Brevet FR3089841A1 — publié le 20200619

Description Titre de l'invention : Dispositif de marquage d'une pièce [0001] La présente invention concerne un dispositif de marquage d'une pièce, notamment métallique. [0002] Dans l'industrie, notamment automobile et aéronautique, il est connu de marquer les pièces fabriquées pour assurer leur traçabilité. Différents techniques sont utilisées, par exemple la gravure laser, le rayage, ou encore le poinçonnage électromagnétique, ou pneumatique. [0003] DE 37 39 439 décrit un exemple de poinçonneur pneumatique. Cependant, cet outil n'est pas entièrement satisfaisant en termes de fiabilité. [0004] Le but de la présente invention est de proposer un outil poinçonneur fiable et résistant à l'usure. [0005] A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de marquage d'une pièce, comprenant : un corps tubulaire allongé entre une extrémité arrière apte à être connectée à une source de pression, et une extrémité avant apte à recevoir un poinçon ; un piston mobile en translation longitudinale à l'intérieur du corps et délimitant deux volumes variables dans le corps, incluant un volume amont prévu pour être connecté à la source de pression, et un volume aval prévu pour être sélectivement connecté à l'atmosphère ; un percuteur qui est mobile en translation longitudinale dans le corps et qui est conçu pour être frappé par le piston, un moyen de rappel élastique disposé dans le volume aval du corps et exerçant une force de rappel sur le piston en direction de l'extrémité arrière du corps ; un conduit qui s'étend à travers le corps entre un orifice externe débouchant sur l'atmosphère, et un orifice interne débouchant dans le corps au niveau du percuteur ; et une bague tubulaire disposée dans le corps, en appui contre une paroi intérieure du corps, entourant le piston et les volumes variables, pour guider le piston mobile en translation longitudinale dans le corps. [0006] Le poinçon disposé en saillie hors du corps à l'extrémité avant est mobile en translation longitudinale vers l'extrémité arrière par appui contre la pièce. [0007] Le percuteur est mobile vers l'extrémité arrière du corps, entre une position d'obturation, dans laquelle le percuteur en appui contre le corps empêche la circulation d'air entre le volume aval et le conduit, et une position de libération, dans laquelle le percuteur repoussé par le poinçon est positionné partiellement en retrait dans le volume 2 aval, lequel est connecté à l'atmosphère via le conduit, de sorte qu'une pression dans le volume amont projette le piston contre le percuteur, qui percute le poinçon, qui marque la pièce. [0008] Ainsi, l'invention permet de proposer un outil poinçonneur résistant à l'usure, de conception simple et fiable, facile à entretenir et réparer. Le poinçon et la bague sont des pièces d'usure facilement rechangeables. [0009] Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention, prises isolément ou en combinaison : [0010] - La bague est en acier, par exemple 5235. [0011] - La bague comporte un revêtement interne réducteur de frottement, par exemple réalisé en nitrure de titane TiN. [0012] - La bague a une paroi intérieure rectifiée et présentant une rugosité de surface Ra in- férieure à 4 prn. [0013] - Le piston comporte une partie arrière présentant un premier diamètre et une partie avant présent un second diamètre compris entre 50 et 70% du premier diamètre. [0014] - Le conduit s'étend radialcment au corps et l'orifice externe débouche sur l'atmosphère directement à l'extérieur du dispositif. [0015] - Le percuteur comporte une gorge annulaire allongée, et le dispositif comporte une vis qui est logée dans la gorge et limite le déplacement du percuteur en translation longitudinale vers l'extrémité arrière par rapport au corps. [0016] - Le poinçon comporte une rainure longitudinale, et le dispositif comporte une goupille qui est logée dans la rainure, fixée au corps perpendiculairement à la rainure, et limite le déplacement du poinçon en translation longitudinale pat- rapport au corps. [0017] - La paroi extérieure du corps est moletée pour une meilleur prise. [0018] - Le corps est en aluminium, par exemple AU4G. [0019] - Le piston est en acier, par exemple 40CMD8 nitruré. [0020] - Le percuteur est en acier, par exemple 40CMD8 nitruré [0021] - Le poinçon est en acier, par exemple 35 CND16 trempé 54-56 HRC. [0022] - Le dispositif est dépourvu de pièce d'appui du piston disposée dans le volume aval. [0023] - Le dispositif est dépourvu de pièce d'actionnement mobile le long d'une paroi ex- térieure du corps. [0024] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : [0025] [fig.1] La figure 1 est une vue de côté du dispositif de marquage conforme à l'invention. [0026] [fig.2] La figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1. 3 [0027] [fig.3] La figure 3 est une vue à plus grande échelle du détail III de la figure 2montrant l'extrémité avant du dispositif. [0028] [fig.4] La figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3. [0029] [fig.5] La figure 5 est vue à plus grande échelle du détail V de la figure 2, montrant l'extrémité arrière du dispositif. [0030] Sur les figures 1 à 5 est représenté un dispositif (1) conforme à l'invention, constituant un outil de marquage d'une pièce (P). [0031] Le dispositif (1) comprend un corps (10), un piston (20), un percuteur (30), un ressort (40), un conduit d'évacuation (50) et une bague (60). [0032] Le dispositif (10) est conçu pour recevoir un poinçon (100) pour le marquage de la pièce (P). Le poinçon (100) est un accessoire rechangeable et interchangeable. Le poinçon (100) est en acier, par exemple 35 CND16 trempé 54-56 HRC. [0033] Le poinçon (100) comporte une tige de guidage arrière (101) et une pointe de marquage avant (102). La tige (101) est prévue pour être disposée coulissante dans le corps (10), avec la pointe (102) disposée en saillie hors du corps (10). La pointe (102) est conçue pour marquer la pièce (P) lorsque le poinçon (100) est percuté par le percuteur (30). Le marquage est réalisé par déformation plastique locale de la pièce (P) sous l'action de la pointe de marquage (102). [0034] La tige (101) du poinçon (100) comporte une rainure (107) longitudinale. Le dispositif (I) comporte une goupille (70), qui est logée dans la rainure (107) et fixée au corps (10) perpendiculairement à la rainure (107). La goupille (70) limite le déplacement du poinçon (100) en translation longitudinale par rapport au corps (10). La goupille (70) permet l'indexation de la position du poinçon (100) clans le corps (10). La rainure (107) présente à ses extrémités des rayons complémentaires à la forme de la goupille (70). Ainsi, la surface de contact est maximisée et l'usure minimisée. [0035] Le corps (10) tubulaire est allongé entre une extrémité anière (11) et une extrémité avant (12). L'extrémité arrière (11) est conçue pour être connectée à une source de pression (S), notamment une installation d'air comprimé. L'extrémité avant (12) est conçue pour recevoir le poinçon (100), de sorte que le poinçon (100) est mobile en translation longitudinale vers l'extrémité arrière (11) par appui contre la pièce (P). [0036] De préférence, le corps (10) est en aluminium moleté, par exemple AU4G. Le moletage permet une meilleure prise par l'opérateur. Selon un mode de réalisation préféré mais non limitatif, le corps (10) présente un diamètre extérieur de 35 mm. [0037] Avantageusement, le corps (10) peut être constitué d'une pièce centrale (13) recevant le piston (20) et le ressort (40), une pièce arrière (14) connectée à la source de pression (S), et une pièce avant (15) munie du percuteur (30) et du poinçon (100). La pièce (13) comporte une paroi intérieure (16) et une paroi extérieure (17) de profils cylindriques. Les pièces (14, 15) peuvent être vissées à la pièce centrale (13), facilitant ainsi le démontage du dispositif (1), et donc son entretien et sa réparation. Une pièce (80) amovible est montée sur la pièce avant (15), pour pouvoir changer le poinçon (100). [0038] Le piston (20) est disposé dans le corps (10), avec la bague (60). Le piston (20) comporte une partie arrière (21) présentant un premier diamètre (D21), et une partie avant (22) présentant un second diamètre (D22). [0039] De préférence, le second diamètre (D22) est compris entre 50 et 70% du premier diamètre (D21). Ainsi, la forme du piston (20) permet de transférer de manière efficace l'énergie entre le piston (20) et le percuteur (30). [0040] Le piston (20) est mobile en translation longitudinale à l'intérieur du corps (10), plus précisément à l'intérieur de la bague (60). Le piston (20) délimite deux volumes (V1, V2) variables dans le corps (10), à savoir un volume amont (V1) prévu pour être connecté à la source de pression (S), et un volume aval (V2) prévu pour être sélectivement connecté à l'atmosphère via le conduit (50). [0041] Le percuteur (30) est disposé dans le corps (10), à proximité de l'extrémité avant (12), entre le volume (V2) et l'emplacement de réception du poinçon (100). Le percuteur (30) est mobile en translation longitudinale par rapport au corps (10). [0042] Le percuteur (30) comporte une tête (31) disposée dans le corps (10), conçue pour être frappée par le piston (20). Le percuteur (30) comporte une partie avant (32), conçue pour percuter le poinçon (100) lorsque la tête (31) est frappée par le piston (20). [0043] Le percuteur (30) comporte une rainure annulaire (33), qui est formée en avant de la tête (31), et pourvue d'un joint torique (34) écrasé contre la pièce avant (15) du corps (10) lorsque le percuteur (30) est en position d'obturation, afin d'interdire la circulation d'air entre le volume aval (V2) et le conduit (50). [0044] De préférence, le percuteur (30) est en acier. Selon un mode de réalisation préféré mais non limitatif, la tête (31) du percuteur (30) présente un diamètre de 7 mm. [0045] Le percuteur (30) est mobile en translation longitudinale par rapport au corps (10), soit en direction de l'extrémité arrière (11) du corps (10) par appui du poinçon (100) contre la pièce (P), soit en direction de l'extrémité avant (12) lors de la frappe du piston (20). [0046] Le percuteur (30) se trouve initialement en position d'obturation, dans laquelle le joint (34) du percuteur (30) en appui contre le corps (10) empêche la circulation d'air entre le volume aval (V2) et le conduit (50). [0047] Lorsque la pointe (102) du poinçon (100) est appuyée contre la pièce (P), le percuteur (30) se retrouve en position de libération, dans laquelle la tête (31) est disposée en retrait dans le volume aval (V2), et le joint (34) n'est plus en appui contre le corps (10). Le volume aval (V2) est alors connecté à l'atmosphère via le conduit (50). [0048] A cc stade, de l'air sous pression en provenance de la source (S) dans le volume amont (V1) projette le piston (20) contre le percuteur (30), qui est ramené en position d'obturation et percute le poinçon (100). La pointe (102) est projetée contre la pièce (P), réalisant ainsi le marquage. [0049] Le percuteur (30) comporte une gorge annulaire (35) en partie centrale. La gorge (35) est allongée entre la bordure avant de la rainure (33) et la partie avant (32) du percuteur (30). Le dispositif (1) comporte une vis (90), comprenant une tête (91) et une tige filetée (92) qui est vissée dans le corps (10) radialemcnt à l'axe longitudinal. L'extrémité de la tige (92) opposée à la tête (91) est logée dans la gorge (35). La vis (90) limite le déplacement du percuteur (30) en translation longitudinale par rapport au corps (10) en direction de l'extrémité arrière (11). La vis (90) est prévue pour venir en contact avec le bord avant de la gorge (35), empêchant ainsi le percuteur (30) de glisser dans le volume (V2). La vis (90) assure ainsi une fonction anti-chute pour le percuteur (30). L'appui de la tête (31) contre le corps (10) empêche la vis (90) de venir en contact avec le bord arrière de la gorge (35), à proximité du joint (34). [0050] On définit une course (Cl) entre la tige filetée (92) de la vis (90) et le bord avant de la gorge (35). On définit une course (C2) entre la goupille (70) et le bord avant de la rainure (107). Les courses (Cl, C2) sont définies suivant la direction longitudinale. Le dispositif (1) est conçu tel que la course (C1) est supérieure à la course (C2). Lorsque le poinçon (100) repousse le percuteur (30), la présence de la goupille (60) empêche la vis (90) de venir en contact avec le bord avant de la gorge (35). Cela évite une usure de contact entre la vis (90) et la gorge (35). [0051] Le ressort (40) est disposé dans le volume aval (V2) du corps (10), en appui contre la pièce avant (15) du corps (10) et la partie arrière (21) du piston (20). Le ressort (40) exerce une force de rappel sur le piston (20), en direction de l'extrémité arrière (11) du corps (10). En alternative, le dispositif (1) peut être muni d'un moyen de rappel élastique autre que le ressort (40). [0052] Le conduit (50) s'étend radialement à travers la pièce avant (15) du corps (10), entre un orifice externe (51) débouchant sur l'atmosphère, et un orifice interne (52) débouchant dans le corps (10), entre la tête (31) et la partie avant (32) du percuteur (30). De préférence, l'orifice externe (51) débouche sur l'atmosphère directement à l'extérieur du dispositif (1), sans élément recouvrant l'orifice (51). [0053] La bague (60) tubulaire est disposée dans la partie centrale (13) du corps (10), en appui contre la paroi intérieure (16), entourant ainsi le piston (20) et les volumes (V1, V2). 6 [0054] La bague (60) fait office de chemise, permettant de guider le piston (20) mobile en translation longitudinale dans le corps (10). La bague (60) permet de rigidifier le dispositif (1), et constitue une pièce d'usure qui peut être facilement remplacée. Ainsi, les autres pièces du dispositif (1) de marquage peuvent être utilisées plus longtemps, le piston (20) étant conçu pour être plus résistant que la bague (60). La bague (60) peut s'user de façon contrôlée, le corps (10) assurant toujours l'étanchéité du dispositif (1). [0055] L'invention permet d'obtenir un outil plus sécurisé, en réduisant le risque de fissure du corps (10) et de fuite d'air comprimé, potentiellement dangereuse. De cette façon, le corps (10) peut être conçu plus petit et plus léger, ce qui permet d'obtenir un gain de poids améliorant l'ergonomie de cet outil à main. [0056] Comme la bague (60) est disposée en appui contre la paroi intérieure (16) du corps (10), cela élimine le risque de déformation radiale, en comparaison avec une bague écartée de la paroi intérieure du corps. [0057] La distinction entre le corps (10) et la bague (60) permet également d'optimiser le frottement entre la bague (60) et le piston (20). [0058] Avantageusement, la bague (60) permet de minimiser le coefficient de frottement entre le piston (20) et la bague (60), par le choix du matériau constituant la bague (60) et/ou par application d'un revêtement réducteur de frottement à l'intérieur de la bague (60). A titre d'exemple non limitatif, le revêtement peut être réalisé en nitrure de titane TiN. [0059] Ainsi, le dispositif (1) selon l'invention présente une durée de vie plus élevée que les solutions existantes, de l'ordre de quatre fois plus, selon les expérimentations du Demandeur. Le dispositif (1) permet de réaliser plus de 30.000 frappes, avant de devoir faire une révision changement du joint (34). [0060] Avantageusement, le dispositif (1) est dépourvu de pièce d'appui du piston (20) disposée dans le volume aval (V2), et dépourvu de pièce d'actionnement mobile sur la paroi extérieure (17) du corps (10). Ainsi, le dispositif (1) présente une construction simple. [0061] Selon un mode de réalisation préféré, un jeu radial est prévu le piston (20) et la bague (60). Le dispositif (1) fonctionne alors comme suit. [0062] L'extrémité arrière (11) est connectée à une source de pression (S) par le connecteur (11a). L'air sous pression pénètre dans le volume amont (V1). Le jeu ménagé entre le piston (20) et la bague (60) assure que l'air sous pression s'écoule également le volume aval (V2), sous forme de fuite contrôlée interne au dispositif (1). Ainsi, les forces de pression des deux côtés du piston (20) sont en équilibre. Le ressort (40) maintient le piston (20) en appui contre l'extrémité arrière (11) du corps (10). La pression d'air dans le volume aval (V2) maintient le percuteur (30) en position d'obturation, vers l'extrémité avant (12). La forme du percuteur (30) et la présence du joint torique (34) 7 assurent l'étanchéité. L'air ne peut pas échapper par le conduit (50). [0063] L'opérateur prend le dispositif (1) dans sa main et met le poinçon (100) en appui contre la pièce (P) à marquer. Aucune autre action n'est nécessaire pour activer le poinçonnage. [0064] La pression de contact entre le poinçon (100) et la pièce (P) repousse le percuteur (30) en position de libération, vers l'extrémité arrière (11), à l'encontre de la pression dans le volume aval (V2). Le joint torique (34) n'est plus en contact avec la pièce (15). La tête (31) recule dans le volume aval (V2), qui est alors est connecté à l'atmosphère via le conduit (50). L'air sous pression contenu dans le volume (V2) s'échappe via le conduit (50). Le jeu entre le piston (20) et la bague (60) est dimensionné pour ne pas permettre l'équilibrage immédiat des pressions entre les volumes (V1) et (V2). Ainsi, la pression d'air dans le volume amont (V1) propulse le piston (20) vers l'extrémité avant (12), à l'encontre du ressort (40). Le piston (20) coulisse le long de la bague (60), accélère et frappe la tête (31) du percuteur (30). En réaction, le percuteur (30) percute le poinçon (100) et le projette vers l'extérieur du corps (10). La pointe (102) du poinçon (100) frappe la pièce (P) pour la marquer. La course du poinçon (100) est limitée par la goupille (70), disposée dans la rainure (107) longitudinale. [0065] En fin de la course, le percuteur (30) revient en position d'obturation, où un contact étanche est formé entre le joint torique (34) et la pièce (15). L'air sous pression passant par le jeu entre le piston (20) et la bague (60) équilibre la pression entre les volumes (VI, V2). Le ressort (40) déplace le piston (20) vers l'extrémité arrière (11). Le dispositif (1) peut être actionné à nouveau par appui du poinçon (100) sur une autre pièce (P), ou sur la même pièce (P). [0066] Par ailleurs, le dispositif de marquage (1) peut être conformé différemment des figures 1 à 5 sans sortir du cadre de l'invention. En outre, les caractéristiques techniques des différents modes de réalisation et variantes mentionnés ci-dessus peuvent être, en totalité, ou pour certaines d'entre elles, combinées entre elles. Ainsi, le dispositif (1) peut être adapté, en termes de coût, de fonctionnalités et de performance. 8 [Revendication 1]