Brevet FR2895690A1 — publié le 20070706

DISPOSITIF D'ASSEMBLAGE DE PIECES PAR PLIAGE La présente invention concerne un dispositif d'assemblage de pièces par pliage et un procédé de sertissage. Le dispositif d'assemblage de l'invention est conformé pour travailler selon le principe du sertissage et plus particulièrement en une étape de pré-sertissage suivie d'une étape de sertissage. Le sertissage est un processus d'assemblage impliquant de soumettre le ou les éléments avec lequel ou lesquels on doit sertir un objet, à une force extérieure supérieure à la limite d'élasticité du matériau du ou des éléments sertissants. Dans le domaine automobile, le sertissage est utilisé, par exemple, pour l'assemblage de deux ou plusieurs tôles les unes avec les autres en pliant le bord d'un premier panneau sur le ou les bords du ou des autres panneaux. Pour des petites quantités de pièces, ce travail est généralement fait par des robots de fabrication, alors qu'il est fait par des presses pour des grandes quantités de pièces. Lorsque l'on utilise un robot de fabrication, qui est généralement un automate à axes multiples, il faut programmer le déplacement du bras du robot, porteur de l'outil de sertissage, souvent un galet ou une molette, c'est-à-dire il faut enseigner un trajet de déplacement prédéterminé au bras du robot. De plus, il faut régler la puissance d'appui du bras du robot sur les pièces à sertir de manière à obtenir un résultat régulier de sertissage et notamment de manière à éviter que la tôle ne soit écrasée aux bords des pièces serties. Toutefois, puisque le trajet idéal de déplacement de l'outil de sertissage est un trajet spatial, car maintenue à une distance constante de la surface d'appui d'une matrice sur laquelle sont disposées les pièces à sertir, il est pour le moins très difficile, voire même presque impossible, de faire exécuter le trajet idéal au bras de robot. Pour apporter une solution à ce problème de précision du trajet, des bras de robots ont été équipés de mécanismes à ressort ou de mécanismes avec asservissement d'effort. Dans le dernier cas, l'effort a été fourni par exemple par un vérin hydraulique ou pneumatique ou par un moteur électrique et a été contrôlé par un capteur. Une autre solution, proposée dans le document FR-A-2 843 549, consiste à utiliser un moteur électrique et un système à bielle et excentrique. Toutefois, ces propositions ne résolvent pas de manière 5 satisfaisante le problème d'un trajet précis de l'outil de sertissage déplacé le long du bord périphérique des pièces à sertir. En effet, lorsque l'on effectue un sertissage moyennant un galet, la position du galet à chaque instant - et donc le trajet du galet en tant que suite des positions du galet au fil des différents instants - risque 10 d'être faussée par rapport au trajet programmé par la propre élasticité du bras de robot et aussi par un comportement irrégulier du matériau des pièces à sertir. Pour remédier à ces influences, le document EP-A-O 577 876 décrit un appareil de sertissage du type à galet dans lequel le galet de 15 sertissage est supporté de manière mobile moyennant un élément élastique, de préférence un ressort hélicoïdal de compression. Ce moyen élastique permet d'absorber toute différence entre le trajet théorique programmé et le trajet réel effectué par le galet. Cependant, même cette disposition ne palie pas entièrement les 20 problèmes d'imprécision du sertissage, car elle n'est que réactive. En effet, la qualité de compensation des différences de trajet dépend du choix des caractéristiques du moyen élastique, notamment du module d'élasticité du ressort. Le but de l'invention est de proposer une disposition de tête de 25 bras de robot qui permette plus activement de remédier aux inconvénients énoncés plus haut. Toutefois, la proposition doit porter sur des moyens simples, car plus on ajoute d'éléments actifs pour compenser les variations de position de l'outil, même si ces moyens actifs on un rôle 30 d'asservissement, plus on augmente la probabilité d'une défaillance technique et, en même temps, plus on introduit de nouvelles variables au lieu de les réduire. Le but de l'invention est atteint avec un dispositif d'assemblage de pièces par pliage d'un bord d'un premier panneau sur un bord d'au moins un deuxième panneau, le dispositif comprenant un bras porteur d'un outil destiné à exercer un effort sur le bord du premier panneau pour pouvoir plier le bord du premier panneau vers le ou les bords du ou des autres panneaux et pour pouvoir ensuite appliquer le bord du premier panneau sur le ou les bords du ou des autres panneaux, le bras étant monté axialement mobile par rapport à un corps du dispositif et sous contrainte exercée par un moyen élastique. Conformément à l'invention, le moyen élastique est monté entre deux brides mobiles dont chacune est disposée de manière à pouvoir être déplacée à partir d'une position de repos respective, et le bras est conformé pour déplacer avec lui, suivant le sens de son déplacement axial, l'une ou l'autre des deux brides mobiles de manière à rapprocher les deux brides l'une à l'autre. Le dispositif d'assemblage de l'invention est conçu de manière à pouvoir permettre une variation de position en Z de la tête de sertissage, notamment de l'outil destiné à exercer un effort sur le bord A plié. La variation de position en Z est de l'ordre de +1 et -1 millimètre. L'effort appliqué à l'outil du dispositif d'assemblage est obtenu par le robot qui fait varier la force en écrasant ou en étirant plus ou moins le dispositif d'assemblage. Afin de pallier les écarts de trajectoire de l'outil, et pour augmenter ou diminuer l'effort de pré-sertissage ou de sertissage, le dispositif d'assemblage de l'invention permet une variation de position en Z de 20 millimètres dont 1 millimètre pour l'écart de trajectoire du robot et donc de l'outil et de 19 millimètres pour l'effort de compression du ressort incorporé dans le dispositif d'assemblage de l'invention. Le dispositif de l'invention est par ailleurs conçu de manière à pouvoir former une tête de sertissage montée sur une extrémité libre d'un bras de robot. La présente invention est expliquée ci-après à l'aide de l'exemple d'un sertissage par roulage. Il va sans dire que des sertissages par des outils produisant un effet comparable sont également compris dans le principe de la présente invention. Un tel autre outil est, par exemple, un couteau déflecteur agissant dans des applications où la friction entre l'outil et le matériau à plier le permet, le cas échéant associé à un refroidissement et/ou graissage. La présente invention concerne également les caractéristiques ci-après, considérées isolément ou sous toutes combinaisons techniquement possibles : - le bras est monté axialement mobile à l'intérieur d'un fourreau intérieur et d'un fourreau extérieur entourant le fourreau intérieur et formant avec lui le corps du dispositif, le fourreau intérieur et le fourreau extérieur présentant chacun une butée annulaire sur laquelle prend appui respectivement l'une ou l'autre des deux brides mobiles lorsque le bras est en une position de repos ; - le moyen élastique est un ressort hélicoïdal et les deux brides 15 mobiles sont des brides annulaires, le ressort et les brides étant disposés coaxialement autour du bras ; - le bras comporte deux épaulements annulaires destinés à recevoir en appui respectivement l'une ou l'autre des deux brides mobiles lorsque le bras est en position de repos ; 20 - le bras est disposé à l'intérieur du corps du dispositif et conformé, quant aux épaulements, pour déplacer avec lui lors d'un déplacement axial celle des deux brides mobiles qui se trouve en position arrière par rapport au sens du déplacement du bras alors que simultanément celle des deux brides mobiles qui se trouve alors en 25 position avant reste en appui sur celle des deux butées annulaires des deux fourreaux intérieur et extérieur qui se trouve alors en position avant par rapport au sens de déplacement du bras ; - l'outil est une molette. Le dispositif d'assemblage de l'invention est donc conçu de 30 manière à régler un effort de pliage en début de l'application de l'outil, par exemple un effort entre 20 et 300 daN, en fonction de la course de la tête d'assemblage. Grâce à cette disposition de l'invention, l'effort appliqué à l'outil, lorsque celui-ci est poussé, est obtenu par le déplacement du bras portant l'outil, vers l'intérieur et par la compression du ressort sur une butée intérieure du dispositif d'assemblage. Contrairement à cela, lorsque l'outil est appliqué en le tirant, l'effort est obtenu par le déplacement du bras supportant l'outil, vers l'extérieur du dispositif, ce qui entraîne une compression du ressort vers la butée extérieure du dispositif. La description de l'invention en référence aux figures précisera la position relative intérieure et relative extérieure des butées en question. Le but de l'invention est également atteint avec un procédé de sertissage permettant d'assembler des pièces par pliage d'un bord d'un premier panneau sur un bord d'au moins un deuxième panneau, moyennant un dispositif comprenant un bras porteur d'un outil destiné à exercer un effort sur le bord du premier panneau pour pouvoir plier le bord du premier panneau vers le ou les bords du ou des autres panneaux et pour pouvoir ensuite appliquer le bord du premier panneau sur le ou les bords du ou des autres panneaux, le bras étant monté axialement mobile par rapport à un corps du dispositif et sous contrainte exercée par un moyen élastique. Le procédé comprend au moins les étapes suivantes : - première approche du bras et premier positionnement de l'outil en contact avec une surface d'appui d'une matrice portant les panneaux à assembler, -application d'un effort de pré-sertissage sur le bras porteur d'un outil, accompagnée d'une compression du moyen élastique suivant une course programmée, - premier déplacement de l'outil suivant une trajectoire programmée, accompagné d'un maintient de l'effort par le moyen 30 élastique, - seconde approche du bras et second positionnement de l'outil en contact avec du bord du premier panneau, - application d'un effort de sertissage sur le bras porteur d'un outil, accompagnée d'une compression du moyen élastique suivant une course programmée, - second déplacement de l'outil suivant une trajectoire programmée, accompagné d'un maintient de l'effort par le moyen élastique. Lors de l'utilisation du dispositif de l'invention, on effectue d'abord un pré-sertissage et ensuite le sertissage. A cet effet, on approche le robot une première fois et positionne l'outil en contact de la surface d'appui de la matrice sur laquelle est posé le matériau à sertir. Lorsque l'outil est en contact avec le chanfrein de la matrice, la tôle d'un premier panneau est pré-pliée sur le ou les bords du ou des autres panneaux à sertir. L'effort de pré-sertissage est fourni par le robot qui comprime le ressort de la tête, c'est-à-dire du dispositif d'assemblage, suivant une course programmée. Ensuite, le robot déplace l'outil autour de la pièce suivant une trajectoire programmée. Sur toute la trajectoire, l'effort de pré-sertissage est maintenu par le ressort. Cet effort est programmé et peut varier en fonction des conditions de pré-sertissage, par exemple en fonction de la hauteur du bord, du rayon, du matériau de la tôle, de l'épaisseur de la tôle, etc. Pour effectuer le sertissage, on approche le robot une seconde fois et positionne le bras du robot et, ainsi, l'outil sur la tôle à sertir. Ensuite, la tôle est sertie moyennant l'outil suivant le même principe et avec le même effort de sertissage que pour le pré-sertissage. L'effort peut varier en fonction des conditions de sertissage. Le pré-sertissage et le sertissage peuvent être réalisés en poussant ou en tirant. Un capteur de déplacement intégré à la tête permet au robot de corriger en boucle la trajectoire pour avoir un effort constant au galet. La configuration des pièces à sertir (petit rayon, angles ...) et la nature des tôles à sertir peuvent amener à utiliser différents outils, par exemple différentes molettes. Elles sont rangées dans un magasin de stockage où le robot se présente sur un poste pour changer le type de molette. Le dispositif de l'invention présente un certain nombre d'avantages, parmi lesquelles on peut citer que la tête, qu'elle travaille en tirant ou en poussant, comprime dans les deux cas le même ressort. Les efforts passent par l'axe de la tête, le guidage est dans l'axe de la tête, il est assuré par un axe qui coulisse dans deux bagues bronze, le tout est bloqué en rotation par un coulisseau déporté. Par rapport aux solutions antérieures, le coût de la tête est divisé par trois. Ceci rend le dispositif particulièrement intéressant aux petites séries ; elles sont aujourd'hui traitées comme les grandes par rapport à la solution d'origine. Une application particulièrement intéressante du dispositif de l'invention est le sertissage de parties d'ouvrants telles des capots, volets, portes ..., où les temps de cycles sont supérieurs à 50 secondes. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description ci-après d'un mode de réalisation de l'invention, la description étant faite en référence aux dessins, dans lesquels : - la figure 1 représente un dispositif d'assemblage selon un mode de réalisation préféré de l'invention, en une vue en perspective ; - la figure 2 montre le dispositif de la figure 1 en une coupe axiale 20 ; -les figures 3A et 3B représentent schématiquement les étapes de pré-sertissage et de sertissage de tôle en tirant une molette ; et - les figures 4A et 4B représentent schématiquement un sertissage de tôle à l'aide d'une molette appliquée par poussage. 25 La figure 1 montre une vue en perspective simplifiée d'un dispositif d'assemblage de l'invention. Ce dispositif est destiné à assembler des pièces par pliage, par exemple, comme représenté sur les figures 3A, 3B, 4A et 4B, d'un bord B1 d'un premier panneau P1 en une tôle d'acier, sur un bord B2 d'un deuxième panneau P2 en une autre tôle 30 d'acier, le pliage étant effectué avec une molette 1. Le dispositif comprend à cet effet des moyens 1, 2 conformés pour plier le bord B1 du premier panneau P1 vers le bord B2 de l'autre panneau P2 et pour pouvoir ensuite appliquer le bord B1 sur le bord B2. Les différents éléments de la mécanique interne du dispositif d'assemblage sont réunis dans un fourreau extérieur 4 ayant un rebord 11 sur lequel sont empilés les rebords d'autres éléments nécessaires au montage du dispositif sur le robot. Le dispositif d'assemblage comprend plus particulièrement, outre le galet ou la molette 1, un bras 2 porteur de l'outil destiné à exercer un effort sur le bord B1 du premier panneau Pl pour le plier et pour l'appliquer ensuite sur le second panneau P2. Le dispositif comprend également un ressort de compression 5 assurant l'appui de l'outil 1 sur le bord B1 du premier panneau Pl, et cela aussi bien en tirant qu'en poussant l'outil 1. Le bras 2 est monté axialement mobile à l'intérieur d'un fourreau intérieur 3 et d'un fourreau extérieur 4 entourant le fourreau intérieur 3. Le fourreau intérieur 3 et le fourreau extérieur 4 forment ensemble le corps du dispositif et présentent chacun une butée annulaire 6, 7 sur laquelle le ressort 5 prend appui respectivement par l'une ou par l'autre de ses deux extrémités 5A, 5B lorsque le bras 2 est en une position de repos ou de référence. Le ressort 5 est disposé entre deux brides 8, 9 annulaires dont une première bride 8 est conformée pour prendre appui sur la butée 6 du fourreau intérieur 3, lorsque le bras 2 est déplacé vers l'intérieur du corps du dispositif, et dont la seconde bride 9 est conformée pour prendre appui sur la butée 7 du fourreau extérieur 4, lorsque le bras 2 est déplacé vers l'extérieur du corps du dispositif. Par ailleurs, le bras 2 comporte un premier épaulement annulaire 21 sur lequel la seconde bride 9 du ressort 5 prend appui lorsque le bras 2 est déplacé vers l'intérieur du corps du dispositif. Le bras 2 comporte également un second épaulement annulaire 30 22 sur lequel la première bride 8 du ressort 5 prend appui lorsque le bras 2 est déplacé vers l'extérieur du corps du dispositif. Ainsi, le bras 2 est pourvu d'épaulements 21, 22 et disposé à l'intérieur du corps du dispositif de manière à pouvoir déplacer avec lui, lors d'un déplacement axial, celle des deux brides mobiles 8, 9 qui se trouve en position arrière par rapport au sens du déplacement du bras 2. En même temps, celle des deux brides mobiles 8, 9 qui se trouve alors en position avant reste en appui sur celle des deux butées annulaires 6, 7 des deux fourreaux intérieur 3 et extérieur 4 qui se trouve alors en position avant par rapport au sens de déplacement du bras 2. Il en résulte une compression du ressort 5 quel que soit le sens du déplacement du bras. Autrement dit, que le dispositif de sertissage soit utilisé en tirant 10 l'outil ou qu'il soit utilisé en poussant l'outil, dans les deux cas le ressort est comprimé et présente ainsi le même comportement élastique. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'assemblage de pièces par pliage d'un bord (B 1) d'un premier panneau (Pl) sur un bord (B2) d'au moins un deuxième panneau (P2), le dispositif comprenant un bras (2) porteur d'un outil (1) destiné à exercer un effort sur le bord (B 1) du premier panneau (Pl) pour pouvoir plier le bord (B 1) du premier panneau (Pl) vers le ou les bords (B2) du ou des autres panneaux (P2) et pour pouvoir ensuite appliquer le bord (B 1) du premier panneau (Pl) sur le ou les bords (B2) du ou des autres panneaux (P2), le bras (2) étant monté axialement mobile par rapport à un corps (3, 4) du dispositif et sous contrainte exercée par un moyen élastique (5), caractérisé en ce que le moyen élastique (5) est monté entre deux brides mobiles (8, 9) dont chacune est disposée de manière à pouvoir être déplacée à partir d'une position de repos respective et en ce que le bras (2) est conformé pour déplacer avec lui, suivant le sens de son déplacement axial, l'une (8) ou l'autre (9) des deux brides mobiles de manière à rapprocher les deux brides (8, 9) l'une à l'autre. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisée en ce que le bras (2) est monté axialement mobile à l'intérieur d'un fourreau intérieur (3) et d'un fourreau extérieur (4) entourant le fourreau intérieur (3) et formant avec lui (3) le corps (3, 4) du dispositif, le fourreau intérieur (3) et le fourreau extérieur (4) présentant chacun une butée annulaire (6, 7) sur laquelle prend appui respectivement l'une (8) ou l'autre (9) des deux brides mobiles (8, 9) lorsque le bras (2) est en une position de repos. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le moyen élastique (5) est un ressort hélicoïdal et en ce que les deux brides mobiles (8, 9) sont des brides annulaires, le ressort et les brides étant disposés coaxialement autour du bras (2). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le bras (2) comporte deux épaulements annulaires (21, 22) destinés à recevoir en appui respectivement l'une ou l'autre des deux brides mobiles (8, 9) lorsque le bras (2) est en position de repos. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que le bras (2) est disposé à l'intérieur du corps (3, 4) du dispositif et conformé, quant aux épaulements (21, 22), pour déplacer avec lui (2) lors d'un déplacement axial celle des deux brides mobiles (8, 9) qui se trouve en position arrière par rapport au sens du déplacement du bras (2) alors que simultanément celle des deux brides mobiles (8, 9) qui se trouve alors en position avant reste en appui sur celle des deux butées annulaires (6, 7) des deux fourreaux intérieur (3) et extérieur (4) qui se trouve alors en position avant par rapport au sens de déplacement du bras (2). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'outil (1) est une molette. 7. Procédé de sertissage permettant d'assembler des pièces par pliage d'un bord (B 1) d'un premier panneau (Pl) sur un bord (B2) d'au moins un deuxième panneau (P2), moyennant un dispositif comprenant un bras (2) porteur d'un outil (1) destiné à exercer un effort sur le bord (B 1) du premier panneau (Pl) pour pouvoir plier le bord (B 1) du premier panneau (P1) vers le ou les bords (B2) du ou des autres panneaux (P2) et pour pouvoir ensuite appliquer le bord (B 1) du premier panneau (Pl) sur le ou les bords (B2) du ou des autres panneaux (P2), le bras (2) étant monté axialement mobile par rapport à un corps (3, 4) du dispositif et sous contrainte exercée par un moyen élastique (5), caractérisé en ce que le procédé comprend au moins les étapes suivantes : - première approche du bras (2) et premier positionnement del'outil (1) en contact avec une surface d'appui d'une matrice portant les panneaux (P1, P2) à assembler, -application d'un effort de pré-sertissage sur le bras (2) porteur d'un outil (1), accompagnée d'une compression du moyen élastique (5) 5 suivant une course programmée, - premier déplacement de l'outil (1) suivant une trajectoire programmée, accompagné d'un maintient de l'effort par le moyen élastique (5), - seconde approche du bras (2) et second positionnement de l'outil 10 (1) en contact avec le bord (B 1) du premier panneau (Pl), -application d'un effort de sertissage sur le bras (2) porteur d'un outil (1), accompagnée d'une compression du moyen élastique (5) suivant une course programmée, - second déplacement de l'outil (1) suivant une trajectoire 15 programmée, accompagné d'un maintient de l'effort par le moyen élastique (5). 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre en poussant l'outil (1). 9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre en tirant l'outil (1). 20