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

Domaine technique

La présente invention revendique la priorité de la demande française 2110249 déposée le 29 septembre 2021 , dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.

L’invention de la présente demande concerne le domaine de l’assemblage d’éléments de carrosserie de véhicules automobiles par pliage de leurs bords. L’invention concerne notamment le sertissage de bas de vitres d’ouvrants ou de toits ouvrants de véhicules automobiles.

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 extérieurs 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’une molette 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 fabrication 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 3 089 831 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, les efforts appliqués par ce type de machine, i.e. moteur ou vérin électrique actionnant un système bielle-manivelle, lors de la phase de sertissage, sont repris par la matrice de sertissage et par son support, d’autre part, ledit système bielle-manivelle présente des limites de par l'absence de guidage, cela impose un dimensionnement important.

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 réduire le dimensionnement de l’unité 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 portant au moins une lame de sertissage ; remarquable en ce que le dispositif de sertissage comprend, en outre :

- un support intermédiaire monté pivotant sur le support, le porte-lame étant monté mobile en translation sur le support intermédiaire ;

- un vérin d’actionnement comprenant un cylindre lié au porte-lame et une tige coulissante pourvue d’une extrémité distale sphérique en vis-à-vis de la lame de sertissage et configurée pour s’engager avec une pièce d’appui sur une matrice de réception des bords de tôles métalliques.

Selon un mode de réalisation, le montage mobile en translation du porte-lame sur le support intermédiaire est parallèle à la tige coulissante du vérin d’actionnement.

Selon un mode de réalisation, le montage mobile en translation du porte-lame sur le support intermédiaire comprend au moins deux glissières à coulisseau avec, chacune, une section en queue d’aronde.

Selon un mode de réalisation, le dispositif de sertissage comprend, en outre, au moins un vérin à ressort fixé au support intermédiaire et exerçant un effort élastique sur le porte-lame dans la direction de translation. Avantageusement, l’au moins un vérin à ressort est un ressort à gaz.

Selon un mode de réalisation, chacun des vérins à ressort comprend un cylindre rigidement fixé au support intermédiaire et une tige coulissante en contact avec le porte-lame.

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 l’extrémité distale sphérique de la tige coulissante du vérin d’actionnement, 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 et recevant la pièce d’appui, l’extrémité distale sphérique de la tige coulissante du vérin d’actionnement venant contre ladite pièce d’appui 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, ledit 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 d’un ouvrant de véhicule automobile et l’action de coulissement du porte-lame par rapport au support intermédiaire forme un bas de vitre dudit ouvrant.

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] est une vue de côté de l’unité de sertissage de la figure 1 ;

[Fig 3] représente deux vues en perspective du dispositif de sertissage selon l’invention de l’unité de sertissage des figures 1 et 2 ;

[Fig 4] est une vue en coupe de l’unité de sertissage à une première étape de sertissage selon l’invention ;

[Fig 5] correspond à la figure 4 à une étape ultérieure ;

[Fig 6] correspond à la figure 5 à une étape ultérieure ;

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, en l’occurrence une porte de véhicule, comprend une ouverture destinée à recevoir une vitre.

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 tôle ouvert en direction d'un autre bord de tôle en faisant pénétrer une lame de sertissage 26 dans le puits de vitre de l’ouvrant. Le sertissage est réalisé contre une face de réception des bords de tôles d’une matrice 12 fixe de l’unité de sertissage 10, à l'aide d'un porte-lame 24.

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

La vue en coupe A-A’ de la figure 1 , représente le bord de tôle destiné à être plié avant son opération de sertissage 2 et après son sertissage 4 sur l’autre bord de tôle. Dans ce mode de réalisation, une opération de pré-sertissage a au préalable été effectuée de sorte que l’angle formé par le bord de tôles après pré-sertissage et le bord de tôles contre lequel le bord de tôles pré-serti 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 40 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 la matrice 12 et un dispositif de sertissage 20 selon l’invention. L’opération de sertissage est réalisée par le dispositif de sertissage 20 contre la matrice 12.

La face de réception des bords de tôles métalliques est destinée à coopérer avec une face de travail 27 de la lame de sertissage 26 lors de l’opération de sertissage. Lors de cette opération, le bord de tôle est pressé contre l’autre bord de tôle entre la face de réception 14 des bords de tôles de la matrice 12 et la face de travail 27 de la lame de sertissage 26.

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 22, un porte-lame 24 mobile par rapport au support 22 et portant au moins une lame de sertissage 26.

Suivant un mode de réalisation, le support 22 est destiné à fixer le dispositif de sertissage 20, par exemple, sur un bâti 40 agencé notamment pour recevoir des éléments de carrosserie 15 dont des bords sont à sertir. La fixation peut être réalisée au moyen de vis ce qui rend possible le démontage du dispositif de sertissage 20 du bâti 40.

Un support intermédiaire 28 est monté pivotant sur le support 22, cela est réalisé au moyen du vérin de pivotement 34, la partie distale 35 de la tige du vérin 34 est articulée sur un axe 6 du support intermédiaire 28, des butées 28.1 et 28.2 appartenant audit support intermédiaire 28 assurent respectivement la répétabilité des positions haute et basse dudit support intermédiaire 28.

Le porte-lame 24 est monté mobile en translation sur le support intermédiaire 28, ledit montage comprend au moins deux glissières à coulisseau 29 avec, chacune, une section en queue d’aronde.

En référence à la figure 4, le dispositif de sertissage 20 comporte un vérin d’actionnement 30 comprenant un cylindre 25 lié au porte-lame 24 et une tige coulissante 31 pourvue d’une extrémité distale sphérique 32 en vis-à-vis de la lame de sertissage 26 et configurée pour s’engager avec une pièce d’appui 16 sur une matrice 12 de réception des bords de tôles métalliques.

Selon un mode de réalisation, le montage mobile en translation du porte-lame 24 sur le support intermédiaire 28 est parallèle à la tige coulissante 31 du vérin d’actionnement 30.

Selon un mode de réalisation, le dispositif de sertissage 20 comprend, en outre, au moins un vérin à ressort 38 fixé au support intermédiaire 28 et exerçant un effort élastique sur le porte-lame 24 dans la direction de translation, ledit vérin à ressort 38 peut être de plusieurs types et est préférentiellement un vérin à gaz.

À cet effet, chacun des vérins à ressort 38 comprend un cylindre 37 rigidement fixé au support intermédiaire 28 et une tige coulissante 39 en contact avec le porte-lame 24. Selon un mode de réalisation, le dispositif de sertissage 20 est configuré de manière à ce que la lame de sertissage 26 se déplace par rapport au support intermédiaire 28, vers l’extrémité distale sphérique 32 de la tige coulissante 31 du vérin d’actionnement 30, lors d’un déplacement du porte-lame 24 en vue de sertir les bords de tôles métalliques.

Afin de permettre le chargement des bords de tôles métalliques sur la matrice 14, le support intermédiaire 28 est en position basse, i.e. la tige du vérin de pivotement 34 est rentrée et la butée 28.2 est en contact direct avec le support 22, la tige 31 du vérin d’actionnement 30 est rentrée.

Parallèlement, au moins un des vérins à ressort 38 précontraint, exerce un effort élastique sur le porte-lame 24, lesdits vérins à ressort 38 assurent un contact des butées 36 appartenant au porte-lame 24, au support intermédiaire 28.

Dans cette configuration, les vérins à ressort 38 exercent un effort suffisant pour vaincre la gravité de l’ensemble formé par le porte-lame 24 et le support intermédiaire 28 qui, naturellement, se placeraient en position basse par rapport au support intermédiaire 28.

Selon un mode de réalisation, le premier mouvement du dispositif de sertissage 20 est un basculement du support intermédiaire 28 autour d’un axe de rotation 8 commun avec le support 22, ledit basculement est actionné par la sortie de la tige du vérin 34, la butée 28.1 est alors en position haute en contact avec le support 22.

Cela permet à la lame de sertissage 26 de se retrouver au-dessus du bord de tôles à sertir et à sa face de travail 27 de se retrouver en regard du bord de tôles à sertir, la lame de sertissage 26 est considérée comme étant dans une position déployée avant sertissage.

Dans le cadre du sertissage d’un bas de vitre d’ouvrant, le pivotement du support intermédiaire 28 autour de son axe de rotation 8 permet de faire rentrer (ou sortir) la lame de sertissage 26 dans le (ou hors du) puits de vitre de l’ouvrant suivant le sens de pivotement.

L’extrémité distale sphérique 32 comprend une face de reprise d’effort de sertissage 33, ladite face de reprise d’effort de sertissage 33 est en regard de la face arrière 17 appartenant à la pièce d’appui 16 de la matrice 12 sans que ces deux faces 33, 17 ne soient en contact. La figure 5 représente une configuration de l’unité de sertissage 10 juste avant l’action de sertissage. La tige coulissante 31 avance jusqu’à positionner son extrémité distale sphérique 32 contre la pièce d’appui 16, la face de reprise d’effort de sertissage 33 est alors en contact direct avec la face arrière 17.

La pièce d’appui 16 a une position réglable en hauteur par le moyen, par exemple, d’un système de fixation coulissant monté sur la face arrière 13. Avantageusement, le contact sphérique entre la face de reprise d’effort de sertissage 33 et la face arrière 17, combiné à la possibilité de réglage en hauteur de la position de la pièce d’appui 16, permet d’assurer un bon appui entre l’extrémité distale sphérique 32 et ladite pièce d’appui 16, cela contribue à limiter les efforts dans les pièces environnantes et palier un éventuel problème de parallélisme entre la pièce d’appui 16 et l’extrémité distale 32 dans le cas où leurs faces respectives 17, 33 auraient été planes.

Le contact sphérique entre la face de reprise d’effort de sertissage 33 et la face arrière 17 est représenté selon la vue en coupe B-B’ de la figure 5.

En référence à la figure 5, les vérins à ressort 38 maintiennent toujours l’effort élastique exercé sur le porte-lame 24. Par la même occasion, la lame de sertissage 26 est maintenue par rapport à la matrice 12 dans la même position que précédemment.

La figure 6 représente l’unité de sertissage 10 lors de l’opération de sertissage. Une pression est appliquée à l’intérieur du vérin d’actionnement 30 afin de faire sortir sa tige de coulissement 31 du cylindre 25. Le vérin d’actionnement 30 étant disposé sur le porte-lame 24 et sur les glissières à coulisseau 29, la sortie de sa tige génère un mouvement relatif entre le porte-lame 24 et les glissières à coulisseau 29.

Comme la face de reprise d’effort de sertissage 33 de l’extrémité distale sphérique 32 est en contact avec la face arrière 17 de la pièce d’appui 16, la tige 31 du vérin d’actionnement 30 ne peut plus avancer mais elle continue de sortir du cylindre 25 du vérin d’actionnement 30. Aussi, c’est le porte-lame 24 qui coulisse sur le support intermédiaire 28, réduisant l’espace entre la lame de sertissage 26 et la matrice 12. Le porte-lame 24 quitte sa position déployée. Les bords de tôles sont alors pliés entre la face de travail 27 de la lame de sertissage 26 et la face de réception 14 des bords de tôles métalliques de la matrice 12. Le sertissage de bords de tôles métalliques est réalisé par un mouvement relatif entre la tige du vérin d’actionnement 30 et son cylindre 25.

Lors de l’opération de sertissage, on peut remarquer que le sens de l’effort exercé par le vérin d’actionnement 30 sur sa tige de coulissement 31 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 40 supportant la matrice 12 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 17 de la pièce d’appui 16 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 28 et une action de coulissement du porte-lame 24 par rapport au support intermédiaire 28 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.