Brevet FR3063447A1 — publié le 20180907

PROCÉDÉ ET ENSEMBLE D'OUTILS DE POSE DE JOINTS [0001] L'invention se rapporte à un procédé et à un ensemble d'outils de pose de joints destinés à apporter une étanchéité maximale entre deux pièces entre lesquelles un joint est inséré au cours d'un assemblage industriel, en particulier au cours d'un montage de culasse, de moteur ou d'autres pièces nécessitant la mise en place d'une jonction la plus parfaite possible. La finesse et la fragilité de tels joints requièrent un soin important au cours de ce type de montage pour préserver l'intégrité et l'efficacité de ces joints. [0002] L'invention concerne plus particulièrement la manipulation et la pose de joints, appelées « jointage », en atelier ou en usine dans le domaine des moteurs. Sur une chaîne de montage, de tels joints - joint de culasse ou joint central de culasse par exemple - sont généralement posés manuellement sur une pièce (en général métallique) en cours de montage d'un moteur. [0003]Cette pose manuelle se déroule selon les phases suivantes: l'opérateur prend un joint de moteur sur une pile de joints, pose ce joint sur la face à jointer d'une pièce métallique, généralement équipée de repères (orifices ou saillies, par exemple) guidant la pose de ce joint, puis l'opérateur place une autre pièce métallique sur cet ensemble, cette dernière pièce étant ensuite fixée à la première en pression au travers du joint de moteur. Un tel montage concerne par exemple l'assemblage des deux parties d'une culasse avec un joint central ou l'assemblage d'une culasse et d'un bloc-moteur avec un joint de culasse. [0004]Ces joints sont ci-après appelés « joints de moteur ». L'opération de jointage est très minutieuse car ces joints de moteur, en général de structure métalloplastique, ont un relief particulier (bourrelets, orifices, etc.) prévu pour s'adapter au relief qu'ils doivent isoler, et offrir une étanchéité maximale une fois les pièces assemblées de chaque côté de ce joint. [0005]Cependant, une fois les deux pièces assemblées en un seul ensemble, cet ensemble peut présenter ensuite des défauts d'étanchéité, et ces 30 défauts résultent en général de blessures du joint formées au cours de sa manipulation. Une blessure de joint peut par exemple être causée par l'empilage 3063447 2 de ces joints les uns sur les autres avant leur utilisation successive, cet empilage provoquant des frottements d'un joint sur le joint qui lui est inférieur, ou être causée par le frottement du joint sur une arête tranchante du bloc-moteur au cours de la pose manuelle du joint sur le bloc-moteur. 5 [0006] Plusieurs améliorations ont été apportées à la manipulation de pièces afin de réduire les frottements. Le document EP 197 8205 présente un outil de manipulation de barres pour une machine de forage. Chaque barre est manipulée au moyen d'un dispositif magnétique comportant deux aimants permanents dont les formes en creux forment des mâchoires aptes à tenir cette 10 barre destinée au forage dans le sol. Une fois prise en mâchoire entre deux aimants, la barre est placée verticalement, par les aimants, dans une position de forage. Mais un tel équipement de portage en forme de mâchoires, lourd et volumineux, n'est pas adapté à la manipulation de joints pour moteur. [0007]Un autre document, EP 1 482 218, propose un joint de culasse 15 disposant de bourrelets dont des élévations sont destinées à une meilleure étanchéification autour d'une ouverture de ce joint, par exemple autour d'une ouverture de chambre à combustion. Ces élévations sont constituées, dans au moins une sous-section, d'un matériau deformable en hauteur sous la charge maximale générée lors du montage du joint de culasse et de la culasse sur le 20 bloc-moteur. Mais une telle complexité dans la fabrication des joints pour moteur augmente d'autant la complexité de la fabrication de moteurs. [0008]Néanmoins aucune des améliorations proposées ci-dessus n'apporte de solution simple aisément mise en oeuvre pour la manipulation délicate de joints pour moteur. 25 [0009] L'invention a pour objectif principal de réaliser la manipulation d'un joint de moteur sans risquer de provoquer de dommage ou de blessure qui viendrait compromettre ultérieurement l'étanchéité réalisée par ce joint. Pour ce faire, l'invention prévoit d'utiliser une préhension magnétique adaptée aux joints de moteur. [0010] Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé de pose d'un joint de moteur entre les faces de jointage de deux pièces à assembler sur le joint. Ce procédé comporte les étapes suivantes : 3063447 3 - sur un lieu de production de joints de moteur, une série de joints est mise en piles dans un moyen de transport; - le moyen de transport apporte ses piles de joints de moteur à un poste de pose de joint de moteur dans un lieu d'assemblage; 5 - un moyen de manipulation est positionné sur le joint supérieur de la pile de joints; - par attraction magnétique, le moyen de manipulation prend le joint supérieur de la pile de joints du moyen de transport; - le moyen de manipulation place ledit joint supérieur sur une face de 10 jointage d'une des deux pièces à assembler; - les deux pièces sont assemblées par fixation sous pression enserrant le joint de moteur entre les faces de jointage de ces deux pièces. [0011]Selon des formes de mise en oeuvre particulières : - le moyen de transport intègre au moins un guidage mâle / femelle de 15 mise en pile des joints et de positionnement du moyen de manipulation sur le joint supérieur de la pile; - dans le cas où le moyen de transport livre la pile de joints à un poste de chargement intermédiaire du lieu d'assemblage, la pile de joints est transbordée du moyen de transport à un moyen de déplacement équipé d'un guidage 20 mâle / femelle de mise en pile des joints, puis le moyen de déplacement est amené au poste de pose où le moyen de manipulation est positionné par le même guidage sur le joint supérieur de la pile et prend le joint supérieur par attraction magnétique, avant de procéder aux étapes finales d'assemblage des pièces; - une pile de joints de moteur étant entourée d'un emballage protecteur, 25 cette pile de joints est placée avec son emballage, une fois fendu, sur le guidage du moyen de transport ou sur celui du moyen de déplacement, l'emballage protecteur étant ensuite retiré. [0012] L'invention concerne également un ensemble d'outils de pose de joints de moteur, apte à mettre oeuvre le procédé. Cet ensemble comporte un 30 manipulateur magnétique formé d'un bras équipé d'au moins une surface d'attraction magnétique des joints de moteur, d'un moyen de manoeuvre d'activation / désactivation de l'attraction magnétique et d'au moins un alésage 3063447 4 traversant ce bras. Cet ensemble d'outils comporte également une barquette de support de piles de joints comme moyen de transport intégrant un fond et au moins une broche de guidage et de maintien d'une pile de joints fixée sur le fond et apte à coopérer avec l'alésage du manipulateur magnétique pour assurer un 5 positionnement précis de ce manipulateur. [0013]Selon des modes de réalisation préférés : - l'ensemble d'outils de pose de joints de moteur comporte également un chargeur comme moyen de déplacement intégrant au moins une broche de guidage et de maintien d'une pile de joints, la broche étant agencée sur une 10 base du chargeur; - chaque surface d'attraction magnétique du manipulateur magnétique comporte des pièces magnétiques séparées du joint de moteur par une paroi souple, ce qui permet de préserver l'intégrité du joint de moteur par une absence de contact direct; 15 - les joints de moteur comportant des orifices, au moins un plot de guidage est agencé sur chaque surface d'attraction magnétique du manipulateur en regard d'un orifice du joint ; - les joints pour moteur comportant des surfaces en relief, des surfaces en creux complémentaires sont agencées sur la surface d'attraction magnétique d'un 20 manipulateur; - le moyen de manoeuvre de chaque manipulateur magnétique comporte au moins une poignée de commande des pièces magnétiques et des plots de guidage; - un équilibreur de rétention est agencé en position centrale du 25 manipulateur de sorte à maintenir le manipulateur dans la zone du poste de pose, proche des pièces à assembler; - la base de la barquette ou celle du chargeur contient au moins un détrompeur du sens de pose des joints pour moteur; avantageusement, ce détrompeur est soit un joint encapsulé dans la base sous une surface en matériau 30 transparent, soit un dessin de joint ou un symbole formé sur la base. 3063447 5 [0014] L'invention concerne également un moteur à combustion interne comportant au moins un joint posé par l'ensemble d'outils de pose et selon le procédé tels que définis ci-dessus. [0015] Dans le présent texte, les qualificatifs « supérieur », « inférieur », 5 « vertical », « sur », « sous », se rapportent aux localisations d'éléments en référence aux équipements positionnés en utilisation standard. Sur les figures, des éléments identiques sont repérés par un même signe de référence qui renvoie aux passages qui le décrivent. [0016] D'autres données, caractéristiques et avantages de la présente 10 invention apparaîtront à la lecture de la description non limitée qui suit, en référence aux figures annexées qui représentent, respectivement : - la figure 1, un exemple de logigramme du procédé de pose d'un joint de moteur entre deux pièces selon l'invention ; - la figure 2, un schéma de principe d'interaction entre les outils de pose 15 de joints d'un ensemble d'outils selon l'invention, - la figure 3, une vue en perspective d'un exemple de réalisation d'un manipulateur magnétique selon l'invention ; - la figure 4, une vue en coupe d'un actionneur magnétique du manipulateur selon la figure 3; 20 - la figure 5, une vue en perspective d'un exemple de chargeur de déplacement d'une pile de joints selon l'invention ; et - la figure 6, une vue en coupe d'une barquette de support de pile de joints selon l'invention. [0017]11 est d'abord fait référence à la vue de la figure 1, relative à un 25 exemple de logigramme d'étapes du procédé de pose selon l'invention, qui est détaillé en liaison avec le schéma de principe de la figure 2, relative à l'interaction des outils de pose d'un joint selon l'invention, et en liaison ponctuellement avec les autres figures. Les pièces à assembler sont par exemple deux parties de culasse, ou un bloc-moteur et une culasse. Les étapes de ce procédé sont les 30 suivantes. [0018]Sur un lieu de production de joints pour moteur 8, les joints sont assemblés en pile 53 à l'étape 1 dans une barquette de transport 49, cette 3063447 6 barquette 49 étant semblable à la barquette 40 sans les broches 43 (cf. figure 5). La pile de joints 53, entourée initialement d'un emballage protecteur (non représenté), est ensuite transportée dans la barquette 49 (flèche F1) jusqu'à un poste de chargement intermédiaire 92 situé dans un lieu d'assemblage 9, un 5 atelier de construction mécanique dans l'exemple (étape 2). [0019]A l'étape 3, qui se déroule au poste de chargement intermédiaire 92, la pile de joints de moteur 53 est transbordée de la barquette 49 à un moyen de déplacement intermédiaire, le chargeur 40 dans l'exemple (cf. également la figure 4). Le chargeur 40 est avantageusement équipé de deux broches de 10 maintien 43 pour un guidage lors de la mise en pile des joints. Cette pile de joints 53 est alors posée avec son emballage sur le chargeur 40, une fois l'emballage fendu du côté du guidage par les broches 43, l'emballage protecteur étant retiré à la fin de cette étape. Ainsi, une cause de détérioration des joints, qui résulterait d'un retrait préalable de l'emballage, est supprimée. 15 [0020] Puis, à l'étape 4, un transport intermédiaire du chargeur 40 avec sa pile de joints 53 est effectué jusqu'au poste de pose 91 du lieu d'assemblage 9. A ce poste, un manipulateur magnétique 20 (cf. également la figure 3), positionné sur le joint supérieur 53s de la pile de joints 53 par un guidage mâle / femelle, attire sur lui ce joint supérieur 53s par attraction magnétique à l'aide d'actionneurs 20 magnétiques 11 (étape 5) puis dépose ce joint sur la face de jointage 54f d'un première pièce 54 à assembler (étape 6). [0021]A l'étape 7, l'autre pièce est assemblée à la première pièce 54 par une fixation sous pression enserrant le joint 53s entre les faces de jointage 54f de chaque pièce. Ensuite, s'agissant d'une opération effectuée en atelier de 25 construction mécanique 9, les étapes 1 à 7 sont réitérées avec le joint suivant dans la pile de joints 53 pour l'insérer entre une autre paire de pièces à assembler. [0022]Si le lieu de production de joints de moteur 8 et la configuration de l'atelier d'assemblage 9 le permettent, une barquette 50, disposant de broches de 30 maintien 43b, prend les piles de joints 53 sur le lieu de production 8 et les livre directement au poste de pose 91 (flèche F2). L'intervention du moyen de transport intermédiaire devient alors superflu: les étapes 3 et 4 fusionnent, et le 3063447 7 manipulateur magnétique 20 attire sur lui le joint supérieur 53s de la pile livrée par la barquette 50. [0023] Le manipulateur magnétique 20 est présenté en perspective et en transparence en référence à la figure 3. Ce manipulateur magnétique 20 comporte 5 deux actionneurs magnétiques 11 séparés par un bras 12, les actionneurs magnétiques 11 étant illustrés plus précisément en coupe selon le plan P sur la figure 4 (le plan P étant un plan défini par les poignées de commande et l'axe longitudinal XX' de l'actionneur magnétique 11). [0024] Sur la figure 3, apparaissent les poignées de commande 15 des 10 actionneurs magnétiques 11 qui sont aptes à se déplacer verticalement en mode utilisation, sur une distance « L » le long de l'axe X'X des actionneurs magnétiques 11. Le déplacement de ces poignées 15 permet de rendre l'attraction magnétique, sur chaque joint de moteur de la pile de joints 53 à manipuler (cf. le joint 53s de la figure 2), soit active soit inactive. Le bras 12 du manipulateur 20 15 comporte deux alésages 13 permettant de guider avec précision ce manipulateur 20 au cours de la prise d'un joint de moteur 41 sur les broches 43 du chargeur 40 (cf. figure 5) ou sur les broches 43b de la barquette de support de pile (cf. figures 1 et 6). [0025] Des surfaces en creux 18 sous le bras 12 préservent l'intégrité du 20 joint soulevé par les actionneurs magnétiques 11 du manipulateur 20. Le bras 12 est terminé en ses deux extrémités par deux flasques anti-rotation 17, permettant de caler le manipulateur 20 si nécessaire lors de certaines étapes du procédé, par exemple lors de la charge des joints. [0026]Dans une variante de réalisation, le bras 12 est de longueur 25 réglable afin de s'adapter aux différentes chaînes de montage, les distances entre les actionneurs mécaniques 11 et entre les alésages 13 sont dans ce cas réglables. [0027] Sur la vue en coupe de la figure 4 de l'actionneur magnétique 11, il apparaît que la surface d'attraction magnétique 25 - destinée à tenir le joint de 30 moteur à poser - comporte des aimants 19, tenus chacun par une vis 22. Chacun de ces aimants 19 est entouré par une cale de toile (non représentée), d'épaisseur 0,2 mm dans cet exemple. Cette cale est destinée à éloigner ces aimants 22 des 3063447 8 joints, donc à diminuer la force d'attraction de ces aimants 22 sur ces joints. L'attraction magnétique permet une prise et une dépose d'un joint de moteur sans contact manuel sur le joint de moteur; et la cale en toile adoucit les effets de l'attraction. 5 [0028] Plusieurs aimants 19, par exemple six, entourent circulairement un plot 24 de guidage, ce plot 24 étant inséré dans un orifice de joint 46 (cf. figures 5 et 6) au cours des opérations de pose du joint 53, de sorte que le manipulateur magnétique 11 se superpose sans décalage sur le joint à poser. Une surface en creux 23 entre le plot 24 et les aimants 19 préserve l'intégrité du joint soulevé, en 10 particulier si l'orifice 46 est entouré d'un rebord. [0029] Les poignées de commande 15 se déplacent dans un sens vertical le long d'un arbre métallique 21 d'axe XX'. Egalement le long de cet arbre 21, un ressort 18 exerce une force de rappel sur la poignée de commande 15, lorsque celle-ci est tirée vers une direction opposée, sur une course de longueur maximale 15 « L », pour la pose finale du joint de moteur porté par le manipulateur magnétique 20. [0030]A partir de l'étape 3 du procédé (cf. figure 1), le chargeur 40 illustré en perspective en référence à la figure 5 est utilisé comme moyen de déplacement. Le chargeur 40 comporte deux broches de maintien 43 qui exercent 20 la double fonction de guidage et de maintien d'une pile de joints de moteur 53 (cf. figures 2 et 6) à travers des orifices 47 de ces joints, ainsi que de pouvoir s'insérer dans les alésages 13 du manipulateur magnétique 20 (cf. figure 3) pour le guidage du manipulateur 20 sur le chargeur 40. [0031 ]Sur cette figure, le chargeur 40 est vide, mais ce chargeur 40 est 25 bien entendu destiné à porter les piles de joints de moteur sur sa base 41. La base 41, dans cet exemple de réalisation, laisse apparaitre par transparence une silhouette 41b, qui est un joint modèle fixé pour servir de détrompeur à la pose des joints de moteur. Des vis 45 permettent de régler la hauteur des broches de maintien 43. De plus, un flasque anti-rotation 44 sert à maintenir immobile ce 30 chargeur 40, en particulier au cours de la charge de joints. [0032]Dans le cas où une pile de joints de moteur est entourée d'un emballage protecteur dans la barquette (étape 1 du procédé), cette pile de joints 3063447 9 est placée avec cet emballage ouvert sur les broches 43 du chargeur 40, l'ouverture de l'emballage orientée vers la base 41. L'emballage protecteur est ensuite retiré. Ainsi, maintenus sans pouvoir se déplacer, les joints ne se détériorent pas par frottement les uns sur les autres. 5 [0033] En référence à la figure 6, est présentée une vue schématique en coupe d'une barquette 50 de support de pile de joints de moteur selon l'invention. Cette barquette 50 de support de pile comporte, pour chaque pile de joints 53, des broches de maintien 43b semblables à celles du chargeur 40 (correspondant aux broches 43 de la figure 4) issues du fond 51 de cette barquette 50. Entre les bords 10 52 de cette barquette 50, une pile de joints de moteur 53 est agencée, les broches de maintien 43b traversant les orifices 47 de ces joints 53. De plus, ces broches 43b sont insérables dans les alésages 13 du manipulateur magnétique 20 (cf. figure 2b) aux fins de guidage de celui-ci. [0034]Ainsi, ces broches de maintien 43b assurent à la barquette de 15 support de pile 50 les deux fonctions de transport et de déplacement, et ceci permet, si la configuration du poste de pose s'y prête, de fusionner l'étape 3 de transbordement et l'étape 4 de déplacement intermédiaire, la barquette de support de pile 50 arrivant directement du lieu de production de joints de moteur au poste de pose, où le joint 53 est déplacé au moyen du manipulateur magnétique 20. 20 Ainsi, une cause de détérioration de joints peut alors être supprimée en limitant le nombre de manipulations. [0035] L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés. Ainsi, le manipulateur magnétique peut avoir ses actionneurs magnétiques modifiés pour des opérations réalisées par un robot. Par ailleurs, le 25 bras de l'actionneur magnétique peut être de longueur réglable. [0036]Enfin, un tel manipulateur magnétique peut être adapté à des formes variées de joint autre que longitudinale, et pourrait être utilisé pour un joint formant une boucle ou un carré, avec une forme de bras adaptée en conséquence. 30 REVENDICATIONS1. Procédé de pose d'un joint de moteur entre les faces de jointage (54f) de deux pièces (54) à assembler sur le joint, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - sur un lieu de production (8) de joints de moteur, une série de joints est mise en piles (53) (étape 1) dans un moyen de transport (49, 50); - le moyen de transport (49, 50) apporte (étape 2) ses piles de joints de moteur (53) à un poste de pose de joint de moteur (91) dans un lieu d'assemblage (9); - un moyen de manipulation (20) est positionné sur le joint supérieur (53s) de la pile de joints (53) (étape 4); - par attraction magnétique, le moyen de manipulation (20) prend (5) le joint supérieur (53) de la pile de joints du moyen de transport (50) (étape 5); - le moyen de manipulation (20) place (6) ledit joint supérieur (53) sur une face de jointage (54f) d'une des deux pièces (54) à assembler (étape 6); - les deux pièces (54) sont assemblées (7) par fixation sous pression enserrant le joint de moteur (53) entre les faces de jointage (54f) de ces deux pièces (54) (étape 7). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le moyen de transport (50) intègre au moins un guidage mâle / femelle (43b) de mise en pile des joints (53) et de positionnement du moyen de manipulation (20) sur le joint supérieur (53s) de la pile. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel, dans le cas où le moyen de transport (49, 50) livre la pile de joints (53) à un poste de chargement intermédiaire (92) du lieu d'assemblage (9), la pile de joints est transbordée du moyen de transport (49, 50) à un moyen de déplacement (40) équipé d'un guidage mâle / femelle (43) de mise en pile des joints (53), puis le moyen de déplacement (40) est amené au poste de pose (91) où le moyen de manipulation (20) est positionné (5) par le même guidage (43) sur le joint 3063447 11 supérieur (53) de la pile et prend le joint supérieur (53) par attraction magnétique, avant de procéder aux étapes finales (6, 7) d'assemblage des pièces (54). 4. Ensemble d'outils (20, 50) de pose de joints de moteur apte à mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, 5 caractérisé en ce qu'il comporte un manipulateur magnétique (20) formé d'un bras (12) équipé d'au moins une surface d'attraction magnétique (25) des joints de moteur (53), d'un moyen de manoeuvre d'activation / désactivation (11) de l'attraction magnétique et d'au moins un alésage (13) traversant ce bras (12), cet ensemble d'outils comportant également une barquette de support (50) de piles de 10 joints (53) comme moyen de transport intégrant une base (51) et au moins une broche de guidage et de maintien (43b) d'une pile de joints (53) fixée sur la base (51) et apte à coopérer avec l'alésage (13) du manipulateur magnétique (20). 5.Ensemble d'outils de pose de joints selon la revendication précédente, dans lequel cet ensemble comporte également un chargeur (40) 15 comme moyen de déplacement intégrant au moins une broche de guidage et de maintien (43) d'une pile de joints (53), la broche (43) étant agencée sur une base (41) du chargeur (40). 6. Ensemble d'outils de pose de joints selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, dans lequel chaque surface d'attraction magnétique (25) du 20 manipulateur magnétique (20) comporte des pièces magnétiques (19) séparées du joint de moteur (53) par une paroi souple. 7. Ensemble d'outils de pose de joints selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel, les joints de moteur (53) comportant des orifices (46, 47), au moins un plot de guidage (24) est agencé sur chaque surface 25 d'attraction magnétique (25) du manipulateur (20) en regard d'un orifice (46) du joint (53). 3063447 12 8. Ensemble d'outils de pose de joints selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, dans lequel, les joints (53) pour moteur comportant des surfaces en relief, des surfaces en creux complémentaires (23) sont agencées sur la surface d'attraction magnétique (25) du manipulateur (20). 5 9. Ensemble d'outils de pose de joints selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, dans laquelle le moyen de manoeuvre (11) de chaque manipulateur magnétique (20) comporte au moins une poignée de commande (15) des pièces magnétiques (19) et des plots de guidage (24). 10. Moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comporte au 10 moins au moins un joint (53) posé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 par l'ensemble des outils de pose (20, 40, 50) selon l'une quelconque des revendications 4 à 9.