EP0747148B1 - Unité de présertissage et de sertissage du bord d'une tôle - Google Patents

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EP0747148B1
EP0747148B1 EP19960460021 EP96460021A EP0747148B1 EP 0747148 B1 EP0747148 B1 EP 0747148B1 EP 19960460021 EP19960460021 EP 19960460021 EP 96460021 A EP96460021 A EP 96460021A EP 0747148 B1 EP0747148 B1 EP 0747148B1
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EP
European Patent Office
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hemming
fact
pin
unit according
crimping
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EP19960460021
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German (de)
English (en)
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EP0747148A3 (fr
EP0747148A2 (fr
Inventor
Gabriel Le Guevel
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Automobiles Peugeot SA
Automobiles Citroen SA
Original Assignee
Automobiles Peugeot SA
Automobiles Citroen SA
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Publication date
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Publication of EP0747148A2 publication Critical patent/EP0747148A2/fr
Publication of EP0747148A3 publication Critical patent/EP0747148A3/xx
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/02—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of sheet metal by folding, e.g. connecting edges of a sheet to form a cylinder
    • B21D39/021—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of sheet metal by folding, e.g. connecting edges of a sheet to form a cylinder for panels, e.g. vehicle doors

Definitions

  • the present invention relates to a pre-crimping and crimping the edge of a sheet which is supported by a fixed die, according to the preamble of claim 1.
  • a well-known method for joining two sheets is to crimp the edge of one of them against that of the other.
  • the edge to be crimped is folded 90 ° from the rest sheet metal.
  • the crimping operation consists, in a first step, in folding it down partially - generally at an angle of 45 ° - towards the other sheet.
  • the crimping proper carried out in a second step, corresponds to complete folding of the sheet metal edge, which comes to rest against the edge of the other by pinching it.
  • This kind of operation is traditionally done in press, on the table open with hydraulic movable matrix, or on fixed matrix using trolleys tilting blade holder.
  • an objective of the invention is to control the movement of the tools, while minimizing parasitic forces, and thus improving the quality and consistency of the setting.
  • Another objective of the invention is to propose a unit of pre-crimping and crimping of simple design, of a low cost price, simple to implement and maintain while working at high speed.
  • the unit includes two movable heads, one for pre-crimping and the other of crimping, which are moved synchronously to come one after the other press the edge of the sheet and release it.
  • EP-A-0 592 848 the synchronized movement of the two heads is controlled by a pneumatic cylinder or, alternatively, by a servomotor via a screw-nut system.
  • the unit described in EP-A-0 592 848 has a crimping 24 which is mounted in the upper part of a vertical oscillating arm 38 of which the lower end carries a first pin 138 by which it is articulated on a rod 136 which can pivot freely around a fixed axis 142.
  • this arm 38 carries a second pin 138, by which it is articulated on a another link 136 also pivotally mounted around a fixed axis 142.
  • the second pin 138, as well as the link 136, are positioned on the outer edge of the lever, in an area far removed from the matrix and edge of the sheet to be worked (see figure 8).
  • the crimping head describes a curvilinear trajectory, but the radius of this trajectory is relatively large relative to the width of the edge of the sheet.
  • the crimping head describes a practically straight trajectory, of direction vertical, during the actual pressing phase, during which it is in contact with the sheet.
  • the trajectory is only truly curvilinear during the approach phase.
  • the unit according to the invention is intended for pre-crimping and crimping the edge of a sheet whose plane is substantially horizontal, which is supported by a fixed matrix. It includes two movable heads, one for pre-crimping and the other for crimping, which are moved in synchronism to come one after the other press the edge of the sheet and release it, and the crimping head describes, during pressing, a curvilinear trajectory, the tangent at the end of crimping is substantially orthogonal to the plane of the sheet, its face active remaining substantially parallel to itself during this displacement, this crimping head being mounted in the upper part of a swing arm approximately vertical, the lower end of which carries a first pin by which it is articulated on a rod being able to pivot freely around an axis fixed, while its middle portion carries a second pin.
  • this second journal is located below and substantially in line with the active face of the crimping head and is articulated on a control lever, the latter itself being articulated to one of its two ends on said second pin, at the other end on a rod - called end - can pivot freely around a fixed axis, and in the middle part on a rod - called central - can also pivot freely around a fixed axis, so that the curvilinear path described by the crimping head at during pressing has an instantaneous center of rotation located in the area where finds the bending angle of the sheet.
  • This particular movement of the crimping tool allows you to work with a regular and controlled quality, avoiding the formation of a ripple on the outer panel of the sheet, matrix side.
  • the movement of the presetting head is done during pressing - and in particular at the end of pressing - in an orthogonal or substantially orthogonal direction in terms of the sheet.
  • the two heads are driven by a common drive shaft.
  • the shaft drive the unit according to the invention always turns in the same direction. His movement is transmitted to the heads via a mechanism to eccentric.
  • the pre-crimping and crimping cycle corresponds to one revolution complete of the motor shaft, and the stop precision at the end of the cycle did not of importance, any interference between the transmission mechanisms of movement and moving heads being avoided.
  • the motor shaft is rotated by a motor electric with incorporated speed reducer (gearmotor).
  • gearmotor a motor electric with incorporated speed reducer
  • the presetting head is carried by an oscillating arm, approximately vertical, the lower end of which carries a first pin by which it is articulated on a rod being able to pivot freely around an axis fixed, while its upper part carries a second pin hinged on a control lever.
  • the plane of the sheet being substantially horizontal and the arms carrying the presetting and crimping heads being both approximately vertical, the crimping head is located below the pre-pressing.
  • the subject of the invention is also a pre-setting assembly and crimping tool for sheet metal, and in particular for very long sheet metal, this set being composed of several juxtaposed units such as that described above.
  • At least some of said units have a positioning angular offset from that of the others, the arrangement being such that the directions at the end of the travel of the different pre-crimping and crimping heads are in all zones substantially orthogonal to the surface of the sheet.
  • the part 1 is supported by a fixed matrix 14 whose support plane 15 is horizontal.
  • This horizontal support plan will be conventionally called in the rest of the description and in the claims "sheet plan".
  • the lower sheet, which rests on the matrix 14 has a width greater than that of the other sheet 12; she presents a flange 11 folded at right angles to the rest of the sheet, and therefore disposed vertically.
  • the initial folding of the flange 11 was carried out using a separate tool, by example in press. It is this rim 11 which must be folded back against the border zone 13 of the other sheet 12 to perform the assembly by crimping the two sheets.
  • the pre-crimping tool comprises a head 2 having a working face - or active face - flat 20, carried by a moving part formed by an arm 22 and a upper intermediate part 21.
  • the arm 22 stands in a position close to the vertical, slightly tilted outwards from this vertical direction.
  • the arm 21 carries a first pin 24, by which it is articulated to a link 4 articulated on a fixed axis 40, that is to say carried by the frame of the unit (not shown in Figures 1 to 4).
  • Part 21 carries a second pin 23 by which it is articulated on a control lever 5, of approximately shape triangular.
  • the latter pivots freely around a fixed axis 50, and carries a journal 51 by which it is articulated on a control rod 52.
  • the rod 52 is curved, and its opposite end carries a pin 53 by which it is connected to the eccentric and connecting rod control, which will be described later.
  • Trunnion 53 is subjected to a back and forth movement along a circular arc path, with center 530.
  • the low 4 and high 52 links are arranged towards the outside (relative to the matrix 14).
  • the points corresponding to axes 23, 50, 40 and 24 constitute the angles of a quadrilateral fictitious deformable of which one side is materialized by the part 21, 22 carrying the head 2.
  • the different axes are positioned, and the lever arms chosen, such so that the movement of the active face 20 during the operation is done according to a substantially vertical direction, perpendicular to the plane 15.
  • This face 20 is in a plane inclined at 45 ° relative to the plane 15, when it is at the end of the working stroke ( Figure 2).
  • the preserting operation results from the upward movement of the pin 53 around the point 530 (arrow I 1 , FIG. 2), which causes the lever 5 to tilt downwards, around the point 50 (arrow I 2 ), and the deformation of the quadrilateral mentioned above.
  • the lines L1 and L2 which respectively connect the points 23 and 50 on the one hand, and 24 and 40 on the other hand, are both parallel to the bearing face 15 (sheet metal plane), c 'that is to say horizontal ( Figure 2).
  • the flange 11 once folded at 45 °, is referenced 11 '.
  • FIG. 5A illustrates a presetting operation using a working head similar to that which has just been described, but whose working direction is not perpendicular to the plane of the sheet.
  • This direction symbolized by the arrow E , is oblique to the vertical, and breaks down into a vertical direction E 1 (orthogonal to the sheet metal plane) and horizontal E 2 (tangent to the sheet metal plane).
  • the component E 2 has a parasitic effect, since it tends to excessively wind the rim 11 during its folding, the amplitude of the total winding being referenced i in FIG. 5A.
  • the displacement of the head 2 takes place on the contrary in a purely vertical direction, perpendicular to the plane of the sheet, which reduces the amplitude of winding, the latter corresponding to a value j very substantially less than i .
  • the crimping tool shown schematically in Figures 3 and 4 comprises a working head 3 which is carried by an arm 31 approximately vertical and has an active lower face - working face - 30 whose function is to press the partially folded edge 11 'to fold it completely and bring it in contact with the edge zone 13 of the sheet 12, so as to ensure complete crimping from room 1.
  • the arm 31 has, on the inner side, a middle portion 32 lying in overhang below the active face 30, substantially perpendicular to the latter.
  • the arm 31 is provided at its lower end with a first pin 33, by which it is articulated on a link 6 which can pivot freely around a fixed axis 60.
  • Part 32 carries a second pin 34 by which it is articulated the end of a lever 7. It is a slightly bent lever, the opposite end (outer side) carries a pin 70.
  • the latter is articulated on two rods 73, 74.
  • the rod 73 approximately horizontal, can pivot freely around a fixed axis 730.
  • the rod - or tie rod - 74 approximately vertical, extends upwards, and its opposite end (upper end) carries a pin 75.
  • Trunnion 75 can follow a back-and-forth trajectory in an arc around the point 530 already mentioned with reference to Figures 1 and 2.
  • the lever 7 In its central (angled) zone, the lever 7 carries a pivot 71 hinged on a link 72 able to pivot freely around a fixed axis 720.
  • the lever 7 and the link 6 are approximately horizontal, directed towards outside.
  • the rod 72 extends downward (relative to the lever 7), and it has a approximately vertical direction.
  • the crimping tool 3 describes a complex movement, the trajectory of which is imposed by the semi-circular trajectories pins 70, 71 and 33 around axes 730, 720 and 60 respectively.
  • the pin 75 is in the low position, which has the effect to keep the head 3 tilted outwards, free with respect to the part 1 (figure 3).
  • this mechanism is arranged, and the various lever arms determined, so that the active face 30 follows, as soon as it comes into contact with the sheet edge 11 ', a trajectory curvilinear whose established center of rotation (in mobile position) is very close to the area folding (top of the folding angle) of the sheet, this face 30 moving further parallel to itself from the moment it came into contact with the sheet, until the end of crimping.
  • the tangent to this trajectory is, at the end of the race, normal to the sheet metal (perpendicular to face 15).
  • points 730, 70 and 71 are almost aligned; point 71 progresses slower and slower, while points 34 and 33 go down.
  • the linkage produces a knee brace effect which develops an effort of very high pressing during work.
  • FIG. 6A represents a crimping head the pressing direction G of which is rectilinear and oblique with respect to the plane 15 of the sheet; it breaks down into an orthogonal component G 1 and a tangential component G 2 . This generates, during the operation, a parasitic force which tends to move the part, which compromises the quality of the crimping.
  • the crimping head 2 follows a curvilinear trajectory H centered at a point C (with variable position) located in the zone Z where the bending angle of prison. At the end of crimping, this trajectory is perpendicular to the surface 15.
  • the crimped edge is referenced 11 ".
  • the different fixed axes are carried by a frame 8, which also supports a motor shaft 90, rotated - in a single direction symbolized by the arrow R - by means of an electric geared motor 9 .
  • the shaft 90 is connected, via an eccentric pin, to the axis 910 of a connecting rod 91.
  • the opposite end of the latter carries a journal 92 by which it is articulated to a spreader 93. This is pivotally mounted around the fixed axis 530 already mentioned.
  • This lifter carries the pins 53 and 75 for driving the connecting rod control 52 (of the presetting tool) and of the tie rod 74 (of actuation of the crimping), respectively.
  • the lifter 93 In the cycle start position, favorable for removing the crimped part and when a new part is put in place, the lifter 93 is in a position average angular ensuring the clearances of the two heads 2 and 3 ( Figure 7).
  • the lines M1 and M2 which connect, respectively, the points 34 and 71 on the one hand, and 33 and 60 on the other hand, are both parallel to the sheet metal plane 15, that is to say say horizontal (see Figure 4).
  • the gearmotor and eccentric control enables the pre-crimping and crimping in one complete turn of the motor shaft. Contrary to oscillating shaft systems (such as, in particular, that described in WO-93 05902), the stop precision at end of cycle therefore no longer matters, and has no effect on the quality and precision of work.
  • the journal 92 which connects the eccentric rod 91 to the lifter 93 is a frangible bar, capable of breaking (by shearing) if the effort of transmission exceeds a determined threshold. It is therefore calibrated to break if an effort exaggerated (and abnormal) is requested at the crankshaft. This is the case, for example, if a body stranger inadvertently interposed between work heads and the part to be crimped. This barrette therefore has a safety role.
  • a system of eccentric play catch mounted at the pin 53 which connects the lifter to the lever 52.
  • a similar system can be provided at the pin level 70 for example.
  • a mark can be provided on the shaft of the gearmotor, and two marks on the frame (one for pre-setting, the other for crimping). Two reference faces are provided on the preserting mechanism, and two reference faces are provided on the crimping mechanism.
  • the procedure is similar for crimping.
  • the overhang of the crimping head 3 on its arm 31 is therefore reduced, and its working stroke has a relatively small amplitude, which makes it possible to develop a high compression force during the crimping operation.
  • the presetting head 2 has a higher overhang on its arm 21, and its working stroke is of greater amplitude. It acts on the part with a lower pressure than the crimping head.
  • Such a unit can only work over a length limited sheet metal.
  • To treat a very long sheet, and in particular its entire periphery it is possible to juxtapose a set of units such as the one described above, which will be operated jointly and synchronously, to ensure crimping on a great length, for example over the entire perimeter of the sheet.
  • a set of units such as the one described above, which will be operated jointly and synchronously, to ensure crimping on a great length, for example over the entire perimeter of the sheet.
  • the units are adjustable mounting on a frame.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Prostheses (AREA)

Description

La présente invention concerne une unité de présertissage et de sertissage du bord d'une tôle qui est supportée par une matrice fixe, selon le préambule de la revendication 1.
Elle concerne également un ensemble de présertissage et de sertissage qui comprend plusieurs unités de ce genre, juxtaposées.
Une méthode bien connue pour assembler deux tôles est de sertir le bord de l'une d'entre elles contre celui de l'autre.
Au départ, le bord qui doit être serti est plié à 90° par rapport au reste de la tôle. L'opération de sertissage consiste, dans une première étape, à le rabattre partiellement - généralement sur un angle de 45° - en direction de l'autre tôle. Le sertissage proprement dit, réalisé dans une seconde étape, correspond au rabattement complet du bord de tôle, qui vient s'appliquer contre le bord de l'autre en le pinçant.
Ce genre d'opération se fait traditionnellement sous presse, sur table ouverte avec matrice mobile hydraulique, ou sur matrice fixe à l'aide de chariots porte-lame basculants.
Les dispositifs connus présentent l'inconvénient qu'ils engendrent lors du présertissage et/ou du sertissage des efforts parasites qui provoquent un enroulement excessif du bord de tôle au cours de son rabattement et tendent à déplacer la pièce sur son support.
De plus, l'amplitude de déplacement des outils en fin de pressage est mal contrôlée, ce qui conduit à des sertissages de qualité irrégulière, non constante d'une pièce à l'autre dans une production.
C'est pourquoi un objectif de l'invention est de maítriser le déplacement des outils, tout en minimisant les efforts parasites, et d'améliorer ainsi la qualité et la constance du sertissage.
Un autre objectif de l'invention est de proposer une unité de présertissage et de sertissage de conception simple, d'un prix de revient peu élevé, simple à mettre en oeuvre et à entretenir tout en travaillant à cadence élevée.
L'état de la technique en la matière peut être illustré par les documents EP-A-0 592 848 et WO-A-93 05902.
Ces documents ont chacun pour objet une unité de présertissage et de sertissage du bord d'une tôle dont le plan est sensiblement horizontal et qui est supportée par une matrice fixe.
L'unité comprend deux têtes mobiles, l'une de présertissage et l'autre de sertissage, qui sont déplacées en synchronisme pour venir l'une après l'autre presser le bord de tôle et s'en dégager.
Selon le EP-A-0 592 848 le déplacement synchronisé des deux têtes est commandé par un vérin pneumatique ou, dans une variante, par un servomoteur via un système vis-écrou.
Selon le WO-A-93 05902, leur déplacement est commandé par un arbre moteur commun.
L'unité décrite dans le EP-A-0 592 848 possède une tête de sertissage 24 qui est montée en partie haute d'un bras oscillant vertical 38 dont l'extrémité inférieure porte un premier tourillon 138 par lequel il s'articule sur une biellette 136 pouvant pivoter librement autour d'un axe fixe 142. Dans sa portion médiane, ce bras 38 porte un second tourillon 138, par lequel il s'articule sur une autre biellette 136 également montée pivotante autour d'un axe fixe 142.
Le second tourillon 138, ainsi que la biellette 136, sont positionnés sur le bord extérieur du levier, dans une zone largement écartée de la matrice et du bord de la tôle à travailler (voir figure 8).
Par suite de cet agencement, la tête de sertissage décrit une trajectoire curviligne, mais le rayon de cette trajectoire est relativement important par rapport à la largeur du bord de la tôle.
Comme cela ressort à la simple comparaison des figures 9 et 10, la tête de sertissage décrit une trajectoire pratiquement rectiligne, de direction verticale, au cours de la phase de pressage proprement dite, durant laquelle elle est en contact avec la tôle. La trajectoire n'est véritablement curviligne que pendant la phase d'approche.
C'est pourquoi ce dispositif connu ne permet pas d'éliminer complètement le phénomène d'enroulement du bord de tôle évoqué plus haut.
Comme le dispositif du EP-A-0 592 848, l'unité selon l'invention, qui est définie dans la revendication 1, est destinée au présertissage et au sertissage du bord d'une tôle dont le plan est sensiblement horizontal, qui est supportée par une matrice fixe. Elle comprend deux tête mobiles, l'une de présertissage et l'autre de sertissage, qui sont déplacées en synchronisme pour venir l'une après l'autre presser le bord de tôle et s'en dégager, et la tête de sertissage décrit, en cours de pressage, une trajectoire curviligne dont la tangente en fin de sertissage est sensiblement orthogonale au plan de la tôle, sa face active demeurant sensiblement parallèle à elle-même durant ce déplacement, cette tête de sertissage étant montée en partie haute d'un bras oscillant approximativement vertical, dont l'extrémité inférieure porte un premier tourillon par lequel il s'articule sur une biellette pouvant pivoter librement autour d'un axe fixe, tandis que sa portion médiane porte un second tourillon.
Conformément à l'invention, ce second tourillon est situé au-dessous et sensiblement à l'aplomb de la face active de la tête de sertissage et s'articule sur un levier de commande, ce dernier étant lui-même articulé à l'une de ses deux extrémités sur ledit second tourillon, à l'autre extrémité sur une biellette - dite d'extrémité - pouvant pivoter librement autour d'un axe fixe, et en partie médiane sur une biellette - dite centrale - pouvant également pivoter librement autour d'un axe fixe, de sorte que la trajectoire curviligne décrite par la tête de sertissage au cours du pressage possède un centre instantané de rotation situé dans la zone où se trouve l'angle de pliage de la tôle.
Ce mouvement particulier de l'outil de sertissage permet de travailler avec une qualité régulière et maítrisée, en évitant la formation d'une ondulation sur le panneau extérieur de la tôle, côté matrice.
Ainsi, les efforts parasites, susceptibles de provoquer l'enroulement du bord de tôle et de déplacer intempestivement la pièce sur la matrice, sont éliminés, ou pratiquement éliminés.
Selon une caractéristique avantageuse additionnelle de l'invention, le déplacement de la tête de présertissage se fait au cours du pressage - et notamment en fin de pressage - suivant une direction orthogonale ou sensiblement orthogonale au plan de la tôle.
De préférence, comme dans la réalisation selon le document WO-A-93 05902, les deux têtes sont entraínées par un arbre moteur commun. Cependant, contrairement à cette réalisation connue, dans laquelle le mouvement de l'arbre moteur est oscillant (rotation dans un sens, puis dans l'autre), l'arbre d'entraínement de l'unité selon l'invention tourne toujours dans le même sens. Son mouvement est transmis aux têtes par l'intermédiaire d'un mécanisme à excentrique.
Ainsi, le cycle de présertissage et de sertissage correspond à un tour complet de l'arbre moteur, et la précision d'arrêt en fin de cycle n'a pas d'importance, toute interférence entre les mécanismes de transmission de mouvement et les têtes mobiles étant évitée.
De préférence, l'arbre moteur est entraíné en rotation par un moteur électrique à réducteur de vitesse incorporé (motoréducteur).
Selon un certain nombre de caractéristiques additionnelles avantageuses:
  • l'axe d'articulation du levier de commande à la biellette d'extrémité est porté par un tirant actionné par un palonnier oscillant ;
  • ce palonnier est articulé à l'extrémité de la bielle d'entraínement ;
  • l'axe d'articulation reliant la bielle d'entraínement au palonnier est une barrette frangible, à seuil de rupture calibré.
Toujours selon un mode de réalisation préféré, le plan de la tôle étant sensiblement horizontal, la tête de présertissage est portée par un bras oscillant, approximativement vertical, dont l'extrémité inférieure porte un premier tourillon par lequel il s'articule sur une biellette pouvant pivoter librement autour d'un axe fixe, tandis que sa partie supérieure porte un second tourillon s'articulant sur un levier de commande.
Selon un certain nombre de caractéristiques additionnelles avantageuses :
  • ce levier de commande pivote autour d'un axe fixe, et s'articule sur une biellette de commande ;
  • cette dernière est articulée au palonnier oscillant.
De préférence, le plan de la tôle étant sensiblement horizontal et les bras portant les têtes de présertissage et de sertissage étant tous deux approximativement verticaux, la tête de sertissage est située au-dessous de la tête de présertissage.
L'invention a également pour objet un ensemble de présertissage et de sertissage pour tôle, et en particulier pour tôle de grande longueur, cet ensemble étant composé de plusieurs unités juxtaposées telles que celle décrite ci-dessus.
Dans un mode de réalisation plus particulièrement destiné à travailler sur une tôle galbée, certaines au moins desdites unités ont un positionnement angulaire décalé par rapport à celui des autres, l'agencement étant tel que les directions en fin de course des différentes têtes de présertissage et de sertissage soient en toutes zones sensiblement orthogonales à la surface de la tôle.
D'autres caractéristiques préférées et avantages de l'invention apparaítront de la description et des dessins annexés qui en représentent un mode de réalisation préférentiel.
Sur les dessins :
  • la figure 1 est une vue partielle et schématique de l'unité, qui représente la pièce à sertir montée sur une matrice, ainsi que la partie d'outillage servant au présertissage, avant l'opération ;
  • la figure 2 est une vue similaire à la figure 1, représentant ces mêmes éléments en fin de présertissage ;
  • les figures 3 et 4 sont des vues schématiques similaires aux figures 1 et 2 respectivement, montrant la partie d'outillage réalisant le sertissage ;
  • les figures 5A et 5B sont des vues de détail montrant une opération de présertissage réalisée respectivement avec un outillage classique (figure 5A) et avec un outillage conforme à l'invention (figure 5B);
  • les figures 6A et 6B sont des vues similaires aux figures 5A et 5B permettant de comparer l'opération de sertissage avec un outillage classique (figure 6A) et avec un outillage conforme à l'invention (figure 6B) ;
  • la figure 7 est une vue de face d'une unité conforme à l'invention, représentée en position ouverte (têtes de présertissage et de sertissage dégagées), en phase de déchargement et de chargement d'une pièce ;
  • les figures 8 et 9 sont des vues similaires à la figure 7, représentant l'unité respectivement à la fin de la phase de présertissage et à la fin de la phase de sertissage.
On notera que sur les vues schématiques des figures 1 à 4, d'une part, et sur les vues plus élaborées des figures 7 à 9, d'autre part, les mêmes signes de référence ont été utilisés pour désigner les mêmes pièces.
Sur les figures 1 à 4, on a donné artificiellement aux outillages de présertissage et, respectivement de sertissage, des formes simples, et ces deux outillages ont été considérés indépendamment l'un de l'autre, de manière à permettre une meilleure compréhension de leur fonctionnement. Les éléments fixes y sont représentés hachurés.
Cependant, comme le montrent les figures 7 à 9, ces deux outillages sont imbriqués l'un dans l'autre, ce qui nécessite des pièces de forme plus élaborée, évitant les interférences des différents éléments constitutifs des outillages au cours d'un cycle complet de présertissage, sertissage et déchargement/chargement des pièces.
En outre, le mécanisme d'entraínement à bielle excentrique de chacun de ces outillages n'a pas été représenté sur les figures 1 à 4.
Enfin, sur ces mêmes figures, la pièce à sertir et les faces actives des têtes de travail (qui viennent presser contre la tôle) ont été artificiellement représentées à échelle sensiblement plus grande que celle du reste des éléments, afin de mieux illustrer les opérations. La pièce à sertir n'est pas représentée sur les figures 7 à 9.
Sur les figures 1 à 4, on a désigné par la référence 1 une pièce à sertir composée de deux tôles 10 et 12, seule la zone de bordure de cette pièce faisant l'objet de l'opération de sertissage ayant été représentée.
La pièce 1 est supportée par une matrice fixe 14 dont le plan d'appui 15 est horizontal. Ce plan d'appui horizontal sera conventionnellement appelé dans la suite de la description et dans les revendications "plan de la tôle". La tôle inférieure, qui repose sur la matrice 14, possède une largeur plus grande que celle de l'autre tôle 12 ; elle présente un rebord 11 plié à angle droit par rapport au reste de la tôle, et par conséquent disposé verticalement. Le pliage initial du rebord 11 a été réalisé à l'aide d'un outillage séparé, par exemple sous presse. C'est ce rebord 11 qui doit être rabattu contre la zone de bordure 13 de l'autre tôle 12 pour réaliser l'assemblage par sertissage des deux tôles.
L'outillage de présertissage comporte une tête 2 ayant une face de travail - ou face active - 20 plane, portée par une pièce mobile formée d'un bras 22 et d'une partie haute intermédiaire 21. Le bras 22 se dresse dans une position voisine de la verticale, légèrement basculée vers l'extérieur par rapport à cette direction verticale.
A son extrémité basse, le bras 21 porte un premier tourillon 24, par lequel il s'articule à une biellette 4 articulée sur un axe fixe 40, c'est-à-dire porté par le bâti de l'unité (non représenté sur les figures 1 à 4). La partie 21 porte un second tourillon 23 par lequel elle s'articule sur un levier de commande 5, de forme approximativement triangulaire. Ce dernier pivote librement autour d'un axe fixe 50, et porte un tourillon 51 par lequel il s'articule sur une biellette de commande 52. La biellette 52 est courbe, et son extrémité opposée porte un tourillon 53 par lequel elle est connectée au mécanisme de commande à excentrique et bielle, qui sera décrit plus loin. Le tourillon 53 est soumis à un mouvement de va-et-vient selon une trajectoire en arc-de-cercle, de centre 530. Les biellettes basse 4 et haute 52 sont disposées vers l'extérieur (par rapport à la matrice 14). Les points correspondant aux axes 23, 50, 40 et 24 constituent les angles d'un quadrilatère déformable fictif dont l'un des côtés est matérialisé par la pièce 21, 22 portant la tête de présertissage 2.
Les différents axes sont positionnés, et les bras de levier choisis, de telle sorte que le déplacement de la face active 20 au cours de l'opération se fasse suivant une direction sensiblement verticale, perpendiculairement au plan 15.
Cette face 20 se trouve dans un plan incliné à 45° par rapport au plan 15, lorsqu'elle est en fin de course de travail (figure 2).
L'opération de présertissage résulte du mouvement ascendant du tourillon 53 autour du point 530 (flèche I1 , figure 2), ce qui provoque le basculement vers le bas du levier 5, autour du point 50 (flèche I2 ), et la déformation du quadrilatère dont il a été fait état ci-dessus.
En fin de course, les lignes L1 et L2 qui relient respectivement les points 23 et 50 d'une part, et 24 et 40 d'autre part, sont toutes deux parallèles à la face d'appui 15 (plan de tôle), c'est-à-dire horizontales (figure 2).
Le rebord 11, une fois replié à 45°, est référencé 11'.
La figure 5A illustre une opération de présertissage à l'aide d'une tête de travail similaire à celle qui vient d'être décrite, mais dont la direction de travail n'est pas perpendiculaire au plan de la tôle. Cette direction, symbolisée par la flèche E, est oblique par rapport à la verticale, et se décompose en une direction verticale E1 (orthogonale au plan de tôle) et horizontale E2 (tangente au plan de tôle).
La composante E2 a un effet parasitaire, car elle tend à enrouler excessivement le rebord 11 au cours de son repliage, l'amplitude de l'enroulement total étant référencée i à la figure 5A.
Avec l'unité selon l'invention, et comme illustré à la figure 5B, le déplacement de la tête 2 se fait au contraire suivant une direction purement verticale, perpendiculairement au plan de la tôle, ce qui réduit l'amplitude d'enroulement, celle-ci correspondant à une valeur j très sensiblement inférieure à i.
L'outillage de sertissage représenté de manière schématique aux figures 3 et 4 comprend une tête de travail 3 qui est portée par un bras 31 approximativement vertical et possède une face inférieure active - face de travail - 30 dont la fonction est de presser le rebord partiellement replié 11' pour le replier complètement et l'amener en contact avec la zone de bordure 13 de la tôle 12, afin d'assurer ainsi le sertissage complet de la pièce 1.
Le bras 31 présente, côté intérieur, une portion médiane 32 se situant en porte-à-faux au-dessous de la face active 30, sensiblement à l'aplomb de cette dernière.
Comme le bras 21, le bras 31 est muni à son extrémité basse d'un premier tourillon 33, par lequel il s'articule sur une biellette 6 qui peut pivoter librement autour d'un axe fixe 60.
La partie 32 porte un second tourillon 34 par lequel elle s'articule à l'extrémité d'un levier 7. Il s'agit d'un levier légèrement coudé, dont l'extrémité opposée (côté extérieur) porte un tourillon 70. Ce dernier s'articule sur deux biellettes 73, 74. La biellette 73, approximativement horizontale, peut pivoter librement autour d'un axe fixe 730. La biellette - ou tirant - 74, approximativement verticale, s'étend vers le haut, et son extrémité opposée (extrémité haute) porte un tourillon 75.
Celui-ci assure sa connexion au système d'entraínement à excentrique et bielle, qui sera décrit plus loin. Le tourillon 75 peut suivre une trajectoire de va-et-vient en arc-de-cercle autour du point 530 déjà mentionné en référence aux figures 1 et 2.
Dans sa zone centrale (coudée), le levier 7 porte un tourillon 71 s'articulant sur une biellette 72 apte à pivoter librement autour d'un axe fixe 720.
Le levier 7 et la biellette 6 sont à peu près horizontaux, dirigés vers l'extérieur.
La biellette 72 s'étend vers le bas (par rapport au levier 7), et elle a une direction approximativement verticale.
On comprend, à l'examen des figures 3 et 4, que l'outil de sertissage 3 décrit un mouvement complexe, dont la trajectoire est imposée par les trajectoires en arc-de-cercle des tourillons 70, 71 et 33 autour des axes 730, 720 et 60 respectivement.
Avant l'opération, le tourillon 75 est en position basse, ce qui a pour effet de maintenir la tête 3 basculée vers l'extérieur, dégagée par rapport à la pièce 1 (figure 3).
Le mouvement ascendant du tourillon 75 (flèche J1 , figure 4), déforme l'ensemble du mécanisme à bielles et leviers et fait basculer la tête 3 vers la pièce 1, ce qui assure le sertissage (flèche J2 ).
Selon une caractéristique essentielle de l'invention, ce mécanisme est agencé, et les différents bras de leviers déterminés, de telle manière que la face active 30 suive, dès qu'elle est venue en contact avec le rebord de tôle 11', une trajectoire curviligne dont le centre instanté de rotation (à position mobile) est très proche de la zone de repli (sommet de l'angle de pliage) de la tôle, cette face 30 se déplaçant en outre parallèlement à elle-même dès le moment où elle est venue en contact avec la tôle, jusqu'à la fin du sertissage. La tangente à cette trajectoire est, en fin de course, normale à la tôle (perpendiculaire à la face 15). Au début du sertissage, les points 730, 70 et 71 sont presque alignés ; le point 71 avance de moins en moins vite, tandis que les points 34 et 33 descendent. L'embiellage produit un effet de genouillère qui développe un effort de pressage très élevé en cours de travail.
La figure 6A représente une tête de sertissage dont la direction de pressage G est rectiligne et oblique par rapport au plan 15 de la tôle ; elle se décompose en une composante G1 orthogonale et une composante G2 tangentielle. Celle-ci engendre, lors de l'opération, un effort parasite qui tend à déplacer la pièce, ce qui compromet la qualité du sertissage.
Au contraire, comme cela est représenté à la figure 6B, la tête de sertissage 2 selon l'invention suit une trajectoire curviligne H centrée en un point C (à position variable) situé dans la zone Z où se trouve l'angle de pliage de la tôle. En fin de sertissage, cette trajectoire est perpendiculaire à la surface 15.
Le rebord serti est référencé 11".
Comme on le voit à la figure 7, les différents axes fixes sont portés par un bâti 8, qui supporte également un arbre moteur 90, entraíné en rotation - dans un sens unique symbolisé par la flèche R - au moyen d'un motoréducteur électrique 9.
L'arbre 90 est relié, par l'intermédiaire d'un maneton d'excentrique, à l'axe 910 d'une bielle 91. L'extrémité opposée de cette dernière porte un tourillon 92 par lequel elle s'articule à un palonnier 93. Celui-ci est monté pivotant autour de l'axe fixe 530 déjà mentionné.
Ce palonnier porte les tourillons 53 et 75 d'entraínement de la biellette de commande 52 (de l'outil de présertissage) et du tirant 74 (d'actionnement de l'outil de sertissage), respectivement.
En position de début de cycle, favorable à l'enlèvement de la pièce sertie et à la mise en place d'une nouvelle pièce, le palonnier 93 se trouve dans une position angulaire moyenne assurant les dégagements des deux têtes 2 et 3 (figure 7).
Ce changement de pièce s'opère par des moyens appropriés non représentés, manuels ou robotisés.
Par suite de la rotation R de l'arbre moteur 90, on observe tout d'abord une élévation du point d'excentrique 910, provoquant le pivotement du palonnier 93 suivant I1 (figure 8).
Ainsi s'opère le présertissage (I2 ).
Ce mouvement du palonnier n'a pratiquement pas d'influence sur le mécanisme de commande du sertissage, la tête 3 restant écartée de la pièce.
La rotation de l'arbre 90 se poursuivant, le point 910 est abaissé, ce qui fait pivoter le palonnier 93 en sens inverse J1 . Ainsi s'opère le sertissage J2 , tandis que la tête 2 se trouve à nouveau écartée de la pièce (figure 9).
En fin de sertissage, les lignes M1 et M2 qui relient, respectivement, les points 34 et 71 d'une part, et 33 et 60 d'autre part, sont toutes deux parallèles au plan de tôle 15, c'est-à-dire horizontales (voir figure 4).
La commande par motoréducteur et excentrique permet d'effectuer le présertissage et le sertissage en un tour complet de l'arbre moteur. Contrairement aux systèmes à arbre oscillant (tel que, notamment, celui décrit dans le WO-93 05902), la précision d'arrêt en fin de cycle n'a donc plus d'importance, et est sans effet quant à la qualité et la précision du travail.
Avantageusement, le tourillon 92 qui connecte la bielle d'excentrique 91 au palonnier 93 est une barrette frangible, apte à se rompre (par cisaillement) si l'effort de transmission dépasse un seuil déterminé. Elle est donc calibrée pour casser si un effort exagéré (et anormal) est demandé à l'embiellage. C'est le cas, par exemple, si un corps étranger s'intercale intempestivement entre des têtes de travail et la pièce à sertir. Cette barrette a donc un rôle de sécurité.
Avantageusement, il est prévu des systèmes de rattrapage de jeu, de type connu en soi, pour chacun des mécanismes de présertissage et de sertissage.
Pour le présertissage, on peut prévoir par exemple un système de rattrapage de jeu à excentrique monté au niveau du tourillon 53 qui relie le palonnier au levier 52. Pour le sertissage, un système similaire peut être prévu au niveau du tourillon 70 par exemple.
Pour simplifier le réglage de l'unité, un repère peut être prévu sur l'arbre de sortie du motoréducteur, et deux repères sur le bâti (l'un pour le présertissage, l'autre pour le sertissage). Deux faces de référence sont prévues sur le mécanisme de présertissage, et deux faces de référence sont prévues sur le mécanisme de sertissage.
Lorsque l'arbre moteur est placé en correspondance avec le repère de présertissage, on règle le système de rattrapage de jeu pour que la distance mesurée entre les faces de référence du mécanisme de présertissage atteigne la valeur souhaitée.
On opère de manière analogue pour le sertissage.
On remarquera, notamment en observant les figures 7 à 9, que la tête de sertissage 3 est située au-dessous de la tête de présertissage 2. De plus, en position de dégagement (figure 7), la tête 3 demeure proche de la pièce 1, tandis que la tête 2 en est franchement écartée.
Le porte-à-faux de la tête de sertissage 3 sur son bras 31 est donc réduit, et sa course de travail a une amplitude relativement faible, ce qui permet de développer un effort de compression élevé au cours de l'opération de sertissage.
En revanche, la tête de présertissage 2 présente un porte-à-faux plus élevé sur son bras 21, et sa course de travail est de plus grande amplitude. Elle agit sur la pièce avec une pression plus faible que la tête de sertissage.
Un tel agencement se justifie par le fait que l'effort nécessaire au présertissage est sensiblement inférieur à celui requis pour le sertissage.
On notera que selon les enseignements du WO-93 05902 déjà cité, la disposition relative des outils de sertissage et de présertissage est inversée par rapport à celle prévue ici, ce qui ne permet pas d'opérer dans des conditions optimales.
Il va de soi qu'une telle unité ne peut travailler que sur une longueur limitée de tôle. Pour traiter une tôle de grande longueur, et notamment toute sa périphérie, il est possible de juxtaposer un ensemble d'unités telles que celle décrite plus haut, qui vont être actionnées conjointement et en synchronisme, pour assurer le sertissage sur une grande longueur, par exemple sur tout le périmètre de la tôle. En outre, lorsqu'on a affaire à une tôle de forme galbée, il est possible d'orienter angulairement tout ou partie de ces unités de manière différente, afin que chaque tête de travail vienne attaquer orthogonalement la tôle dans la zone qui lui est affectée. A cet effet les unités sont montées de manière ajustable sur un bâti.

Claims (15)

  1. Unité de présertissage et de sertissage du bord (11) d'une tôle (10) dont le plan est sensiblement horizontal et qui est supportée par une matrice fixe (14), comprenant deux tête mobiles, l'une (2) de présertissage et l'autre (3) de sertissage, qui sont déplacées en synchronisme pour venir l'une après l'autre presser le bord de tôle (11) et s'en dégager, dans laquelle la tête de sertissage (3) décrit, en cours de pressage, une trajectoire curviligne dont la tangente en fin de sertissage est sensiblement orthogonale au plan de la tôle (10), sa face active (30) demeurant sensiblement parallèle à elle-même durant ce déplacement, cette tête de sertissage (3) étant montée en partie haute d'un bras oscillant (31) approximativement vertical, dont l'extrémité inférieure porte un premier tourillon (33) par lequel il s'articule sur une biellette (6) pouvant pivoter librement autour d'un axe fixe (60), et dont la portion médiane (32) porte un second tourillon (34), caractérisée par le fait que ledit second tourillon (34) est situé au-dessous et sensiblement à l'aplomb de la face active (30) de la tête de sertissage et s'articule sur un levier de commande (7), ce dernier étant lui-même articulé à l'une de ses deux extrémités sur ledit second tourillon (34), à l'autre extrémité sur une biellette (73) - dite d'extrémité - pouvant pivoter librement autour d'un axe fixe (730), et en partie médiane sur une biellette (72) - dite centrale - pouvant également pivoter librement autour d'un axe fixe (720), de sorte que la trajectoire curviligne décrite par la tête de sertissage (3) au cours du pressage possède un centre instantané de rotation (C) situé dans la zone (Z) où se trouve l'angle de pliage de la tôle.
  2. Unité selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le déplacement de la tête de présertissage (2) se fait, au cours du pressage, suivant une direction approximativement rectiligne, sensiblement orthogonale au plan de la tôle (10).
  3. Unité selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que les deux têtes (2, 3) sont entraínées par un arbre rotatif commun (90), tournant dans un seul sens (R), par l'intermédiaire d'un mécanisme à excentrique et bielle (910, 91).
  4. Unité selon la revendication 3, caractérisée par le fait que ledit arbre rotatif (90) est entraíné par un moteur électrique (9).
  5. Unité selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'en fin de sertissage, la ligne M1 qui relie le second tourillon (34) à l'axe d'articulation (71) de la biellette centrale (72) au levier de commande (7), ainsi que la ligne M2 qui relie le premier tourillon (33) à l'axe fixe (60) de pivotement de la biellette inférieure (6), sont toutes deux parallèles au plan de tôle (15), c'est-à-dire horizontales.
  6. Unité selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que l'axe (70) d'articulation dudit levier de commande (7) à ladite biellette d'extrémité (73) est porté par un tirant (74) qui est actionné par un palonnier oscillant (93).
  7. Unité selon les revendications 3 ou 4 d'une part et 6 d'autre part, prises en combinaison, caractérisée par le fait que ledit palonnier oscillant (93) est articulé à l'extrémité de ladite bielle d'entraínement (91).
  8. Unité selon la revendication 7, caractérisée par le fait que l'axe d'articulation (92) reliant la bielle d'entraínement (91) au palonnier (93) est une barrette frangible, à seuil de rupture calibré.
  9. Unité selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la tête de présertissage (2) est portée par un bras oscillant (22), approximativement vertical, dont l'extrémité inférieure porte un premier tourillon (24) par lequel il s'articule sur une biellette (4) pouvant pivoter librement autour d'un axe fixe (40), tandis que sa partie supérieure (21) porte un second tourillon (23) s'articulant sur un levier de commande (5).
  10. Unité selon la revendication 9, caractérisée par le fait que ledit levier de commande (5) pivote autour d'un axe fixe (50), et s'articule sur une biellette de commande (52).
  11. Unité selon la revendication 10, caractérisée par le fait qu'en fin de présertissage la ligne L1 qui relie ledit second tourillon (23) à l'axe fixe (50) de la biellette de commande (5), ainsi que la ligne L2 qui relie le premier tourillon (24) à l'axe fixe (40) de pivotement de la biellette inférieure (4), sont toutes deux parallèles au plan de tôle (15), c'est-à-dire horizontales.
  12. Unité selon la revendication 6, 7 ou 8 d'une part, prise en combinaison avec la revendication 10 d'autre part, caractérisée par le fait que ladite biellette de commande (52) est articulée audit palonnier oscillant (93).
  13. Unité selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisée par le fait que lesdits bras (22, 31) sont disposés à peu près verticalement, et que la tête de sertissage (3) est située au-dessous de la tête de présertissage (2).
  14. Ensemble de présertissage et de sertissage pour tôle de grande longueur, qui comprend plusieurs unités juxtaposées conformes à l'une au moins des revendications précédentes
  15. Ensemble selon la revendication 14, pour tôle galbée, comprenant des unités conformes à la revendication 2, dont certaines au moins ont un positionnement angulaire décalé par rapport à celui des autres, de telle manière que les directions de déplacement des différentes têtes de présertissage et de sertissage soient en fin d'opération en toutes zones sensiblement orthogonales à la surface de la tôle.
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