Brevet FR3020002A1 — publié le 20151023

MACHINE D'EMMANCHEMENT POUR LES GUIDES ET LES SIEGES DE SOUPAPES D'UNE CULASSE DE MOTEUR [0001] La présente invention porte sur une machine d'emmanchement pour les guides et les sièges de soupapes d'une culasse de moteur, notamment de type à combustion interne. [0002] Dans le cadre des lignes de fabrication fortement automatisées, les volumes de production imposent d'utiliser des machines d'emmanchement munies de nombreux actionneurs afin de garantir une certaine autonomie. Toutefois, dans le cadre des lignes de fabrication à faibles cadences permettant d'être plus réactif aux évolutions du marché, ces machines ne sont plus adaptées car elles ne sont pas optimisées en termes d'investissement, de surface, de coût de maintenance. En outre, leur complexité ne permet pas de gérer aisément la diversité produit. [0003] Le document JP2009233813 décrit une machine adaptée à des volumes réduits de production. Cette machine comporte un chariot supportant des vérins d'emmanchement, ainsi qu'un chariot portant des bouterolles d'emmanchement pour les guides et les sièges respectivement pour une ligne d'admission et une ligne d'échappement. En outre, un basculeur portant la culasse est apte à basculer autour d'un axe entre une position permettant l'emmanchement des guides et des sièges pour la ligne d'échappement, et une position permettant l'emmanchement des guides et des sièges pour la ligne d'admission. [0004] L'invention vise à simplifier ce système en proposant une machine d'emmanchement pour les guides et les sièges d'une culasse de moteur thermique comportant un premier chariot supportant des vérins d'emmanchement, un deuxième chariot comportant un premier et un deuxième ensembles de bouterolles d'emmanchement pour les guides et les sièges respectivement pour une ligne d'admission et une ligne d'échappement, et un basculeur portant ladite culasse apte à basculer autour d'un axe de rotation entre une position permettant l'emmanchement des guides et des sièges pour la ligne d'échappement, et une position permettant l'emmanchement des guides et des sièges pour la ligne d'admission, telle que lesdits premier et le deuxième ensembles de bouterolles d'emmanchement sont alignés l'un par rapport à l'autre. [0005] L'invention permet, en alignant les composants d'admission et d'échappement les uns par rapport aux autres, de supprimer une rangée de vérins d'emmanchement. On simplifie ainsi la structure de la machine tout en diminuant son coût de revient de manière substantielle. [0006] Selon une réalisation, ledit basculeur comporte des moyens pour faire coïncider le point d'intersection des axes des soupapes d'admission et d'échappement avec l'axe de rotation dudit basculeur. On s'assure ainsi que la position des bouterolles sera identique entre la ligne d'admission et la ligne d'échappement. [0007] Selon une réalisation, lesdits moyens sont constitués par une pièce d'appui ajustable s'étendant entre une face du basculeur en regard de la culasse et une face correspondante de la culasse, ainsi que par deux pions de centrage. [0008] Selon une réalisation, le nombre de vérins d'emmanchement sur le premier chariot est inférieur ou égal au nombre total de soupapes de ladite culasse divisé par deux. [0009] Selon une réalisation, deux vérins d'emmanchement adjacents sont séparés entre eux d'une dimension correspondant à une largeur d'au moins une soupape. [0010] Selon une réalisation, ledit premier chariot est adapté à se déplacer entre deux positions correspondant chacune à une phase d'emmanchement au cours de laquelle est emmanché une partie des guides et des sièges d'un des ensembles portés par ledit deuxième chariot. [0011] Selon une réalisation, lesdits vérins d'emmanchement sont disposés sur une plaque d'interface amovible. Cette plaque interface permet de gérer un entraxe différent pour les vérins d'emmanchement, et éventuellement ajouter ou supprimer un vérin, si le nombre de soupapes évolue. [0012] Selon une réalisation, le premier et le deuxième ensembles comportent un nombre de bouterolles d'emmanchement pour les guides et les sièges égal respectivement au nombre de soupapes d'admission et d'échappement. [0013] Selon une réalisation, ledit deuxième chariot est apte à se déplacer entre deux positions dans chacune desquelles lorsqu'un des ensembles de bouterolles correspondant à l'admission ou à l'échappement se situe sous ledit premier chariot en position d'emmanchement, l'autre ensemble se situe à distance dudit premier chariot en position de chargement des composants guides et sièges. [0014] Selon une réalisation, ladite machine est configurée de telle façon qu'un chargement des ensembles de bouterolles peut être effectuée de manière manuelle ou de manière automatique à l'aide d'un robot. [0015] Selon une réalisation, ladite machine comporte des plaques de protection positionnées de manière à assurer une sécurité d'un opérateur en cas de chargement manuel. [0016] Selon une réalisation, ladite machine comporte un chariot de réaction muni de broches de réaction destinées à venir en face des vérins d'emmanchement pour générer un effort de réaction par rapport à un effort d'emmanchement. [0017] Selon une réalisation, les broches de réaction sont équipées de bloqueurs hydrauliques. [0018] Selon une réalisation, les broches de réaction sont équipées d'un dispositif d'huilage. Le dispositif d'huilage permet de faciliter l'emmanchement en réduisant les efforts qui seraient susceptibles de détériorer les pièces. [0019] Selon une réalisation, ledit dispositif d'huilage comporte une canule percée à son extrémité de plusieurs trous pour assurer un huilage par pulvérisation. [0020] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. [0021] La figure 1 est une vue en perspective d'une machine d'emmanchement pour les guides et les sièges de soupapes d'une culasse selon la présente invention; [0022] La figure 2 montre une vue de face à plus grande échelle de la machine d'emmanchement de la figure 1; [0023] La figure 3 est une vue en perspective détaillée des vérins d'emmanchement de la machine de la figure 1; [0024] La figure 4 est une vue en perspective de la machine de la figure 1 associé à un robot permettant d'automatiser le procédé de montage; [0025] Les figures 5a et 5b montrent des phases de récupération et de mise en place de composants par le robot de la figure 4; [0026] La figure 6a est une vue en perspective du basculeur apte à assurer un basculement de la culasse du côté de la ligne d'échappement vers le côté de la ligne d'admission et inversement; [0027] La figure 6b représente une vue en perspective détaillée du basculeur de la figure 6a; [0028] La figure 7 est un diagramme des différentes phases d'emmanchement pour une culasse comportant six soupapes d'admission et six soupapes d'échappement. [0029] Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. [0030] Les figures 1 et 2 montrent une machine 1 d'emmanchement pour les guides et les sièges de soupapes d'une culasse 2 selon la présente invention. Cette machine 1 comporte un bâti 3 compact pour permettre une installation aisée de la machine 1. Ce bâti 3 porte les différents éléments de la machine 1. [0031] Plus précisément, le bâti 3 porte un premier chariot 5 supportant des vérins d'emmanchement 8 bien visibles à la figure 3. Le nombre de vérins d'emmanchement 8 est un facteur du nombre de soupapes de la culasse 2. Ce nombre est inférieur ou égal au nombre de soupapes total de la culasse 2 divisé par deux. De préférence, deux vérins 8 adjacents sont séparés entre eux d'une dimension correspondant à une largeur d'au moins une soupape du fait d'une contrainte technologique due à la proximité des soupapes adjacentes. [0032] Par exemple pour une culasse 2 ayant seize soupapes, le premier charriot 5 comporte quatre vérins 8. Pour une culasse 2 ayant douze soupapes, le premier charriot 5 comporte trois vérins 8, comme c'est le cas dans l'exemple de réalisation décrit ci-après. Pour une culasse 2 ayant huit soupapes, le premier charriot 5 comporte deux vérins 8. [0033] Ce premier chariot 5 se déplace horizontalement pour gérer les différentes phases d'emmanchement, comme cela est expliqué ci-après. Afin de limiter le coût de la machine 1, la mise en mouvement du chariot 5 est réalisée de préférence par un vérin pneumatique. [0034] Ces vérins d'emmanchement 8 sont disposés sur une plaque d'interface 9 amovible. En cas de nouvelle culasse 2 à produire, il suffit de changer la plaque 9 pour gérer un entraxe différent pour les vérins d'emmanchement 8. Une telle plaque 9 permet également d'ajouter ou de supprimer facilement un vérin si le nombre de soupapes évolue. [0035] Par ailleurs, un deuxième chariot 12 supporte un premier ensemble 13 de bouterolles d'emmanchement 16 pour les guides et les sièges côté admission et un deuxième ensemble 14 de bouterolles d'emmanchement 16 pour les guides et les sièges côté échappement. Le premier 13 et le deuxième 14 ensembles de bouterolles d'emmanchement 16 sont alignés l'un par rapport à l'autre, ce qui permet d'utiliser une ligne unique de vérins d'emmanchement 8 sur le charriot 5. [0036] Le nombre de bouterolles 16 de chaque ensemble 13, 14 correspond au nombre de soupapes d'admission et d'échappement. Le premier ensemble 13 et le deuxième ensemble 14 comportent ainsi dans l'exemple de réalisation six bouterolles 16 chacun. [0037] Ces bouterolles 16 sont conçues pour que les guides et les sièges de soupapes soient positionnés à une côte relative de leur position finale. Lors de l'emmanchement, le siège viendra se positionner au fond de son logement, ce qui garantira également la position du guide. [0038] Lorsque le deuxième chariot 12 est positionné en dessous des vérins d'emmanchement 8 du premier chariot 5, une liaison provisoire par exemple du type "tenon-mortaise" peut assurer une liaison entre le vérin d'emmanchement 8 et une bouterolle 16 correspondante. Le vérin d'emmanchement 8 est alors adapté à descendre, entraîner la bouterolle 16, et emmancher le guide et le siège dans la culasse 2. Le vérin d'emmanchement 8 remonte ensuite en position haute. Un système par exemple du type "bille-ressort" est apte à bloquer la bouterolle 16 avec le deuxième chariot 12 en position haute pour éviter qu'elle redescende. [0039] Le deuxième chariot 12 est déplacé au moyen d'un vérin entre deux positions dans chacune desquelles lorsqu'un des ensembles 13, 14 de bouterolles 16 correspondant à l'admission ou à l'échappement se situe sous le premier chariot 5 en position d'emmanchement, l'autre ensemble 13, 14 de bouterolles 16 se situe à distance du premier chariot 5 en position de chargement des composants guides et sièges. [0040] Il sera possible d'effectuer un chargement des bouterolles 16 de manière manuelle comme c'est le cas dans l'exemple de réalisation de la figure 1. Alternativement, on réalise un chargement automatique grâce à des distributeurs 18 automatiques de composants et un robot de chargement 19 montré sur la figure 4. A cet effet, le robot 19 comporte un préhenseur 20 monté à l'extrémité du bras 21 du robot 19 apte à passer d'une position repliée dans la phase de récupération des composants en sortie de distribution comme cela est illustré à la figure 5a, à une position déployée dans la phase de mise en place des composants sur les nez d'emmanchement des bouterolles 16, comme cela est illustré à la figure 5b. [0041] Il est ainsi possible de réaliser plusieurs phases d'investissement progressives en investissant dans un premier temps uniquement dans la machine 1, puis dans l'automatisation de cette dernière, si cela est justifié par les volumes de production. [0042] Dans le cas d'un chargement manuel, la machine 1 est conçue pour que l'opérateur soit en sécurité pendant qu'il charge, alors que la machine 1 emmanche de l'autre côté. Cette sécurité est notamment assurée par des plaques de protection référencées 24 sur la figure 1 positionnées de part et d'autre du poste de montage. [0043] En outre, la machine 1 comporte un basculeur 25 qui maintient et positionne la culasse 2 de manière adaptée durant le cycle d'emmanchement des guides et des sièges de soupape en tenant compte de l'inclinaison entre les soupapes d'admission et les soupapes d'échappement sur un moteur de type essence. [0044] A cet effet, le basculeur 25 est apte à basculer autour d'un axe de rotation X entre une position permettant l'emmanchement des guides et des sièges pour la ligne d'échappement, et une position permettant l'emmanchement des guides et des sièges pour la ligne d'admission. Le basculeur 25 pourra également présenter une position horizontale comme représentée sur les figures 6a et 6b. Le déplacement du basculeur 25 entre ces trois positions est assuré par un vérin 29. [0045] Comme cela est visible sur la figure 6b, le basculeur 25 comporte des moyens pour faire coïncider le point d'intersection des axes Y, Z des soupapes d'admission et d'échappement avec l'axe X de rotation du basculeur 25. On s'assure ainsi que la position des bouterolles 16 sera identique entre la ligne d'admission et la ligne d'échappement. Ces moyens sont constitués par une pièce d'appui 26 ajustable s'étendant entre une face du basculeur 25 en regard de la culasse 2 et une face correspondante de la culasse 2, ainsi que par deux pions de centrage 27 dont la position est variable. Dans le cas d'un moteur diesel dont les soupapes ne sont pas inclinées, le basculeur 25 est équipé d'une table mobile en translation entre deux positions, une position pour la ligne échappement, une pour la ligne admission. [0046] La machine 1 comporte en outre un convoyeur 28 permettant d'acheminer la culasse 2 vers le poste de montage. [0047] Sous le convoyeur 28, un chariot de réaction 30 bien visible sur les figures 1 et 2, est monté mobile par rapport au bâti 3. Ce charriot 30 est apte à se déplacer à l'identique du premier chariot 5. Le charriot de réaction 30 comporte le même nombre de broches de réaction 31 que de vérins d'emmanchement 8. Le rôle de ces broches 31 est de venir en face des vérins d'emmanchement 8 pour créer un effort de réaction par rapport à l'effort d'emmanchement et d'empêcher que le basculeur 25 cède sous les efforts. Afin de remplir cette fonction, les broches 31 sont équipées de bloqueurs hydrauliques 32. [0048] Le chariot de réaction 30 et le chariot 5 sont mécaniquement liés entre eux pour permettre un alignement des éléments d'emmanchement et de réaction. [0049] Les broches de réaction 31 sont en outre équipées d'un dispositif d'huilage 33 montré sur la figure 2 permettant de faciliter l'emmanchement en réduisant les efforts susceptibles de détériorer des pièces. Ce dispositif 33 comporte une canule percée à son extrémité de plusieurs trous. Ces trous permettent un huilage par pulvérisation. Cette canule est escamotable. Au début du cycle, elle vient en position sortie au niveau du logement de guide de soupape. En descendant, le guide vient pousser la canule, ce qui permet un huilage tout au long de l'emmanchement, au plus près du guide. [0050] Les vérins d'emmanchement 8 peuvent être équipés de moyens de contrôle d'effort si le besoin fonctionnel est nécessaire, mais on précise que c'est la conformité dimensionnelle des sièges de soupapes et de l'usinage des logements qui garantit le serrage des sièges. [0051] On décrit en référence avec la figure 7, les différentes phases d'emmanchement PO-P9 pour une culasse 2 comportant six soupapes d'admission et six soupapes d'échappement. Dans chaque ensemble de soupapes, les soupapes successives étant numérotées en allant d'une extrémité à l'autre d'une ligne de soupapes, on distingue un premier groupe de soupapes 1, 3, 5 ainsi qu'un deuxième groupe de soupapes 2, 4, 6. [0052] Au cours d'une phase initiale P0, une culasse 2 est amenée sur le poste de montage par le convoyeur 28. [0053] Au cours d'une première phase P1, le basculeur 25 et le deuxième chariot 12 portant les bouterolles 16 sont déplacés de manière à pouvoir réaliser l'emmanchement des composants du côté de la ligne d'échappement. [0054] Par ailleurs, le chariot 5 portant les vérins 8 et le chariot de réaction 30 se situent alors dans une première position qui correspond à la position d'emmanchement des composants d'échappement 1, 3,5 correspondant au premier groupe de soupapes. [0055] Au cours de la deuxième phase P2, un bloqueur hydraulique 32 se serre et le vérin d'emmanchement 8 correspondant descend pour emmancher un couple de guide et siège. Le vérin 8 remonte puis le bloqueur 32 se desserre. Cette opération se répète trois fois. [0056] Au cours de la troisième phase P3, le chariot 5 portant les vérins 8 et le chariot de réaction 30 se déplacent vers une deuxième position qui correspond à la position d'emmanchement des composants d'échappement 2, 4,6 correspondant au deuxième groupe de soupapes. [0057] Une phase P4 identique à la deuxième phase P2 est ensuite mise en oeuvre pour réaliser l'emmanchement des composants d'échappement 2, 4,6. [0058] Durant les phases P2, P3, et P4, les composants d'admission sont chargés sur les bouterolles 16 correspondant à la ligne d'admission en position sécurisée, soit par le robot 19, soit par un opérateur. C'est la fin de cette opération de chargement qui permet de commencer la phase suivante. [0059] Au cours d'une cinquième phase P5, le basculeur 25 et le chariot 12 portant les bouterolles 16 sont déplacés de manière à pouvoir réaliser l'emmanchement des composants du côté de la ligne d'admission. [0060] Par ailleurs, le chariot 5 portant les vérins 8 et le chariot de réaction 30 se situent alors dans une première position qui correspond à la position d'emmanchement des composants d'admission 1, 3,5 correspondant au premier groupe de soupapes. [0061] La sixième phase P6 est identique à la phase P2. [0062] Au cours de la phase P7, le chariot 5 portant les vérins 8 et le chariot de réaction 30 se déplacent vers une deuxième position qui correspond à la position d'emmanchement des composants d'admission 2, 4,6 correspondant au deuxième groupe de soupapes. [0063] Une phase P8 identique à la deuxième phase P2 est ensuite mise en oeuvre pour 10 réaliser l'emmanchement des composants d'admission 2, 4,6 correspondant au deuxième groupe de soupapes. [0064] La culasse 2 finie est évacuée du poste au cours de la phase P9. [0065] Durant les phases P6, P7, et P8, les composants d'échappement sont chargés sur les bouterolles 16 correspondant à la ligne d'échappement en position sécurisée, soit 15 par le robot 19, soit par un opérateur. C'est la fin de cette opération de chargement qui permet de revenir à la phase PO et de commencer un nouveau cycle. [0066] Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution par tous autres équivalents. 20 REVENDICATIONS: 1. Machine (1) d'emmanchement pour les guides et les sièges d'une culasse (2) de moteur thermique comportant un premier chariot (5) supportant des vérins d'emmanchement (8), un deuxième chariot (12) comportant un premier (13) et un deuxième (14) ensembles de bouterolles d'emmanchement (16) pour les guides et les sièges respectivement pour une ligne d'admission et une ligne d'échappement, et un basculeur (25) portant ladite culasse (2) apte à basculer autour d'un axe de rotation (X) entre une position permettant l'emmanchement des guides et des sièges pour la ligne d'échappement, et une position permettant l'emmanchement des guides et des sièges pour la ligne d'admission, caractérisée en ce que lesdits premier (13) et le deuxième (14) ensembles de bouterolles d'emmanchement (16) sont alignés l'un par rapport à l'autre. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit basculeur (25) comporte des moyens pour faire coïncider le point d'intersection des axes (Y, Z) des soupapes d'admission et d'échappement avec l'axe de rotation (X) dudit basculeur. 3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdits moyens sont constitués par une pièce d'appui (26) ajustable s'étendant entre une face du basculeur (25) en regard de la culasse (2) et une face correspondante de la culasse (2), ainsi que par deux pions de centrage (27). 4. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le nombre de vérins d'emmanchement (8) sur le premier chariot (5) est inférieur ou égal au nombre total de soupapes de ladite culasse (2) divisé par deux. 5. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que deux vérins d'emmanchement (8) adjacents sont séparés entre eux d'une dimension correspondant à une largeur d'au moins une soupape. 6. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ledit premier chariot (5) est adapté à se déplacer entre deux positions correspondant chacune à une phase d'emmanchement au cours de laquelle est emmanché une partie des guides et des sièges d'un des ensembles (13, 14) portés par ledit deuxième chariot (12). 7. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que lesdits vérins d'emmanchement (8) sont disposés sur une plaque d'interface (9) amovible. 8. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le premier (13) et le deuxième (14) ensembles comportent un nombre de bouterolles d'emmanchement (16) pour les guides et les sièges égal respectivement au nombre de soupapes d'admission et d'échappement. 9. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que ledit deuxième chariot (12) est apte à se déplacer entre deux positions dans chacune desquelles lorsqu'un des ensembles (13, 14) de bouterolles correspondant à l'admission ou à l'échappement se situe sous ledit premier chariot (5) en position d'emmanchement, l'autre ensemble (13, 14) se situe à distance dudit premier chariot (5) en position de chargement des composants guides et sièges. 10. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comporte un chariot de réaction (30) muni de broches de réaction (31) destinées à venir en face des vérins d'emmanchement (8) pour générer un effort de réaction par rapport à un effort d'emmanchement.