DE FORME ET UN GALET. La présente invention est du domaine de l'assemblage par sertissage entre les bords de deux pièces en tôle. La présente invention relève plus particulièrement des robots équipés d'une tête de sertissage maintenue et déplacée par le robot le long des bords de deux pièces en tôles, pour les plier l'une contre l'autre afin de former un élément de carrosserie automobile.

La présente invention s'inscrit dans le cadre du sertissage par un automate, ou robot, des bords de pièces en tôle telles que respectivement formées du panneau extérieur et de la doublure d'un ouvrant de véhicule automobile. Le robot de la présente invention relève plus spécifiquement des robots équipés d'une tête de sertissage déplacée par le robot le long d'un bord pré-plié verticalement du panneau, la tête de sertissage étant munie d'un outil de forme provoquant en une seule passe le rabat du bord pré-plié du panneau contre un bord de la doublure. Le sertissage est fréquemment utilisé dans le domaine des véhicules automobiles pour assembler entre elles deux pièces en tôle formant un élément de carrosserie du véhicule, tel qu'un ouvrant.

L'opération de sertissage est couramment subdivisée en deux étapes principales : une première étape, dite de pré-sertissage, consiste à plier à 90° un bord d'une première pièce pour l'orienter verticalement par rapport au plan général de la première pièce ; une deuxième étape, dite de sertissage, consiste à rabattre et à appliquer le bord préalablement plié de la première pièce vers un bord de la deuxième pièce, pour assembler lesdits bords l'un à l'autre et par suite les pièces l'une à l'autre. Pour opérer l'étape de sertissage, les pièces sont installées en superposition sur une matrice et un robot est couramment mis en œuvre pour déplacer une tête de sertissage le long du bord pré-plié de la première pièce. La tête de sertissage est munie d'un outil provoquant le rabat et l'application forcée du bord pré-plié de la première pièce contre le bord de la deuxième pièce. Selon des variantes habituelles de réalisation, l'outil est du type à galet ou du type à rampe de forme.

Dans le cas où l'outil équipant la tête de sertissage est du type à galet, le galet provoque progressivement le rabat puis l'application forcée du bord préplié de la première pièce contre le bord de la deuxième pièce. Plusieurs passes de la tête de sertissage le long du bord pré-plié de la première pièce sont alors nécessaires. Par exemple le document FR 2 990 887 (PEUGEOT CITROEN

AUTOMOBILES), décrit un tel procédé de sertissage mettant en œuvre un robot équipé d'une tête de sertissage à galet. Lors d'une première passe, un galet incliné à 45° par rapport au plan général des pièces superposées provoque le rabat à 45° du bord pré-plié de la première pièce vers le bord de la deuxième pièce. Lors d'une deuxième passe, le galet est alors orienté parallèlement au plan général des pièces superposées et provoque le rabat du bord pré-plié de la première pièce parallèlement au bord de la deuxième pièce. Lors d'une troisième passe, le galet provoque l'écrasement du bord pré-plié de la première pièce contre le bord de la deuxième pièce.

Dans le cas où l'outil équipant la tête de sertissage est du type à rampe de forme, telle qu'agencée en vrille ou en hélice, la rampe de forme au cours d'une seule passe provoque progressivement le rabat et l'application forcée du bord pré-plié de la première pièce contre le bord de la deuxième pièce. On pourra à ce propos se reporter au document FR 2 990 887 précédemment cité et au document FR 3 008 331 (PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES). Pour maintenir les pièces l'une par rapport à l'autre au cours de l'opération de sertissage, différentes techniques de maintien des pièces l'une à l'autre sont appliquées. Par exemples et préalablement au sertissage, les pièces sont maintenues l'une à l'autre par collage, par points de soudure ou par poinçonnage, voire encore tel que proposé par le document FR2 988 311 (PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES), par matage au moyen d'une roulette striées placée à l'avant de la rampe de forme suivant son sens de déplacement le long du bord des pièces. De telles techniques de sertissage méritent d'être améliorées. En effet considérant les robots équipés d'une tête de sertissage à galet, la nécessité d'opérer plusieurs passes est contraignante. Considérant les robots équipés d'une tête de sertissage à rampe de forme, le sertissage obtenu en une seule passe est avantageux mais les frottements de la rampe de forme contre le bord de la première pièce sont importants et délétères. De tels frottements provoquent notamment l'altération d'un éventuel revêtement de protection de la tôle formant la première pièce, tel qu'un revêtement anticorrosion couramment à base de zinc.

Dans ce contexte, il est utile de proposer une tête de sertissage munie d'un outil apte, en une seule passe, à plier et à appliquer en force le bord pré-plié d'une première pièce en tôle contre le bord d'une deuxième pièce en tôle, et cela en limitant les effets délétères induits par les frottements générés par l'application de l'outil le long du bord pré-plié de la première pièce. La présente invention s'inscrit dans une telle recherche et vise à proposer à cet effet un dispositif de sertissage comportant une tête de sertissage déplaçable par un robot le long des bords de pièces en tôle à assembler entre elles, notamment un panneau et la doublure d'un ouvrant de véhicule automobile, procurant en une seule passe le sertissage des pièces entre elles en évitant au mieux d'altérer la surface de la pièce soumise à frottements par application contre son bord d'un outil équipant la tête de sertissage. Une telle recherche s'inscrit dans un cadre constant de contraintes économiques rigoureuses dans le domaine de l'automobile, imposant notamment de réduire au mieux les coûts de production des véhicules automobiles. Ainsi, la recherche de la présente invention s'inscrit dans un cadre de contraintes potentiellement rédhibitoires au regard des avantages procurés et visant essentiellement :

-) à simplifier au mieux la structure de la tête de sertissage et ses modalités de mise en œuvre,

-) à limiter et à rendre aisées autant que possible les opérations de maintenance de la tête de sertissage,

-) à accroître les cadences de production et par suite à procurer notamment le sertissage entre les pièces en adéquation avec les cadences imposées par la chaîne de production sur laquelle est installé le poste de sertissage des pièces entre elles,

-) à éviter les opérations de reprise lors de la fabrication des éléments de carrosserie et notamment à éviter une opération de finition de surface des pièces assemblées entre elles par sertissage.

Le dispositif de sertissage entre deux pièces en tôle de la présente invention comprend :

-) une matrice apte à soutenir les pièces en superposition dans leur plan général. Tel que classiquement, une telle matrice forme une enclume sur laquelle sont placées en superposition les pièces en tôle dont aux moins deux bords respectifs sont à sertir l'un à l'autre, ladite enclume coopérant avec un moyen de pressage desdits bords l'un contre l'autre procurant leur sertissage entre eux.

-) une tête de sertissage montée sur un robot de déplacement de la tête de sertissage suivant une direction de déplacement le long d'une trajectoire de consigne. La tête de sertissage est munie d'un outil apte, en une seule passe lors du déplacement de la tête de sertissage par le robot suivant ladite direction de déplacement, à rabattre et à appliquer en force un bord d'une première pièce contre un bord d'une deuxième pièce. Typiquement dans un tel cas selon lequel le sertissage entre les bords des pièces est procuré en une seule passe de la tête de sertissage le long des bords des pièces suivant sa direction de déplacement, l'outil comporte une rampe de forme apte à rabattre progressivement par déformation le bord de la première pièce contre le bord de la deuxième pièce.

Dans ce contexte, la démarche de la présente invention est fondée sur le constat qu'une telle rampe de forme applique des efforts de frottements par glissement constant contre le bord de la première pièce, depuis l'amorçage de son rabat vers le bord de la deuxième pièce jusqu'à l'effort de pressage opéré par l'outil procurant le sertissage entre les bords des pièces. Or, ledit effort de pressage, tel qu'habituellement opéré par la rampe de forme, est particulièrement délétère pour la surface du bord de la première pièce pressée par la rampe de forme.

A partir de ce constat, la présente invention propose de dissocier les modalités d'application par l'outil des efforts procurant respectivement d'une part le rabat du bord de la première pièce sensiblement contre le bord de la deuxième pièce, et d'autre part le pressage du bord de la première pièce contre le bord de la deuxième pièce procurant leur sertissage l'un à l'autre.

A cet effet, le dispositif de sertissage de la présente invention tel que précédemment défini, est principalement reconnaissable en ce que l'outil comporte en outre au moins un galet apte à appliquer en force, contre le bord de la deuxième pièce, le bord de la première pièce préalablement rabattu par la rampe de forme sensiblement contre le bord de la deuxième pièce. La surface de roulement du galet est disposée, suivant la direction de déplacement de la tête de sertissage, à l'arrière de la rampe de forme en prolongement de son bord de fuite. Une échappée, au bord de fuite de la rampe de forme, du bord de la première pièce par suite de son rabat sensiblement contre le bord de la deuxième pièce, est suivie d'un pressage du bord de la première pièce par le galet. Si besoin de préciser pour un lecteur insuffisamment averti, le bord de fuite de la rampe de forme est bien évidemment compris comme étant le bord de la rampe de forme auquel s'échappe la zone du bord de la première pièce préalablement rabattue par la rampe de forme sensiblement contre le bord de la deuxième pièce, par suite du déplacement de la tête de sertissage par le robot suivant ladite direction de déplacement le long de sa trajectoire de consigne.

Selon une forme de réalisation, il est pris en considération la génératrice de la surface de roulement du galet située au plus proche de la matrice, dite génératrice de sertissage. Un écart est de préférence ménagé entre les distances de séparation par rapport à la matrice respectivement de la génératrice de sertissage et du bord de fuite de la rampe de forme, la génératrice de sertissage étant disposée plus proche de la matrice que le bord de fuite de la rampe de forme.

Il est encore pris en considération la génératrice susvisée de la surface de roulement du galet située en au plus proche de la matrice, dite génératrice de sertissage, et cela isolément ou en combinaison avec les dispositions précédemment décrites. La face arrière de la rampe de forme comporte de préférence un dégagement de passage de la surface de roulement du galet, limitant la distance de séparation, suivant la direction de déplacement de la tête de sertissage, entre le bord de fuite de la rampe de forme et la génératrice de sertissage. De préférence, la génératrice définissant la surface de révolution du galet est orientée sensiblement parallèlement au bord de fuite de la rampe de forme. De préférence encore, l'axe de rotation du galet est orienté sensiblement parallèlement au bord de fuite de la rampe de forme, à une éventuelle inclinaison près du bord de fuite de la rampe de forme par rapport au plan général d'extension de la matrice. Bien entendu, les orientations respectives de l'axe de rotation du galet et de la génératrice définissant la surface de révolution du galet, sont susceptibles d'être adaptées selon l'agencement de la rampe de forme et de son bord de fuite notamment. En effet, pour appliquer de manière satisfaisante au moyen du galet l'effort de pressage du bord de la première pièce procurant le sertissage des pièces entre elles, la génératrice définissant la surface de révolution du galet est notamment essentiellement orientée parallèlement au plan général de la matrice.

Selon une forme de réalisation, l'outil comporte un corps intégrant de fabrication la rampe de guidage. Le galet est alors potentiellement monté tournant sur le corps. Selon une variante, la rampe de forme et le galet sont individuellement montés sur la tête de sertissage.

Il n'est pas à exclure malgré la complexification induite de la structure de la tête de sertissage, que l'outil peut comporter une pluralité de galets à axes de rotation parallèles. Lesdits galets en pluralité sont plus particulièrement placés successivement à l'arrière du bord de fuite de la rampe de forme suivant la direction de déplacement de la tête de sertissage, à distances respectives de la matrice en étant de plus en plus proches de la matrice suivant une direction opposée à la direction de déplacement de la tête de sertissage. Dans ce contexte, la pluralité de galets est apte à appliquer un pressage progressif du bord de la première pièce contre le bord de la deuxième pièce pour leur sertissage l'un à l'autre. La présente invention a aussi pour objet une méthode de sertissage entre deux pièces en tôle mettant en œuvre un dispositif de sertissage tel qu'il vient d'être décrit.

Réalisées par suite du déplacement en une seule passe de la tête de sertissage par le robot suivant ladite direction de déplacement le long des bords des pièces en tôle, la méthode de la présente invention comprend essentiellement les opérations suivantes : -) rabattre au moyen de la rampe de forme le bord de la première pièce sensiblement contre le bord de la deuxième pièce, puis

-) presser au moyen du galet le bord de la première pièce préalablement rabattu par la rampe de forme sensiblement contre le bord de la deuxième pièce.

Selon une application particulière de la méthode de la présente invention, une opération initiale est réalisée préalablement au rabat au moyen de la rampe de forme du bord de la première pièce sensiblement contre le bord de la deuxième pièce. Tel que classiquement, ladite opération initiale est une opération de pliage à 90° du bord de la première pièce par rapport au plan général de la première pièce.

Dans ce cas, la rampe de forme comporte par exemple une surface de vnllage du bord de la première pièce agencée en hélice, de sorte que la rampe de forme applique un vrillage progressif à 90° du bord de la première pièce pour le placer en superposition contre le bord de la deuxième pièce, préalablement à leur sertissage l'un à l'autre au moyen du galet.

La présente invention, mettant en œuvre tels qu'ils viennent d'être décrits la méthode de sertissage au moyen du dispositif de sertissage, est notamment avantageusement applicable au sertissage entre les bords respectifs d'un panneau et d'une doublure constitutifs au moins en partie d'un ouvrant de véhicule automobile. On relèvera parmi les résultats techniques procurés par la présente invention les avantages suivants :

La mutualisation de la rampe de forme et du galet composant au moins en partie l'outil équipant la tête de sertissage de la présente invention, permet de diminuer les contraintes issues des frottements exercés par l'outil contre la première pièce lors du sertissage des pièces entre elles. En effet, les frottements par glissement traditionnellement opérés par la rampe de forme lors du sertissage des pièces sont optimums lors du pressage du bord de la première pièce. Un tel pressage étant selon la présente invention réalisé par le galet, le frottement par glissement traditionnellement opérés par la rampe de forme pour provoquer le sertissage des pièces entre elles, est remplacé par un frottement roulant opéré par le galet. Un tel frottement roulant a pour effet avantageux d'obtenir un pressage adéquat du bord de la première pièce lors du sertissage des pièces entre elles, tout en limitant les contraintes de surface issues du frottement de l'outil contre le bord de la première pièce.

Par suite, une usure de surface et/ou un écrouissage de la première pièce, voire encore un arrachement partiel d'un revêtement de protection des pièces, ainsi qu'une dégradation prématurée de la rampe de forme sont avantageusement évités.

Il est à relever que de tels avantages sont procurés en obtenant un sertissage des pièces entre elles à partir d'une seule passe de la tête de sertissage le long des bords des pièces en tôle à sertir, avec pour avantage d'améliorer les cadences de production. Une telle amélioration des cadences de production est obtenue y compris au regard des cadences de production traditionnellement obtenues en exploitant un outil comportant uniquement une rampe de forme.

En effet, la vitesse de déplacement de la tête de sertissage le long de sa trajectoire de consigne est dépendante des efforts fournis par l'outil pour rabattre le bord de la première pièce puis en continuité pour sertir les pièces entre elles. Le pressage du bord de la première pièce visant à provoquer le sertissage des pièces entre elles étant opéré par le galet, la vitesse de déplacement de la tête de sertissage suivant sa trajectoire de consigne peut être accrue. En outre, l'état de surface des pièces dont les bords sont pressés l'un contre l'autre pour leur sertissage en est amélioré, avec pour avantage d'éviter une opération de finition de surface des pièces serties l'une à l'autre. Par ailleurs, les coûts induits par les opérations de maintenance de la tête de sertissage sont réduits au regard de ceux relevant de l'utilisation seule d'une rampe de forme pour rabattre le bord de la première pièce et opérer le sertissage des pièces entre elles. En effet en premier lieu la rampe de forme est préservée lors du pressage du bord de la première pièce procurant le sertissage des pièces entre elles, avec pour avantage de réduire son usure et donc d'espacer les opérations nécessaires à sa maintenance. En outre en deuxième lieu, un galet courant du commerce de structure simple peut être utilisé pour équiper l'outil. Un tel galet peut être de structure robuste permettant d'espacer les opérations pour sa maintenance. En outre, un tel galet, monté tournant sur la tête de sertissage par l'intermédiaire d'un axe de rotation d'orientation constante, est aisément accessible par un opérateur et peut être facilement et rapidement monté et/ou démonté pour son remplacement à moindres coûts.

Un exemple de réalisation de la présente invention va être décrit en relation avec les figures de la planches annexée, dans laquelle les fig.1 , fig.2 et fig.3 sont des illustrations d'une tête de sertissage conforme à la présente invention, respectivement représentée en perspective, en vue de côté et en vue de face.

Il faut tout d'abord noter que, pour clarifier et rendre aisée la lecture de la description qui va être faite de la présente invention, les organes communs représentés sur les différentes figures sont respectivement identifiés dans les descriptions propres à ces figures avec les mêmes numéros et/ou lettres de référence, sans impliquer leur représentation individuelle sur chacune des figures. Tel est notamment le cas des pièces à sertir entre elles représentées sur la fig.2 et la fig.3, et non représentées sur la fig.1 pour clarifier cette figure. Sur les figures, un dispositif de sertissage entre deux pièces 1 ,2 en tôles comprend essentiellement une tête de sertissage 3 déplaçable par un robot 4 et une matrice 5 de soutien en superposition des pièces 1 ,2 en position de sertissage, au moins à leurs bords à sertir entre eux. La tête de sertissage 3 est munie d'un outil 6 provoquant, par suite du déplacement de la tête de sertissage 3 par le robot 4 le long des bords des pièces 1 ,2 suivant une direction de déplacement DP donnée, le rabat du bord 7 d'une première pièce 1 vers le bord 8 d'une deuxième pièce 2. Puis, suite au rabat du bord 7 de la première pièce 1 , l'outil 6 réalise le sertissage des bords 7,8 des pièces 1 ,2 l'un à l'autre en exerçant une pression contre le bord 7 préalablement rabattu de la première pièce 1 contre le bord 8 de la deuxième pièce 2.

L'outil 6 comprend d'une part une rampe de forme 9 provoquant le rabat du bord 7 de la première pièce 1 vers le bord 8 de la deuxième pièce 2, et d'autre part un galet 10 pressant le bord 7 de la première pièce 1 contre le bord 8 de la deuxième pièce 2 pour réaliser leur sertissage l'un à l'autre. Plus particulièrement, l'échappée du bord 7 rabattu de la première pièce 1 hors de la rampe de forme 9 à son bord de fuite 11 , est suivie d'un pressage par le galet 10 du bord 7 rabattu de la première pièce 1 contre le bord 8 de la deuxième pièce 2.

A cette fin et considérant la direction de déplacement DP de la tête de sertissage 3 par le robot 4, le galet 10 est placé à l'arrière du bord de fuite 11 de la rampe de forme 9, auquel bord de fuite 11 le bord 7 de la première pièce 1 s'échappe de la rampe de forme 9 par suite de son rabat par la rampe de forme 9 vers et sensiblement contre le bord 8 de la deuxième pièce 2. Plus spécifiquement, il est à considérer que la surface de roulement du galet 10 est disposée en prolongement de la surface de la rampe de forme 9 provoquant le rabat du bord 7 de la première pièce 1 sensiblement contre le bord 8 de la deuxième pièce 2.

Sur l'exemple de réalisation illustré, le bord 7 de la première pièce 1 est tel que classiquement préalablement plié à 90° par rapport au plan général de la première pièce 1. Sur la fig.3 plus particulièrement, la rampe de forme 9 est dans ce cas conformée en hélice, en provoquant par vrillage le rabat du bord 7 de la première pièce 1 vers et sensiblement contre le bord 8 de la deuxième pièce 2, jusqu'à son échappée hors de la rampe de forme 9 à son bord de fuite 11.

Pour placer le galet 10 au plus proche du bord de fuite 11 de la rampe de forme 9, la face arrière 12 de la rampe de forme 9, la notion arrière étant considérée suivant la direction de déplacement de la tête de sertissage par le robot, comporte un dégagement 13 de passage de la surface de roulement du galet 10 orientée vers ladite face arrière, particulièrement visible sur la fig.2.

Il est alors à considérer la distances d1 de séparation, suivant la direction de déplacement DP de la tête de sertissage 9 par le robot 4, entre le bord de fuite 11 de la rampe de forme 9 et la génératrice, dite génératrice de sertissage G, de la surface de roulement du galet 10 située au plus proche de la matrice 5. Grâce au dégagement 13 ménagé à la face arrière 12 de la rampe de forme 9, la distance d1 peut être au mieux réduite pour placer dans les meilleures conditions possibles la surface de roulement du galet 10 en prolongement de la rampe de forme 9, et plus particulièrement en prolongement de la surface de la rampe de forme 9 provoquant le rabat du bord 7 de la première pièce 1 vers et sensiblement contre le bord 8 de la deuxième pièce 2. La génératrice de sertissage G est notamment orientée sensiblement parallèlement au bord de fuite 11 de la rampe de guidage 9. On relèvera, tel que notamment visible sur la fig.3, que l'orientation parallèle de la génératrice de sertissage G par rapport au bord de fuite 11 est à apprécier compte tenu d'une légère inclinaison B préférée du bord de fuite 11 par rapport au plan général P de la matrice 5, le bord de fuite 11 s'étendant transversalement par rapport à la direction de déplacement DP de la tête de sertissage 3.

Par ailleurs, un écart E est ménagé entre les distances d2,d3 séparant la matrice 5 respectivement de la génératrice de sertissage G et du bord de fuite 11 de la rampe de forme 9. En d'autres termes, la génératrice de sertissage G est placée plus proche de la matrice 5 que le bord de fuite 11 de la rampe de forme 9.

Le montage de la rampe de forme 9 et du galet 10 sur la tête de sertissage 3 peut être avantageusement réalisé sans difficulté notable. Sur l'exemple de réalisation illustré, le galet 10 et la rampe de forme 9 sont individuellement montés sur la tête de sertissage 3. L'axe de rotation A du galet 10 est orienté sensiblement parallèlement au bord de fuite 11 de la rampe de forme 9, la notion de sensiblement parallèle étant à apprécier compte tenu de ladite inclinaison préférée par rapport au plan P de la matrice suivant, du bord de fuite 11 s'étendant transversalement à la direction de déplacement DP de la tête de sertissage 3 par le robot 4.