TITRE : DISPOSITIF DE SERTISSAGE DE BORDS DE TÔLES MÉTALLIQUES ET PROCÉDÉ DE SERTISSAGE ASSOCIÉ

Domaine technique La présente invention revendique la priorité de la demande française 2104492 déposée le 29 Avril 2021 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.

La présente demande concerne le domaine de l’outillage de mise en forme et d’assemblage de tôles métalliques, notamment d’ouvrants de véhicule automobile. La présente demande concerne plus particulièrement un dispositif de sertissage de bords de tôles métalliques par pliage d’un desdits bords sur un autre desdits bords, ainsi qu’un procédé de sertissage de bords de tôles métalliques par pliage d’un desdits bords sur un autre desdits bords.

Technique antérieure Dans de nombreux domaines et notamment dans le domaine automobile, il est nécessaire d'unir des panneaux de tôles métalliques entre eux pour former une pièce de véhicule, comme un ouvrant. L'assemblage est généralement effectué par pliage, encore appelé « sertissage », des bords de ces panneaux l'un sur l'autre. Le sertissage des bords de panneaux est généralement réalisé en utilisant une tête de bras robotisé équipée d’un outil de sertissage.

Lors de l’opération de sertissage, les panneaux à assembler sont disposés en superposition sur une matrice et le bras robotisé déplace l’outil de sertissage le long des bords à sertir afin de rabattre et d’appliquer le bord du premier panneau vers un bord du deuxième panneau afin de les assembler et par suite assembler les panneaux entre eux.

Lorsque l’opération de sertissage est réalisée par une lame de sertissage, également appelée « ski », les frottements de la lame de sertissage contre les bords de tôles à sertir sont importants et nécessitent d’être repris dans une matrice de reprise d’effort. Un inconvénient de la méthode actuelle de sertissage à l’aide d’une lame réside dans le fait que les efforts latéraux de réaction au sertissage sont repris dans la matrice et le bras articulé du robot provoquant ainsi une flexion du bras robotisé.

Un autre problème se pose lors du sertissage de bord de pièces automobiles comme des toits ouvrants ou des ouvrants comportant une ouverture destinée à recevoir une vitre. Lorsque l’opération de sertissage est terminée, du fait des efforts importants appliqués sur les bords à sertir qui se transmettent à la matrice de reprise d’effort, la pièce assemblée est difficile à extraire de la matrice. Il est donc nécessaire de prévoir une partie mobile sur la matrice afin de pouvoir extraire la pièce plus facilement. Cela a pour conséquence une complexification de la matrice et une augmentation de son coût de fabrication.

De même, lors de l’opération de sertissage le bras robotisé portant l’outil de sertissage prend appui sur la matrice afin de suivre les bords de la pièce à sertir. Un problème se pose alors lorsque les dimensions de la pièce varient légèrement par rapport aux dimensions théoriques. En effet, le bras robotisé ne pouvant ajuster la position de son outil de sertissage aux dimensions de la pièce, l’opération de sertissage peut être mal réalisée entraînant des défauts d’assemblage.

Exposé de l'invention

Un but de l’invention est notamment de corriger tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur en proposant une solution permettant de sertir des bords de tôles métalliques en s’affranchissant de l’utilisation d’une matrice de reprise d’effort.

À cet effet l’invention a pour objet un dispositif de sertissage de bords de tôles métalliques par pliage d’un desdits bords sur un autre desdits bords, comprenant :

- un support,

- une lame de sertissage disposée sur le support, la lame de sertissage comprenant une vrille de sertissage présentant une direction de travail, le dispositif de sertissage étant remarquable en ce qu’il comprend, en outre :

- au moins un galet disposé sur le support et configuré pour contacter un des bords de tôles métalliques de manière à reprendre un effort de pliage exercé par la lame de sertissage lors d’un déplacement dans la direction de travail.

Selon un mode de réalisation, l’au moins un galet présente une surface de contact avec le bord de tôles métalliques qui est opposée à la vrille de sertissage à une zone finale de ladite vrille de sertissage dans la direction de travail, de manière à ce que la reprise d’effort soit maximale en fin de pliage.

Selon un mode de réalisation du dispositif, la vrille de sertissage comprend un profil transversal par rapport à la direction de travail, présentant une variation d'inclinaison le long d’une étendue totale de la vrille de sertissage qui est comprise entre 120° et 180° .

Selon un mode de réalisation du dispositif, l’au moins un galet est monté réglable par rapport au support dans une direction perpendiculaire à un axe de rotation dudit au moins un galet.

Selon un mode de réalisation du dispositif, le montage réglable de l’au moins un galet par rapport au support est de manière à pouvoir faire varier la distance entre une surface de contact dudit au moins un galet avec le bord de tôles métalliques et la vrille de sertissage.

Selon un mode de réalisation du dispositif, l’au moins un galet comprend un moyeu s’engageant avec le support moyennant un jeu dans la direction de réglage, compensé par insertion d’au moins une cale d’épaisseur entre ledit moyeu et ledit support.

Selon un mode de réalisation du dispositif, le moyeu comprend un évidement s’engageant avec une protubérance du support, l’au moins une cale d’épaisseur étant disposée entre deux faces opposées de l’évidement et de la protubérance, respectivement, lesdites deux faces et ladite au moins une cale étant perpendiculaires à la direction de réglage et située du côté de la vrille de sertissage par rapport à la protubérance du support.

Selon un mode de réalisation du dispositif, l’au moins un galet comprend une platine recouvrant l’évidement et fixée au moyeu et à la protubérance du support.

Un autre objet de l’invention est un procédé de sertissage de bords de tôles métalliques, comprenant une action de pliage d’un des bords de tôles métalliques sur un autre desdits bords de tôles métalliques par déplacement relatif d’un dispositif de sertissage le long des bords de tôles métalliques, le procédé étant remarquable en ce que le dispositif de sertissage est selon l’invention et ce en ce que durant l’action de pliage, le bord sujet au pliage est contacté par l’au moins un galet et libre d’appui contre une matrice. Selon un mode de mise en œuvre du procédé, les tôles métalliques forment un toit ou un ouvrant de véhicule automobile et les bords des tôles métalliques délimitent une ouverture dans ledit toit ou ouvrant.

Brève description des dessins

[Fig 1] représente une matrice de reprise d’effort connue de l’art antérieur ;

[Fig 2] représente un exemple de mode de réalisation d’un dispositif de sertissage selon l’invention ;

[Fig 3] représente un exemple de mode de réalisation d’un dispositif de sertissage selon l’invention ;

[Fig 4] illustre une opération de sertissage de bords de tôles métalliques selon l’invention ;

Description détaillée

Selon l’invention, le sertissage des bords de tôles métalliques est obtenu par pliage d’un premier bord de tôles contre un deuxième bord de tôles.

Par la suite, on désignera par le terme « bord de tôles », le premier bord de tôle, sujet au pliage, qui est rabattu contre le deuxième bord à l’issue de l’action de sertissage, le deuxième bord de tôles sur lequel est plié le premier bord lors de l’action de sertissage ainsi que la zone bordant le premier bord de tôles avant sertissage et qui forme un nouveau bord après l’action de sertissage.

La figure 1 représente un exemple de mode de réalisation d’une matrice M connue de l’art antérieur. Des tôles métalliques dont les bords 31 , 32 sont destinés à être sertis ensemble, sont superposées sur la matrice M. Ces tôles peuvent former, par exemple, un toit ou un ouvrant de véhicule automobile et les bords 31 , 32 de tôles délimiter une ouverture dans le toit ou l’ouvrant. La matrice M comprend une partie M1 amovible. La partie M1 forme une matrice de reprise d’effort. Le fait que cette partie soit mobile ou amovible permet de faciliter l’extraction de la pièce après sertissage. En effet, comme expliqué précédemment, lors du sertissage, le frottement de la vrille de la lame de sertissage contre les bords 31 , 32 de tôles métalliques engendre des efforts importants rendant la pièce sertie difficile à extraire du fait des efforts latéraux de réaction au sertissage repris dans la matrice. Sur la figure 1 , les efforts latéraux sont représentés par une flèche E. Les figures 2 et 3 représentent des modes de réalisation d’un dispositif de sertissage 10 de bords de tôles métalliques selon l’invention.

Le dispositif de sertissage 10 d’un desdits bords 31 sur un autre desdits bords 32, comprend un support 11 et au moins une lame de sertissage 12 disposée sur le support. La lame de sertissage 12 est configurée pour sertir les bords 31 , 32 de tôles métalliques par pliage progressif lors du déplacement du dispositif de sertissage 10 dans la direction de travail, d’un desdits bords sur un autre desdits bords. De façon avantageuse, une lame de sertissage 12 permet de réaliser une action de sertissage en une seule passe réduisant ainsi le cycle de fabrication.

Suivant un mode de réalisation, la lame de sertissage 12 comprend une surface de contact avec le bord des tôles lors de leur sertissage et s’étend suivant un profil vrillé. Par la suite, cette surface de contact de la lame de sertissage 12 avec le bord 31 de tôle sera nommée « vrille de sertissage ».

Le profil de la vrille de sertissage 13 est configuré pour plier et rabattre le bord 31 de tôle sur l’autre bord 32 de tôle lors du déplacement de la lame de sertissage 12 le long du bord desdites tôles métalliques à sertir. Le pliage du bord 31 est obtenu par frottement de la vrille de sertissage 13 contre le bord 31 de tôle.

Selon un mode de réalisation, par exemple illustré sur la figure 4, la vrille de sertissage 13 comprend un profil transversal, par rapport à la direction de travail, présentant une variation d'inclinaison le long d’une étendue totale de la vrille de sertissage qui est comprise entre 120° et 180°. De façon avantageuse, un tel profil permet de sertir des bords 31 , 32 de tôles métalliques quelle que soit la valeur de l’angle formé par le bord avant sertissage et la zone proximale de ce bord 32 contre laquelle ce bord 31 est rabattu à l’issue de l’action de sertissage.

On entend par direction de travail d’une vrille de sertissage 13, la direction le long de laquelle la vrille de sertissage 13 est déplacée afin qu’elle puisse replier le bord 31 de tôle sur le bord 32 de l’autre tôle lors de l’opération de sertissage desdits bords 31, 32 de tôles.

Le dispositif de sertissage 10 selon l’invention comprend également au moins un galet 14 disposé sur le support 11. Le au moins un galet 14 est configuré pour venir en contact avec le bord 31 de tôle métallique à sertir lors de l’opération de sertissage. Lors de l’opération de sertissage, le au moins un galet 14 a pour fonction de reprendre l’effort de pliage exercé par la lame de sertissage 12 lors de son déplacement, dans la direction de travail, le long du bord à sertir.

De façon avantageuse, le fait que la réaction à l’effort soit reprise par le au moins un galet 14 plutôt que par une matrice de reprise d’effort permet de réduire les coûts d’outillage puisqu’il n’y a plus nécessité d’ajouter une partie amovible au support de tôles. Cette solution permet également de simplifier la réalisation du support de tôles sur lequel sont empilés les éléments de carrosserie dont les bords sont destinés à être sertis.

Selon un mode de réalisation, le galet 14 est un cylindre, par exemple, métallique monté mobile en rotation sur le support 11 autour de son axe de rotation. Le galet peut être un roulement à billes ou à rouleaux, un cylindre monté sur de tels roulements ou tout autre dispositif équivalents. Le galet 14 peut correspondre à plusieurs cylindres empilés de sorte à augmenter la surface de contact 15 du galet 14. Dans ce mode de réalisation, la surface de contact 15 du galet 14 correspond à sa zone de roulement.

Selon un mode de réalisation, le dispositif de sertissage 10 comprend plusieurs galets 14 dont au moins deux axes de rotation ont des directions différentes, par exemple, afin de reprendre des efforts dans plusieurs directions.

Selon un mode de réalisation, la surface de contact 15 du galet 14 est opposée à la vrille de sertissage 13 à une zone finale de la vrille 12 dans sa direction de travail, de manière à ce que la reprise d’effort soit maximale en fin de pliage.

On entend par zone finale de la vrille de sertissage 13, la zone de la vrille par laquelle s'échappe le bord de tôle 31 à plier sur l’autre bord de tôle 32 par suite du déplacement de la lame de sertissage 12 le long des bords 31, 32 à sertir.

Selon un mode de réalisation, le galet 14 est monté réglable par rapport au support 11 dans la direction de l’effort latéral, c’est-à-dire dans une direction perpendiculaire à l’axe de rotation dudit au moins un galet. Ce mode de réalisation permet ainsi de faire varier la distance 21 entre la surface de contact 15 du au moins un galet 14 et la vrille de sertissage 13. De façon avantageuse, cela permet, par exemple, d’adapter la distance 21 entre la vrille de sertissage 13 et le galet 14 en fonction de l’épaisseur des bords 31 , 32 des tôles à sertir. Selon un mode de réalisation, le galet 14 comprend un moyeu 22 s’engageant avec le support 11 moyennant un jeu dans la direction de réglage.

Selon un mode de réalisation, le moyeu 22 du galet 14 comprend un trou oblong 16 dans lequel vient s’insérer un moyen de fixation du galet 14 sur le support 11. Il peut s’agir d’une vis comme illustré sur la figure 2 ou tout autre moyen équivalent permettant de fixer temporairement le galet 14 sur le support 11. Le jeu 21 entre la vrille de sertissage 13 et la surface de contact 15 du galet 14 peut être modifié en desserrant le moyen de fixation du moyeu et déplaçant le galet 14 selon la direction de l’effort latéral, perpendiculaire à l’axe de rotation du galet 14.

Selon un mode de réalisation, le jeu 21 dans la direction de réglage est compensé par insertion d’une ou plusieurs cales d’épaisseur 23 entre le moyeu 22 et la protubérance 24 du support 11. De façon avantageuse, l’assemblage des cales d’épaisseur 23 entre le support et le moyeu 22 permet d’éviter tout mouvement du moyeu 22 par rapport au support 11 après réglage de la distance 21 entre la vrille de sertissage 13 et la surface de contact 15 du galet 14.

À titre illustratif, la figure 3 représente un mode de réalisation dans lequel le support 11 du dispositif de sertissage 10 comprend une protubérance 24. Le galet 14, quant à lui, comprend un évidement dans son moyeu 22 agencé pour s’engager avec la protubérance 24 du support 11. Le réglage du jeu 21 entre la vrille 13 et la surface de contact 15 du galet 14 est assuré par au moins une cale d’épaisseur 23 disposée entre deux faces opposées de l’évidement et de la protubérance 24, situées du côté de la vrille de sertissage 13 par rapport à la protubérance 24 du support 11. Dans ce mode de réalisation, la réaction d’effort est assurée par le galet 14 formé de deux roulements empilés le long de leur axe de rotation.

Suivant un mode de réalisation, les deux faces opposées de l’évidement du moyeu et de la protubérance 24 du support 11 sont orientées perpendiculairement à la direction de réglage. De même, les faces principales des cales d’épaisseur 23 sont orientées perpendiculairement à la direction de réglage.

Les cales 23 peuvent être de même épaisseur ou d’épaisseurs différentes. Suivant un mode de réalisation, les cales d’épaisseur 23 sont insérées de chaque côté de la protubérance 24 entre deux faces opposées de l’évidement et de la protubérance 24.

Suivant un mode de réalisation illustré sur la figure 2, au moins un galet 14 du dispositif de sertissage 10 comprend une platine 17 recouvrant l’évidement de son moyeu 22. La platine 17 est fixée au moyeu et/ou à la protubérance 24, permettant ainsi d’assurer le maintien des cales d’épaisseur 23 à l’intérieur de l’évidement. Afin d’assurer la possibilité de réglage du jeu 21 entre la vrille 13 et la surface de contact 15 du galet 14, la platine 17 comprend un trou oblong 16 dans lequel vient s’insérer le moyen de fixation du moyeu 22 dudit au moins un galet 14 sur le support 11.

L’ajustement de la distance 21 entre la vrille 13 et la surface de contact 15 du galet 14 peut être effectué en enlevant la platine 17 et en modifiant la disposition des cales 23 entre les faces opposées de la protubérance 24 et de l’évidement ou en modifiant l’épaisseur des cales 23.

Selon l’invention, le sertissage d’un des bords de tôles métalliques sur un autre bord de tôles est effectué par une action de pliage lors d’un déplacement relatif du dispositif de sertissage le long des bords 31, 32 de tôles métalliques. Durant l’action de pliage, le bord 31 sujet au pliage est en contact avec le ou les galets 14 du dispositif de sertissage 10 sans être en appui contre une matrice de reprise d’effort.

Suivant un mode de réalisation, le dispositif de sertissage 10 selon l’invention est destiné à être fixé sur la tête d’un bras articulé de robot d’assemblage. L’action de sertissage est réalisée par le déplacement du dispositif de sertissage à l’aide du bras robotisé le long des bords 31 , 32 de tôles métalliques à sertir.

De façon avantageuse, cette solution permet d’améliorer la précision de positionnement de la lame de sertissage 12 par rapport aux bords 31 , 32 de tôles à sertir. La qualité des éléments sertis est ainsi améliorée grâce à l’adaptabilité de la trajectoire du dispositif de sertissage 10. En effet, en cas de variabilité de dimensionnement des tôles à sertir, généralement de l’ordre de quelques dixièmes de millimètre, au lieu de dépendre d’un appui sur la matrice, la flexibilité du bras robotisé permet de suivre exactement la forme des tôles à sertir. Selon un mode de réalisation, la tête de sertissage est équipée d’un presseur 33 comme illustré sur la figure 4. Le presseur 33 est configuré pour maintenir les bords 31 , 32 de tôles en position lors de l’action de sertissage afin d’éviter que ceux-ci ne se déplacent lors de leur assemblage.

Suivant un autre mode de réalisation, le dispositif de sertissage 10 selon l’invention est fixe par rapport au sol. Le dispositif de sertissage 10 peut, par exemple, être fixé à un support ou à une tête de sertissage fixé au sol. Lors de l’action de sertissage, un bras robotisé présente les bords 31 , 32 de tôles à sertir dans le dispositif de sertissage 10 selon l’invention, entre la surface de contact 15 du galet 14 et la lame de sertissage 12 puis déplace les tôles métalliques le long de leurs bords 31, 32 de manière à les assembler ensemble par pliage.

De façon avantageuse, cette solution permet également d’augmenter la flexibilité des ilôts de sertissage, limitant ainsi les investissements, et de réduire les surfaces au sol.

L’invention peut être mise en œuvre, par exemple, dans le domaine de l’automobile. Les tôles métalliques peuvent, par exemple, former un toit ou un ouvrant de véhicule automobile et les bords 31 , 32 de tôles former une ouverture dans ledit toit ou ledit ouvrant.