Brevet FR2949989A1 — publié le 20110318

Dispositif d'assemblage de pièces entre elles, notamment de pièces de carrosserie d'un véhicule. [000li La présente invention concerne un dispositif d'assemblage de pièces entre elles, notamment de pièces de carrosserie d'un véhicule. [0002] La présente invention concerne plus particulièrement un dispositif de positionnement d'une pièce sur un support, comprenant un moyen de déplacement de la pièce à assembler sur un support. [0003] Il est connu des véhicules dont la fabrication comprend une étape de positionnement d'un pavillon sur des côtés d'habitacle. Une telle étape a pour but de superposer les pièces de tôlerie de côtés d'habitacle au pavillon afin d'opérer par la suite leur fixation selon un procédé de soudage par des points de soudure électrique. L'une des pièces de tôlerie formant l'un des côtés d'habitacle est la peau de carrosserie qui est rendue visible de l'extérieur du véhicule. Une autres des pièces de tôlerie formant l'un des côtés d'habitacle est une doublure d'arc de pavillon qui, une fois assemblée à la peau de carrosserie, définit une poutre dont la rigidité est augmentée par l'ajout d'une âme d'arc de pavillon située entre la peau de carrosserie et la doublure. [0004 A titre d'exemple, chaque point de soudure électrique est destiné à fixer ensemble le pavillon, la peau de carrosserie et l'âme d'arc de pavillon. Pour rendre cela possible, des ouvertures sont pratiquées au travers de la doublure d'arc de pavillon. Une partie de l'outil de soudage est ainsi apte à passer au travers de chaque ouverture. De telles ouvertures ont pour inconvénient de fragiliser la poutre d'arc de pavillon qui est un élément de structure important étant donné qu'il délimite la partie supérieure d'une cellule de survie pour les occupants du véhicule. [0005] Un tel assemblage du pavillon sur les arcs de pavillon a en outre pour inconvénient de nécessiter une gorge qui s'étend le long du toit, qui doit être dissimulée au moyen d'une garniture rapportée et fixée par des clips. [0006] Pour s'affranchir de ces inconvénients, il est également connu d'assembler le pavillon au côté d'habitacle par la technique du soudobrasage laser, qui a pour avantage de s'effectuer seulement depuis le côté extérieur du véhicule. Il consiste -2 principalement en la création d'un cordon de métal ou d'alliage d'apport qui est d'aspect lisse et régulier tout du long du toit. [0007] Le recours au soudobrasage a en outre l'avantage de permettre un positionnement final du pavillon sensiblement au droit de la partie sommitale de la peau de carrosserie délimitant l'arc de pavillon, conférant ainsi un assemblage d'une qualité recherchée. La peau de carrosserie de l'arc de pavillon, contre laquelle est disposé en appui un bord latéral du pavillon, comprend pour ce faire un bord intérieur sensiblement incliné, par rapport à un plan médian s'étendant verticalement et de façon parallèle à l'axe longitudinal au véhicule. [0008] Par symétrie, l'autre côté d'habitacle comprend un bord intérieur incliné de sorte qu'ils forment ensemble une partie d'un encadrement surfacique de section transversale sensiblement en V, contre lequel les bords du pavillon sont aptes à venir en appui. [0009] Un tel encadrement de pavillon permet un positionnement quasi autonome du pavillon sur les côtés d'habitacle avant l'opération de fixation par soudobrasage. Le poids du pavillon n'est cependant pas suffisant à lui seul pour vaincre certains contre-efforts ce qui génère un risque de mauvais positionnement du pavillon sur la structure du véhicule. De tels contre-efforts sont par exemple issus de plots de mastic de calage qui ont été préalablement disposés entre le pavillon et la caisse, et dont la viscosité entache le centrage du pavillon par rapport à l'encadrement de pavillon définit en partie par les côtés d'habitacle. Ils peuvent aussi être issus de dispersions dans la fabrication de la caisse, notamment de la fabrication et l'agencement des pièces de structure qui délimitent un encadrement de pavillon sensiblement de forme trapézoïdale et non rectangulaire du moins symétrique par rapport à un plan vertical d'axe longitudinal, comme la théorie le conçoit. Ils peuvent encore être issus de frottements, comme par exemple les frottements liés au déplacement du pavillon sur la caisse ou ceux issus d'un déplacement libre d'un élément du dispositif d'assemblage de pièces utilisé. Tous ces contre-efforts entachent le véhicule d'une moindre qualité perçue. [ooi o] Un but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur relevés ci-dessus. 2949989 -3 [0011] A cette fin, le dispositif d'assemblage selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de vibration destiné à déplacer selon un mouvement vibratoire au moins l'une d'entre la pièce à assembler et le support, le 5 mouvement vibratoire s'effectuant selon une amplitude et une fréquence prédéterminées définies selon le déplacement de la pièce d'une position initiale théorique vers une position finale dépendante du support et de ses tolérances de fabrication. [0012] Un tel dispositif permet d'exploiter le principe selon lequel la pièce à 10 assembler et le support associé génèrent des efforts et des contre-efforts permettant de guider rapidement la pièce vers une position finale de positionnement centré par rapport au support. [0013] Par ailleurs, le dispositif selon l'invention peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : 15 - ledit moyen de vibration comprend au moins une unité de vibration disposée sur ledit moyen de déplacement de la pièce à assembler sur le support, ce qui garantit un rendement optimal des effets des vibrations leur du déplacement de la pièce sur le support ; - ledit moyen de déplacement comprend un plateau de préhension monté de façon 20 articulé en translation sur une interface de liaison à un bras manipulateur ou un robot, la translation s'effectuant de préférence selon deux axes orthogonaux définissant un plan sensiblement parallèle à la pièce à assembler, ce qui permet de maintenir une précision dans le positionnement établit par le bras manipulateur ou le robot qui se trouve en partie isolé des vibrations ; 25 - ledit moyen de vibration comprend au moins une unité de vibration située sur le plateau de préhension, l'unité de vibration étant apte à créer un mouvement vibratoire du plateau de préhension par rapport à l'interface de liaison , ce qui représente une solution intermédiaire ayant pour avantage la simplicité de conception et la réalisation à moindre coût ; 30 - le plateau de préhension comprend au moins une unité de vibration montée solidaire à une ventouse à soufflets, celle-ci étant destinée à maintenir par dépression la pièce à assembler sur le plateau de préhension, un tel agencement au - 4 plus proche du moyen de maintien de la pièce sur le préhenseur évite ainsi une déperdition de l'effet vibratoire sur la pièce à assembler ; - chaque ventouse liée à une unité de vibration est montée sur le plateau de préhension par le biais d'un cylindre bloc disposé dans un logement dédié, le cylindre bloc comprenant une ouverture au travers de laquelle un axe de fixation de la ventouse à l'unité de vibration est apte à passer, ce qui permet de localiser les efforts de vibration dans une zone ciblée du préhenseur et de filtrer cet effort afin qu'il ne perturbe pas le fonctionnement du moyen de déplacement de la pièce sur la support ; - ledit moyen de vibration comprend au moins une unité de vibration apte à venir en appui sur le support, ce qui représente une conception robuste étant donné la nécessite de fixation de chaque élément vibrant sur une installation calibrée pour maintenir le support dans une position verticale prédéfinie ; - le mouvement vibratoire a une amplitude comprise entre 2 et 6 mm, de préférence 4 mm, et/ou une fréquence comprise entre 10 et 30 Hz, de préférence 20 Hz, ce qui représente une fréquence d'oscillation élevée de la pièce par rapport au support, et un faible déplacement permettant une approche fine de la pièce sur la support pour un positionnement final de grande précision. [0014] L'invention concerne également un procédé mettant en oeuvre un dispositif de positionnement d'une pièce sur un support comportant tout ou partie des caractéristiques susmentionnées, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de mise en vibration de la pièce par rapport au support s'effectuant en concomitance d'une étape de déplacement d'une position théorique de la pièce vers une position finale sur le support, ce qui permet avantageusement de ne pas dégrader le temps de positionnement de la pièce sur le support ; [0015] L'invention concerne également le véhicule, notamment du type d'une automobile, comprenant au moins une pièce et un support, la pièce étant une pièce de carrosserie formant le pavillon, le support étant un ensemble de côtés d'habitacle, caractérisé en ce que le pavillon est positionné sur les côtés d'habitacle selon le procédé susmentionné afin de garantir un niveau d'assemblage et de qualité perçue remarquable pour tout type de véhicule utilisant un tel procédé de positionnement. - 5 [0016] D'autres avantages et particularités de l'invention ressortent de la description de modes de réalisation faite ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente, selon une coupe transversale, de façon schématique un dispositif de positionnement d'une pièce sur un support, selon l'invention ; - la figure 2 représente, selon une coupe transversale, le dispositif de la figure 1 dans un état de déplacement final de la pièce sur le support ; - la figure 3 représente, selon une coupe transversale, un moyen de vibration utilisé sur le dispositif des figures 1 et 2 ; - la figure 4 représente, selon une coupe transversale, une variante de réalisation du dispositif de la figure 1 ; et - la figure 5 représente, selon une coupe transversale, un autre mode de réalisation du dispositif de positionnement d'une pièce sur un support, selon l'invention. [0017] Dans ce qui suit sera décrit un dispositif de positionnement d'une pièce sur un support qui est destiné à être disposé dans une installation industrielle dédiée à la fabrication en série d'un véhicule du type d'une automobile. [0018] Bien entendu, un tel environnement industriel n'est aucunement limitatif qu'en à la destination de l'invention, tout au plus donnée à titre d'exemple. [0019] Un tel dispositif est représenté sur la figure 1 et porte la référence générale 1 est ici utilisé pour agencer une pièce 2 de carrosserie formant le pavillon du véhicule, par rapport au support 3 définit en partie par des côtés d'habitacle délimitant les côtés latéraux du véhicule et par des traverses 9 de liaison des côtés d'habitacle entre eux. [0020] Le support 3 délimite une partie d'un encadrement de la pièce 2 et présente avec des traverses 9 sensiblement parallèle entre elles, un profil théorique sensiblement rectangulaire. [0021] Un moyen de déplacement 4, comprenant un robot relié à un outil de préhension et de pose de la pièce 2. A cet effet, l'outil comprend un plateau 41 de préhension muni d'au moins une ventouse 44 à soufflet. 2949989 -6 [0022] Chaque ventouse 44 est destinée à fournir par un phénomène de dépression d'air, l'effort nécessaire au maintien de la pièce 2 sur ledit moyen de déplacement 4. Le plateau 41 de préhension est mobile par rapport à une interface 42 de liaison qui relie le plateau 41 au robot 43. La mobilité du plateau 41 sur l'interface 42 est 5 réalisée de préférence par des billes ensachées dans des supports ménagés sur l'interface 42. Le plateau 41 comprend des parois de retenue de l'interface qui s'étendent au droit des billes. Le plateau 41 définit ainsi une zone surfacique contre laquelle les billes sont disposées en appui et aptes à rouler de sorte que le plateau 41 est rendu mobile par rapport à l'interface 42 de liaison, selon un plan définit par 10 ladite zone surfacique susmentionnée. Le montage libre du plateau 41 de préhension sur l'interface 42 de liaison au robot s'effectue selon une translation dans un plan d'axes horizontaux et orthogonaux entre eux. [0023] Sur la figure 1, le support 3 comprend des parois inclinées qui convergent l'une vers l'autre, et vers le bas. De telles parois inclinées délimitent des rampes le 15 long desquelles la pièce 2 est destinée à coulisser lors de son déplacement vers le bas, c'est ûà-dire vers sa position finale de centrage, visible sur la figure 3. Pour rendre possible un tel déplacement, la pièce 2 comprend des bords latéraux recourbés. [0024] Chaque support 3 est relié par au moins une traverse 9 sur laquelle des plots 20 de calage 8 sont disposés de façon linéaire et discontinue en l'espèce. L'ensemble constitué de la traverse 9 et d'un support 3 délimite une gorge à l'intérieure de laquelle un des bords recourbés de la pièce 2 est destiné à prendre place, comme cela est rendu visible sur la figure 2. [0025] Selon un premier mode de réalisation, le dispositif 1 de positionnement de la 25 pièce 2 sur la pièce 3 comprend un moyen de vibration 5 destiné à créer un déplacement relatif de la pièce 2 par rapport à la pièce 3. La pièce 2 est ainsi apte à vibrer sous l'effet du passage d'un état inactif à un état actif d'au moins une unité de vibration 6 montée sur le plateau 41 de préhension de la pièce 2. L'effet d'une telle vibration est représenté par des traits en pointillés sur la figure 1. [0026] Le dispositif 1 comprend au moins une unité de vibration 6. De préférence, l'unité de vibration 6 est disposée au droit d'une ventouse 44 à soufflet qui est destinée à maintenir l'un des bords latéraux de la pièce 2, c'est-à-dire au plus proche 2949989 -7 des parties de la pièce 2 venant en appui contre le support 3, comme cela est représenté sur les figures 1 à 3 annexées. [0027] Un tel agencement est remarquable d'un point de vue de la transmission de l'effort de vibration qui s'effectue avec peu de pertes. En outre, la transition d'un état 5 inactif à un état passif de l'unité de vibration 6 s'effectue rapidement de sorte que la pièce 2 est rapidement mise dans en mouvement vibratoire, aussi qualifié de mouvement oscillatoire, par l'unité 6 dédiée. Une telle incidence a un fort impact sur la réponse du dispositif 1 de positionnement optimal de la pièce 2 sur le support 3, ce qui lui permet d'être intégré dans une installation industrielle où le temps alloué à une 10 telle opération de positionnement est contraint par la valeur temps. [0028] Sur la figure 3, qui représente un mode de réalisation préféré de l'agencement de l'unité de vibration 6 sur le dispositif 1, l'unité 6 est directement reliée à un axe 47 de fixation dont l'une des extrémités est montée solidaire à la ventouse 44. Le plateau 41 de préhension comprend un logement 46 de forme complémentaire à 15 celle d'un cylindre bloc 45 que le logement est destiné à accueillir. [0029] Le cylindre bloc 45 est destiné à filtrer les vibrations pour ne pas transmettre celle-ci au plateau 41 de préhension. Pour ce faire, le cylindre bloc est réalisé dans un matériau en plastique, tel un polymère ayant une propriété de déformation élastique appropriée. 20 [0030] Selon une variante au mode de réalisation préféré, l'unité 6 de vibration est montée sur le plateau 41 afin de mettre ce dernier en vibration. Dans ce cas, au moins une unité 6 est nécessaire pour faire entrer en vibration la pièce 2 maintenue au plateau 41 vibrant. Une telle variante de réalisation a l'avantage d'une conception simplifiée et moins couteuse. 25 [0031] La figure 4 représente ce mode de réalisation où deux unités 6 de vibration sont représentées de façon sensiblement symétrique par rapport à un plan médian audit moyen de déplacement 4, afin de mettre en vibration le plateau 41 de maintien de la pièce 2, comme cela est représenté par des traits en pointillés. Par une telle implantation, chaque ventouse 44 de liaison de la pièce 2 au plateau 41 est destinée 30 à transmettre le mouvement d'oscillation provenant des unités 6. [0032] L'invention couvre aussi un autre mode de réalisation, représenté sur la figure 5, où l'unité de vibration 6 est apte à venir en appui contre chaque support 3. Chaque 2949989 -8 unité 6 est dans ce cas liée à un moyen de maintien non représenté des côtés d'habitacle dans leur position vertical. Chaque unité 6 de vibration est par exemple montée de façon articulée autour dudit moyen de maintien de sorte qu'elles sont aptes à passer d'une position d'éloignement à une position active de mise en appui 5 sur les côtés d'habitacle. [0033] Dans ce cas, les pièces mises en vibration sont le support 3 de la pièce 2, c'est-à-dire les côtés d'habitacle et les traverses 9. [0034] L'avantage d'une telle solution réside dans une moindre mise en vibration dudit moyen de déplacement notamment lorsque ce dernier est un robot dont le 10 fonctionnement efficient dépend des efforts extérieurs auxquels il doit s'opposer. [0035] Dans une telle solution, les vibrations générées par chaque unité 6 sont dissipées par les soufflets de chaque ventouse 44 liant la pièce 2 au moyen de déplacement 4, ainsi que par les billes disposées entre le plateau 41 et l'interface 42. [0036] Sur la figure 5, chaque unité 6 vient en appui contre une face du support 3. Le 15 support 3 est une pièce de carrosserie d'un véhicule, en l'espèce un arc de pavillon qui est rendue visible de l'extérieur du véhicule. Un patin de protection 7 est de préférence disposé entre le support 3 et l'unité de vibration 6, afin de protéger le support 3 contre toute dégradation provenant de l'unité 6, notamment des rayures. [0037] Indépendamment le mode de réalisation choisi, l'unité 6 de vibration est 20 destinée à transmettre soit à la pièce 2, soit au support 3 un mouvement vibratoire d'amplitude comprise entre 2 et 6 mm sous une fréquence comprise entre 10 et 30 Hz [0038] De préférence, ledit mouvement vibratoire a une amplitude de 4 mm et une fréquence de 20 Hz. 25 [0039] De préférence encore, le mouvement vibratoire s'effectue selon une direction sensiblement perpendiculaire au déplacement vertical allant de haut en bas, de la pièce 2 entre sa position initiale théorique et sa position finale. [0040] Dans ce qui suit va être décrit le procédé d'assemblage d'un pavillon sur les côtés d'habitacle d'un véhicule automobile, ledit procédé étant destiné à la mise en 30 oeuvre d'un dispositif 1 de positionnement précédemment décrit où la pièce 2 est le 2949989 -9 pavillon et le support 3 est l'ensemble comportant les côtés d'habitacle et les traverses liant entre eux ceux-ci. [0041] Le procédé de positionnement comprend de préférence une opération de déplacement du pavillon afin de disposer celui-ci au dessus de l'encadrement 5 délimité par le support 3. [0042] Pour ce faire, le robot 43 sur lequel est monté un plateau 41 de préhension du pavillon déplace le pavillon d'une zone de stockage par exemple vers un point aux coordonnées établies par la théorie. Dans cette position, appelée également position initiale théorique, le pavillon exerce une légère pression sur les plots de calage 8 10 disposés sur des traverses 9. Les bords latéraux du pavillon sont disposés sensiblement au niveau de la partie sommitale de chaque rampe inclinée définit par les arcs de pavillon, tout en étant écartés de celles-ci. [0043] Le procédé de positionnement comprend ensuite une opération consistant en la génération d'un mouvement combiné définit par la création en concomitance d'un 15 mouvement de vibration entre le pavillon et le support 3, et d'un mouvement de descente du pavillon vers sa position finale où la côte entre le pavillon et la partie sommitale de chaque arc de pavillon est sensiblement identique de chaque côté du véhicule. [0044] Une telle opération vise en outre à générer un effort de cisaillement qui est 20 directement appliqué sur les plots de calage, afin d'en modifier leur coefficient d'adhérence dans un but de réduire substantiellement les contre-efforts qu'ils opposent au déplacement du pavillon vers sa position finale. L'effort de cisaillement, dont les composantes s'étendent principalement selon des directions perpendiculaires à la direction de descente de pavillon qui suit une axe sensiblement 25 vertical, réduit la valeur du contre-effort donné par les plots de calage au pavillon, ce qui, par voie de conséquence permet d'abaisser la valeur de l'effort de descente transmis par le robot au pavillon. [0045] Une telle opération vise aussi à générer un mouvement vibratoire d'oscillations transversales, du moins selon un plan sensiblement parallèle au 30 pavillon, dans le but de centrer rapidement le pavillon par rapport aux côtés d'habitacle, du moins par rapport aux rampes inclinées délimitées par celui-ci. -10- [0046] Le procédé de l'invention est en outre remarquable en ce qu'il ne requiert pas un temps supplémentaire à cette opération de compensation des tolérances de fabrication de l'encadrement de pavillon. De plus, il s'effectue en simultané de la descente du pavillon opérée par le robot. [0047] Lorsque le pavillon est dans sa position finale de positionnement sur les côtés d'habitacle, le phénomène de vibration prend un terme et l'étape suivante consiste en la réalisation de cordons de soudure depuis l'extérieur du véhicule, selon la technique du soudobrasage. [0048] Par le biais desdits moyens de vibration 5 et de déplacement 4, aucun point de pivot localisé qui pourrait se situer à la jonction du pavillon et des côtés d'habitacle ne vient perturber le centrage du pavillon d'une position initiale théorique vers la position finale. Le dispositif de l'invention est ainsi remarquable par son effet compensateur des défauts d'alignement entre le pavillon et les côtés d'habitacle qui sont en partie dus à des tolérances de fabrication de ceux-ci.15 Revendications1. Dispositif (1) de positionnement d'une pièce (2) sur un support (3), comprenant un moyen de déplacement (4) de la pièce à assembler sur un support, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de vibration (5) destiné à déplacer selon un mouvement vibratoire au moins l'une d'entre la pièce (2) à assembler et le support (3), le mouvement vibratoire s'effectuant selon une amplitude et une fréquence prédéterminées définies selon le déplacement de la pièce (2) d'une position initiale théorique vers une position finale dépendante du support (3) et de ses tolérances de fabrication. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de vibration (5) comprend au moins une unité de vibration (6) disposée sur ledit moyen de déplacement (4) de la pièce (2) à assembler sur le support (3). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de déplacement (4) comprend un plateau (41) de préhension monté de façon articulé en translation sur une interface (42) de liaison à un bras manipulateur ou un robot (43), la translation s'effectuant de préférence selon deux axes orthogonaux définissant un plan sensiblement parallèle à la pièce (2) à assembler. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit moyen de vibration (5) comprend au moins une unité de vibration (6) située sur le plateau (41) de préhension, l'unité de vibration (6) étant apte à créer un mouvement vibratoire du plateau (41) de préhension par rapport à l'interface (42) de liaison. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le plateau (41) de préhension comprend au moins une unité (6) de vibration montée solidaire à une ventouse (44) à soufflets, celle-ci étant destinée à maintenir par dépression la pièce (2) à assembler sur le plateau (41) de préhension. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque ventouse (44) liée à une unité (6) de vibration est montée sur le plateau (41) de préhension par le biais d'un cylindre bloc (45) disposé dans un logement (46) dédié, le cylindre bloc (46) comprenant une ouverture au travers de laquelle un axe (47) de fixation de la ventouse (44) à l'unité (6) de vibration est apte à passer. 2949989 - 12- 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen (5) de vibration comprend au moins une unité (6) de vibration apte à venir en appui sur le support (3). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendication 1 à 7, caractérisé en ce 5 que le mouvement vibratoire a une amplitude comprise entre 2 et 6 mm, de préférence 4 mm, et/ou une fréquence comprise entre 10 et 30 Hz, de préférence 20 Hz. 9. Procédé mettant en oeuvre un dispositif (1) de positionnement d'une pièce (2) sur un support (3) conforme à l'une quelconque des revendications 10 précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de mise en vibration de la pièce (2) par rapport au support (3) s'effectuant en concomitance d'une étape de déplacement d'une position théorique de la pièce (2) vers une position finale sur le support (3). 10. Véhicule, notamment du type d'une automobile, comprenant au moins une 15 pièce (2) et un support (3), la pièce (2) étant une pièce de carrosserie formant le pavillon, le support (3) étant un ensemble de côtés d'habitacle, caractérisé en ce que le pavillon est positionné sur les côtés d'habitacle selon le procédé conforme à la revendication 9.