EP1395379B1

EP1395379B1 - Outil portatif destine a etre utilise pour l'installation d'elements de fixation

Info

Publication number: EP1395379B1
Application number: EP02767525A
Authority: EP
Inventors: Geneviève SCHMITT
Original assignee: Advanced Automation SRL
Current assignee: Advanced Automation SRL
Priority date: 2001-06-15
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2022-06-14
Also published as: WO2002102530A3; DE60221389T2; BR0205613A; ATE367878T1; DE60221389D1; CA2448739C; CA2448739A1; FR2826302B1; US20040205950A1; CN1516627A; FR2826302A1; RU2004100815A; EP1395379A2; WO2002102530A2; US7096576B2

Description

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. Il est en particulier adapté, mais non exclusivement au rivetage.
Le rivetage de différentes pièces entre elles, consiste à introduire un élément, 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.
Il 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'opération 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.
Il 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 disposition des éléments de fixation, adaptés à l'endroit où est réalisé le rivetage, mais qui présentent l'inconvénient majeur d'être 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 précitée. En particulier, il s'agira de fournir un outil ergonomique, aisément manipulable.
Il 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'est 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 fixation 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,
lesdits moyens de chargement effectuant 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.

Cet outil portatif est caractérisé en ce que au cours de ces mouvements les moyens de chargement décrivent un même chemin inscrit dans un seul plan alternativement dans un sens et dans le sens opposé.
Selon un mode préféré 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.
Avantageusement, le bras mobile peut se présenter sous la forme d'un bras pivotant télescopique ou sous la forme d'un bras coulissant.
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.
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 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 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. Il 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.
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. Il 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.
Il 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.
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 moyens de distribution 1, en l'occurrence un tube de distribution, par une pression pneumatique. Il 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 le 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 fixation 24 peut alors coopérer avec un ressort de 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.
Il 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 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. Il 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 entraîné 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 celle décrite précédemment.
Il 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.
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 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 l'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. Il 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 se éléments comme support et à y fixer un moyen assurant son maintien ou son positionnement dans l'espace. Il peut s'agir par exemple d'une ventouse.
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, telle que définie dans les revendications.

Claims

Outil portatif pour l'installation d'éléments de fixation (24) de pièces, comprenant :
- des moyens de distribution (1, 5) d'éléments de fixation, un à un selon un axe dit de distribution.

- des moyens de maintien (50) d'un élément de fixation selon un axe (20) dit de pose,

- des moyens de chargement (60) pour transférer un élément de fixation (24) depuis lesdits moyens de distribution (1, 5) jusqu'aux dits moyens de maintien (50),

- des moyens de mise en place (23) d'un élément de fixation dans un trou prévu sur lesdites pièces.

- lesdits moyens de chargement (60) effectuant alternativement un mouvement de chargement pour transférer un élément de fixation depuis lesdits moyens de distribution (1, 5) jusqu'auxdits moyens de maintien (50) et. un mouvement de retour en position initiale,
caractérisé en ce que au cours de ces mouvements lesdits moyens de chargement (60) décrivent un même chemin inscrit dans un seul plan alternativement dans un sens et dans le sens opposé.
Outil portatif selon la revendication 1, dans lequel les moyens de chargement (60) comprennent au moins un bras mobile (4 : 62) muni de moyens de réception d'un élément de fixation et des moyens (61) pour actionner ledit bras mobile comprenant un actionneur (12-14) et des moyens de transmission (18-19) du mouvement de l'actionneur au bras mobile (4 : 62), de sorte que les moyens pour actionner le bras mobile, en mouvement alternatif dans un sens puis dans le sens opposé, entraînent le bras mobile (4 : 62) selon ledit chemin, alternativement dans un sens puis dans le sens opposé.
Outil portatif selon la revendication 2, dans lequel lesdits moyens de transmission se présentent sous la forme d'un élément souple (1b), tendu entre deux rouleaux parallèles (17a, 17b), ledit bras mobile (4 : 62) étant assujetti audit élément souple (16).
Outil portatif selon la revendication 3, dans lequel ledit actionneur se présente sous la forme d'un actionneur linéaire (12-14), assujetti à l'élément souple (16), pour entraîner ledit élément souple (16) dans la portion linéaire entre les deux rouleaux (17a, 17b).
Outil portatif selon la revendication 3, dans lequel ledit actionneur se présente sous la forme d'un actionneur rotatif, pour entraîner au moins un des deux rouleaux (17a, 17b).
Outil portatif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel le bras mobile se présente sous la forme d'un bras pivotant télescopique (4), un article (9) dudit bras étant monté pivotant et un autre article (8) dudit bras étant assujetti auxdits moyens de transmission (16-19) par un axe de liaison (18), étant apte à se déplacer le long dudit article (9) monté pivotent, et servant de support auxdits moyens de réception.
Outil portatif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel ledit bras mobile se présente sous la forme d'un bras coulissant (62), ledit bras étant assujetti auxdits moyens de transmission (16-19) par un axe de liaison (18) et étant munis de moyens de guidage (40) coulissant le long dudit moyen de transmission.
Outil portatif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits moyens de distribution (1) se présentent sous la forme d'un tube de distribution muni de moyens de recentrage (5) de l'élément de fixation (24).
Outil portatif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens de pose (23) se présentent sous la forme d'un dispositif de poussée ou de rivetage ou de vissage.