EP0072713B1

EP0072713B1 - Désagrafeuse d'agrafe d'épinglage à vis

Info

Publication number: EP0072713B1
Application number: EP82401003A
Authority: EP
Inventors: Jean-Pierre Gaquere
Original assignee: Airbus Group SAS
Current assignee: Airbus Group SAS
Priority date: 1981-08-13
Filing date: 1982-06-02
Publication date: 1986-04-23
Also published as: EP0072713A2; DE3270737D1; ES8306630A1; FR2511288A1; JPS5840275A; ES514952A0; ATE19366T1; FR2511288B1; CA1192027A; US4459728A; EP0072713A3

Description

La présente invention a trait aux agrafes d'épinglage à vis qui sont mises en oeuvre de la manière ci-après, dans le domaine aéronautique en particulier:

1. mise en place de l'agrafe dans le trou de perçage puis vissage de l'écrou de l'agrafe permettant l'accostage des tôles constituant l'assemblage.
2. dévissage de l'écrou suivi de l'extraction de l'agrafe de son logement.

Ces deux séquences s'effectuent successivement afin de permettre au produit d'interposition disposé entre les tôles de se polymériser ou bien à l'assemblage de se positionner correctement lorsque ledit assemblage ne comporte pas un tel produit d'interposition.
Toutefois ces deux séquences de mise en oeuvre posent un certain nombre de problèmes pratiques:

- le pas de pose des agrafes est parfois réduit, ce qui nécessite des nez de vissage et de dévissage de faible encombrement,
- le produit d'interposition entre tôles qui est de consistance caoutchouteuse, «bave» dans les trous ce qui pose des difficultés considérables d'extraction des agrafes après polymérisation.

Or si les matériels de vissage dévissage pneumatiques actuellement proposés comportent des nez de dimensions réduites convenant à la plupart des cas rencontrés, il n'en subsiste pas moins le problème d'extraction des agrafes qui n'a pas encore reçu, à la conaissance de la Demanderesse, de solution satisfaisante à ce jour. En effet, cette opération s'effectue toujours à la main, parfois dans des zones de grande densité d'agrafes, ce qui présente, outre les aléas de dépose manuelle, certains dangers de blessures pour les opérateurs.
De plus, cette conception manuelle ne prédispose pas à l'évolution vers le stade de la robotique où toutes les opérations devront alors s'effectuer sans intervention humaine.
Toutes les tentatives faites en ce domaine et connues de la Demanderesse ont amené des solutions conduisant à accroître notablement l'encombrement des nez ramenant, par la même, l'utilisation possible aux seules zones à faibles densités d'agrafes.
La présente invention propose un dispositif automatique de dévissage et de dépose d'agrafe d'épinglage à vis, qui ne présente aucun des inconvénients précités.
Un premier avantage du dispositif selon l'invention réside en sa simplicité de mise en oeuvre en tant que nez de dévisseuse pneumatique à main utilisée dans la plupart des cas dans le domaine aéronautique.
Un deuxième avantage consiste en ce que ce nez est également adaptable sur les bras des robots qui peuvent être, par ailleurs, les mêmes que ceux qui percent les trous d'agrafes et qui posent les rivets de fixation définitive.
Un troisième avantage consiste en ce que ce nez est de dimension réduite, en permettant de la sorte l'accès aux agrafes posées dans les zones de grande densité.
Historiquement, l'idée de doter les agrafes d'épinglage d'un système six pans sur l'écrou de serrage semble remonter à 1962 au travers du brevet américain US-A-3024682.
Ceci présentait, en son temps, l'avantage de permettre la pose des agrafes par les pistolets pneumatiques qui étaient déjà très répandus à cette époque dans le milieu aéronautique.
En outre, il était enseigné dans ce brevet que le corps de l'agrafe pouvait également être tenu et immobilisé par une conformation en six pans du corps, ce qui faisait que le nez de la visseuse pouvait alors comporter deux tubes tournants coaxia- lement et terminés, chacun, par une empreinte hexagonale; le tube intérieur pour l'écrou et le tube extérieur pour le corps de ladite agrafe.
L'extraction de l'agrafe n'étant pas recherchée il était toujours possible d'assurer la simple préhension de l'agrafe par mise en coïncidence des deux six pans de l'écrou et du corps d'agrafe.
Le problème de l'extraction manuelle des agrafes fut résolu dans le brevet américain US-A-3331 268 de 1967 qui proposait un dispositif d'agrafeuse-désagrafeuse adaptée au dégagement vis-à-vis d'un assemblage d'une agrafe d'épinglage comprenant un corps hexagonal contenant une vis, un écrou engagé sur cette vis et un ressort interposé entre corps et écrou, du genre comportant un moteur pneumatique dans un corps de moteur et un nez comportant, dans un manchon de liaison au corps de moteur, une douille de vissage-dévissage présentant une empreinte hexagonale pour l'entraînement en rotation de l'écrou d'une agrafe, un verrou présentant une empreinte hexagonale pour le blocage en rotation du corps de l'agrafe, et une douille de verrouillage munie d'une empreinte hexagonale pour le verrouillage axial du corps d'agrafe et ate- lée en translation au verrou en admettant un débattement angulaire entre des configurations dans lesquelles les empreintes du verrou et de la douille de verrouillage sont en coïncidence ou non. Ce brevet montrait comment il était possible à l'aide d'un troisième tube extérieur à extrémité hexagonale de produire, après une rotation de 1/12 de tour, la saisie du corps de l'agrafe par appui dudit dernier tube sous les pointes des pans du six pans de l'agrafe.
Dès lors, l'extraction des agrafes était possible mais restait sous la dépendance à la fois de l'habileté de l'opérateur ainsi que de l'importance de l'emprisonnement de l'agrafe dans son trou, par suite de la quantité de produit d'interposition polymérisé qui avait pu s'y répandre.
Il doit être noté en complément que les visseuses pneumetiques allaient bénéficier d'un perfectionnement significatif consistant à mettre le moteur au calage en vissage ou dévissage dès l'apparition d'un couple prédéterminé, ce qui avait pour avantage de réduire considérablement la consommation d'air sans détériorer pour autant le matériel.
D'une manière générale, la suite du texte va montrer comment, par le fait de la mise en oeuvre de l'invention, les techniques antérieures peuvent être améliorées pour conduire vers un dispositif évolué permettant le dévissage et l'extraction des agrafes d'épinglage à vis et ce, d'une manière entièrement automatisée.
Le problème posé a été résolu selon l'invention grâce à un dispositif du type proposé par le brevet US-A-3 331 268 précité, mais qui s'en distingue par les caractéristiques exposées dans la partie caractérisante de la revendication 1.
De toutes manières, l'invention va être bien comprise dans la suite du texte qui va montrer comment à l'appui des dessins annexés, elle peut être mise en oeuvre, tant en ce qui concerne son application sur des machines de vissage à main que sur bras de robot. Sur les dessins:

la figure 1 montre schématiquement et en coupe axiale, une agrafe d'épinglage à vis en regard de son trou d'agrafage;
la figure 2 montre schématiquement et en coupe axiale la même agrafe dans son trou avant polymérisation du produit d'interposition;
la figure 3 montre l'agrafe en position après polymérisation;
la figure 4 montre schématiquement comment l'agrafe est extraite de son trou;
la figure 5 est une vue en coupe axiale d'un nez de dévissage - extraction conforme à l'invention;
la figure 6 est une vue montrant un détail agrandi, selon flèche A de la figure 5;
la figure 7 est une vue montrant un détail agrandi, selon flèche B de la figure 5;
la figure 8 est une vue schématique en coupe du système de pression différentielle;
et la figure 9 est une vue en plan d'une machine à main de dévissage et extraction d'agrafe selon l'invention.

Si l'on se reporte à la figure 1, on voit qu'une agrafe d'épinglage à vis comporte essentiellement d'une part, un corps creux 1 qui peut être en matière plastique et qui est solidaire d'un écarteur 1' situé entre les pinces 2' et 2" solidaires d'une vis 2, et d'autre part d'un ressort 3 et un écrou 4 engagé sur la vis 2 et qui agit contre ledit ressort 3.
Le système pneumatique habituel comporte par ailleurs un corps 5 recevant le moteur (non représenté) qui entraîne en rotation un tube intérieur 6 muni d'un six pans en son extrémité tandis que deux autres tubes dont l'un externe repéré 7 et terminé en son extrémité par un six pans est fixe par sa liaison à 5 et, l'autre, repéré 8 et qui est intermédiaire est aussi terminé en son extrémité par une empreinte également hexagonale.
Dès l'engagement de la partie hexagonale du corps 1 de l'agrafe dans l'empreinte correspondante du tube 7 l'agrafe est en place et se trouve verrouillée lorsque le tube 8 a tourné de 1/12 de tour de telle sorte que les plats de l'empreinte six pans de 8 se trouvent sous les pointes du six pans de la partie hexagonale de l'agrafe.
L'agrafe ainsi saisie et verrouillée est introduite dans le trou de l'assemblage constitué des tôles 9 et 10 et du produit d'interposition 11.
Selon la seconde phase de l'opération représentée sur la figure 2, l'écrou 4 est vissé jusqu'à un couple préréglé de telle sorte que les pinces 2_' et 2", en s'écartant, viennent s'accrocher sur la face opposée de l'assemblage produisant ainsi sous l'effet du ressort 3 l'approche des tôles 9 et 10 l'une vers l'autre. Le nez peut être ensuite évacué après rotation de 1/12 de tour du tube 8 par rapport au tube 7.
Dans la troisième phase représentée sur la figure 3, l'agrafe est laissée en place pendant toute la durée de la polymérisation du produit 11 tandis que le ressort 3, restituant son énergie tend à produire le rapprochement des tôles 9 et 10 dans la zone du trou pendant ce même temps.
Selon la quatrième phase préfigurant tout particulièrement la mise en oeuvre de l'invention, le nez est remis en place sur l'agrafe pour conduire, après dévissage convenable de l'écrou 4, à l'extraction complète de cette dernière.
Il est à noter que cette figure 4 est bien représentative des problèmes rencontrés antérieurement à l'application de l'invetion dans la mesure où l'excédent de produit 12 venait se loger dans le trou même par suite de la mise en pression des tôles, en rendant de ce fait extrêmement difficile l'extraction de l'agrafe de son trou.
En effet, il était nécessaire d'exercer une traction importante dans la direction F de la figure 4, sur le nez pour obtenir l'extraction de l'agrafe, cette traction entrainant corrélativement un bossellement de l'assemblage tel que cela est représenté en pointillé sur cette même figure 4.
Le nez de dévissage et d'extraction selon l'invention comporte comme cela sera exposé par la suite une partie en appui sur l'assemblage tandis qu'un vérin vient évacuer l'agrafe de son trou dès après la phase de dévissage de l'écrou.
Un tel nez comporte essentiellement, comme cela ressort de la figure 5, une partie moteur, une partie douille et une partie piston.
Selon l'invention, la partie moteur est connue en soi, et peut résulter soit d'une adaptation en conformation pistolet à main, soit d'une conformation plus évoluée en poste automatisée dans des aplications robotisées.
Dans les deux cas et selon cette figure 5, le moteur à air commence par entraîner en rotation la douille 13 par l'intermédiaire de l'axe 14 et de l'entraîneur repère 15.
Cette douille 13 se visse par un filetage 13' pas à gauche, dans une autre douille 16 qui peut tourner angulairement de 30° pour se verrouiller ou se déverrouiller sous l'effet du frottement dans les filets de vis et par le fait de la lumière pratiquée dans la pièce 16 tel que cela est montré en détail sur la figure 6.
La douille 16 est par ailleurs immobilisée en translation, comme cela ressort de la figure 7, par la vis axe 17 qui n'autorise que sa seule rotation de 30°.
Le verrouillage s'effectue sous l'effet de la rotation de la douille 16 devant le verrou 18 qui est lui-même immobilisé en rotation par rapport au corps extérieur 19 grâce à la vis 20 qui l'assujettit également en translation par rapport à la douille 16.
Le corps 19 est également immobilisé en rotation sur le piston 21 par l'intermédiaire de l'axe de la bague d'arrêt 22.
Le piston 21 est immobilisé en rotation par rapport au guide intérieur de vérin 23 par la vis axe 17.
Dans la phase de dévissage, la douille 13 avance axialement dans la douille 16 par le fait de la présence du filetage pas à gauche 13' et ce, jusqu'à ce que la vis 24 vienne buter en bout de la lumière axiale 24' pratiquée dans la pièce 15 ce qui provoque le calage du moteur.
La douille 13 entraine dans son déplacement axial, l'axe 14 qui pousse alors sur la vis de l'agrafe repérée 2.
Il est à noter que ladite douille 13 comportant une bague 13" à empreinte hexagonale interne et présentant un filetage dans la douille 16 qui est d'un pas inférieur au pas de l'écrou 4 de l'agrafe, avance plus vite que ne recule ledit écrou 4 et que, de ce fait, le ressort 25 se trouve alors comprimé sous l'effet de ladite bague 13' qui éjecte, lors du déverouillage, l'agrafe du nez de la visseuse.
La partie moteur comporte deux conduits l'un 26 communiquant la pression du moteur PM vers le différentiel repéré 28 sur la figure 8, l'autre repéré 27 amenant la pression dudit différentiel 28 au vérin par la chambre 21'.
Le calage du moteur résultant de l'avance de la vis 24 arrivant en butée au fond de la lumière 24_' selon fig. 5, provoque une différence de pression sur le différentiel 28 par le conduit 26.
La pression, ayant augmenté côté moteur PM, et la pression témoin PT étant fixe, permet au différentiel 28 de laisser passer par le conduit 27 l'air vers la chambre 21' du vérin à joints toriques 32 et 33.
Le piston 21 ainsi actionné pousse sur le corps extérieur 19 qui éloigne consécutivement l'agrafe de la surface de l'assemblage constitué par les tôles 9 et 10.
Ceci est obtenu par le fait que la douille 16, qui porte un six pans intérieur en son extrémité, peut tourner de 30° (ou 1/12 de tour) devant l'autre bague six pans ou verrou 18 grâce à la présence de la vis axe 20, tel que cela est représenté en détail sur la figure 6.
Cette rotation de 1/12 de tour est rendue possible par suite du frottement des filets du filetage 13', entre les douilles 13 et 16, comme cela a déjà été mentionné précédemment.
De la sorte, l'extraction de l'agrafe est rendue possible puisque:

- le corps 19 appuie sur l'assemblage 9-10 (par l'intermédiaire d'une bague 35 qui peut être en plastique);
- l'agrafe est maintenue en place par le verrou 18;
- l'appui d'extraction est assuré par le fait que la partie six pans de la douille 16 accroche les angles six pans de l'agrafe 1, après rotation de 1/12 de tour de la douille 16 par rapport à la vis axe 20;
- le mouvement axial de traction est assuré par le déplacement axial de la douille 16 par rapport à la bague 35 (ou le corps 19 qui lui est lié).

Lorsque l'agrafe est extraite de son trou, il suffit de faire tourner le moteur dans le sens du vissage, ce qui a pour effet de dévérouiller la douille 16 par suite du frottement dans les filets 13' et qui, en outre, provoque l'expulsion. Pendant ce temps, le vérin n'est plus alimenté et le ressort 34 le remet en sa position initiale.
En fin de cycle, la douille 13 recule jusqu'à ce que l'axe 14 vienne buter sur l'entraîneur 15 d'où résulte le calage du moteur, ce qui fait que la désagrafeuse est en position arrière et prête à extraire l'agrafe suivante.
Le différentiel 28 selon figure 8 possède une membrane souple 39 définissant deux chambres:
l'une 40 d'arrivée de pression PM, par le conduit de retour du moteur par le conduit 26, et retournant au vérin par le conduit 27, l'autre 41 recevant la pression témoin PT arrivant par le conduit 42 et qui peut éventuellement être réglée par la vis pointeau 42'.
Le différentiel 28 peut être fixé au choix, soit sur la partie inférieure de la crosse 36 d'un pistolet à air de type usuel (comme cela est plus particulièrement représenté sur la figure 9), soit sur une tête de robot connue en soi 43 (non représentée plus avant dans la présente description).
Selon la première solution représentée sur la figure 9, l'opérateur appréhende selon la manière habituelle la crosse 36 munie en son extrémité du différentiel de pression 28 tandis que ce différentiel est lui-même connecté aux prises d'air par les conduits 26 (PM) et 27 (PV) passant dans le pontet 44 constituant de surcroît une protection physique de la main de l'opérateur.
Le rôle du différentiel de pression est multiple:

- lorsque le moteur tourne au dévissage:
- la pression témoin PT réglée dans la chambre 41 par la vis pointeau 42' ;
- la pression du moteur PM est inférieure à PT dans la chambre 40;
- lorsque le moteur tourne au vissage:
- la pression du moteur PM est nulle dans la chambre 40;
- l'air n'alimente pas le vérin et la membrane 39 est dans la position représentée en traits forts sur la figure 8.
- lorsque le moteur est calé au dévissage:
- la pression témoin PT reste constante dans la chambre 41;
- la pression du moteur PM est supérieure à PT dans la chambre 40;
- la membrane 39 est dans la configuration représentée en pointillé sur la figure 8 et le vérin se retrouve alimenté en air par le conduit 27;
- lorsque le moteur est calé au vissage:
- la pression témoin PT reste constante dans la chambre 41;
- la pression du moteur PM est nulle dans la chambre 40;
- l'air n'alimente pas le vérin, et la membrane 39 est dans la configuration représentée en trait plein sur la figure 8.

De la sorte on voit que les séquences automatiques de dévissage-extraction des agrafes ou de désagrafage ce qui est identique, sont assurées en totalité par le dispositif ci-dessus décrit conformément à l'invention.
En outre, on voit également que le nez 5 peut être fixé par un manchon 30, soit sur un corps 36 de visseuse usuelle à main comme cela est représenté sur les figures 5 et 9, soit sur une tête de robot connue en soi et symbolisée par le repère 43.
Il est évident que, dans ce dernier cas, le robot mis en oeuvre pour l'opération de désagrafage pourrait être le même que celui qui:

- perce les trous;
- positionne et visse les agrafes;
- désagrafe (conformément à l'invention);
- pose les rivets (ou boulons) définitifs, seules les têtes étant changées en fonction des opérations envisagées.

Claims

1. Agrafeuse-désagrafeuse, adaptée au dégagement, vis-à-vis d'un assemblage, d'une agrafe d'épinglage comprenant un corps hexagonal (1) contenant une vis (2), un écrou (4) engagé sur cette vis et un ressort (3) interposé entre corps et écrou, du genre comportant:

- un moteur pneumatique dans un corps de moteur (36-43) avec une prise de mouvement (15) pour un axe d'entraînement (14) et

- un nez (5) comprenant, dans un manchon (30) de liaison au corps du moteur,

une douille de vissage-dévissage (13) entraînée par l'axe d'entraînement (14) et présentant une empreinte hexagonale pour recevoir l'écrou de l'agrafe,

un verrou (18) présentant une empreinte hexagonale pour le blocage en rotation du corps de l'agrafe, et

- une douille de verrouillage (16) munie d'une empreinte hexagonale pour le verrouillage axial du corps d'agrafe et attelée en translation au verrou par des vis-axes (20) reçues par des lumières radiales permettant une rotation relative de 30° entre des configurations dans lesquelles les empreintes du verrou et de la douille de verrouillage sont en coïncidence ou non,
cette agrafeuse-désagrafeuse étant caractérisée en ce que:

- la douille de vissage-dévissage (13) coopère avec la douille de verrouillage (16) par frottement le long d'un filetage à gauche (13'), est adaptée à coulisser axialement, avec son axe d'entraînement (14), vis-à-vis de la prise de mouvement (15), et contient une bague (13") présentant une empreinte hexagonale pour la réception de l'écrou de l'agrafe et montée coulissante axialement à l'encontre d'un ressort (25),

le nez (5) comporte un corps extérieur (19), auquel le verrou (18) est immobilisé en rotation par des vis-axes (20), qui coulisse axialement sur la douille de verrouillage (16) sous l'effet d'un vérin ou piston (21) fixé au corps extérieur (19) par une bague d'arrêt (22), ce piston sur lequel agit un ressort de rappel (34) étant guidé en translation dans une chambre (21') du manchon par un guide interne (23) à l'aide de vis-axes (17), ce guide interne et ces vis-axes guidant en outre la douille de verrouillage en rotation, et ce corps extérieur portant par ailleurs une bague de protection (35) pour contact avec l'assemblage (9-10), le moteur pneumatique peut caler sans coupure d'air lors de la venue en butée axiale de vis d'arrêt (24) et il lui est associé un dispositif pneumatique différentiel comprenant un différentiel qui porte une membrane (39) définissant une première chambre (40), dans laquelle débouche un conduit (26) de pression moteur et un conduit (27) de commande de vérin, et une deuxième chambre (41), dans laquelle débouche un conduit (42) de pression témoin du moteur, éventuellement réglable par une vis pointeau (42') traversant un moyen de liaison du différentiel au corps du moteur,

l'agencement du moteur, du nez, et du dispositif pneumatique différentiel étant tel que, lorsque le moteur tourne en dévissage, la douille de vissage-dévissage (13) tourne dans la douille de verrouillage (16) en l'entraînant en rotation par frottement sur 30° pour verrouiller l'agrafe et en y avançant en sorte de pousser sur la tige de l'agrafe et dévisser l'écrou de cette dernière puis, après calage du moteur, le différentiel alimente la chambre (21') du vérin et provoque l'extraction de l'agrafe, tandis que, lorsque le moteur tourne en vissage, le différentiel cesse d'alimenter le vérin dont le piston est ramené en arrière par le ressort de rappel (34) et la rotation de la douille de vissage-dévissage (13) provoque par frottement le long du filetage à gauche (13') un déverrouillage de l'agrafe et le retour des divers composants en leurs positions initiales.

2. Désagrafeuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que des conduits assurent:

- l'amenée (26) de la pression moteur (PM) de pilotage, prise au niveau de l'entrée du moteur (36-43) tournant au dévissage,

- l'amenée (27) de l'air vers le vérin, prise au niveau du différentiel (28),

- l'amenée (42) dans la chambre (41) du différentiel (28), de la pression témoin (PT),

la fonction desdites amenées étant de permettre que:

- lorsque le moteur tourne au dévissage:

la pression témoin (PT) soit réglée constante dans la chambre (41),

la pression du moteur (PM) soit inférieure à (PT) dans la chambre pression moteur (40), d'où une absence d'alimentation du vérin (21),

- lorsque le moteur est calé au dévissage:

la pression moteur (PM) soit supérieure à (PT) dans la chambre pression moteur (40), d'où résulte une alimentation du vérin,

- lorsque le moteurtourne au vissage:

la pression témoin (PT) soit constante dans la chambre (41),

la pression du moteur (PM) soit nulle dans la chambre pression moteur (40), la prise de pression étant située sur l'alimentation du moteur au dévissage d'où absence d'alimentation du vérin,

- lorsque le moteur est calé au vissage:

la pression témoin (PT) soit constante dans la chambre (41),

la pression moteur (PM) soit nulle d'où absence d'alimentation du vérin.

3. Désagrafeuse selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le moteur, le nez et le dispositif pneumatique différentiel constituent une machine portative à poignée révolver et ga- chette tandis que les conduits de pression moteur et d'alimentation du vérin sont disposés dans un pontet qui assure de plus, la protection mécanique de la main de l'opérateur.

4. Désagrafeuse selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le moteur, le nez, le dispositif pneumatique différentiel et les conduits constituent un ensemble porté par un bras de robot.

5. Désagrafeuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le vérin est de conformation annulaire autour de la partie tournante du nez.