est logé le ressort de recentrage 6, et d'un porte-rivets 7 monté à l'extrémité d'un support 8 qui peut coulisser sur une tige 9 capable de pivoter autour d'un axe 10 appartenant au dispositif de chargement 11. Le dispositif de chargement est constitué d'un support 12 dans lequel est foré un trou 13 dans lequel coulisse le piston 14, faisant office d'actionneur. A l'extrémité de celui-ci est fixé un élément d'entraînement 15 lié à l'élément souple 16 qui est tendu entre les deux rouleaux 17a et 17b. L'axe du rouleau 17a est l'axe 10 et celui du rouleau 17b est parallèle à l'axe 10. Un axe de liaison 18 fixé à l'élément souple 16 par pinçage dans la demi lune 19 permet d'entraîner le support 8 selon une trajectoire plane, faisant passer le porte-rivets 7 d'une position située dans le prolongement du tube à une position située dans l'axe de travail 20. L'ensemble des moyens de maintien 50 est constitué d'une bague 21 sur laquelle est monté le dispositif élastique 22. Celui-ci exerce un effort sur la fixation dont la réaction est reprise en appui sur un élément des moyens de mise en place, qui est selon ce mode de réalisation un marteau à rivets 23. La mise en place est réalisée par le coulissement de cette bague 21 par rapport au châssis 2 et selon l'axe de travail. Lorsque la fixation 24 poussée dans le tube 1 par une pression pneumatique passe dans l'élément de recentrage 5, son fût est centré par le ressort de recentrage ; cela permet de l'aligner avec le porte-rivets 7 et, poussé par la pression pneumatique, la fixation est insérée dans le porte-rivets (figure 1). Lorsque l'opérateur active la commande du mécanisme de chargement, une pression d'air est injectée dans l'actionneur linéaire, ce qui a pour effet de pousser le piston 14, ce qui entraîne l'élément souple 16 en translation qui, par réaction, entraîne à son tour l'axe de liaison 18 en translation puis en rotation autour du rouleau 17b (figure 2). Lors de ce mouvement, le support 8 coulisse le long de la tige 9 qui pivote autour de l'axe 10 ; cela permet d'amener le porte-rivets 7 dans l'axe de travail. Lorsque l'axe de liaison a effectué le demi tour autour du rouleau 17b, le mouvement du porte-rivets redevient rectiligne dans l'axe de travail, ce qui permet de pousser la fixation dans la bague 21, de repousser l'élément souple 22 et de venir en appui sur le marteau à rivet 23. La pression pneumatique est alors injectée dans l'autre chambre de l'actionneur. Cela a pour effet de déplacer le porte- rivets 7 selon la même trajectoire mais avec le sens de déplacement opposé. Le rivet est retenu par l'élément souple dans la bague, tandis que le support du porte-rivets reprend sa position initiale. L'opérateur peut alors insérer la fixation dans le trou 25 foré dans la pièce en déplaçant l'outil portatif vers l'avant selon l'axe de travail (figure 3). Lorsque la bague 21 est en contact avec la pièce, le mouvement de déplacement de l'outil entraîne le marteau à river 23 qui pousse la fixation 24 et l'extrait de la bague 21. Le mouvement n'est plus possible quand la fixation est en contact avec la pièce. L'opérateur peut alors actionner la commande de rivetage. Dans un mode de réalisation avantageux, le porte-rivets est équipé d'un dispositif de dépose d'un produit d'étanchéité (figure 4). Une seringue 26 contenant le produit d'étanchéité est fixée sur le support 8 et connectée au porte-rivets par l'intermédiaire d'un tuyau souple 27 connecté à la bague d'alimentation 28. Le produit est extrudé de la seringue à travers le tuyau 27, passe par le trou 29 de la bague d'alimentation, se répand dans la gorge 30 du porte-rivets et ressort de celui-ci par les orifices 31 au niveau de la surface en appui avec la fixation. Selon une autre variante de l'invention, l'ensemble des moyens de réception de réception et de chargement 60 est constitué d'un bras coulissant 62, au lieu d'être constitué d'un bras pivotant télescopique comme décrit précédemment. Dans ce cas, ledit bras 62 est assujetti à l'élément souple 16 par l'intermédiaire d'un axe de liaison 18 fixé à cet élément souple par pinçage dans la demi lune 19. Cela permet d'entraîner le bras 4 selon une trajectoire inscrite dans un plan, faisant passer le porte-rivets 7 d'une position située dans le prolongement du tube de distribution à une position située dans l'axe de travail 20. En effet, ledit bras 4 est également muni de moyens de guidage 40 coulissant le long dudit élément souple 16, qui empêchent le bras 4 de pivoter librement. Les moyens de guidage 40 peuvent se présenter sous la forme d'une paire de plots disposés de part et d'autre du volume défini par l'élément souple 16, l'un coulissant au-dessus et l'autre au-dessous de ce volume (figure 5). Ainsi, une pression d'air peut être injectée dans l'actionneur linéaire, ce qui a pour effet de pousser le piston 14 et d'entraîner l'élément souple 16 en translation. Par réaction, l'élément souple 16 entraîne à son tour l'axe de liaison 18 en translation puis en rotation autour du rouleau 17b. Lors de ce mouvement, le bras coulissant 62 est d'abord entraîné en translation puis en rotation. Du fait de la présence des moyens de guidage 40, la trajectoire du bras coulissant 62 est strictement définie et permet d'amener l'élément de fixation de l'extrémité du tube de distribution jusqu'à une position située dans l'axe de travail (figures 6 à 8). Puis le mouvement du piston continue et la trajectoire de l'axe de liaison 18 redevient rectiligne. Ce mouvement permet de pousser l'élément de fixation vers les moyens de maintien 50 selon l'axe de pose (figure 9). La pression pneumatique est alors injectée dans l'autre chambre de l'actionneur. Cela a pour effet de déplacer le porte rivets 7 selon le même chemin mais avec le sens de déplacement opposé et de le ramener dans sa position initiale (figures 10,11) Cet outil peut être utilisé dans l'industrie mécanique pour des opérations d'assemblage de pièces par rivetage ou vissage. Naturellement, d'autres modes de mise en oeuvre, à la portée de l'homme de l'art, auraient pu encore être envisagés sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Outil portatif pour l'installation d'éléments de fixation (24) de pièces, comprenant : - des moyens de distribution (1) d'éléments de fixation, un à un, selon un axe dit de distribution, - des moyens de maintien (50) d'un élément de fixation selon un axe (20) dit de pose, - des moyens de chargement (60) pour transférer un élément de fixation (24) depuis lesdits moyens de distribution jusqu'auxdits moyens de maintien (50), - des moyens de mise en place (23) d'un élément de fixation dans un trou foré sur lesdites pièces, caractérisé en ce que lesdits moyens de chargement (60) effectuent alternativement un mouvement de chargement pour transférer un élément de fixation depuis lesdits moyens de distribution (1) jusqu'auxdits moyens de maintien (50) et un mouvement de retour en position initiale, au cours desquels mouvements lesdits moyens de chargement (60) décrivent un même chemin alternativement dans un sens et dans le sens opposé. 2. Outil portatif selon la revendication 1, dans lequel les moyens de chargement (60) comprennent au moins un bras mobile muni de moyens de réception d'un élément de fixation et des moyens (61) pour actionner ledit bras mobile comprenant au moins un actionneur (12-14) et des moyens de transmission (16-19) du mouvement de l'actionneur au bras mobile, de sorte que les moyens pour actionner le bras mobile, en mouvement alternatif dans un sens puis dans le sens opposé, entraînent le bras mobile selon ledit chemin, alternativement dans un sens puis dans le sens opposé. 3. Outil portatif selon la revendication 2, dans lequel lesdits moyens de transmission se présentent sous la forme d'un élément souple (1b), tendu entre deux rouleaux parallèles (17a, 17b), ledit bras mobile étant assujetti audit élément souple (16). 4. Outil portatif selon la revendication 3, dans lequel ledit actionneur se présente sous la forme d'un actionneur linéaire (12-14), assujetti à l'élément souple (16), pour entraîner ledit élément souple dans la portion linéaire entre les deux rouleaux (17a, 17b). 5. Outil portatif selon la revendication 3, dans lequel ledit actionneur se présente sous la forme d'un actionneur rotatif, pour entraîner au moins un des deux rouleaux (17a, 17b). 6. Outil portatif selon l'une des revendications 3 à 5, dans lequel le bras mobile se présente sous la forme d'un bras pivotant télescopique (4), un article (9) dudit bras étant monté pivotant et un autre article (8) dudit bras étant assujetti auxdits moyens de transmission par un axe de liaison (18), étant apte à se déplacer le long dudit article (9) monté pivotant, et servant de support auxdits moyens de réception 7. Outil portatif selon l'une des revendications 3 à 5, dans lequel ledit bras mobile se présente sous la forme d'un bras coulissant (62), ledit bras étant assujetti auxdits moyens de transmission par un axe de liaison (18) et étant munis de moyens de guidage (40) coulissant le long dudit moyen de transmission. 8. Outil portatif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdits moyens de distribution (1) se présentent sous la forme d'un tube de distribution muni de moyens de recentrage (5) de l'élément de fixation (24). 9. Outil portatif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdits moyens de maintien (50) d'un élément de fixation se présentent sous la forme d'un dispositif élastique (21) apte à coopérer avec au moins une partie de la zone de plus grand diamètre de l'élément de fixation (24), pour le maintenir selon un axe de pose (20). 10. Outil portatif selon la revendication 8 ou 9, dans lequel lesdits moyens de recentrage (5) et/ou lesdits moyens de maintien (50) de l'élément de fixation comprennent au moins un ressort (6,22) dont les spires sont inclinées par rapport à son axe. 11. Outil portatif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les moyens de pose (23) se présentent sous la forme d'un dispositif de poussée ou de rivetage ou de vissage. 12. Outil portatif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdits moyens de chargement (60) sont munis en outre de moyens pour déposer un produit de finition sur l'élément de fixation (24) ou autour dudit trou. 13. Outil portatif selon la revendication 12, dans lequel lesdits moyens pour déposer un produit de finition se présentent sous la forme d'un réservoir (26) contenant ledit produit, lequel est extrudé du réservoir vers le lieu de dépôt. 14. Ensemble d'outils comprenant un outil portatif pour l'installation d'éléments de fixation selon l'une des revendications précédentes et comprenant une perceuse, ledit outil et la perceuse étant aptes à être déplacés d'un demi tour autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de travail, pour positionner alternativement la perceuse et ledit outil dans l'axe de travail. 15. Outil ou ensemble d'outils selon l'une des revendications précédentes, un élément d'un tel outil ou ensemble d'outils servant de point d'accrochage à une machine à commande numérique ou à un robot industriel, pour commander le déplacement dudit outil ou ensemble d'outils par rapport à une pièce à fixer.