EP1412134A1 - T te de bridage pour le maintien ou le serrage d'une piece - Google Patents

T te de bridage pour le maintien ou le serrage d'une piece

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Publication number
EP1412134A1
EP1412134A1 EP02779599A EP02779599A EP1412134A1 EP 1412134 A1 EP1412134 A1 EP 1412134A1 EP 02779599 A EP02779599 A EP 02779599A EP 02779599 A EP02779599 A EP 02779599A EP 1412134 A1 EP1412134 A1 EP 1412134A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
clamping head
clamping
head according
axis
actuator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02779599A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Dominique Moule
Laurent Barthellemy
Francesco Di Mino
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bema Ingenierie
Original Assignee
Bema Ingenierie
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Filing date
Publication date
Application filed by Bema Ingenierie filed Critical Bema Ingenierie
Publication of EP1412134A1 publication Critical patent/EP1412134A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25BTOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B5/00Clamps
    • B25B5/06Arrangements for positively actuating jaws

Definitions

  • Clamping head for holding or clamping a workpiece
  • the invention relates to the field of clamping tools and it relates more particularly to a clamping head for holding or clamping parts.
  • clamping heads are used in the industry to maintain or reference parts to be assembled. They find particular application in the assembly lines of structural elements or bodywork of motor vehicles. The parts thus clamped are then assembled by any known means, in particular by welding, gluing, clinching, etc.
  • the clamping head is mounted either on a fixed assembly bench, or at the end of a robot arm, or even on a mobile pallet on an overhead conveyor or on the ground.
  • clamping heads of this type essentially comprise a clamping member, often called a clamping clamp, which is integral with an axis of rotation, as well as an actuator capable of driving this axis of rotation to move the clamping member from one to the other from an open position and a closed position (or clamping position).
  • the clamping member has an appropriate shape which comes close, in the closed position, to a fixed counterform to ensure the clamping of one or more parts between this shape and this counter form.
  • the actuator is a double-acting pneumatic cylinder which controls the rotation of the clamping member by means of a connecting rod.
  • the clamping head In addition, in the event of failure of the compressed air network or the pneumatic cylinder, the clamping head cannot be kept in a safety position.
  • pneumatic cylinders require frequent maintenance and, in the event of failure, they are difficult to remove from the clamping head. It then becomes necessary to disassemble the entire clamping head to exchange it for a head in working condition. Such an operation requires a long downtime, which disturbs the high rates imposed by modern assembly lines.
  • the object of the invention is in particular to overcome the aforementioned drawbacks.
  • the invention also aims to provide such a clamping head which can be easily repaired or replaced, in whole or in part, in the event of failure.
  • the actuator is a rotary actuator coupled to a motor axis which extends orthogonally to the axis of rotation and which carries an endless screw of irreversible type meshing with a toothed wheel secured to the axis of rotation, control means being provided for controlling the actuator according to a chosen law.
  • the clamping head of the invention clearly differs from known clamping heads by the use of a rotary actuator instead of a translational actuator, such as a pneumatic cylinder.
  • the rotary actuator controls the rotation movement of the clamping member by means of a transmission comprising an endless screw of irreversible type and a toothed wheel integral in rotation with the clamping member.
  • This characteristic is particularly advantageous when the clamping member is in the closed position, ensuring the clamping or clamping of the part.
  • this worm gear and toothed wheel transmission ensures immediate locking in any position, and in particular in the closed or tightening position.
  • the worm has a reduction ratio of between 1/20 and 1/35.
  • a torque limiter is interposed between the toothed wheel and the axis of rotation, thereby enabling the clamping member to be released in the event of sudden impact.
  • the motor axis it is also advantageous for the motor axis to carry an inertia wheel arranged in the form of a wheel to allow manual unlocking of the clamping member.
  • This inertia wheel thus plays a double function: on the one hand, it stores energy and transmits it to the transmission worm / toothed wheel; on the other hand, it allows manual unlocking of the clamping member, without requiring special tools.
  • the clamping head comprises a mechanical stage carrying the clamping bracket, the axis of rotation and the motor axis; a power stage carrying X 'actuator; - removable fixing means interposed between the mechanical stage and the power stage; and a removable coupling between the actuator and the motor shaft.
  • the clamping head is formed of two distinct sub-assemblies or stages, one mechanical and the other of power, which can be assembled and disassembled easily, which allows the interchangeability of one or the other. of the two stages in the event of failure.
  • the mechanical stage advantageously comprises a housing integrating a chosen configuration fixing interface.
  • This fixing interface also called fixing face
  • the housing of the mechanical stage is advantageously formed of two assembled half-shells, for example by gluing, and trapping the fixing interface.
  • the power stage also includes a housing housing the actuator.
  • the removable coupling interposed between the two aforementioned stages preferably comprises an elastic connection.
  • this coupling comprises an elastic washer of selected shape coupled in rotation to the actuator and received in a housing of conjugate shape defined in a cup coupled to the motor axis.
  • the actuator is advantageously an electric motor, in particular a brushless motor, which is controlled by the control means.
  • control means advantageously include an electronic card capable of controlling the motor by means of a pilot.
  • This electronic card can be integrated in the clamping head (on-board card) or be external to the clamping head (remote card) by being connected to the clamping head by an electrical connection.
  • the electronic card makes it possible to configure the clamping head according to each particular case.
  • It may include in particular means for setting the clamping force exerted by the clamping member, means for setting the opening angle of the clamping member between its open position and its closed position , or further means for configuring a law of movement of the clamping member.
  • FIG. 1 is a perspective view of a clamping head according to the invention, the clamping member is shown in the open position;
  • FIG. 2 is a side view of the clamping head of the
  • FIG. 3 is a front view of the clamping head of
  • Figures 1 and 2 the clamping member is shown in two different positions;
  • - Figure 4 is a sectional view, on an enlarged scale, along the line IV-IV of Figure 2;
  • FIG. 5 is a sectional view, on an enlarged scale, along the line V-V of Figure 4;
  • FIG. 7 is a sectional view along line VII-VII of Figure 4.
  • FIG. 8 is a sectional view along line VIII-VIII of Figure 4; - Figure 9 schematically shows control means of the clamping head of the invention.
  • FIG. 10 shows a curve showing the angular speed variations of the clamping member when it passes from the open position to the closed position.
  • FIG. 1 shows a clamping head 10 according to the invention, which comprises a mechanical stage 12 and a power stage 14 (here an electric stage), these two stages being assembled together so removable.
  • the mechanical stage 12 is produced in the form of a housing formed of two generally symmetrical half-shells 16 and assembled together, for example by gluing.
  • These two half-shells 16 have two opposite flat faces 18 which extend parallel to each other and which are each crossed by an axis of rotation 20, one end 22 of which has a square conformation and the other end 23 of which is cylindrical (see also Figure 4).
  • a clamping member 24 produced in the form of a stirrup which comprises two symmetrical wings 26 joined by a core 28 ( Figures 1, 2 and 4). The two wings 26 are fixed to the ends 22 and 23 of the axis 20, each time by means of a flange 30 and two screws 32.
  • the clamping member 24 is adapted to pivot, integrally with the axis 20, from one to the other of two positions comprising an open position (shown in broken lines in Figure ) and a closed or tightened position (shown in solid lines in the Figure).
  • the opening angle defined between the two aforementioned positions is usually 105 '.
  • the clamping member 24 carries a shape 34 suitable for the chosen use and suitable for coming to cooperate with a counterform 36, which is fixed, to hold between them a piece 38 which is intended to be clamped, that is that is to say held or clamped in a determined position.
  • this part can be a component part of a motor vehicle. Stops 35 and 37 can be provided to control the approximation of form 34 and counterform 36 in the closed position.
  • Each of the faces 18 of the half-shells 16 is extended by a flange 40 at a right angle which is fixed by means of two screws 42 on one end of the power stage 14 ( Figure 1).
  • the latter has the form of a box 44 of generally parallelepiped shape having two main faces 46 opposite, two opposite lateral faces 48 and a lower face 50. The latter is crossed by an electric cable 52 terminated by a connection plug 54.
  • the faces 18 of the two half-shells 16 are extended at right angles by edges 56 ( Figures 1 and 2) which are intended to be assembled together, at an assembly plane, by any suitable means.
  • the two half-shells 16 are made of composite material, advantageously of a polyamide loaded with glass fibers and they are joined by gluing.
  • the two half-shells 16 are intended to contain the mechanical part of the clamping head of the invention. In the event that these two half-shells are assembled definitively, this provides a non-removable mechanical stage which is greased for life and which, in the event of failure, must be replaced outright.
  • this interface has a configuration suitable for its use. In practice, it is the end user of the clamping head which defines the configuration of this fixing interface.
  • this interface has the shape of a generally flat core having a polygonal contour with a central opening 60. It in particular has a tab 62 provided with two openings 64 and 66 crossed respectively by two pins 68 and 70 from the 'one of the two half-shells ( Figure 4).
  • the interface 58 is trapped and kept in a fixed position. It is advantageously also glued between the two half-shells.
  • a motor shaft 72 is mounted which can be made in one piece by machining. This motor axis is able to rotate along a direction axis XX, orthogonally to the axis of rotation 20 carrying the clamping member 24.
  • the motor shaft 72 has one end 74 held by bearings 76, a lower end 78 arranged to form a cup and an intermediate part 80, of cylindrical shape, held by bearings 82 of the needle type.
  • an endless screw 84 is formed which meshes with a toothed wheel 86 (in the form of a toothed sector) integral in rotation with the axis 20 and therefore with the clamping member 24.
  • the worm 84 is of irreversible type. It has a reduction ratio advantageously between 1/20 and 1/35. As an example, this reduction ratio can be 1/28. Thus, when the motor axis 72 is driven in rotation, the toothed wheel 86 is also driven in rotation about its _axis, with the reduction ratio imposed by the screw. But, because of the reduction ratio chosen, the transmission of a movement, in the opposite direction, is strictly impossible.
  • a torque limiter 88 ( Figure 5) is interposed between the toothed wheel 86 and the axis of rotation 20.
  • the toothed wheel 86 has two opposite annular faces 90 against which are biased balls 92 carried by a ring 94 against which acts a series of Belleville washers 96.
  • Each of the assemblies is carried by a part 98 forming a bowl which is wedged on the axis 20 and which can rotate by means of bearings 100.
  • the Belleville washers are calibrated, so that the balls are loaded axially, with a force of selected value, against the respective faces 90 of the toothed wheel 86. These faces are provided with suitable imprints arranged at selected angular intervals, for example every 90 " .
  • the torque limiter 88 makes it possible to decouple the toothed wheel from the axle 20, the balls 92 passing each time from the imprints they previously occupied to other imprints formed in the faces 90
  • the torque limiter is possible to decouple the toothed wheel from the axle 20, the balls 92 passing each time from the imprints they previously occupied to other imprints formed in the faces 90
  • a cylindrical part 102 is formed which forms a flywheel and which also forms a knurl 104 which projects through two windows 105 which the faces respectively have 18 of stage 12 ( Figures 1, 3 and 4). And / -this together- ensures both a wheel inertia function for storing the rotational energy transmitted by the power stage 14 and a manual release function.
  • the wheel 104 has at its periphery a series of blind holes 106, directed radially, allowing the introduction of an appropriate tool, of the spindle type, to facilitate rotation of the wheel in case violent blocking.
  • the housing 44 of the power stage 14 has an open face 108 capable of being adapted and fixed in a leaktight and removable manner to the housing of the mechanical stage 12, of as previously indicated.
  • the housing 44 is advantageously made of a material of the same type as the housing of the mechanical stage, for example of polyamide loaded with glass fibers.
  • the housing 44 internally houses a rotary actuator 110 constituted, in the example, by an electric motor having an output axis 112 arranged coaxially with the motor axis 72 ( Figure 4).
  • the motor is advantageously a "brushless" type motor supplied with direct current and low voltage, typically at 24 volts.
  • This motor is controlled, according to a chosen law, by means of control 114 which will be described later.
  • these control means are housed in the housing 44, being supplied from the cord 52. However, as a variant, they could be located, in whole or in part, outside this housing.
  • a removable coupling, of the elastic connection type, is provided between the output axis 112 of the motor and the motor axis 72.
  • a ring 116 of split type is fixed on the outlet axis 112 by means of a screw 118.
  • An elastic washer 120 of chosen contour is threaded on the axis 112 so as to come to rest on an annular face 122 of the ring
  • a support washer 124 is then threaded on the axis 112 and secured to the ring 116 by means of three screws 126 ( Figures
  • the elastic washer 120 has a specific configuration, not circular. In the example, it comprises four peripheral lobes 128, offset 90 'from each other and each having substantially a semi-circular shape.
  • the cup 78 defines a housing 130 of conjugate shape ( Figure 7) intended to receive the elastic washer 120.
  • This provides a quick coupling, of an elastic nature, which automatically ensures a rotational connection between the mechanical stage 12 and the power stage 14 when they are mutually assembled.
  • the elastic washer 120 is formed from a material of the semi-rigid elastic type. As such, it is advantageous to use a material chosen from polyamides and, in particular, the material known under the name Ertalon (registered trademark).
  • the interchangeability of one or other of the stages of the clamping head is greatly facilitated.
  • the two stages are planned for a lifetime operation and, in the event of failure of one of them, it is enough simply to dismount it to throw it and replace it by a new stage. This minimizes downtime during replacement operations.
  • control means 114 are produced in the form of an electronic card, that is to say an electronic circuit. In the embodiment shown, this card is intended to be inserted in the housing 44, as described above.
  • the card 114 includes a regulation 132 which controls the motor 110 through a pilot 134.
  • This regulation is supplied electrically through a connector 136 having two terminals capable of being connected respectively to the positive pole (+ V) and to the negative pole (-V) of a direct current source at low voltage. Wires 138 also supply the pilot.
  • the regulation 132 may include different means of configuration. In the example, it includes MPI setting means for setting the clamping force exerted by the clamping member, MP2 setting means for setting the opening angle of the clamping member between its position d opening and its closed position, and MP3 setting means for setting a law of movement of the clamping member.
  • Figure 10 shows an example of such a motion law; it illustrates the variation of the angular speed (V) of the clamping member as a function of time (T).
  • the movement is broken down into three phases: an acceleration phase A, a level P at constant speed and a deceleration phase D.
  • the entire movement, from the open position to the closed position (or vice versa), must be done in a very short time interval, typically less than or equal to 0.5 seconds.
  • the MPI setting means can, for example, set the clamping force to a value between 40 and 200 daN, and the -MP2 means allow setting, for example, the opening angle from 0 to 105 '.
  • clamping head of the invention is susceptible of numerous variant embodiments.
  • control means could also be located outside the clamping head, that is to say remote.
  • this card can also manage several clamping heads independently or simultaneously, preferably through a communication device of the "bus" type.
  • the realization of the elastic coupling is susceptible of numerous variants, as long as it allows a quick connection between the mechanical stage and the power stage of the clamping head of the invention.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Connection Of Plates (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

La tête de bridage de l'invention comprend un actionneur rotatif (110), en particulier un moteur électrique, couplé à un axe moteur (72) portant une vis sans fin (84) de type irréversible engrenant avec une roue dentée (86) solidaire d'un axe de rotation (20), lui-même solidaire d'un organe de serrage (24). Des moyens de commande (114) sont prévus pour contrôler l'actionneur (110) selon une loi choisie. La tête de bridage de l'invention est utilisable dans de nombreuses industries, en particulier dans l'industrie automobile, pour assurer le maintien ou le serrage d'une pièce.

Description

Tête de bridage pour le maintien ou le serrage d'une pièce
L'invention se rapporte au domaine des outils de serrage et elle concerne plus particulièrement une tête de bridage pour le maintien ou le serrage de pièces.
De telles têtes de bridage sont utilisées dans l'industrie pour maintenir ou mettre en référence des pièces à assembler. Elles trouvent en particulier une application dans les chaînes d'assemblage d'éléments de structure ou de carrosserie de véhicules automobiles. Les pièces ainsi bridées sont alors assemblées par tout moyen connu, notamment par soudage, collage, clinchage, etc. La tête de bridage est montée soit sur un banc d'assemblage fixe, soit à l'extrémité d'un bras de robot, soit encore sur une palette mobile sur un convoyeur aérien ou au sol.
On connaît déjà, en particulier d'après les publications FR 2 339 766, 2 340 798, 2 431 625 et 2 639 569, des têtes de bridage de ce type. Elles comprennent essentiellement un organe de serrage, souvent appelé étrier de serrage, qui est solidaire d'un axe de rotation, ainsi qu'un actionneur propre à entraîner cet axe de rotation pour déplacer l'organe de serrage de l'une à l'autre d'une position d'ouverture et d'une position de fermeture (ou position de serrage).
Dans ces têtes de bridage connues, l'organe de serrage porte une forme appropriée qui vient se rapprocher, en position de fermeture, d'une contre-forme fixe pour assurer le bridage d'une ou plusieurs pièces entre cette forme et cette contre- forme .
Dans les solutions connues jusqu'à présent, l' actionneur est un vérin pneumatique à double effet qui commande la rotation de l'organe de serrage par l'intermédiaire d'un embiellage. Ces solutions connues présentent un certain nombre d'inconvénients. Tout d'abord, les vérins pneumatiques doivent être reliés à un réseau d'air comprimé, qui peut être sujet à des variations de pression, ce qui perturbe le fonctionnement des têtes de bridage.
En outre, en cas de défaillance du réseau d'air comprimé ou du vérin pneumatique, la tête de bridage ne peut être maintenue dans une position de sécurité.
Par ailleurs, les vérins pneumatiques nécessitent une maintenance fréquente et, en cas de défaillance, ils sont difficilement démontables de la tête de bridage. Il devient alors nécessaire de démonter l'ensemble de la tête de bridage pour l'échanger contre une tête en état de fonctionnement. Une telle opération exige un temps d'immobilisation important, ce qui perturbe les cadences élevées imposées par les chaînes d'assemblage modernes.
L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvénients précités.
Elle vise en particulier à procurer une tête de bridage à fonctionnement sécurisé, qui est d'une construction simple et robuste.
L'invention vise encore à procurer une telle tête de bridage qui peut être facilement réparée ou remplacée, en totalité ou en partie, en cas de défaillance.
Elle vise encore à procurer une tête de bridage qui possède une souplesse d'utilisation élevée et qui peut être installée facilement sur différents types de chaînes d'assemblage ou de montage.
Conformément à l'invention, l' actionneur est un actionneur rotatif couplé à un axe moteur qui s'étend orthogonalement à l'axe de rotation et qui porte une vis sans fin de type irréversible engrenant avec une roue dentée solidaire de l'axe de rotation, des moyens de commande étant prévus pour le contrôle de l' actionneur selon une loi choisie.
Ainsi, la tête de bridage de l'invention se différencie clairement des têtes de bridage connues par l'utilisation d'un actionneur rotatif au lieu d'un actionneur translatif, tel un vérin pneumatique.
L' actionneur rotatif commande le déplacement en rotation de l'organe de serrage par l'intermédiaire d'une transmission comprenant une vis sans fin de type irréversible et une roue dentée solidaire en rotation de l'organe de serrage.
Par l'expression "vis sans fin de type irréversible", on entend préciser que la transmission ne peut se faire que dans un sens, à savoir de la vis sans fin vers la roue dentée. Inversement, la roue dentée ne peut transmettre aucun mouvement de rotation à la vis sans fin.
Il en résulte que, dès que la vis sans fin est immobilisée en rotation, il en est de même pour la roue dentée et, par conséquent, pour l'organe de serrage.
Cette caractéristique est tout particulièrement intéressante lorsque l'organe de serrage est en position de fermeture, assurant le serrage ou le bridage de la pièce.
De manière générale, cette transmission à vis sans fin et roue dentée assure un verrouillage immédiat en toute position, et notamment dans la position de fermeture ou de serrage.
A la connaissance de la demanderesse, l'utilisation d'un actionneur rotatif agissant sur l'organe de serrage par l'intermédiaire d'une transmission à vis sans fin irréversible et à roue dentée n'a jamais été proposé sur des têtes de bridage de ce type.
De préférence, la vis sans fin possède un rapport de réduction compris entre 1/20 et 1/35.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, un limiteur de couple est interposé entre la roue dentée et l'axe de rotation, permettant ainsi le déblocage de l'organe de serrage en cas de choc brutal.
Il est avantageux également que l'axe moteur porte une roue à inertie agencée sous la forme d'une mollette pour permettre un déverrouillage manuel de l'organe de serrage. Cette roue à inertie joue ainsi une double fonction : d'une part, elle emmagasine l'énergie et la transmet à la transmission vis sans fin/roue dentée ; d'autre part, elle permet un déverrouillage manuel de l'organe de serrage, sans faire appel à un outillage particulier.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, la tête de bridage comprend un étage mécanique portant l'étrier de serrage, l'axe de rotation et l'axe moteur ; un étage de puissance portant X ' actionneur ; des— moyens de fixation démontables interposés entre l'étage mécanique et l'étage de puissance ; et un accouplement démontable entre l' actionneur et l'axe moteur.
Ainsi, la tête de bridage est formée de deux sous-ensembles ou étages distincts, l'un mécanique et l'autre de puissance, qui peuvent être montés et démontés facilement, ce qui permet l'interchangeabilité de l'un ou l'autre des deux étages en cas de défaillance.
Dans tous les cas, le démontage et le remontage sont facilités et les temps d'immobilisation se trouvent ainsi réduits.
L'étage mécanique comprend avantageusement un boîtier intégrant une interface de fixation de configuration choisie. Cette interface de fixation (encore appelée face de fixation) constitue une pièce individualisée qui permet le montage de la tête de bridage sur un banc ou un bras spécifique, en fonction de son site d'implantation.
Le boîtier de l'étage mécanique est avantageusement formé de deux demi-coquilles assemblées, par exemple par collage, et emprisonnant l'interface de fixation.
L'étage de puissance comprend aussi un boîtier logeant 1 'actionneur.
L'accouplement démontable interposé entre les deux étages précités comprend, de préférence, une liaison élastique. Dans une forme de réalisation, cet accouplement comprend une rondelle élastique de forme choisie couplée en rotation à 1' actionneur et reçue dans un logement de forme conjuguée défini dans une coupelle couplée à l'axe moteur.
Dans l'invention, l' actionneur est avantageusement un moteur électrique, en particulier un moteur sans balai, qui est contrôlé par les moyens de commande. Ces moyens de commande comprennent avantageusement une carte électronique propre à contrôler le moteur par l'intermédiaire d'un pilote. Cette carte électronique peut être intégrée dans la tête de bridage (carte embarquée) ou être extérieure à la tête de bridage (carte déportée) en étant reliée à la tête de bridage par une liaison électrique.
La carte électronique permet de paramétrer la tête de bridage en fonction de chaque cas particulier.
Elle peut comprendre notamment des moyens de paramétrage de l'effort de serrage exercé par l'organe de serrage, des moyens de paramétrage de l'angle d'ouverture de l'organe de serrage entre sa position d'ouverture et sa position de fermeture, ou encore des moyens de paramétrage d'une loi de mouvement de l'organe de serrage.
Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels :
- la Figure 1 est une vue en perspective d'une tête de bridage selon l'invention, dont l'organe de bridage est représenté en position d'ouverture ; - la Figure 2 est une vue de côté de la tête de bridage de la
Figure 1 ;
- la Figure 3 est une vue de face de la tête de bridage des
Figures 1 et 2, dont l'organe de bridage est représenté en deux positions différentes ; - la Figure 4 est une vue en coupe, à échelle agrandie, selon la ligne IV-IV de la Figure 2 ;
- la Figure 5 est une vue en coupe, à échelle agrandie, selon la ligne V-V de la Figure 4 ;
- la Figure 6 représente le détail VI de la Figure 4, à échelle agrandie ;
- la Figure 7 est une vue en coupe selon la ligne VII-VII de la Figure 4 ;
- la Figure 8 est une vue en coupe selon la ligne VIII-VIII de la Figure 4 ; - la Figure 9 représente schématiquement des moyens de commande de la tête de bridage de l'invention ; et
- la Figure 10 représente une courbe montrant les variations de vitesse angulaire de l'organe de serrage lorsqu'il passe de la position d'ouverture à la position de fermeture.
On se réfère d'abord à la Figure 1 qui montre une tête de bridage 10 selon l'invention, qui comprend un étage mécanique 12 et un étage de puissance 14 (ici un étage électrique), ces deux étages étant assemblés entre eux de manière démontable. L'étage mécanique 12 est réalisé sous la forme d'un boîtier formé de deux demi-coquilles 16 généralement symétriques et assemblées entre elles, par exemple par collage.
Ces deux demi-coquilles 16 présentent deux faces planes opposées 18 qui s'étendent parallèlement entre elles et qui sont traversées chacune par un axe de rotation 20 dont une extrémité 22 présente une conformation carrée et dont l'autre extrémité 23 est cylindrique (voir aussi la Figure 4). Sur les extrémités 22 et 23 de l'axe 20, est calé en rotation un organe de serrage 24 réalisé sous la forme d'un étrier qui comprend deux ailes symétriques 26 réunies par une âme 28 (Figures 1, 2 et 4 ) . Les deux ailes 26 sont fixées sur les extrémités 22 et 23 de l'axe 20, à chaque fois par l'intermédiaire d'une bride 30 et de deux vis 32.
Comme le montre la Figure 3, l'organe de serrage 24 est propre à pivoter, solidairement avec l'axe 20, de l'une à l'autre de deux positions comprenant une position d'ouverture (représentée en traits interrompus sur la Figure) et une position de fermeture ou de serrage (représentée en traits pleins sur la Figure). L'angle d'ouverture défini entre les deux positions précitées est habituellement de 105'. L'organe de serrage 24 porte une forme 34 adaptée à l-'utilisation choisie et propre à venir coopérer avec une contre-forme 36, qui est fixe, pour maintenir entre elles une pièce 38 qui est destinée à être bridée, c'est-à-dire maintenue ou serrée dans une position déterminée. A titre d'exemple, cette pièce peut être une pièce constitutive d'un véhicule automobile. Des butées 35 et 37 peuvent être prévues pour contrôler le rapprochement de forme 34 et de la contre-forme 36 dans la position de fermeture .
Chacune des faces 18 des demi-coquilles 16 se prolonge par un rebord 40 à angle droit qui est fixé par l'intermédiaire de deux vis 42 sur une extrémité de l'étage de puissance 14 (Figure 1). Ce dernier a la forme d'un boîtier 44 de forme générale parallélépipédique ayant deux faces principales 46 opposées, deux faces latérales 48 opposées et une face inférieure 50. Cette dernière est traversée par un câble électrique 52 terminé par une fiche de connexion 54.
Les faces 18 des deux demi-coquilles 16 se prolongent à angle droit par des bordures 56 (Figures 1 et 2) qui sont destinées à être assemblées entre elles, au niveau d'un plan d'assemblage, par tout moyen approprié. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, les deux demi-coquilles 16 sont réalisées en matériau composite, avantageusement en un polyamide chargé de fibres de verre et elles sont réunies par collage.
Comme on le verra plus loin, les deux demi-coquilles 16 sont destinées à contenir la partie mécanique de la tête de bridage de l'invention. Dans l'hypothèse où ces deux demi-coquilles sont assemblées de façon définitive, on procure ainsi un étage mécanique indémontable qui est graissé à vie et qui, en cas de défaillance, doit être remplacé purement et simplement.
Lors de l'assemblage des deux demi-coquilles 16, est emprisonnée une interface de fixation 58 (Figures 1, 3 et 4) qui présente une configuration adaptée à son utilisation. En pratique, c'est l'utilisateur final de la tête de bridage qui définit la configuration de cette interface de fixation. Dans l'exemple, cette interface a la forme d'une âme généralement plane présentant un contour polygonal avec une ouverture centrale 60. Elle présente notamment une patte 62 munie de deux ouvertures 64 et 66 traversées respectivement par deux tétons 68 et 70 issus de l'une des deux demi-coquilles (Figure 4). Ainsi, lors de l'assemblage des deux demi-coquilles, l'interface 58 est emprisonnée et maintenue en position fixe. Elle est avantageusement collée aussi entre les deux demi- coquilles.
On se réfère maintenant plus particulièrement à la Figure 4 pour décrire les moyens mécaniques logés dans l'étage mécanique 12. A l'intérieur de celui-ci, est monté un axe moteur 72 qui peut être réalisé monobloc par usinage. Cet axe moteur est propre à tourner suivant un axe de direction XX, orthogonalement à l'axe de rotation 20 portant l'organe de serrage 24.
L'axe moteur 72 possède une extrémité 74 maintenue par des roulements 76, une extrémité inférieure 78 aménagée pour former une coupelle et une partie intermédiaire 80, de forme cylindrique, maintenue par des roulements 82 du type à aiguilles .
Entre l'extrémité 74 et la partie intermédiaire 80, est formée une vis sans fin 84 qui engrène avec une roue dentée 86 (en forme de secteur denté) solidaire en rotation de l'axe 20 et donc de l'organe de serrage 24.
La vis sans fin 84 est de type irréversible. Elle possède un rapport de réduction avantageusement compris entre 1/20 et 1/35. A titre d'exemple, ce rapport de réduction peut être de 1/28. Ainsi, lorsque l'axe moteur 72 est entraîné en rotation, la roue dentée 86 est entraînée également en rotation autour de son _axe, ave_c_le rapport de réduction imposé par la vis. Mais, du fait du rapport de réduction choisi, la transmission d'un mouvement, en sens inverse, est rigoureusement impossible.
Un limiteur de couple 88 (Figure 5) est interposé entre la roue dentée 86 et l'axe de rotation 20. La roue dentée 86 possède deux faces annulaires opposées 90 contre lesquelles sont sollicitées des billes 92 portées par une bague 94 contre laquelle agit une série de rondelles Belleville 96. On dispose ainsi, de part et d'autre de la roue, deux ensembles composés à chaque fois d'une série de rondelles Belleville 96 sollicitant deux billes 92 en appui contre les faces 90 de la roue dentée. Chacun des ensembles est porté par une pièce 98 formant cuvette qui est calée sur l'axe 20 et qui peut tourner grâce à des roulements 100. Les rondelles Belleville sont tarées, de sorte que les billes sont sollicitées axialement, avec un effort de valeur choisie, contre les faces respectives 90 de la roue dentée 86. Ces faces sont munies d'empreintes appropriées disposées à des intervalles angulaires choisis, par exemple tous les 90".
En fonctionnement normal, les billes 92 restent dans les empreintes correspondantes des faces 90 de la roue dentée, assurant une solidarisation en rotation de la roue dentée avec l'axe 20 et, par conséquent, avec l'organe de serrage 24. En cas de choc brutal sur l'organe de serrage, le limiteur de couple 88 permet de découpler la roue dentée de l'axe 20, les billes 92 passant à chaque fois des empreintes qu'elles occupaient précédemment à d'autres empreintes formées dans les faces 90. Bien entendu, d'autres réalisations sont possibles pour le limiteur de couple.
Sur l'axe moteur 72, entre la coupelle 78 et la partie intermédiaire 80, est formée une partie cylindrique 102 qui forme volant d'inertie et qui forme aussi une mollette 104 qui fait saillie au travers de deux fenêtres 105 que comportent respectivement les faces 18 de l'étage 12 (Figures 1, 3 et 4). Ainsi/—cet ensemble- assure à la fois une fonction de roue à inertie pour emmagasiner l'énergie de rotation transmise par l'étage de puissance 14 et une fonction de déblocage manuel. Ainsi, en cas de blocage de l'organe de serrage 24, il suffit à un utilisateur d'agir sur la mollette 104 pour entraîner en rotation la vis sans fin 84 et donc l'organe de serrage 24 dans le sens du déblocage. Comme on peut le voir sur la Figure 1, la mollette 104 comporte à sa périphérie une série de trous borgnes 106, dirigés radialement, permettant l'introduction d'un outil approprié, du type broche, pour faciliter la rotation de la mollette en cas de blocage violent.
Le boîtier 44 de l'étage de puissance 14 comporte une face ouverte 108 susceptible d'être adaptée et fixée de façon étanche et amovible sur le boîtier de l'étage mécanique 12, de la façon indiquée précédemment. Le boîtier 44 est avantageusement réalisé en un matériau du même type que le boîtier de l'étage mécanique, par exemple en polyamide chargé de fibres de verre.
Le boîtier 44 loge intérieurement un actionneur rotatif 110 constitué, dans l'exemple, par un moteur électrique ayant un axe de sortie 112 disposé coaxialement à l'axe moteur 72 (Figure 4). Le moteur est avantageusement un moteur du type "sans balai" alimenté en courant continu et en basse tension, typiquement sous 24 volts. Ce moteur est piloté, selon une loi choisie, par l'intermédiaire de moyens de commande 114 qui seront décrits plus loin. Dans l'exemple, ces moyens de commande sont logés dans le boîtier 44, en étant alimentés à partir du cordon 52. Cependant, en variante, ils pourraient être situés, en totalité ou en partie, à l'extérieur de ce boîtier.
Un accouplement démontable, du type à liaison élastique, est prévu entre l'axe de sortie 112 du moteur et l'axe moteur 72.
Comme on peut le voir en particulier sur la Figure 4 et sur le détail de la Figure 6, une bague 116 de type fendu est calée sur l'axe de sortie 112 au moyen d'une vis 118. Une rondelle élastique 120 de contour choisi est enfilée sur l'axe 112 de manière à venir reposer sur une face annulaire 122 de la bague
118. Une rondelle d'appui 124 est ensuite enfilée sur l'axe 112 et assujettie à la bague 116 au moyen de trois vis 126 (Figures
7 et 8) qui passent à travers d'ouvertures correspondantes aménagées dans l'épaisseur de la rondelle élastique 120. Cette rondelle se trouve ainsi bloquée en rotation sur l'axe 112.
Comme on le voit plus particulièrement sur la Figure 8, la rondelle élastique 120 possède une configuration spécifique, non circulaire. Dans l'exemple, elle comporte quatre lobes périphériques 128, décalés à 90' les uns des autres et ayant chacun sensiblement une forme semi-circulaire. La coupelle 78 définit un logement 130 de forme conjuguée (Figure 7) destiné à recevoir la rondelle élastique 120.
On procure ainsi un accouplement rapide, de nature élastique, qui permet d'assurer automatiquement une liaison en rotation entre l'étage mécanique 12 et l'étage de puissance 14 lorsqu'ils sont assemblés mutuellement.
La rondelle élastique 120 est formée d'un matériau du type élastique semi-rigide. A ce titre, il est avantageux d'utiliser un matériau choisi parmi les polyamides et, en particulier, le matériau connu sous la dénomination Ertalon (marque déposée).
Ainsi, l'interchangeabilité de l'un ou l'autre des étages de la tête de bridage est grandement facilitée. Généralement, les deux étages sont prévus pour un fonctionnement à vie et, en cas de défaillance de l'un d'entre eux, il suffit simplement de le démonter pour le jeter et le remplacer par un étage neuf. Ceci permet de minimiser les temps d'immobilisation lors des opérations de remplacement.
De ce fait, les opérations de maintenance sont réduites et, pour cela, on utilisera, de préférence, un étage mécanique graissé à vie et non démontable .
On se réfère maintenant à la Figure 9 pour décrire plus particulièrement un exemple de moyens de commande de l'invention. Les moyens de commande 114 sont réalisés sous la forme d'une carte électronique, c'est-à-dire d'un circuit électronique. Dans l'exemple de réalisation représenté, cette carte est destinée à être insérée dans le boîtier 44, comme décrit précédemment.
La carte 114 comprend une régulation 132 qui contrôle le moteur 110 au travers d'un pilote 134. Cette régulation est alimentée électriquement au travers d'un raccord 136 ayant deux bornes susceptibles d'être reliées respectivement au pôle positif (+V) et au pôle négatif (-V) d'une source de courant continu à basse tension. Des fils 138 alimentent également le pilote. La régulation 132 peut comporter différents moyens de paramétrage. Dans l'exemple, elle comporte des moyens de paramétrage MPI pour paramétrer l'effort de serrage exercé par l'organe de serrage, des moyens de paramétrage MP2 pour paramétrer l'angle d'ouverture de l'organe de serrage entre sa position d'ouverture et sa position de fermeture, et des moyens de paramétrage MP3 pour paramétrer une loi de mouvement de l'organe de serrage.
La Figure 10 montre un exemple d'une telle loi de mouvement ; elle illustre la variation de la vitesse angulaire (V) de l'organe de serrage en fonction du temps (T). Le mouvement se décompose en trois phases : une phase d'accélération A, un palier P à vitesse constante et une phase de décélération D. L'ensemble du mouvement, de la position d'ouverture à la position de fermeture (ou inversement), devant s'effectuer suivant un intervalle de temps très court, typiquement inférieur ou égal à 0,5 seconde.
Les moyens de paramétrage MPI peuvent, à titre d'exemple, paramétrer l'effort de serrage à une valeur comprise entre 40 et 200 daN, et les moyens -MP2 permettent de paramétrer, à titre d'exemple, l'angle d'ouverture de 0 à 105'.
La tête de bridage de l'invention est susceptible de nombreuses variantes de réalisation.
Ainsi, comme déjà indiqué, les moyens de commande (carte électronique) pourraient aussi être situés à l'extérieur de la tête de bridage, c'est-à-dire déportés. Dans le cas où cette carte est déportée, elle peut gérer aussi plusieurs têtes de bridage de manière indépendante ou simultanée, de préférence au travers d'un dispositif de communication du type "bus".
Egalement, la réalisation de l'accouplement élastique est susceptible de nombreuses variantes, du moment que celui-ci permet une connexion rapide entre l'étage mécanique et l'étage de puissance de la tête de bridage de l'invention.
Cette dernière trouve une application dans de nombreuses industries, notamment dans l'industrie automobile.

Claims

Revendications
1. Tête de bridage pour le maintien ou le serrage d'une pièce, comprenant un organe de serrage solidaire d'un axe de rotation, ainsi qu'un actionneur propre à entraîner cet axe de rotation pour déplacer l'organe de serrage de l'une à l'autre d'une position d'ouverture et d'une position de fermeture,
caractérisée en ce que l' actionneur (110) est un actionneur rotatif couplé à un axe moteur (72) qui s'étend orthogonalement à l'axe de rotation (20) et qui porte une vis sans fin (84) de type irréversible engrenant avec une roue dentée (86) solidaire de l'axe de rotation (20), et en ce que des moyens de commande (114) sont prévus pour le contrôle de l' actionneur (110) selon une loi choisie.
2. Tête dé bridage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la vis sans fin (84) possède un rapport de réduction compris entre 1/20 et 1/35.
3. Tête de bridage selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'un limiteur de couple (88) est interposé entre la roue dentée (86) et l'axe de rotation (20).
4. Tête de bridage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'axe moteur (72) porte une roue à inertie (102) agencée sous la forme d'une mollette (104) pour permettre un déverrouillage manuel de l'organe de serrage (24).
5. Tête de bridage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comprend un étage mécanique (12) portant l'organe de serrage (24), l'axe de rotation (20) et l'axe moteur (72) ; un étage de puissance (14) portant l' actionneur (110) ; des moyens de fixation démontables (42) interposés entre l'étage mécanique (12) et l'étage de puissance (14) ; et un accouplement démontable (78, 120) entre 1' actionneur (110) et l'axe moteur (72).
6. Tête de bridage selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'étage mécanique (12) comprend un boîtier (16) intégrant une interface de fixation (58) de configuration choisie.
7. Tête de bridage selon la revendication 6, caractérisée en ce que le boîtier de l'étage mécanique (12) est formé de deux demi-coquilles (16) assemblées, par exemple par collage, et emprisonnant l'interface de fixation (58).
8. Tête de bridage selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que l'étage de puissance (14) comprend un boîtier (44) logeant l' actionneur (110).
9. Tête de bridage selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisée en ce que l'accouplement démontable (78, 120) comprend une liaison élastique.
10. Tête de bridage selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'accouplement démontable comprend une rondelle élastique (120) de forme choisie couplée en rotation à l' actionneur (110) et reçue dans un logement (130) de forme conjuguée défini dans une coupelle (78) couplée à l'axe moteur (72).
11. Tête de bridage selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que l' actionneur comprend un moteur électrique (110), en particulier un moteur sans balai, contrôlé par les moyens de commande (114).
12. Tête de bridage selon la revendication 11, caractérisée en ce que les moyens de commande (114) comprennent une carte électronique (132) propre à contrôler le moteur (110) par l'intermédiaire d'un pilote (134).
13. Tête de bridage selon la revendication 12, caractérisée en ce que la carte électronique (132) est intégrée dans la tête de bridage (10).
14. Tête de bridage selon la revendication 12, caractérisée en ce que la carte électronique (132) est extérieure à la tête de bridage (10) et reliée à cette dernière par une liaison électrique.
15. Tête de bridage selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisée en ce que la carte électronique comprend des moyens de paramétrage (MPI) pour paramétrer l'effort de serrage exercé par l'organe de serrage (24).
16. Tête de bridage selon l'une des revendications 12 à 15, caractérisée en ce que la carte électronique comprend des moyens de paramétrage (MP2) pour paramétrer l'angle d'ouverture que définit l'organe de serrage (24) entre sa position d'ouverture et sa position de fermeture.
17. Tête de bridage selon l'une des revendications 12 à 16, caractérisée en ce que la carte électronique comprend des moyens de paramétrage (MP3) pour paramétrer une loi de mouvement de l'organe de serrage (34).
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