Brevet FR2911529A1 — publié le 20080725

DISPOSITIF DE PREHENSION, NOTAMMENT POUR LE MONTAGE D'UNE CREMAILLERE DE DIRECTION DE VEHICULE. La présente invention concerne un dispositif de préhension, notamment pour le montage d'une crémaillère de direction de véhicule, en particulier de véhicule automobile. Des systèmes de direction d'un véhicule très utilisés actuellement comprennent les systèmes de direction à crémaillère, dans lesquels le changement d'axe de rotation s'effectue à l'aide d'une crémaillère. Dans le type dit de direction à assistance électrique , un couple d'assistance, fourni par un moteur électrique, s'additionne au couple volant appliqué par le conducteur, et le système est complété d'une variation de couple fourni en fonction de la vitesse du véhicule. Les directions assistées électriques - désignées aussi par le sigle DAE -permettent de réduire la consommation de carburant des véhicules, et d'améliorer le confort de conduite, notamment à faible vitesse. Les crémaillères de ces DAE à crémaillère sont appelées aussi crémaillères électriques . Dans l'usine terminale de montage des véhicules automobiles, les crémaillères, ou crémaillères électriques, le plus souvent à vérin d'assistance intégré, sont transportées à partir de conteneurs spécifiques vers la ligne de montage. La conception d'une ligne de montage, en particulier de montage automobile, et des différents postes de travail, fait l'objet d'une analyse rigoureuse : les mouvements effectués par chaque opérateur sont étudiés afin de s'assurer, notamment, qu'aucun geste ou effort inutile n'est accompli, que les outils sont à portée de main et que les pièces arrivent le plus près possible de l'opérateur. Les chaînes de fabrication automobile utilisent de nombreux dispositifs mécaniques terminaux ou robots pour la saisie et la manipulation de sous-ensembles, organes ou pièces mécaniques, ainsi que pour la saisie et la manipulation d'outils. Les robots manufacturiers, dans la fabrication automobile et dans beaucoup d'autres domaines, utilisent de nombreux dispositifs de préhension ou préhenseurs . Il en existe divers types, parmi lesquels de très nombreux dispositifs, plus ou moins complexes, à pinces, à ventouses, magnétiques, actionnés par des moyens électriques, pneumatiques, etc. En général, ces dispositifs de préhension existants, en particulier les dispositifs de préhension polyvalents, ne correspondent pas aux attentes des opérateurs en terme de rapidité, de précision et de simplicité de mise en oeuvre. C'est le cas pour la saisie, la manipulation et le montage des crémaillères, en particulier des crémaillères de direction de véhicules sur les lignes de montage automobiles. Le but de la présente invention est de fournir un nouveau dispositif de préhension, notamment pour le montage d'une crémaillère de direction de véhicule, en particulier de véhicule automobile, qui ne présente pas les inconvénients des dispositifs de préhension présents sur les lignes de montage, connus de l'art antérieur, en étant, contrairement à ces derniers, d'utilisation simple et rapide pour l'opérateur de montage. Un autre but de la présente invention est de fournir un tel dispositif de préhension, qui permette à l'opérateur de ne pas dépendre d'une machine qui lui imposerait une cadence, qui permette donc à l'opérateur de travailler à son propre rythme, et d'utiliser un seul moyen de préhension pour des pièces ou sous-ensembles différents, notamment des crémaillères différentes. Un autre but de la présente invention est de fournir un tel dispositif de préhension, qui réponde aux contraintes métier et aux impératifs de qualité, par sa simplicité mais aussi, par exemple, en fonctionnant sans aucune contrainte sur la queue de crémaillère. C'est également un but de la présente invention de fournir un tel dispositif de préhension, qui soit fiable, 5 robuste et économique. Enfin, un autre but de la présente invention est de fournir un nouveau procédé de montage d'une crémaillère de direction de véhicule à l'aide du nouveau dispositif de préhension de l'invention. 10 Pour parvenir à ces buts, la présente invention propose un nouveau dispositif de préhension, notamment pour le montage d'une crémaillère de direction de véhicule, en particulier de véhicule automobile, relié à un moyen de soulèvement de charge, lequel dispositif de 15 préhension comporte un corps de préhenseur se terminant par une première face d'appui, un premier bras de préhension, qui est fixe par rapport au corps de préhenseur et qui se termine par un organe de préhension, et un second bras qui se termine par une deuxième face 20 d'appui, est relié audit moyen de soulèvement de charge et est mobile par rapport au bras fixe, le bras fixe de préhension et le bras mobile se rejoignant sur une articulation portée par le corps de préhenseur, les deux faces d'appui et l'organe de préhension coopérant entre 25 eux pour assurer le serrage et le maintien de la crémaillère en vue de son montage. Selon une caractéristique de l'invention, le premier bras de préhension présente une première extrémité reliée rigidement au corps de préhenseur, et 30 une seconde extrémité portant l'organe de préhension, de façon à permettre la prise de ladite crémaillère entre l'organe de préhension et la première face d'appui du corps de préhenseur. De plus, selon une autre caractéristique de 35 l'invention, le second bras présente une première extrémité solidaire du moyen de soulèvement de charge et une seconde extrémité présentant une deuxième face d'appui conformée pour venir en appui sur la crémaillère. De préférence, il est rapporté un patin sur chaque face d'appui. Le bras fixe de préhension et le bras mobile se rejoignent sur une articulation de type pivot. De préférence, chaque patin rapporté est plastifié, de manière à protéger la surface de la crémaillère. Le moyen de soulèvement de charge peut être un système de type palan. De préférence, il est prévu une poignée, rigidement fixée au corps de préhenseur. La crémaillère peut être une crémaillère électrique de direction assistée électrique. La présente invention propose également un nouveau procédé de montage d'une crémaillère de direction de véhicule, au moyen d'un dispositif de préhension, conforme à celui décrit ci-dessus dans ses grandes lignes. Ce nouveau procédé comporte les étapes suivantes, prises en combinaison : -on positionne une zone de prise de la crémaillère entre le bras fixe de préhension et l'extrémité du corps de préhenseur, - on fait monter le moyen de soulèvement de charge pour provoquer automatiquement le déplacement du bras mobile qui vient alors prendre appui par réaction sur une autre zone de prise de la crémaillère, de manière à saisir la crémaillère en vue de son déplacement à l'endroit de dépose, - on accompagne le dispositif de préhension jusqu'à l'endroit de dépose, - la crémaillère étant positionnée à l'endroit de dépose, le bras mobile s'ouvre automatiquement, et - on retire ensuite le bec du bras fixe de préhension de la crémaillère, et on remonte le dispositif de préhension à vide pour aller chercher une autre crémaillère. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description qui suit d'un mode de réalisation préféré, non limitatif de l'objet et de la portée de la présente demande de brevet, accompagnée de dessins dans lesquels : - la figure 1 est une vue frontale, en perspective, du dispositif de préhension, selon la présente invention, - la figure 2 est une vue latérale, en perspective, du dispositif de préhension de la figure 1, - la figure 3 est également une vue latérale, en perspective, du dispositif de préhension des figures 1 et 2, - la figure 4 est une vue de dessous, en perspective, du dispositif de préhension des figures 1 à 15 3, et - la figure 5 est une vue frontale, en perspective, du dispositif de préhension des figures 1 à 4, en position de saisie d'une crémaillère de direction de véhicule, selon la présente invention. 20 En référence aux dessins des figures 1 à 4, le dispositif de préhension selon la présente invention comporte un corps de préhenseur 1, un premier bras dit bras de préhension 2, fixe par rapport au corps de préhenseur 1, et un second bras 3, mobile par rapport au 25 bras fixe 2. Le bras fixe de préhension 2 et le bras mobile 3 se rejoignent sur une articulation 5 (non représentée en détail), portée par le corps de préhenseur 1. Le corps de préhenseur 1 est prolongé par une 30 partie de forme générale cylindrique, dont la face 1A, orientée vers la crémaillère à saisir, est sensiblement plane. Elle est destinée à venir en contact avec la crémaillère à saisir et manipuler, comme il sera décrit plus loin dans le texte. La face 1A, est avantageusement 35 prolongée par un patin de préhension d'épaisseur déterminée (non représentée), de manière à ne pas endommager la surface de la crémaillère sur laquelle elle est destinée à prendre appui. Comme représenté sur la figure 2, le premier bras de préhension 2 - bras fixe - présente une première extrémité 2A reliée rigidement au corps de préhenseur 1, et une seconde extrémité 2B, recourbée vers la partie 1A. La partie recourbée de la seconde extrémité du bras fixe 2, en forme générale de bec de pince de serrage, est destinée à coopérer avec la face plane 1A du corps de préhenseur 1, de façon à permettre la prise de la crémaillère à manipuler, comme cela sera expliqué plus loin dans le présent texte. Comme représenté plus particulièrement sur les figures 3 et 4, le second bras 3 - ou bras mobile - présente une première extrémité 3A solidaire d'un système de palan, connu en soi, servant à soulever la charge du dispositif de préhension, représenté seulement par son extrémité 6 reliée rigidement l'extrémité 3A du bras de préhension 3. Le bras mobile 3 présente une seconde extrémité 3B coudée qui se termine par une face d'appui apte à prendre appui sur la crémaillère à saisir. Cette face d'appui a deux fonctions principales : une première fonction qui est de participer au serrage de la crémaillère entre le bec et la face 1A, et une seconde fonction qui est d'éviter le basculement de la crémaillère pendant sa manipulation, depuis l'extraction de la crémaillère du conteneur jusqu'à la dépose de la crémaillère in situ sur le berceau moteur. Le bras fixe de préhension 2 et le bras mobile 3 se rejoignent sur une articulation haute de type pivot, connue en soi, désignée par la référence 5, représentée seulement par une extrémité en saillie du corps de préhenseur 1 sur les figures 1, 2 et 5. L'articulation 5 est située à l'intérieur d'une lumière traversante 1D (figure 2) du corps de préhenseur 1, laquelle lumière 1D est elle-même traversée par le bras mobile 3. Avec cette articulation, peut être modifiée la position angulaire du bras mobile 3 par rapport au corps de préhenseur 1 et, donc, par rapport au bras fixe de préhension 2. Avantageusement, Il peut être également prévu un patin à l'extrémité du bras mobile. Ainsi, par exemple, un patin 3C est représenté à l'extrémité 3B du bras mobile 3. Ce patin 3C est plastifié de manière à protéger la surface de la crémaillère. De la même façon, un patin similaire peut être rapporté sur le bec 2B du bras fixe 2. Les longueurs des bras fixe 2 et mobile 3 sont adaptées pour définir respectivement les distances d et D entre la face plane d'appui 1A du corps de préhenseur 1 et l'extrémité 2B (d) du bras fixe 2 et entre la face plane d'appui 1A du corps de préhenseur 1 et l'extrémité 3C (D) du bras mobile 3. Ces distances, d et D, sont réglables pour s'adapter à différents types de crémaillère. Le moyen de soulèvement de charge, auquel est rigidement fixée l'extrémité 3A du bras mobile 3, est un système de type palan, ou tout système équivalent permettant de soulever des objets lourds. Le système de soulèvement de charge fait partie des systèmes associés à la ligne de montage automobile. Le dispositif de préhension comporte une poignée 4, 25 rigidement fixée au corps de préhenseur 1. Le dispositif de préhension tel que décrit ci-dessus est particulièrement adapté à la saisie, à la manipulation et au montage d'une crémaillère de système de direction de véhicule, en particulier d'une 30 crémaillère électrique qui est un sous ensemble d'une direction assistée électrique -ou DAE - de plus en plus employée dans les véhicules automobiles pour réduire leur consommation de carburant et améliorer le confort de conduite, notamment à faible vitesse. 35 En référence au dessin de la figure 5, on a représenté, de manière schématique, une partie d'une crémaillère de type DAE, référencée C, avec une partie crémaillère mécanique proprement dite, de type vis sans fin, référencée 12, comportant un corps sensiblement transversal, référencé 13, de liaison notamment avec la colonne de direction. En référence également au dessin de la figure 5, le fonctionnement du dispositif de préhension est décrit ci-dessous. On positionne d'abord le bec du bras fixe de préhension 2 sous une première zone de prise de la crémaillère C, de manière à pincer la première zone de prise entre le bec et la face plane 1A. Le patin fixé sur la face plane doit permettre d'absorber les différences d'épaisseur de cette première zone. Cette première zone de prise présente une protubérance, dont la face inférieure (en prenant l'orientation de la figure) constitue le premier appui (face d'accrochage du bec). Cette protubérance correspond au rebord 10 du corps de liaison 13 de la crémaillère C. Ce positionnement est réalisé par l'opérateur de montage qui déplace et oriente le dispositif de préhension en le saisissant par la poignée 4. On fait monter ensuite le moyen de soulèvement de charge, c'est-à-dire le moufle de levage inférieur du palan (non représenté) auquel est rigidement fixé le dispositif de préhension, ce qui provoque automatiquement le déplacement du bras mobile 3 qui vient alors automatiquement prendre appui par réaction sur une seconde zone de la crémaillère C, de manière à conforter le serrage de la crémaillère C et éviter son basculement au cours de la manipulation. Cette seconde zone, où se constitue le deuxième appui du dispositif de préhension, est illustrée par une autre partie 11 du corps de liaison 13 de la crémaillère C. L'opérateur de montage peut ensuite continuer de lever la crémaillère C, bridée par le bec 2B et la face plane 1A formant pince de serrage, de façon à sortir la crémaillère C de son conteneur en bord de ligne de montage et à la déplacer à l'endroit de pose souhaité en limitant le basculement de la crémaillère qui, par gravité, est orientée dans la position de montage. Au montage, la dépose de la crémaillère C se fait sur le berceau moteur du véhicule. Dès que le palan dépose la crémaillère C à l'endroit de dépose sur le véhicule, le déverrouillage est automatique. Il suffit, pour cela, d'accompagner la descente du palan, et le bras mobile 3 s'ouvre automatiquement par pivotement autour de la liaison pivot 5 au moment de la dépose. L'effort de serrage n'est alors plus conforté par le bras mobile. L'opérateur peut ensuite fixer la crémaillère sur le berceau, puis désengager le bec de la crémaillère C, et remonter le dispositif de préhension à vide pour aller chercher une nouvelle crémaillère dans le conteneur. Il est à noter que le dispositif de préhension permet également, en particulier en phase de sortie de la crémaillère de son conteneur, d'équilibrer la crémaillère. Le dispositif de préhension selon la présente invention, tel que décrit ci-dessus, présente de nombreux avantages, parmi lesquels : - une utilisation simple et rapide, en particulier 25 dans son mode d'accrochage de la crémaillère, - une utilisation dans laquelle l'opérateur ne dépend d'aucune machine, ce qui lui permet d'effectuer les opérations à son propre rythme, - une utilisation adaptée à l'ensemble des 30 crémaillères différentes ; le dispositif présente un caractère polyvalent pour toutes les directions assistées électriques, qu'il s'agisse de directions à gauche ou à droite, une utilisation qui est telle qu'aucune 35 contrainte mécanique, par contact notamment, n'est exercée sur la queue de la crémaillère, - des manipulations sans effort pour l'opérateur de montage, avec un nombre minimal d'opérations pour saisir la crémaillère, ce qui a pour résultat d'atteindre plus facilement les objectifs de qualité. - un faible coût de réalisation, du fait de la conception simple de ce dispositif selon l'invention. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation principal décrit ci-dessus à titre d'exemple ; d'autres modes de réalisation peuvent être conçus par l'homme de métier sans sortir du cadre et de la portée de la présente invention. D'autre part, la présente invention s'applique également à toutes pièces mécaniques aptes à être saisies par un dispositif de préhension selon l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de préhension, notamment pour le montage d'une crémaillère de direction de véhicule, en particulier de véhicule automobile, relié à un moyen de soulèvement de charge, caractérisé en ce qu'il comporte un corps de préhenseur (1) se terminant par une première face d'appui (1A), un premier bras de préhension (2), qui est fixe par rapport au corps de préhenseur (1) et qui se termine par un organe de préhension (2B), et un second bras (3) qui se termine par une deuxième face d'appui (3B), est relié audit moyen de soulèvement de charge et est mobile par rapport au bras fixe (2), le bras fixe de préhension (2) et le bras mobile (3) se rejoignant sur une articulation (5) portée par le corps de préhenseur (1), les deux faces d'appui (1A, 3B) et l'organe de préhension (2B) coopérant entre eux pour assurer le serrage et le maintien de la crémaillère en vue de son montage. 2. Dispositif de préhension selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier bras de préhension (2) présente une première extrémité (2A) reliée rigidement au corps de préhenseur (1), et une seconde extrémité portant l'organe de préhension (2B), de façon à permettre la prise de ladite crémaillère entre l'organe de préhension (2B) et la première face d'appui (1A) du corps de préhenseur (1). 3. Dispositif de préhension selon l'une quelconque des revendication 1 et 2, caractérisé en ce que le second bras mobile (3) présente une première extrémité (3A) solidaire du moyen de soulèvement de charge et une seconde extrémité (3B) présentant une deuxième face d'appui conformée pour venir en appui sur la crémaillère. 4. Dispositif de préhension selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'il est rapporté un patin (3C) sur chaque face d'appui (1A, 3B). 5. Dispositif de préhension selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le bras fixe de préhension (2) et le bras mobile (3) se rejoignent sur une articulation (5) de type pivot. 6. Dispositif de préhension selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque patin (3C) rapporté est plastifié, de manière à protéger la surface de la crémaillère. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le moyen de soulèvement de charge est un système de type palan. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est prévu une poignée (4), rigidement fixée au corps de préhenseur (1). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la crémaillère (C) est une crémaillère électrique de direction assistée électrique. 10. Procédé de montage d'une crémaillère de direction de véhicule, au moyen d'un dispositif de préhension, conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par les étapes suivantes prises en combinaison : - on positionne une zone de prise (10) de la crémaillère (C) entre le bras fixe de préhension (2) et l'extrémité du corps de préhenseur, - on fait monter le moyen de soulèvement de charge pour provoquer automatiquement le déplacement du bras mobile (3) qui vient alors prendre appui par réaction sur une autre zone de prise (11) de la crémaillère (C), de manière à saisir la crémaillère (C) en vue de son déplacement à l'endroit de dépose, - on accompagne le dispositif de préhension jusqu'à 35 l'endroit de dépose, - la crémaillère (C) étant positionnée à l'endroit de dépose, le bras mobile (3) s'ouvre automatiquement, eton retire ensuite le bec du bras fixe de préhension (2) de la crémaillère (C), et on remonte le dispositif de préhension à vide pour aller chercher une autre crémaillère.