FR3080308A1 - Installation d'assemblage pour l'assemblage d'une premiere piece a une deuxieme piece et procede d'assemblage correspondant - Google Patents
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Abstract
Cette installation d'assemblage (30) est destinée à l'assemblage d'une première pièce (10) à une deuxième pièce (20) de sorte que, après assemblage, une première surface de la première pièce (10) soit en appui contre une deuxième surface de la deuxième pièce (20), les première et deuxième surfaces étant complémentaires. Ladite installation d'assemblage (30) comprend : - un premier support (34), apte à recevoir la première pièce (10), - un deuxième support (36), apte à recevoir la deuxième pièce (20) de sorte que les première deuxième surfaces soient sensiblement alignées suivant un axe principal (P-P'), ledit deuxième support (36) étant monté mobile relativement au premier support (34) en translation suivant au moins l'axe principal (P-P') et en rotation autour d'au moins un axe de rotation sensiblement orthogonal à l'axe principal (P-P'), et - une tête de soudage (38), apte à souder les première et deuxième pièces (10, 20) l'une à l'autre.
Description
Installation d’assemblage pour l’assemblage d’une première pièce à une deuxième pièce et procédé d’assemblage correspondant
La présente invention concerne une installation d’assemblage pour l’assemblage d’une première pièce à une deuxième pièce de sorte que, après assemblage, une première surface de la première pièce soit en appui contre une deuxième surface de la deuxième pièce, les première et deuxième surfaces étant complémentaires.
L’invention concerne également un procédé d’assemblage d’une première pièce à une deuxième pièce, les première et deuxième pièces présentant respectivement une première surface et une deuxième surface complémentaires, le procédé étant du type comprenant les étapes successives suivantes :
- fourniture des première et deuxième pièces,
- positionnement des première et deuxième pièces l’une relativement à l’autre de sorte que les première et deuxième surfaces soient en contact l’une avec l’autre, et
- soudage de la première pièce à la deuxième pièce.
Il est connu d’assembler différentes pièces les unes aux autres par soudage. De telles techniques d’assemblages sont mises en oeuvre notamment dans la production de lignes d’échappement de véhicules automobiles, pour assembler les différentes pièces composant ces lignes d’échappement.
Lors de la mise en oeuvre de ces méthodes d’assemblage, on vient généralement mettre en contact l’une avec l’autre des surfaces complémentaires des pièces à assembler, avant de souder lesdites surfaces l’une à l’autre. Habituellement, le positionnement de ces surfaces l’une par rapport à l’autre ne nécessite pas une grande précision, le soudage permettant de corriger les imprécisions dans le positionnement relatif de ces surfaces.
Des contraintes de réduction de masse, notamment dans le domaine des lignes d’échappement, pousse cependant à une réduction de l’épaisseur des parois des pièces ainsi assemblées par soudage. Or, cette diminution d’épaisseur nécessite, pour éviter un endommagement des pièces, de recourir à des techniques de soudage à plus faible énergie que celles communément mises en oeuvre, et de mettre en place un positionnement précis des pièces à souder.
Les systèmes connus permettant de positionner de telles pièces avec suffisamment de précision sont cependant très onéreux et ne sont pas adaptés à une utilisation industrielle. Les pièces sont donc le plus souvent assemblées avec des tolérances de positionnement trop étendues conduisant à l’apparition d’un jeu et donc à des soudures de mauvaise qualité.
Une autre contrainte posée par les techniques de soudage à faible énergie est que la tête de soudage doit être positionnée de manière très précise par rapport à l’interface des pièces que l’on souhaite souder. Or, là encore, les solutions connues permettant un tel positionnement précis de la tête de soudage sont très onéreuses.
Un objectif de l’invention est ainsi de permettre un positionnement relatif précis, à moindre coût, des surfaces complémentaires de deux pièces que l’on souhaiterait souder l’une à l’autre ce qui revient à réduire le jeu entre les deux pièces. Un autre objectif est de permettre un positionnement relatif précis, à moindre coût, de la tête de soudage par rapport à l’interface des pièces à souder l’une à l’autre.
A cet effet, l’invention a pour objet une installation d’assemblage du typé précité, comprenant :
- un premier support, apte à recevoir la première pièce,
- un deuxième support, apte à recevoir la deuxième pièce de sorte que les première et deuxième surfaces soient sensiblement alignées suivant un axe principal, ledit deuxième support étant monté mobile relativement au premier support en translation suivant au moins l’axe principal et en rotation autour d’au moins un axe de rotation sensiblement orthogonal à l’axe principal, et
- une tête de soudage, apte à souder les première et deuxième pièces l’une à l’autre.
Selon des modes de réalisation particuliers de l’invention, l’installation d’assemblage présente également l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute(s) combinaison(s) techniquement possible(s) :
- l’installation d’assemblage comprend une plateforme supportant le deuxième support, ladite plateforme étant montée mobile en translation suivant l’axe principal relativement au premier support, et le deuxième support étant monté mobile en rotation autour d’au moins un axe de rotation relativement à ladite plateforme ;
- l’installation d’assemblage comprend un dispositif anti-frottement interposé entre la plateforme et le deuxième support ;
- l’installation d’assemblage comprend un bâti, la plateforme étant montée mobile en translation suivant l’axe principal relativement au bâti.
- l’installation d’assemblage comprend un bâti dont est solidaire le premier support et un bras robotisé pour déplacer la tête de soudage relativement au bâti, ledit bras robotisé étant programmé pour déplacer la tête de soudage suivant une trajectoire prédéfinie dans un référentiel attaché au bâti :
- l’installation d’assemblage comprend un bâti, le premier support étant monté mobile en translation suivant l’axe principal relativement au bâti ;
- l’installation d’assemblage comprend une butée pour limiter le déplacement du premier support relativement au bâti suivant l’axe principal, le premier support étant interposé entre le deuxième support et ladite butée, l’installation d’assemblage comprenant également un bras robotisé pour déplacer la tête de soudage relativement au bâti, ledit bras robotisé étant programmé pour déplacer la tête de soudage suivant une trajectoire prédéfinie dans un référentiel attaché au bâti ;
- les axes de rotation sont au nombre de deux, lesdits axes de rotation étant perpendiculaires entre eux ;
- le deuxième support est monté mobile relativement au premier support en rotation autour de l’axe principal, le ou chaque axe de rotation étant sensiblement concourant avec l’axe principal ;
- le deuxième support est monté mobile relativement au premier support en translation suivant au moins une direction comprise dans un plan sensiblement orthogonal à l’axe principal.
- le ou chaque axe de rotation passe sensiblement par un centre de rotation du deuxième support ;
- le centre de rotation est aligné avec l’axe principal ;
- le deuxième support est adapté pour que, une fois la deuxième pièce reçue par le deuxième support, le centre de rotation soit disposé sensiblement au centre de la deuxième surface ;
- le deuxième support porte une masselotte excentrée par rapport au centre de rotation ;
- la distance de la masselotte au centre de rotation est réglable ;
- la position angulaire de la masselotte dans un référentiel attaché au deuxième support est réglable ;
- l’axe principal passe par le centre de rotation ; et
- l’axe principal est sensiblement vertical.
L’invention a également pour objet un procédé d’assemblage du type précité, dans lequel le procédé est mis en oeuvre au moyen d’une installation d’assemblage telle que définie ci-dessus, l’étape de positionnement des première et deuxième pièces comprenant les sous-étapes suivantes :
- installation de la première pièce sur le premier support,
- installation de la deuxième pièce sur le deuxième support, la deuxième pièce étant disposée de sorte que les première deuxième surfaces soient sensiblement alignées suivant un axe principal, et
- rapprochement des premier et deuxième supports suivant l’axe principal de sorte que la première surface vienne en appui contre la deuxième surface, l’effort exercé par l’appui de la première surface contre la deuxième surface provoquant le pivotement du deuxième support relativement au premier support autour de l’axe de rotation ou autour d’au moins un des axes de rotation.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
- la Figure 1 est une vue en perspective d’une première pièce à assembler,
- la Figure 2 est une vue en perspective d’une deuxième pièce à assembler,
- la Figure 3 est une vue de côté, en élévation, d’une installation selon un premier mode de réalisation de l’invention pour l’assemblage de la pièce de la Figure 1 à la pièce de la Figure 2,
- la Figure 4 est une vue de dessus de l’installation de la Figure 3,
- les Figures 5 à 7 sont des vues schématiques de côté de l’installation de la Figure 3, lors de la mise en oeuvre de différentes étapes d’un procédé selon l’invention,
- la Figure 8 est une vue en perspective d’une troisième pièce à assembler,
- la Figure 9 est une vue en perspective d’une quatrième pièce à assembler,
- la Figure 10 est une vue de côté, en élévation, d’une installation selon un deuxième mode de réalisation de l’invention pour l’assemblage de la pièce de la Figure 8 à la pièce de la Figure 9, et
- la Figure 11 est une vue de dessus de l’installation de la Figure 10.
La première pièce 10 représentée sur la Figure 1 consiste en un support de sonde. Elle est cylindrique de révolution et comprend un premier tronçon 12 large juxtaposé à un deuxième tronçon 14 étroit, lesdits tronçons 12, 14 définissant chacun une extrémité axiale respective de la pièce 10.
La pièce 10 présente, à l’interface entre les premier et deuxième tronçons 12, 14, un épaulement radial 16. Cet épaulement 16 est sensiblement plan.
La pièce 10 est en métal, par exemple en acier inoxydable, typiquement en acier inoxydable ferritique ou austénitique.
La deuxième pièce 20 représentée sur la Figure 2 consiste en une conduite tubulaire.
Cette conduite tubulaire 20 est destinée à être intégrée à une ligne d’échappement de véhicule automobile (non représentée), pour guider les gaz d’échappement dudit véhicule. A cet effet, la conduite 20 est en métal, par exemple en acier inoxydable, typiquement en acier inoxydable ferritique ou austénitique.
La conduite 20 a une épaisseur de paroi inférieure ou égale à 1,0 mm et par exemple comprise entre 0,6 et 0,8 mm.
La conduite 20 présente une portion 22 de surface extérieure plane. Cette portion plane 22 est ici formée par un méplat ménagée dans une conduite par ailleurs globalement cylindrique de révolution. En variante, la conduite 20 présente une section radiale polygonale, la portion plane 22 étant alors formée par un pan de la conduite 20.
La conduite 20 présente encore un orifice traversant 24 débouchant dans la portion plane 22 et à l’intérieur de la conduite 20.
L’installation d’assemblage 30 représentée sur les Figures 3 et 4 est adaptée pour assembler la première pièce 10 à la deuxième pièce 20 de sorte que, après assemblage, le deuxième tronçon 14 de la première pièce 10 soit engagé dans l’orifice traversant 24 de la deuxième pièce 20, l’épaulement 16 reposant contre la portion plane 22.
A cet effet, l’installation d’assemblage 30 comprend un bâti 32, un premier support 34 apte à recevoir la première pièce 10, un deuxième support 36 apte à recevoir la deuxième pièce 20, et une tête de soudage 38 apte à souder les première et deuxième pièces 10, 20 l’une à l’autre.
Le bâti 32 comprend un socle 40, sensiblement plan, un poteau 42 faisant saillie depuis le socle 40 sensiblement orthogonalement audit socle 40, et un organe 44 de support du premier support 34, ledit organe de support 44 étant solidaire d’une extrémité distale 46, opposée au socle 40, du poteau 42.
Le socle 40 est sensiblement horizontal.
Les premier et deuxième supports 34, 36 sont interposés entre l’organe de support 44 et le socle 40.
Le premier support 34 est monté mobile en translation relativement au bâti 32 suivant un axe principal P-P’, cet axe P-P’ étant ici sensiblement orthogonal au socle 40 et donc sensiblement vertical.
A cet effet, l’installation d’assemblage 30 comprend un bras 50 dont est solidaire le premier support 34, ledit bras 50 étant monté coulissant dans un orifice (non représenté) ménagé dans le bâti 32 et plus particulièrement dans l’organe de support 44 dudit bâti 32.
Le premier support 34 est adapté pour tenir la première pièce 10 de sorte que l’axe de ladite pièce 10 soit sensiblement aligné avec l’axe principal P-P’.
L’installation d’assemblage 30 comprend en outre une butée 52 adaptée pour limiter le déplacement du premier support 34 relativement au bâti 32 suivant l’axe principal P-P’. Cette butée 52 est plus particulièrement adaptée pour limiter le déplacement du premier support 34 à l’écart du socle 40.
A cet effet, la butée 52 est solidaire du premier support 34 et est interposée entre ledit premier support 34 et l’organe de support 44, de sorte à venir en appui contre l’organe de support 44 lorsque le premier support 34 atteint une position extrême de déplacement à l’écart du socle 40.
La butée 52 est ici formée par une collerette entourant le bras 50.
Le deuxième support 36 est interposé entre le socle 40 et le premier support 34.
Le deuxième support 36 est apte à recevoir la deuxième pièce 20 de sorte que l’axe de l’orifice 24 soit sensiblement aligné avec l’axe principal P-P’ et donc avec l’axe de la première pièce 10. De la sorte, l’épaulement 16 est lui aussi aligné avec la portion plane 22 suivant l’axe principal P-P’.
A cet effet, le deuxième support 36 comprend des éléments de fixation 54 adaptés pour tenir la deuxième pièce 20 dans une position dans laquelle cet alignement est réalisé.
Le deuxième support 36 est par ailleurs monté mobile relativement au bâti 32 en translation suivant l’axe principal P-P’ et en rotation autour de deux axes de rotation R1R1’ et R2-R2’ sensiblement orthogonaux entre eux et perpendiculaires à l’axe principal PP’. Par « perpendiculaires », on comprend que chaque axe de rotation R1-R1’, R2-R2’ est sensiblement orthogonal et concourant à l’axe principal P-P’.
Les axes de rotation R1-R1’, R2-R2’ sont sensiblement concourants en un centre de rotation 55 du deuxième support 36. Par « sensiblement concourants », on comprend qu’il existe une sphère centrée sur le centre de rotation 55, de diamètre inférieur à 10 mm, traversée par chaque axe de rotation R1-R1’, R2-R2’.
Le centre de rotation 55 est aligné avec l’axe principal P-P’. Le deuxième support 36 est adapté pour que, une fois la deuxième pièce 20 reçue par le deuxième support 36, ce centre de rotation 55 soit disposé sensiblement au centre de la portion plane 22
Le deuxième support 36 est également monté mobile en rotation autour de l’axe principal P-P’ relativement au bâti 32.
A cet effet, l’installation d’assemblage 30 comprend une plateforme 56 supportant le deuxième support 36, ladite plateforme 56 étant montée mobile en translation suivant l’axe principal P-P’ relativement au bâti 32, et le deuxième support 36 étant monté mobile en rotation autour de chaque axe de rotation R1-R1’, R2-R2’ et autour de l’axe principal P-P’ relativement à ladite plateforme 56.
Pour guider la plateforme 56 relativement au bâti 32, l’installation d’assemblage 30 comprend des glissières 58 sensiblement parallèles à l’axe principal P-P’.
Pour déplacer la plateforme 56 relativement au bâti 32, l’installation d’assemblage 30 comprend un vérin 60 interposé entre le socle 40 et la plateforme 56.
Pour assurer la mobilité du deuxième support 36 relativement à la plateforme 56, le deuxième support 36 repose sur la plateforme 56 au niveau de trois contacts ponctuels 62 formant les sommets d’un triangle équilatéral (non représenté) centré sur l’axe P-P’ et contenu dans un plan sensiblement orthogonal à l’axe P-P’, chaque contact ponctuel 62 étant en appui contre une surface incurvée 64 formant une portion de sphère centrée sur le centre de rotation 55.
Un dispositif anti-frottement (non représenté) est interposé entre la plateforme 56 et le deuxième support 36, au niveau de chaque contact ponctuel 62, de façon à éviter les frottements entre la plateforme 56 et le deuxième support 36. Ce dispositif anti-frottement est typiquement réalisé par une bille porteuse.
La plateforme 56 et le deuxième support 36 sont chacun indépendants du premier support 34. Ainsi, ils sont chacun mobile en translation suivant l’axe principal P-P’ relativement au premier support 34. En outre, le deuxième support 36 est mobile en rotation autour de chaque axe de rotation R1-R1’, R2-R2’ et autour de l’axe principal P-P’ relativement au premier support 34.
Dans l’exemple représenté, le deuxième support 36 comprend une masselotte 66 montée sur une tige 68 formant un angle avec l’axe principal P-P’.
La masselotte 66 est excentrée par rapport au centre de rotation 55, de façon à exercer sur le reste du deuxième support 36 un couple visant à équilibrer le couple exercé par la deuxième pièce 20.
La position de la masselotte 66 sur la tige 68 est ajustable, de façon à régler la distance de la masselotte 66 au centre de rotation 55. En outre, la position angulaire de la tige 68, et donc de la masselotte 66, est réglable dans un référentiel attaché au deuxième support 36. Ainsi, le couple d’équilibre exercé par la masselotte 66 peut être adapté à chaque pièce reçue par le deuxième support 36.
La tête de soudage 38 consiste typiquement en une torche de soudage, par exemple une torche de soudage MAG à faible énergie.
En variante, la tête de soudage 38 consiste en une tête de soudage laser.
L’installation d’assemblage 30 comprend un bras robotisé 70 pour déplacer la tête de soudage 38 relativement au bâti 32. Ce bras robotisé 70 est programmé pour déplacer la tête de soudage 38 suivant une trajectoire prédéfinie dans un référentiel attaché au bâti 32. Cette trajectoire prédéfinie est adaptée pour que, lorsque la première pièce 10 est reçue dans le premier support 34 et que le premier support 34 est en butée, la tête de soudage 38 fasse le tour de la première pièce 10 en étant orientée vers l’épaulement 16 et en étant à une distance de l’épaulement 16 comprise entre 10 et 16 mm et de préférence sensiblement égale à 13 mm.
Un procédé d’assemblage de la première pièce 10 à la deuxième pièce 20 au moyen de l’installation 30 va maintenant être décrit, en référence aux Figures 5 à 7.
Tout d’abord, les première et deuxième pièces 10, 20 sont fournies.
La première pièce 10 est ensuite installée sur le premier support 34 de sorte que son axe soit sensiblement aligné avec l’axe principal P-P’, comme représenté à la Figure 5.
Puis la deuxième pièce 20 est installée sur le deuxième support 36 de sorte que l’orifice traversant 24 soit sensiblement aligné avec l’axe principal P-P’, comme représenté à la Figure 5.
Le premier support 34 est ensuite translaté le long de l’axe principal P-P’ de façon à rapprocher la première pièce 10 de la deuxième pièce 20, jusqu’à ce que l’épaulement 16 vienne en contact ponctuel contre la portion plane 22, comme représenté à la Figure 6.
Puis le deuxième support 36 est translaté le long de l’axe principal P-P’, à l’écart du socle 40, entraînant avec lui le premier support 34, jusqu’à ce que le premier support 34 arrive en butée. Le vérin 60 continue alors de solliciter la plateforme 56 à l’écart du socle 40, poussant de ce fait la deuxième pièce 20 contre la première pièce 10 ; sous l’effet de cette pression, le deuxième support 36 pivote par rapport à la plateforme 56 autour des axes de rotation R1-R1’ et R2-R2’ de façon à plaquer parfaitement la portion plane 22 contre l’épaulement 16, ainsi que cela est représenté à la Figure 7.
Ainsi, les degrés de liberté en rotation du deuxième support 36 par rapport au premier support 34 permettent de réduire au minimum le jeu entre la portion plane 22 et l’épaulement 16.
Finalement, la tête de soudage 38 est activée et déplacée par le bras robotisé 70, suivant la trajectoire prédéterminée, relativement au bâti 32. Le premier support 34 étant alors en butée, ce déplacement de la tête de soudage 38 permet de souder l’épaulement 16 à la portion plane 22 sur toute la périphérie de la première pièce 10.
On obtient ainsi une soudure de qualité, même lorsque la technique de soudage utilisée est à faible énergie.
La troisième pièce 110 représentée sur la Figure 8 consiste en une bride fixation. Elle comprend deux volets 112 espacés l’un de l’autre et un pont 114 reliant les volets 112 l’un à l’autre. Chaque volet 112 définit une surface incurvée 116 formant une portion de cylindre s’inscrivant dans le prolongement de la surface incurvée 116 de l’autre volet 112. En d’autres termes, les surfaces incurvées 116 des volets 112 sont telles qu’il existe un cylindre dont les surfaces incurvées 116 font toutes deux partie, l’axe de ce cylindre constituant ce que nous appellerons ici un axe de la troisième pièce 110. Ce cylindre est en particulier un cylindre de révolution.
La pièce 110 est en métal, par exemple en acier inoxydable, typiquement en acier inoxydable ferritique, tel que le 1.4509, le 1.4510, le 1.4511 ou le 1.4512, ou en acier austénitique, tel que le 1.4301.
La quatrième pièce 120 représentée sur la Figure 9 consiste en une conduite tubulaire.
Cette conduite tubulaire 120 est destinée à être intégrée à une ligne d’échappement de véhicule automobile (non représentée), pour guider les gaz d’échappement dudit véhicule. A cet effet, la conduite 120 est en métal, par exemple en acier inoxydable, typiquement en acier inoxydable ferritique, tel que le 1.4509, le 1.4510 ou le 1.4512, ou en acier inoxydable austénitique, tel que le 1.4301.
La conduite tubulaire 120 est plus particulièrement destinée à former une enveloppe d’un dispositif de purification de gaz d’échappement.
La conduite 120 a une épaisseur de paroi inférieure à 1,0 mm et par exemple comprise entre 0,6 et 0,8 mm.
La conduite 120 présente une portion cylindrique 122 de surface extérieure complémentaire aux surfaces incurvées 116 des volets 112 de la troisième pièce 110. Cette portion cylindrique 122 est constituée par une portion de cylindre qui est ici de révolution.
On définit pour la suite comme axe de la portion cylindrique 122 l’axe du cylindre dont la portion cylindrique 122 constitue une portion.
L’installation d’assemblage 130 représentée sur les Figures 10 et 11 est adaptée pour assembler la troisième pièce 110 à la quatrième pièce 120 de sorte que, après assemblage, les surfaces incurvées 116 des volets 112 de la troisième pièce 110 reposent contre la portion complémentaire 122 de la quatrième pièce 120.
A cet effet, l’installation d’assemblage 130 comprend un bâti 132, un premier support 134 apte à recevoir la troisième pièce 110, un deuxième support 136 apte à recevoir la quatrième pièce 120, et une tête de soudage 138 apte à souder les troisième et quatrième pièces 110, 120 l’une à l’autre.
Le bâti 132 comprend un socle 140, sensiblement plan, un poteau 142 faisant saillie depuis le socle 140 sensiblement orthogonalement audit socle 140, et un organe 144 de support du premier support 134, ledit organe de support 144 étant solidaire d’une extrémité distale 146, opposée au socle 140, du poteau 142.
Le socle 140 est sensiblement horizontal. On définit pour la suite un repère orthogonal, attaché au bâti 132 et représenté sur les Figures 10 et 11, dans lequel on distingue :
une direction longitudinale X, horizontale, orientée de l’arrière vers l’avant,
- une direction transversale Y, horizontale, orientée de la droite vers la gauche, et
- une direction verticale Z, orientée du bas vers le haut.
Les premier et deuxième supports 134, 136 sont interposés entre l’organe de support 144 et le socle 140.
Le premier support 134 est solidaire du bâti 132.
Le premier support 134 est adapté pour tenir la troisième pièce 110 de sorte que l’axe de ladite pièce 110 soit sensiblement aligné avec la direction longitudinale X, les surfaces incurvées 116 des volets 112 étant orientées vers le socle 140.
Le deuxième support 136 est interposé entre le socle 140 et le premier support 134.
Le deuxième support 136 est apte à recevoir la quatrième pièce 120 de sorte que la portion cylindrique 122 soit face à la troisième pièce 110 en étant verticalement alignée avec cette dernière, l’axe de ladite portion cylindrique 122 étant sensiblement aligné avec la direction longitudinale X et donc parallèle à l’axe de la troisième pièce 110. De la sorte, les surfaces incurvées 116 sont sensiblement parallèles à la portion cylindrique 122, et il existe un axe principal P-P’ vertical traversant à la fois la troisième pièce 110 et la portion cylindrique 122.
A cet effet, le deuxième support 136 comprend des éléments de fixation 154 adaptés pour tenir la deuxième pièce 120 dans une position dans laquelle cet alignement est réalisé.
Le deuxième support 136 est par ailleurs monté mobile relativement au bâti 132 en translation suivant l’axe principal P-P’ et suivant la direction transversale Y, et en rotation autour d’un axe de rotation R3-R3’ transversal.
L’axe de rotation R3-R3’ et l’axe principal P-P’ sont sensiblement concourants en un centre de rotation 155 du deuxième support 136. Par « sensiblement concourants », on comprend qu’il existe une sphère centrée sur le centre de rotation 155, de diamètre inférieur à 10 mm, traversée par l’axe de rotation R3-R3’ et par l’axe principal P-P’.
Le deuxième support 136 est adapté pour que, une fois la quatrième pièce 120 reçue par le deuxième support 136, ce centre de rotation 155 soit disposé sensiblement au centre de la portion cylindrique 122.
A cet effet, l’installation d’assemblage 130 comprend une plateforme 156 supportant le deuxième support 136, ladite plateforme 156 étant montée mobile en translation suivant l’axe principal P-P’ relativement au bâti 132, et le deuxième support 136 étant monté mobile en translation suivant la direction transversale Y et en rotation autour de l’axe de rotation R3-R3’ relativement à ladite plateforme 156.
Le deuxième support 136 est ici fixe en rotation relativement au bâti 132 autour de l’axe principal P-P’. Toutefois, selon une variante non représentée de l’invention, le deuxième support 136 est également monté mobile en rotation relativement au bâti 132 autour de l’axe principal P-P’. Cette mobilité est de préférence obtenue par un degré de liberté en rotation autour de l’axe principal P-P’ entre le deuxième support 136 et la plateforme 156. Cette variante est préférée lorsque les éléments de fixation 154 ne permettent pas un alignement précis de l’axe de la pièce 120 avec celui de la pièce 110 relativement à l’axe principal P-P’.
Optionnellement, le deuxième support 136 est également monté mobile en rotation relativement au bâti 132 autour d’un axe longitudinal (non représenté). Cette mobilité est de préférence obtenue par un degré de liberté en rotation autour dudit axe longitudinal entre le deuxième support 136 et la plateforme 156.
Pour guider la plateforme 156 relativement au bâti 132, l’installation d’assemblage 130 comprend des glissières 158 sensiblement parallèles à l’axe principal P-P’.
Pour déplacer la plateforme 156 relativement au bâti 132, l’installation d’assemblage 130 comprend un vérin 160 interposé entre le socle 140 et la plateforme 156.
Pour assurer la mobilité du deuxième support 136 relativement à la plateforme 156, l’installation d’assemblage 130 comprend un élément intermédiaire 161 mobile en rotation autour de l’axe R3-R3’ relativement à la plateforme 156 et mobile en translation suivant la direction transversale Y relativement au deuxième support 136.
Cet élément intermédiaire 161 repose sur la plateforme 156 au niveau de plusieurs contacts ponctuels 162 espacés les uns des autres, chaque contact ponctuel 162 étant en appui contre une surface incurvée 164 respective définie par l’élément intermédiaire 161 et formant une portion de cylindre dont l’axe est l’axe R3-R3’. Ces contacts ponctuels 162 sont ici au nombre de quatre.
Un dispositif anti-frottement 166 est interposé entre la plateforme 156 et l’élément intermédiaire 161, au niveau de chaque contact ponctuel 162, de façon à éviter les frottements entre la plateforme 156 et l’élément intermédiaire 161. Ce dispositif antifrottement 166 comprend ici, pour chaque contact ponctuel 162, un rouleau 168 orienté transversalement en étant monté mobile en rotation autour de son axe relativement à la plateforme 156, le rouleau 168 définissant le contact ponctuel 162. Chaque rouleau 168 est de préférence recouvert d’un revêtement à faible coefficient de frottement, de même que chaque surface incurvée 164.
Dans l’exemple représenté, des butées transversales 169 sont également prévues sur le plateau 156, ces butées 169 encadrant transversalement l’élément intermédiaire 161.
L’élément intermédiaire 161 est relié au deuxième support 136 au moyen d’un système de glissière 172 permettant le déplacement de l’élément intermédiaire 161 relativement au deuxième support 136 suivant une direction sensiblement parallèle à la direction transversale Y. Ce système de glissière 172 est ici constitué de deux douilles à billes 174 espacées l’une de l’autre suivant la direction longitudinale X, chacune étant solidaire du deuxième support 136 et orientée sensiblement suivant la direction transversale Y, et de deux arbres 176, chacun faisant partie de l’élément intermédiaire 161 et étant orienté sensiblement suivant la direction transversale Y en étant engagé dans une douille à billes 174 respective.
La plateforme 156 et le deuxième support 136 sont chacun indépendants du premier support 134. Ainsi, ils sont chacun mobiles en translation suivant l’axe principal PP’ relativement au premier support 134. En outre, le deuxième support 136 est mobile en translation suivant la direction transversale Y et en rotation autour de l’axe de rotation R3R3’ relativement au premier support 134.
La tête de soudage 138 consiste typiquement en une torche de soudage, par exemple une torche de soudage tungstène gaz inerte, mieux connu sous l’appellation « soudage TIG ».
En variante, la tête de soudage 138 consiste en une tête de soudage laser.
L’installation d’assemblage 130 comprend un bras robotisé 180 pour déplacer la tête de soudage 138 relativement au bâti 132. Ce bras robotisé 180 est programmé pour déplacer la tête de soudage 138 jusqu’à des positions prédéfinies dans un référentiel attaché au bâti 132. Chaque position prédéfinie est adaptée pour que, lorsque la troisième pièce 110 est reçue dans le premier support 134, la tête de soudage 138, et plus particulièrement la pointe de son électrode, soit à une distance définie sensiblement au centre d’un volet 112 respectif de la troisième pièce 110 en étant orientée vers la surface incurvée 116 et en étant à une distance de la surface incurvée 116 comprise entre 1 mm et 2 mm.
Un procédé d’assemblage de la troisième pièce 110 à la quatrième pièce 120 au moyen de l’installation 130 va maintenant être décrit.
Tout d’abord, les troisième et quatrième pièces 110, 120 sont fournies.
La troisième pièce 110 est ensuite installée sur le premier support 134 de sorte que son axe soit sensiblement aligné avec la direction longitudinale X.
Puis la quatrième pièce 120 est installée sur le deuxième support 136 de sorte que la portion cylindrique 122 soit disposée face à la troisième pièce 110 en étant précisément positionnée relativement à ladite troisième pièce 110 en position axiale suivant la direction longitudinale X et en position angulaire autour de l’axe principal P-P’, et en étant positionnée de manière approximative relativement à ladite troisième pièce 110 en position axiale suivant la direction Y et en position angulaire autour de l’axe R3-R3’.
Par « positionnée précisément », on comprend que la tolérance de positionnement est égale à 1 mm pour un positionnement axial et égale à 3° pour un positionnement angulaire. Par « positionnée de manière approximative >>, on comprend que la tolérance de positionnement est égale à 5 mm pour un positionnement axial et égale à 5° pour un positionnement angulaire.
Le deuxième support 136 est ensuite translaté le long de l’axe principal P-P’, à l’écart du socle 140, jusqu’à ce que la portion cylindrique 122 arrive en butée contre les volets 112 de la troisième pièce 110. Le vérin 160 continue alors de solliciter la plateforme 156 à l’écart du socle 140, poussant de ce fait la quatrième pièce 120 contre la troisième pièce 110; sous l’effet de cette pression, le deuxième support 136 se translate par rapport à la plateforme 156 suivant la direction transversale Y et pivote autour de l’axe de rotation R3-R3’ de façon à plaquer parfaitement la portion cylindrique 122 contre chaque portion incurvée 116.
Ainsi, les degrés de liberté en rotation et en translation du deuxième support 136 par rapport au premier support 134 permettent de réduire au minimum le jeu entre la portion cylindrique 122 et les portions incurvées 116.
Finalement, la tête de soudage 138 est activée et déplacée par le bras robotisé 180, suivant la trajectoire prédéterminée, relativement au bâti 132. Ce déplacement de la tête de soudage 138 est caractérisé par un positionnement répétable de la tête de soudage 138 relativement aux portions incurvées 116 et permet donc de souder de façon reproductible chaque portion incurvée 116 à la portion cylindrique 122.
On obtient ainsi une soudure de qualité, même lorsque la technique de soudage utilisée est à faible énergie.
Grâce à l’invention décrite ci-dessus, il est ainsi possible de positionner précisément l’une relativement à l’autre les surfaces complémentaires de deux pièces que l’on souhaiterait souder l’une à l’autre, et ce à moindre coût puisque ce positionnement est purement mécanique. L’invention permet en outre un positionnement relatif précis, toujours à moindre coût, de la tête de soudage par rapport à l’interface des pièces à souder l’une à l’autre.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. - Installation d’assemblage (30, 130) pour l’assemblage d’une première pièce (10, 110) à une deuxième pièce (20, 120) de sorte que, après assemblage, une première surface (16, 116) de la première pièce (10, 110) soit en appui contre une deuxième surface (22, 122) de la deuxième pièce (20, 120), les première et deuxième surfaces (16, 116, 22, 122) étant complémentaires, caractérisée en ce que ladite installation d’assemblage (30, 130) comprend :- un premier support (34, 134), apte à recevoir la première pièce (10, 110),- un deuxième support (36, 136), apte à recevoir la deuxième pièce (20, 120) de sorte que les première et deuxième surfaces (16, 116, 22, 122) soient sensiblement alignées suivant un axe principal (P-P’), ledit deuxième support (36, 136) étant monté mobile relativement au premier support (34, 134) en translation suivant au moins l’axe principal (P-P’) et en rotation autour d’au moins un axe de rotation (R1-R1’, R2-R2’, R3-R3’) sensiblement orthogonal à l’axe principal (P-P’), et- une tête de soudage (38, 138), apte à souder les première et deuxième pièces (10, 110, 20, 120) l’une à l’autre.
- 2. - Installation d’assemblage (30, 130) selon la revendication 1, comprenant une plateforme (56, 156) supportant le deuxième support (36, 136), ladite plateforme (56, 156) étant montée mobile en translation suivant l’axe principal (P-P’) relativement au premier support (34, 134), et le deuxième support (36, 136) étant monté mobile en rotation autour d’au moins un axe de rotation (R1-R1’, R2-R2’, R3-R3’) relativement à ladite plateforme (56, 156).
- 3. - Installation d’assemblage (30, 130) selon la revendication 2, comprenant un dispositif anti-frottement interposé entre la plateforme (56, 156) et le deuxième support (36, 136).
- 4. - Installation d’assemblage (30, 130) selon la revendication 2 ou 3, comprenant un bâti (32, 132), la plateforme (56, 156) étant montée mobile en translation suivant l’axe principal (P-P’) relativement au bâti (32, 132).
- 5. - Installation d’assemblage (30) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant un bâti (32), le premier support (34) étant monté mobile en translation suivant l’axe principal (P-P’) relativement au bâti (32).
- 6. - Installation d’assemblage (30) selon la revendication 5, comprenant une butée (52) pour limiter le déplacement du premier support (34) relativement au bâti (32) suivant l’axe principal (P-P’), le premier support (34) étant interposé entre le deuxième support (36) et ladite butée (52), l’installation d’assemblage (30) comprenant également un bras robotisé (70) pour déplacer la tête de soudage (38) relativement au bâti (32), ledit bras robotisé (70) étant programmé pour déplacer la tête de soudage (38) suivant une trajectoire prédéfinie dans un référentiel attaché au bâti (32).
- 7. - Installation d’assemblage (30) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les axes de rotation (R1-RT, R2-R2’) sont au nombre de deux, lesdits axes de rotation (R1-RT, R2-R2’) étant perpendiculaires entre eux.
- 8. - Installation d’assemblage (30) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le deuxième support (36) est monté mobile relativement au premier support (34) en rotation autour de l’axe principal (P-P’), le ou chaque axe de rotation (R1-RT, R2-R2’) étant sensiblement concourant avec l’axe principal (P-P’).
- 9. - Installation d’assemblage (130) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le deuxième support (136) est monté mobile relativement au premier support (134) en translation suivant au moins une direction (Y) comprise dans un plan sensiblement orthogonal à l’axe principal (P-P’).
- 10. - Procédé d’assemblage d’une première pièce (10, 110) à une deuxième pièce (20, 120), les première et deuxième pièces (10, 110, 20, 120) présentant respectivement une première surface (16, 116) et une deuxième surface (22, 122) complémentaires, le procédé comprenant les étapes successives suivantes :- fourniture des première et deuxième pièces (10, 110, 20, 120), positionnement des première et deuxième pièces (10, 110, 20, 120) l’une relativement à l’autre de sorte que les première et deuxième surfaces (16, 116, 22, 122) soient en contact l’une avec l’autre, et- soudage de la première pièce (10, 110) à la deuxième pièce (20, 120), caractérisé en ce que le procédé est mis en oeuvre au moyen d’une installation d’assemblage (30, 130) selon l’une quelconque des revendications précédentes, l’étape de positionnement des première et deuxième pièces (10, 110, 20, 120) comprenant les sous-étapes suivantes :- installation de la première pièce (10, 110) sur le premier support (34, 134),- installation de la deuxième pièce (20, 120) sur le deuxième support (36, 136), la deuxième pièce (36, 136) étant disposée de sorte que les première deuxième surfaces (16, 116, 22, 122) soient sensiblement alignées suivant un axe principal (P-P’), et- rapprochement des premier et deuxième supports (34, 134, 36, 136) suivant l’axe principal (P-P’) de sorte que la première surface (16, 116) vienne en appui contre la deuxième surface (22, 122), l’effort exercé par l’appui de la première surface (16, 116) contre la deuxième surface (22, 122) provoquant le pivotement du deuxième support (36, 136) relativement au premier support (34, 134) autour de l’axe de rotation (R3-R3j ou autour d’au moins un des axes de rotation (R1-RT, R2-R2’).
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| FR3116745A1 (fr) * | 2020-11-30 | 2022-06-03 | Faurecia Systemes D'echappement | Procédé de soudage d’un fût sur une tôle formée d’un méplat |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE3930629A1 (de) * | 1989-09-13 | 1991-03-14 | Siemens Ag | Vorrichtung zum parallelen ausrichten der auflageflaechen zweier bauteile und verfahren zum betrieb der vorrichtung |
| WO2016202624A1 (fr) * | 2015-06-16 | 2016-12-22 | Pentracor Gmbh | Dispositif de réception d'une pièce à usiner |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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