TITRE : DISPOSITIF DE SERTISSAGE DE BORDS DE TÔLES MÉTALLIQUES, UNITÉ ET PROCÉDÉ DE SERTISSAGE ASSOCIÉS.

La présente invention revendique la priorité de la demande française 2104399 déposée le 28.04.2021 , dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence

Domaine technique

La présente demande concerne le domaine de l’assemblage d’éléments de carrosserie de véhicule automobile par pliage de leurs bords. L’invention concerne notamment le sertissage de toits ouvrant ou de bas de vitre d’ouvrant de véhicule automobile.

Technique antérieure

Le sertissage est une technique d’assemblage à froid, par pliage de tôles métalliques, utilisée notamment dans l’industrie automobile pour la mise en forme d’élément de carrosserie comme des ouvrants, des ailes, des passages de roue ou des capots. Il constitue une étape majeure dans le processus de fabrication des véhicules puisqu’il termine généralement l’assemblage d’éléments extérieures de carrosserie directement exposés au regard du client et/ou de l’utilisateur.

Le sertissage des ouvrants de véhicule automobile est généralement réalisé, soit par des robots à l’aide d’une molette, soit par des unités mécaniques de sertissage.

Le sertissage à la molette est réalisé à l’aide d’un robot programmable muni d’un galet de sertissage se déplaçant le long du bord de l’élément de carrosserie à assembler. Le principal inconvénient de ce type de sertissage est sa faible cadence du fait, notamment, de la nécessité de réaliser plusieurs passes pour parfaire l’assemblage. Or, les besoins de fabrication actuels nécessitent des temps de cycle de production réduits.

Un autre inconvénient de ces robots est leur encombrement limitant la place dans la zone d’assemblage. En effet, afin de réduire les temps de cycle de production, il est classique d’augmenter le nombre de robots utilisés. Cependant, la quantité de robots est limitée par leurs dimensions, et par leur accessibilité en regard du périmètre à sertir. En effet, certaines zones des éléments de carrosserie à assembler ne sont pas accessibles ou le sont difficilement par des bras robotisés. Ce type de problème peut se rencontrer, par exemple, sur les bas de vitre d’ouvrant.

Afin de résoudre ce problème, il est courant d’avoir recours au sertissage en table ouverte. Cependant, l’utilisation de ce type de sertisseuse implique la présence, sur cette dernière, d’une matrice et de lames spécifiques au sertissage d’un type d’ouvrant bien particulier. De ce fait, le principal inconvénient de ce procédé est son manque de flexibilité car un seul type d’élément de carrosserie peut être serti. Cela est incompatible avec les besoins de fabrications actuels qui nécessitent une polyvalence accrue.

De même, afin d’améliorer la polyvalence, les outillages de sertissage sont généralement embarqués sur des plateformes mobiles. Or, le sertissage en table ouverte génère des masses et un encombrement importants inadéquats avec les mouvements des plateformes mobiles.

Ces mêmes problèmes se retrouvent avec les unités de sertissage actuelles dont la masse et l’encombrement sont importants, ce qui ne permet pas de les installer sur les plateaux tournants. De plus, ces unités ont un coût élevé.

Le document de brevet publié FR 3089831 A1 divulgue une unité de sertissage pour le sertissage de bas de vitre d’ouvrant de véhicule automobile. Toutefois, cette unité est lourde et encombrante. De plus, dans ce type de machine, les efforts appliqués par ce type de machine, lors de la phase de sertissage, sont repris par la matrice de sertissage et par son support.

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 d’éviter que les efforts de sertissage ne soient repris par le support du dispositif de sertissage et/ou par celui de la matrice de sertissage.

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 ;

- un porte-lame mobile par rapport au support et supportant une lame de sertissage des bords de tôles métalliques ;

- des moyens de déplacement du porte-lame par rapport au support, dans une direction transversale à la lame de sertissage en vue de presser les bords de tôles métalliques l’un contre l’autre ; remarquable en ce que:

- le dispositif de sertissage comprend, en outre un support intermédiaire monté pivotant sur le support ;

- le porte-lame est monté mobile en translation sur le support intermédiaire; et

- les moyens de déplacement du porte-lame par rapport au support sont configurés pour réaliser un pivotement du support intermédiaire et un coulissement du porte- lame par rapport audit support intermédiaire.

Selon un mode de réalisation, les moyens de déplacement du porte-lame par rapport au support comprennent un vérin de pivotement monté sur le support et sur le support intermédiaire, pour le pivotement dudit support intermédiaire.

Selon un mode de réalisation, les moyens de déplacement du porte-lame par rapport au support comprennent un vérin de translation monté sur le porte-lame et le support intermédiaire pour le coulissement du porte-lame.

Selon un mode de réalisation, le montage du vérin de translation sur le support intermédiaire est réalisé via une pièce coulissante avec au moins une butée sur le porte-lame, ladite pièce comprenant une face de reprise d’effort de sertissage, opposée à l’au moins une butée et en vis-à-vis de la lame de sertissage.

Selon un mode de réalisation, le dispositif de sertissage est configuré de manière à ce que l’au moins une butée soit en appui sur le support intermédiaire lorsque le porte-lame est dans une position déployée avant sertissage.

Selon un mode de réalisation, le dispositif de sertissage est configuré de manière à ce que la lame de sertissage se déplace par rapport au support intermédiaire, vers la face de reprise d’effort de sertissage, lors d’un déplacement du porte-lame en vue de sertir les bords de tôles métalliques.

L’invention a également pour objet une unité de sertissage de bords de tôles métalliques par pliage d’un desdits bords sur un autre desdits bords, comprenant :

- une matrice avec une face de réception des bords de tôles métalliques ;

- un dispositif de sertissage des bords de tôles métalliques contre la matrice ; l’unité de sertissage étant remarquable en ce que le dispositif de sertissage est selon l’invention. Selon un mode de réalisation, la matrice présente une face arrière opposée à la face de réception, la face de reprise d’effort de sertissage venant contre ladite face arrière lors du sertissage des bords de tôles métalliques.

Un autre objet de l’invention est un procédé de sertissage de bords de tôles métalliques par pliage d’un desdits bords sur un autre desdits bords, le procédé étant remarquable en ce qu’il est mis en œuvre par une unité de sertissage selon l’invention et en ce qu’il comprend :

- une action de pivotement du support intermédiaire ; et

- une action de coulissement du porte-lame par rapport au support intermédiaire.

Selon un mode de mise en œuvre du procédé, l’action de pivotement du support intermédiaire entraîne l’entrée de la lame de sertissage dans un puits de vitre de l’ouvrant et l’action de coulissement du porte-lame par rapport au support intermédiaire forme un bas de vitre d’un ouvrant de véhicule automobile.

Brève description des dessins

[Fig 1] représente le sertissage d’un bas de vitre d’ouvrant de véhicule à l’aide d’une unité de sertissage de bords de tôles métalliques selon l’invention ;

[Fig 2] représente un exemple de mode de réalisation d’un dispositif de sertissage de bords de tôles métalliques par pliage d’un desdits bords sur un autre desdits bords ;

[Fig 3] représente une vue en coupe d’un exemple de mode de réalisation du porte- lame du dispositif de sertissage selon l’invention ;

[Fig 4] représente une étape possible d’un procédé de sertissage de bords de tôles métalliques par pliage d’un desdits bords sur un autre desdits bords selon l’invention ;

[Fig 5] représente une autre étape possible du procédé de sertissage selon l’invention ;

[Fig 6] représente une étape possible du procédé de sertissage selon l’invention ;

[Fig 7] représente une étape possible du procédé de sertissage selon l’invention.

Description détaillée La partie droite de la figure 1 illustre le sertissage d’un bas de vitre d’ouvrant de véhicule automobile à l’aide d’une unité de sertissage 10 selon l’invention. L’ouvrant, par exemple une porte ou un toit de véhicule, comprend une ouverture destinée à recevoir une vitre ou un toit ouvrant.

La partie gauche de la figure 1 est une vue en coupe de la partie droite de la figure 1 suivant la section A-A’.

En référence à la partie gauche de la figure 1 , l’opération de sertissage d’un bas de vitre d’ouvrant consiste à rabattre à plat un bord de tôles ouvert en direction d'un autre bord de tôles en faisant pénétrer une lame de sertissage 24 dans le puits de vitre de l’ouvrant. Le sertissage est réalisé contre une face de réception des bords de tôles d’une matrice 11 fixe de l’unité de sertissage à l'aide d'un porte-lame 22.

Suivant un mode de réalisation, l’opération de sertissage est réalisée après une opération de présertissage du bord de tôles destiné à être plié contre l’autre bord de tôles. Au cours de l’opération de présertissage du bord de tôles, ledit bord de tôles est plié partiellement en direction de l’autre bord de tôles.

La partie gauche de la figure 1 est une vue de coupe de la partie droite suivant une section transverse A-A’. Elle représente le bord de tôles destiné à être plié avant son opération de sertissage 12 et après son sertissage 13 sur l’autre bord de tôles. Dans ce mode de réalisation, une opération de présertissage a au préalable été effectuée de sorte que l’angle formé par le bord de tôle après présertissage et le bord de tôle contre lequel le bord de tôle préserti va être plié ait une valeur prédéterminée. À titre d’exemple, la valeur prédéterminée de l’angle est égale à 45°.

Suivant un mode de réalisation, l’unité de sertissage 10 est fixée sur un bâti 14 destiné à recevoir des éléments de carrosserie 15 en tôles métalliques dont des bords sont à sertir.

L’unité de sertissage 10 de bords de tôles métalliques par pliage d’un desdits bords sur un autre desdits bords comprend une matrice 11 et un dispositif de sertissage 20 selon l’invention. L’opération de sertissage est réalisée par le dispositif de sertissage 20 contre la matrice 11.

La matrice 11 présente une face de réception 41 des bords de tôles métalliques. La face de réception 41 des bords de tôles métalliques est destinée à coopérer avec une face de travail 43 de la lame de sertissage 24 lors de l’opération de sertissage. Lors de cette opération, le bord de tôles est pressé contre l’autre bord de tôles entre la face de réception 41 des bords de tôles de la matrice 11 et la face de travail 43 de la lame de sertissage 24.

L’unité de sertissage 10 selon l’invention peut être utilisée pour sertir une zone relativement linéaire, comme par exemple un toit ouvrant ou un bas de vitre d’ouvrant de véhicule automobile.

En référence aux figures 2 et 3, le dispositif de sertissage 20 de bords de tôles métalliques par pliage d’un desdits bords sur un autre desdits bords comprend un support 21 , un porte-lame 22, un support intermédiaire 23 et des moyens de déplacement du porte-lame 22 par rapport au support 21.

Suivant un mode de réalisation, le support 21 est destiné à fixer le dispositif de sertissage 20, par exemple, sur un bâti 14 agencé notamment pour recevoir des éléments de carrosserie 15 dont des bords sont à sertir.

Le porte-lame 22 est monté mobile par rapport au support 21 et supporte une lame de sertissage 24.

Le porte-lame 22 est monté mobile en translation sur le support intermédiaire 23.

Suivant un mode de réalisation, les moyens de déplacement du porte-lame 22 par rapport au support 21 sont configurés pour entraîner le porte-lame 22 en déplacement dans une direction transversale à la lame de sertissage 24 en vue de presser les bords de tôles métalliques l’un contre l’autre.

Suivant un mode de réalisation, le porte-lame 22 comprend au moins une butée 31 disposée en regard du support intermédiaire 23. Le dispositif de sertissage 20 est configuré de manière à ce que la au moins une butée 31 du porte-lame 22 soit en appui sur le support intermédiaire 23 lorsque le porte-lame 22 est dans une position déployée avant sertissage.

Suivant un mode de réalisation, les moyens de déplacement du porte-lame 22 par rapport au support 21 sont configurés pour réaliser un coulissement du porte- lame 22 par rapport au support intermédiaire 23.

À cet effet, les moyens de déplacement du porte-lame 22, par rapport au support 21 , comprennent un vérin de translation 25 monté sur le porte-lame 22 et sur le support intermédiaire 23. Une fonction du vérin de translation est de permettre le coulissement du porte-lame 22, par rapport au support intermédiaire 23.

Suivant un mode de réalisation, le montage du vérin de translation 25 sur le support intermédiaire 23 est réalisé par l’intermédiaire d’une pièce coulissante 27. La pièce coulissante 27 est montée coulissante sur le support intermédiaire 23 et comprend une face 28 de reprise d’effort de sertissage opposée à la au moins une butée 31 du porte-lame 22 et en vis-à-vis de la lame de sertissage 24.

Suivant un mode de réalisation, au moins un dispositif de rappel 30 est disposé entre la face 28 de reprise d’effort de sertissage et le support intermédiaire 23. Le dispositif de rappel est, par exemple, un ressort ou tout autre moyen élastique et/ou de rappel équivalent.

Suivant un mode de réalisation, le dispositif de sertissage comprend des moyens de guidage entre le porte-lame 22 et le support intermédiaire 23.

Suivant un mode de réalisation, les moyens de guidage comprennent un premier dispositif de guidage 33 disposé sur le porte-lame et un deuxième dispositif de guidage 34 disposé sur le support intermédiaire 23. Les premier et deuxième dispositifs de guidage sont configurés pour coopérer ensemble lors du coulissement du porte-lame 22 sur le support intermédiaire 23.

Le support intermédiaire 23 est monté pivotant sur le support 21 autour d’un axe de rotation 26.

Suivant un mode de réalisation, les moyens de déplacement du porte-lame 22 par rapport au support 21 sont configurés pour réaliser un pivotement du support intermédiaire 23 par rapport au support 21.

Suivant un mode de réalisation, les moyens de déplacement du porte-lame 22, par rapport au support 21 comprennent un vérin de pivotement 29 monté sur le support 21 et sur le support intermédiaire 23. Le vérin de pivotement 29 est agencé pour assurer le pivotement du support intermédiaire 23, par rapport au support 21 , autour de son axe de rotation 26.

Suivant un mode de réalisation, le support intermédiaire 23 comprend au moins une butée de support 32 en regard du support 21. Une fonction de la au moins une butée de support 32 entre le support 21 et le support intermédiaire 23 est de limiter le déplacement du support intermédiaire 23 par rapport au support 21. Elle permet ainsi d’assurer la répétabilité du positionnement du support intermédiaire 23 par rapport au support 21 et donc celle du positionnement de la lame de sertissage 24 lorsque la butée de support 32 est en contact avec le support 21.

Les figures 4 à 7 illustrent le procédé de sertissage à travers des vues transversales d’un mode de réalisation d’une unité de sertissage 10 selon un plan de coupe traversant la pièce coulissante 27. Ces figures représentent l’unité de sertissage 10 dans différentes configurations des moyens de déplacement du porte-lame par rapport au support.

Dans ce mode de réalisation de l’unité de sertissage, le au moins un dispositif de rappel 30 correspond à des ressorts de rappel.

La figure 4 présente l’unité de sertissage 10 dans une configuration où la lame de sertissage 24 est en retrait de la matrice 11. Cette configuration correspond, par exemple, à une configuration permettant le chargement d’éléments de carrosserie 15, dont des bords sont à sertir, sur un support du bâti 14.

Dans cette configuration, la tige du vérin de pivotement 29 et celle du vérin de translation 25 sont rentrées à l’intérieur du cylindre des vérins respectifs.

La au moins une butée de support 32 est en contact avec le support 21. Les ressorts de rappel 30 sont comprimés et assurent un placage de la au moins une butée 31 du porte-lame contre le support intermédiaire 23, plaçant le porte-lame 22 en position avancée par rapport au support intérmédiaire.

Dans cette configuration, les ressorts 30 exercent un effort suffisant pour vaincre la gravité de l’ensemble formé par le porte-lame et le support intermédiaire 23 qui, naturellement, se placeraient en position basse par rapport au support intermédiaire. Sur la figure, ainsi que sur les figures suivantes, cet effort est représenté par une flèche réréfencée R.

De même, l’effort dû à la force gravitationnelle sur la tige du vérin de translation 25 est représenté par une flèche référencée G.

La pression à l’intérieur du cylindre du vérin de translation 25, qui permet de maintenir sa tige rentrée, exerce un effort sur la tige du vérin 25 représenté par une flèche référencée V. La figure 5 présente une configuration de l’unité de sertissage 10 lorsque la lame de sertissage 24 approche du bord à sertir.

La tige du vérin de pivotement est sortie, ce qui provoque le basculement du support intermédiaire 23 autour de son axe de rotation 26. La butée de support 32 est alors en contact avec le support 21. Cela permet à la lame de sertissage 24 de se retrouver au-dessus du bord de tôles à sertir et à sa face de travail 43 de se retrouver en regard du bord de tôles à sertir.

Dans le cadre du sertissage d’un bas de vitre d’ouvrant, le pivotement du support intermédiaire 23 autour de son axe de rotation 26 permet de faire rentrer (ou sortir) la lame de sertissage 24 dans le (ou hors du) puits de vitre de l’ouvrant suivant le sens de pivotement.

La face 28 de reprise d’effort de sertissage est en regard de la face arrière 42 de la matrice 11 sans que ces deux faces 28, 42 ne soient en contact.

La figure 6 représente une configuration de l’unité de sertissage 10 juste avant l’action de sertissage. La pression qui maintenait la tige du vérin de translation 25 rentrée dans le cylindre a été supprimée. Le vérin de translation se trouve dans une position de repos, dans laquelle aucun effort de la part du vérin de translation 25 n’est exercé sur sa tige. Les ressorts, précontraints, repoussent la tige du vérin de translation 25 venant mettre en contact la face 28 de reprise d’effort de la pièce coulissante 27 avec la face arrière 42 de la matrice 11.

La précontrainte des ressorts 30 assure toujours le placage de la au moins une butée 31 du porte-lame 22 contre le support intermédiaire 23 et par la même occasion, elle maintient la lame 24 de sertissage par rapport à la matrice 11 dans la même position que précédemment.

La figure 7 représente l’unité de sertissage 10 lors de l’opération de sertissage.

Une pression est appliquée à l’intérieur du vérin de translation 25 afin de faire sortir sa tige du cylindre. Le vérin de translation 25 étant disposé sur le porte-lame 22 et sur la pièce coulissante 27, la sortie de sa tige génère un mouvement relatif entre le porte-lame 22 et la pièce coulissante 27.

Comme la face 28 de reprise d’effort de la pièce coulissante 27 est en contact avec la face arrière 42 de la matrice 11 , la tige du vérin de translation 25 ne peut plus avancer mais elle continue de sortir du cylindre du vérin 25. Aussi, c’est le porte- lame 22 qui coulisse sur le support intermédiaire 23, réduisant l’espace entre la lame 24 de sertissage et la matrice 11. Le porte-lame 22 quitte sa position déployée. Les bords de tôles sont alors pliés entre la face de travail 43 de la lame 24 et la face de réception 41 des bords de tôles métalliques de la matrice 11. Le sertissage de bords de tôles métalliques est réalisé par un mouvement relatif entre la tige du vérin de translation 25 et son cylindre.

Lors de l’opération de sertissage on peut remarquer que le sens de l’effort exercé par le vérin de translation 25 sur sa tige est inversé par rapport aux situations précédemment décrites.

En analysant la chaîne des efforts, on remarque que ceux-ci sont refermés dans une boucle en « C », sans passer par les supports de l’unité de sertissage 10 ni par le bâti 14 supportant la matrice 11 et les éléments de carrosserie 15 dont des bords sont à sertir. De façon avantageuse, la reprise d’effort de sertissage au niveau de la face arrière 42 de la matrice 11 , en « C », permet de limiter les déformations de l’unité de sertissage 10.

Le procédé de sertissage de bords de tôles métalliques par pliage d’un desdits bords sur un autre desdits bords selon l’invention comprend donc une action de pivotement du support intermédiaire 23 et une action de coulissement du porte-lame 22 par rapport au support intermédiaire 23 en vue de presser les bords de tôles métalliques l’un contre l’autre.

De façon avantageuse, la construction du dispositif de sertissage 20 selon l’invention, avec des mouvements de pivotement et de translation simples, permet de réduire la masse et l’encombrement de l’unité de sertissage 10 de bord de tôles métalliques par rapport aux unités existantes. En effet, l'effort de pliage est assuré par une translation pure, pouvant être facilement réalisée par un vérin. Il n’est donc plus nécessaire d’utiliser un moteur entraînant un système compliqué de bielle et manivelle.

Cette simplification des parties mécaniques permet également de réduire le coût de l’unité de sertissage. Avantageusement, le fait de travailler avec un système d’action/réaction permet de limiter les efforts dans les pièces environnantes et permet d’assurer la rigidité de l’unité de sertissage malgré son faible encombrement.