Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
CA 02448739 2003-11-26
WO 02/102530 PCT/FR02/02060
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TITRE : Outil portatif destiné à être utilisé pour l'installation d'éléments
de
fixation.
La présente invention concerne un outil portatif, destiné à être
utilisé pour l'installation d'éléments de fixation, pour l'assemblage de
pièces
usinées ou de tôles. II est en particulier adapté, mais non exclusivement au
rivetage.
La présente invention concerne également un ensemble
d'outils comprenant un outil portatif pour l'installation d'éléments de
fixation et
un outil de perçage.
' Le rivetage de différentes pièces entre elles, consiste à
introduire un élémenfi de fixation dans un trou préalablement percé dans
chacune de ces pièces et mis en coïncidence au moment de l'opération. Puis
dans une étape ultérieure, on verrouille l'élément de fixation soit par
déformation de celui-ci, soit par adjonction d'un élément de verrouillage tel
qu'un écrou ou une bague déformable. La mise en coïncidence des trous
percés dans les différentes pièces est avantageusement réalisée lorsque l'on
perce les pièces ensemble, au cours d'une même opération.
II existe un nombre important de dispositifs de rivetage,
permettant à un opérateur d'exécuter successivement chacune de ces
opérations. Cependant, ces dispositifs imposent à l'opérateur de choisir et de
mettre en place manuellement l'élément de fixation.
Cela présente en premier lieu un inconvénient majeur, du point
de vue de l'ergonomie du poste de travail. En effet, l'opérateur ne dispose
pas
à son poste de travail de tous les éléments de fixation dont il peut avoir
besoin
pour exécuter les opérations de rivetage. En second lieu, de tels dispositifs
présentent des risques importants en ce qui concerne la qualité du travail car
l'opérateur est susceptible de se tromper et d'utiliser un élément de fixation
inadapté.
II existe également des dispositifs mécanisés, déplacés par
des machines commandées, pour réaliser l'enchaînement complet des
opérations. Ces dispositifs intègrent des moyens de sélection et de mise à
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disposition des éléments de fixation, adaptés à l'endroit où est réalisé le
rivetage, mais qui présentent l'inconvénient majeur d'étre lourds et
encombrants. Ils ne peuvent donc pas constituer un outil portatif manipulé
directement par un opérateur.
On connaît du document EP-0.750.954 un appareil pour
l'alimentation, l'orientation et le chargement d'un pistolet de rivetage.
Cependant, cet appareil n'est adapté qu'aux rivets munis d'une
tige de maintien, située à l'opposé du corps du rivet par rapport à la tête du
rivet.
De plus, lors du fonctionnement de cet appareil, et notamment
pour le retour du bras de chargement en position de départ, le porte rivets
peut
riper sur le rivet et ainsi le tordre.
Le but de la présente invention est de proposer un outil qui
pallie les inconvénients précités. En particulier, il s'agira de fournir un
outil
ergonomique, aisément manipulable.
II s'agira également de proposer un outil qui permet d'améliorer
la qualité du rivetage tout en restant simple d'utilisation et peu onéreux.
D'autres buts et avantages de l'invention apparaîtront au cours
de la description qui va suivre, qui n'et donnée qu'à titre indicatif et qui
n'a pas
pour but de la limiter.
L'invention concerne un outil portatif pour l'installation
d'éléments de fixafiion de pièces, du type comprenant
- des moyens de distribution d'éléments de fixation, un à un,
selon un axe dit de distribution,
- des moyens de maintien d'un élément de fixation selon un
axe dit de pose,
- des moyens de chargement pour transférer un élément de
fixation depuis lesdits moyens de distribution jusqu'auxdits moyens de
maintien,
- des moyens de mise en place d'un élément de fixation dans
un trou prévu sur lesdites pièces.
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Cet outil portatif est caractérisé en ce que les moyens de
chargement effectuent alternativement un mouvement de chargement pour
transférer un élément de fixation depuis les moyens de distribution jusqu'aux
moyens de maintien et un mouvement de retour en position initiale, au cours
desquels mouvements les moyens de chargement décrivent un chemin
alternativement dans un sens et dans le sens opposé.
Selon une variante de l'invention, les moyens de chargement
comprennent au moins un bras mobile muni de moyens de réception d'un
élément de fixation ainsi que des moyens pour actionner ledit bras mobile
comprenant au moins un actionneur et des moyens de transmission.
Conformément à l'invention, le bras mobile peut se présenter
sous la forme d'un bras pivotant télescopique ou sous la forme d'un bras
coulissant.
La présente invention est également relative à un ensemble
d'outils portatifs comprenant un outil portatif pour l'installation d'éléments
de
fixation, et une perceuse, ledit outil et la perceuse étant aptes à être
déplacés
d'un demi tour autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de travail, pour
positionner alternativement la perceuse et ledit outil dans l'axe de travail.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description,
accompagnée des dessins en annexe, parmi lesquels
- les figures 1 à 3 sont des coupes schématiques d'une
première variante d'un outil conforme à l'invention, illustrant le
fonctionnement
de cet outil, respectivement en position de distribution et de réception d'un
élément de fixation au niveau des moyens de chargement, en position de
chargement de l'élément de fixation au niveau des moyens de maintien, puis
lors de la mise en place d'un élément de fixation au niveau des pièces à
assembler,
- la figure 4 est une coupe schématique montrant des moyens
pour déposer un produit de finition,
- la figure 5 est une vue en coupe d'une autre variante d'un
outil selon l'invention,
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- les figures 6 à 11 illustrent les étapes successives du cycle
de fonctionnement de l'outil représenté à la figure 5.
La présente invention concerne un outil portatif pour
l'installation d'éléments de fixation de pièces ou de tôles, ou similaires qui
dans
les deux variantes présentées comporte
- des moyens de distribution 1, 5 d'éléments de fixation 24, un
à un, selon un axe de distribution,
- des moyens de maintien 50 d'un élément de fixation 24 selon
un axe dit de pose,
- des moyens de chargement 60 pour transférer un élément de
fixation 24 depuis les moyens de distribution 1, 5 jusqu'aux moyens de
maintien 50,
- des moyens de mise en place 23 d'un élément de fixation
dans un trou prévu sur la pièce.
En outre, selon la caractéristique principale de l'invention, les
moyens de chargement 60 effectuent alternativement un mouvement dit de
chargement et un mouvement dit de retour en position initiale. Le mouvement
de chargement permet le transfert d'un élément de fixation 24 depuis les
moyens de distribution 1, 5 jusqu'aux moyens de maintien 50 d'un élément de
fixation 24 selon l'axe de pose 20. Le mouvement de retour en position
initiale
permet aux moyens de chargement 60 de retourner au regard de l'axe de
distribution, parallèle et coplanaire à l'axe de pose ou sensiblement.
Conformément à l'invention, les moyens de chargement 60
suivent un même chemin, dans un sens et dans le sens opposé, au cours du
mouvement de chargement et au cours du mouvement de retour en position
initiale. Ce chemin est constitué de plusieurs parties qui seront détaillées
ultérieurement.
En référence aux figures 1 et 5, les moyens de chargement 60
peuvent comprendre avantageusement au moins un bras mobile 4 ou 62 muni
de moyens de réception 7 d'un élément de fixation 24.
Les moyens de chargement 60 comprennent également des
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moyens 61 pour actionner ledit bras mobile. Lesdits moyens 61 pour actionner
ledit bras mobile comprennent au moins un actionneur 12-15 et des moyens
de transmission 16-19 du mouvement de l'actionneur au bras mobile, de sorte
que des moyens pour actionner le bras mobile 4 ou 62 étant en mouvement
5 alternatif dans un sens puis dans le sens opposé, entraînent ledit bras
mobile
selon le chemin cité plus haut, alternativement dans un sens puis dans le sens
opposé.
Les moyens de réception 7 peuvent se présenter sous la forme
d'un porte rivets apte à coopérer avec un élément de fixation 24, tel qu'un
rivet.
Avantageusement, lesdits moyens de transmission se
présentent sous la forme d'un élément souple 16 tendu entre deux rouleaux
parallèles 17a, 17b. Alors, ledit bras mobile 4 ou 62 est assujetti audit
élément
souple 16.
Par exemple, l'élément souple 16 pourra être une courroie ou
une bande.
Comme il a déjà été souligné, l'actionneur est apte à mettre en
mouvement le bras mobile 4 ou 62 par l'intermédiaire des moyens de
transmission 16-19. II pourra s'agir d'un actionneur linéaire ou d'un
actionneur
rotatif.
Un actionneur linéaire pourra se présenter sous la forme d'un
vérin. Dans ce cas, le piston 14 pourra aller et venir dans le cylindre 13
suivant
que l'on injecte, par exemple, de l'air dans une chambre ou dans l'autre du
cylindre. A l'extrémité de la queue du piston 14, un élément d'entraînement 15
est fixé. Cet élément d'entraînement 15 est également fixé à l'élément souple
16. Ainsi, lorsque le piston se déplace dans le cylindre, il entraîne
l'élément
souple 16 par l'intermédiaire de l'élément d'entraînement 15, dans la portion
linéaire située entre les deux rouleaux 17a et 17b.
Un actionneur rotatif pourrait être par exemple un moteur
assujetti au moins à l'un des deux rouleaux 17a ou 17b.
Nous allons maintenant décrire, en référence aux figures 1 à 3,
une première variante d'un outil conforme à l'invention.
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L'ensemble du dispositif de chargement 60 est fixé à un
châssis 2 sur lequel est montée une poignée 3 qui permet une prise en main
ergonomique de l'outil conforme à l'invention.
Avantageusement, le bras mobile se présente sous la forme
d'un bras pivotant télescopique 4. Un article 9 du bras est monté pivotant au
rouleau 17a. Un autre article 8 dudit bras sert de support aux moyens de
réception 7 et il est apte à se déplacer le long de l'article monté pivotant
9. De
plus, ledit article 8 est assujetti auxdits moyens de transmission par un axe
de
liaison 18.
Par exemple, l'axe de liaison 18 est fixé à l'élément souple 16
par serrage dans une demi-lune 19.
De plus, l'outil portatif est muni de moyens de distribution 1
d'éléments de fixation. II peut s'agir par exemple d'un tube de distribution
muni
à son extrémité de moyens de recentrage 5 de l'élément de fixation.
Avantageusement, les moyens de recentrage sont pourvus d'une gorge dans
laquelle est placée un ressort dont les spires peuvent être inclinées par
rapport
à son axe.
II est également avantageux de prévoir que des moyens de
maintien 50 d'un élément de fixation 24 se présentent sous la forme d'un
dispositif élastique 21 permettant d'exercer un effort d'appui au moins sur
une
partie de la zone de plus grand diamètre de l'élément de fixation, pour le
maintenir selon un axe de pose 20.
En particulier, le dispositif élastique comprend au moins un
ressort 22 dont les spires peuvent être inclinées par rapport à son axe.
Toujours en référence à la figure 1, les moyens de mise en
place 23 peuvent se présenter sous la forme d'un dispositif de poussée ou de
rivetage, ou de vissage.
Bien entendu, les caractéristiques concernant les moyens de
maintien 50, les moyens de distribution 1, ainsi que les moyens de mise en
place 23 peuvent s'étendre à d'autres variantes d'un outil conforme à
l'invention.
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La figure 1 illustre l'état initial du cycle de fonctionnement d'un
outil conforme à l'invention. Un élément de fixation 24 est poussé dans les
,~s
moyens de distribution 1, en l'occurrence un tube de distribution, par une
pression pneumatique. II passe alors dans les moyens de recentrage 5 et la
tige de l'élément de fixation est recentrée par le ressort de recentrage 6.
Cela
permet d'aligner l'élément de fixation avec des moyens de réception, ici ie
porte rivets 7. Le cors de l'élément de fixation s'engage alors dans le porte
rivets 7 qui se trouve à l'extrémité de l'article 8 du bras mobile.
A cette étape, la queue du piston 14 est quasiment
entièrement à l'intérieur du cylindre 13, seule l'extrémité fixée à l'élément
d'entraînement 15 reste à l'extérieur du cylindre. Une chambre du cylindre est
donc à son volume maximal tandis que l'autre chambre a un volume minimal.
Lorsque l'opérateur active la commande du moyen de
chargement 60, de l'air sous pression est injecté dans la chambre du cylindre
13 dont le volume est nul, ce qui a pour effet de pousser le piston 14 qui,
par
l'intermédiaire de l'élément d'entraînement 15, entraîne l'élément souple 16
en
translation.
Consécutivement, l'axe de liaison 18 est entraîné d'abord en
translation puis en rotation autour du rouleau 17b.
Lors de ce mouvement, l'article 8 du bras mobile 4 se déplace
le long de la tige 9 dudit bras. Comme l'article 8 est assujetti à l'élément
souple
16 par l'intermédiaire de l'axe de liaison 18, et comme cet axe décrit un
mouvement de rotation, le bras mobile 4 va également entrer en rotation
autour de l'axe 10.
Cela permet d'amener le porte rivets 7 dans l'axe de pose 20.
Le mouvement du piston 14 n'étant pas achevé, l'axe de liaison 18 a de
nouveau un mouvement de translation, dans le sens opposé à celui de son
mouvement de translation précédent. Le mouvement du porte rivets 7
redevient donc rectiligne, dans l'axe de pose 20. L'élément de fixation 24 est
ainsi poussé dans les moyens de maintien 50, au niveau du dispositif élastique
21. La tête de l'élément de fixafiion 24 peut alors coopérer avec un ressort
de
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maintien 22. On arrive alors à l'étape illustré à la figure 2.
De l'air sous pression est alors injecté dans la chambre
maintenant vide, qui était initialement pleine, ce qui a pour effet de
déplacer le
porte rivets et le bras mobile, selon le même chemin dans le sens de
déplacement opposé. L'élément de fixation 24 est retenu au niveau des
moyens de maintien 50 tandis que le bras mobile reprend sa position initiale,
le
porte rivets 7 se trouvant alors face à l'arrivée des moyens de distribution
1.
II faut remarquer que lors du mouvement de retour, le porte
rivets 7 se déplace dans l'axe de pose, et donc longitudinalement par rapport
au rivet. Cela permet d'éviter notamment que l'élément de fixation soit tordu
lors du retour du porte rivets 6 et du bras mobile 4 en position initiale.
Ainsi qu'il est illustré à la figure 3, l'opérateur peut alors insérer
l'élément de fixation 24 dans le trou 25 prévu dans la pièce en déplaçant
l'outil
portatif vers l'avant selon l'axe de pose. Lorsque les moyens de maintien 50
entrent en contact avec la pièce, le déplacement de l'outil entraîne le moyen
de mise en place 23, par exemple un marteau à river, ce qui pousse l'élément
de fixation 24 et l'extrait des moyens de maintien 50. Puis l'opérateur peut
actionner la commande de rivetage.
Dans un mode de réalisation avantageux, tel qu'illustré à la
figure 4, un outil conforme à l'invention est muni en outre de moyens 26-31
pour déposer un produit de finition sur l'élément de fixation ou autour du
trou.
Par exemple, une seringue 26 contenant le produit de finition
est fixé au bras mobile 4 des moyens de chargement 60. Ladite seringue est
reliée au porte rivets 7 par l'intermédiaire d'un tuyau souple 27 connecté à
une
bague d'alimentation 28. Le produit de finition est extrudé de la seringue à
travers le tuyau, passe dans le trou 29 de la bague d'alimentation 28, se
répand dans la gorge 30 du porte rivets 7 et ressort de celui par les orifices
31
au niveau de la surface en appui avec l'élément de fixation.
Le produit de finition peut être un produit d'étanchéité, une
colle ou tout autre produit adéquat.
Selon une autre variante de l'invention, telle qu'illustrée à la
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figure 5, les moyens de chargement 60 comprennent un bras mobile qui se
présente sous la forme d'un bras coulissant 62 plutôt qu'un bras pivotant
télescopique comme décrit précédemment.
Dans ce cas, ledit bras 62 est assujetti à l'élément souple 16
par l'intermédiaire d'un axe de liaison 18 fixé à cet élément souple par
pinçage
dans la demi lune 19. Cela permet d'entraîner le bras 62 selon une trajectoire
inscrite dans un plan, faisant passer le porte rivets d'une position située
dans
le prolongement du tube de distribution 1 à une position située dans l'axe de
travail 20.
A cet effet, le bras coulissant 62 est muni de moyens de
guidage 40 situés de part et d'autre du volume délimité par l'élément souple
16, et qui coulisse librement au-dessus et en-dessous de cet élément souple
16.
Le fonctionnement d'un outil correspondant à ce mode de
réalisation est illustré aux figures 6 à 11. II est très similaire à celui
décrit pour
la variante précédente. Ainsi, lorsque de l'air sous pression est injecté dans
la
chambre vide du cylindre 13 de l'actionneur, l'élément souple 16 est entraïné
grâce à l'élément d'entraînement 15. De ce fait, l'axe de liaison 18 est
entraîné
tout d'abord en translation selon un premier sens puis en rotation autour du
rouleau 17b puis de nouveau en translation, dans le sens opposé, jusqu'à
atteindre la butée 63 de bout de course.
Durant la première partie du mouvement de l'axe de liaison 18,
des moyens de guidage 40 coulissent librement le long de l'élément souple 16
et donc le bras coulissant 62 décrit un mouvement de translation. Puis,
lorsque
l'axe de liaison 18 décrit un mouvement de rotation autour du rouleau 17b, les
moyens de guidage 40 restent sensiblement immobiles. Ainsi, le bras mobile
décrit un mouvement de rotation correspondant à celui de l'axe de liaison 18.
Enfin, lorsque l'axe de liaison 18 reprend un mouvement de
translation, les moyens de guidage 40 font de même, dans le sens opposé. Le
bras mobile 62 suit de nouveau un mouvement translatif. Finalement, l'élément
de fixation 24 est poussé dans les moyens de maintien 50, de façon similaire à
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celle décrite précédemment.
II est à noter que durant tout le mouvement de chargement,
depuis les moyens de distribution 1 jusqu'aux moyens de maintien 50, le piston
14 n'a réalisé qu'un seul mouvement, dans un seul sens.
5 Le retour en position initiale est obtenu en injectant de l'air
sous pression dans la chambre du vérin initialement pleine, maintenant vide.
Cela a pour effet de faire suivre au bras mobile le même chemin, mais dans le
sens opposé.
En résumé, lors du mouvement de chargement d'un élément
10 de fixation, des moyens de distribution 1 aux moyens de maintien 50, le
chemin suivi par l'élément de fixation 24 se décrit essentiellement en trois
parties. Dans une première partie, il suit un mouvement de translation selon
('axe de distribution. Puis dans une seconde partie de ce chemin, l'élément de
fixation suit un chemin sensiblement circulaire, qui l'amène de l'axe de
distribution à l'axe de travail 20. Enfin, dans une troisième partie,
l'élément de
fixation suit de nouveau un mouvement de translation, selon l'axe de travail
20,
mais dans le sens opposé au mouvement de translation précédent.
L'intégralité du mouvement est réalisée par le déplacement
selon un seul sens de l'actionneur des moyens de chargement 60.
Dans les modes de réalisation décrits, l'actionneur est de type
linéaire, en l'occurrence un vérin. II est tout à fait concevable de prévoir
un
actionneur rotatif qui entraînerait l'un des deux rouleaux 17a ou 17b.
Une configuration particulière d'un dispositif conforme à
l'invention consiste à utiliser l'un de ses éléments comme support et à y
fixer
un moyen assurant son maintien ou son positionnement dans l'espace. II peut
s'agir par exemple d'une ventouse.
Avantageusement, l'outil peut ainsi être assujetti à une
machine à commande numérique ou un robot industriel permettant son
positionnement dans l'espace.
II peut également être intéressant de prévoir d'intégrer un outil
selon l'invention dans un ensemble d'outils comprenant en outre une
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perceuse, l'outil selon l'invention et la perceuse étant aptes à étre déplacés
d'un demi tour autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de pose 20, pour
positionner alternativement la perceuse et ledit outif dans l'axe de travail.
Naturellement, d'autres modes de mise en oeuvre, à la portée
de l'homme de l'art, auraient pu encore être envisagés sans pour autant sortir
du cadre de l'invention.
