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"OUTIL POUR LA POSE DE RIVETS"
L'invention concerne des outils pour la pose des écrous-rivets se présentant sous la forme de dispositifs de fixation tubulaires taraudés, montés dans des parois en feuille métallique mince par le procédé de rivetage consistant à provo- quer une dilatation de la tige du rivet derrière la paroi, tan- dis qu'une tête est appliquée contre la surface extérieure de cette paroi.
Des écrous-rivets sont déjà connus mais leur usage est resté limité par suite du manque d'un outil approprié en permettant une pose efficace et rapide. Il est nécessaire pour la pose des écrous-rivets qu'un organe de travail fileté, on, broche, soit tout d'abord inséré dans le rivet puis mis en ro- tation pour @ visser la broche dans le taraadage de l'écrou et finalement, lorsque ce vissage a été effectué, pour arrêter le mouvement de rotation relatif et tirer la broche vers l'ex- térieur dans une direction telle que la tige de l'écrou-rivet se plisse ou flambe contre une enclume appliquée contre la tête
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de l'écrou-rivet. Par suite, les seuls outils utilisés dans la pratique, dans ce but,
sont commandés à la main et nécessi- tent des mouvements manuels séparés pour chaque étape de la pose. Ce procédé ne permet pas de satisfaire aux demandes d'une production en grande série et ne donne généralement pas satisfaction du fait qu'on ne peut pas obtenir une uniformité de la pression appliquée à chacun d'une série d'écrous-rivets.
Selon l'invention, on remplace les outils de flamba- ge commandés à la main, actuellement connus, par un outil auto- matique qui exécute des opérations de pose uniformes résultant d'un actionnement unique de l'élément moteur de commande.
Un des objets de l'invention est d'étendre le champ d'application des écrous-rivets grâce à un outil automatique pour effectuer leur pose.
Un autre objet est de mettre en place des écrous- rivets au moyen d'un outil automatique dont la source de force primaire consiste en un moteur rotatif.
Un autre objet est de réaliser, dans un outil auto- matique rotatif, des moyens pour engendrer automatiquement et dans l'ordre convenable, les mouvements de rotation et de va- et-vient des éléments entraînés, nécessaires à la pose des écrous-rivets.
Un autre objet est encore d'établir, pour la pose des écrous-rivets, un outil automatique de construction simple et robuste et comparable, en ce qui concerne les dimensionset la manipulation, aux tournevis et outils similaires actuelle- ment utilisés.
Ces divers buts sont atteints au moyen d'un outil comportant une portion d'extrémité avant nouvelle qui comprend un moteur entrainant un arbre menant, une broche venant en prise avec la pièce à travailler, des moyens élastiques tendant à faire tourner la broche à l'unisson avec l'arbre menant, des moyens commandés par la pression de l'outil contre la pièce à travailler pour interrompre la rotation de la broche, et des moyens agissant sous l'effet du mouvement de rotation relatif entre l'arbre menant et la broche pour provoquer un déplacement longitudinal sans rotation de cette broche.
Une caractéristique del'invention consiste en une enclume à mouvement de va-et-vient contre laquelle l'écro rivet flambe et qui agit pour achever une phase de l'opération et commencer une seconde phase.
Une autre caractéristique de l'invention consiste en un verrouillage positif empêchant la rotation de la broche et lui imprimant un mouvement axial durant une partie de sa
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course de retour.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé dans lequel :
La figure 1 est une vue en coupe longitudinale de la partie extrême avant d'un outil selon la présente invention, cet outil étant représenté en position de repos pour son appli- cation contre la pièce à travailler.
La figure 2 est une vue similaire à la figure 1, représentant l'outil à la fin d'une opération de pose d'un écrou-rivet avant son enlèvement de la pièce à travailler.
La figure 3 est une vue en coupe transversale faite suivant la ligne 3-3 de la figure 1.
La figure 4 est une vue en coupe transversale faite s uivant la ligne 4-4 de la figure 1.
Pour plus de simplicité, la pose des écrous-rivets tabulaires ou garnitures taraudées sera parfois désignée dans la description qui suit par l'expression "pose de rivets" et les éléments eux-mêmes désignés par l'expression "rivets".
Puisque l'invention concerne principalement les élé- ments commandés de l'outil, venant en prise avec la pièce à travailler, elle peut se présenter sous la forme d'un dispositif susceptible d'être fixé à l'extrémité avant d'un outil rotatif actionné par un moteur électrique ou à air, à deux sens de marche. Dans ce cas, la partie avant de l'outil est enlevée et remplacée par le dispositif selon la présente invention, l'outil de type courant, monté sur pied ou portatif (tournevis, appareils pour le vissage des écrous ou appareils similaires) étant ainsi transformé en une riveteuse rotative. Suivant une variante, l'invention peut être réalisée de façon permanente sous la forme d'un outil rotatif à deux sens de marche, destiné uniquement à la pose des rivets tubulaires.
Dans l'un et l'au- tre cas, la construction de l'extrémité avant de l'outil reste la même.
En se référant aux figures 1 et 2, on voit qu'il est prévu à l'avant du cylindre moteur (non représenté), un écrou de blocage 10 fixé à ce cylindre. Une douille 11, dans laquelle est monté un palier 12 recevant l'extrémité avant d'un arbre 13, est fixée au moyen de l'écrou de blocage 10 sur le cylin- dre moteur de façon à ne pouvoir tourner et à s'étendre vers l'avant à travers cet écrou. L'arbre 13 est commandé directe- ment par le moteur et peut tourner dans un sens ou dans l'autre
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suivant le sens de rotation du moteur. Une enveloppe cylin- drique 14 comportant un prolongement 15 vissé sur son extré- mité extérieure, est fixée de façon amovible à l'avant de la douille 11 et entoure cette douille et l'arbre 13.
A l'inté- rieur de l'enveloppe 14 et de son prolongement, un arbre 16 est disposé suivant le même axe que l'arbre 13. Les arbres 13 et 16 fonctionnent respectivement comme arbre menant et arbre mené, et sont reliés par un dispositif d'accouplement à fric- tion agissant normalement pour transmettre le mouvement de ro- tation de l'un des arbres à l'autre. Comme représenté, l'ex- trémité extérieure de l'arbre 13 est creuse ou de forme tubu- laite et reçoit l'extrémité intérieure de l'arbre 16, avec liaison télescopique, l'arbre 16 étant, à cet endroit, d'un diamètre réduit pour s'ajuster dans l'alésage intérieur de l'arbre menant.
La surface intérieure de l'arbre 13 et la péri- phérie de l'extrémité intérieure de diamètre réduit de l'arbre 16 comportent des filets de vis complémentaires assurant une liaison de fonctionnement entre les éléments, telle qu'un mou- vement de rotation relatif entre les deux arbres provoque un mouvement axial de l'arbre mené. Un ressort à boudin 17 entou- rant les parties télescopantes des arbres 13 et 16 et comprimé entre les épaulements respectifs 18 et 12 de ces arbres, s'op- pose à un tel mouvement de rotation relatif. Le ressort 17 maintient un engagement par friction relativement ferme entre les parties filetées des arbres menant et mené et, en combinai- son avec les filets de vis, constitue un accouplement à fric- tion reliant les arbres pour assurer leur rotation d'un seul bloc.
Si l'arbre mené 16 rencontre, au cours de sa rotation, une résistance suffisante pour vaincre l'action du ressort 17. l'arbre menant 13 peut tourner par rapport à l'arbre mené, ce qui entraîne un mouvement axial de l'arbre mené vers l'avant ou vers l'arrière, suivant le sens de rotation de l'arbre me- nant .
A son extrémité avant, l'arbre mené 16 comporte un évidement longitudinal central 20, dans lequel la tige d'une broche 21 est montée sans possibilité de rotation. La broche est maintenue en place par des moyens usuels comprenant une bille 22 logée dans une ouverture radiale 23 de l'arbre et s'engageant dans une encoche 24 prévue sur la broche. La bille 22 est maintenue en place par une douille 25 déplaçable longi- tudinalement, entourant l'extrémité avant de l'arbre 16 et maintenue sur lui par un anneau fendu 26. Un ressort à boudin logé à l'intérieur de la douille 25, entre un épaulement
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intérieur 28 de cette dernière et une bride annulaire 29 de l'arbre, maintient la douille dans sa position avancée pour la- quelle elle obture l'ouverture radiale 23.
Pour enlever la bro- che 21, on pousse la douille 25 vers l'arrière, grâce à quoi l'épaulement 28 dégage l'ouverture 23,la bille 22 pouvant alors se dégager de l'encoche 24 lorsque la broche est enlevée.
La broche 21 fait saillie à travers l'extrémité avant ouverts du prolongement 15 de l'enveloppe et est filetée à son extrémité extérieure pour se visser dans le taraudage du rivet.
Le rivet ou écrou-rivet représenté en 31, qui passe à travers des ouvertures concordantes pratiquées dans deux pièces 32, 33 de feuille de métal, est de forme tubulaire et sa surface intérieure est taraudée sur environ la moitié de sa longueur.
Le taraudage commence près du milieu du rivet et s'étend jus- qu'à l'extrémité extérieure, c'est-à-dire celle opposée à la tête 31a. Le diamètre intérieur du rivet 31 est tel que la bro- che 21 peut y être insérée et le rivet relié opérativement à la broche par un mouvement axial initial des éléments et un mouvement de rotation ultérieur lorsque la broche rencontre le taraudage du rivet. L'outil a pour rôle, à la suite de cet en- gagement entre la broche et le rivet, d'arrêter automatiquement le mouvement de rotation de la broche et de provoquer un mouve- ment axial sans rotation de cette dernière vers l'arrière, tandis que la réaction de la force de traction et la pression du corps de l'outil sont exercées dans une direction tendant à empêcher le rivet de suivre le mouvement de la broche vers l'arrière.
Ceci a pour effet, comme représenté sur la figure 2, de faire flamber la partie du rivet comprise entre la tête 31a et le taraudage de façon à former un épaulement annulaire en dedans de la pièce de travail 33 intérieure, cet épaulement se conjuguant avec la tête 31a pour ancrer le rivet dans la paroi et établir une liaison permanente ferme entre les feuilles 32 et 33. L'application représentée, suivant laquelle la paroi est formée de deux feuilles reliées ensemble par l'opération de pose de rivets, a été choisie simplement à titre d'exemple étant donné que des écrous-rivets peuvent également être montés dans des parois formées d'une seule feuille.
Le rivet est flambé contre une enclume 34 qui est disposée à l'extrémité avant de l'outil et comporte un épaule- ment annulaire 35 faisant saillie vers l'avant, entourant la broche 21 et venant en prise avec la tête de rivet 31a. L'encla- me 34 est disposée suivant le même axe que la broche 21 et com- porte un alésage central 36 traversé par la broche. Ltalésage
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36 est de forme polygonale et la partie de la broche qui le traverse a une forme similaire et peut coulisser dans cet alé- sage (voir figure 4). Par conséquent, l'enclume est astreinte à tourner avec la broche mais peut se déplacer par rapport à elle dans la direction axiale.
Un moyeu 37 de l'enclume, s'é- tendant vers l'arrière, est monté dans un palier de butée 38 dont l'élément intérieur est fixé au moyeu 37, tandis que son élément extérieur repose normalement sur une bride intérieure 39 du prolongement 15 de l'enveloppe et peut se déplacer par rapport à lui. Entre le moyeu 37 et l'épaulement 35, l'enclume 34 comporte une bride circulaire munie de deux épaulements, l'épaulement intérieur étant en contact avec le palier de butée 38 et l'épaulement extérieur se trouvant juste dans le prolon- gement 15 de l'enveloppe, en avant de la bride intérieure 39.
Un anneau de tissu 41 qui, lorsque l'enclume vient en prise avec lui, agit comme accouplement ou frein à friction tendant à s'opposer à la rotation de l'enclume, est fixé à l'avant de la bride 39 et disposé entre cette bride et l'enclume 34.
L'enclume est normalement maintenue hors de contact de l'anneau 41 par la pression élastique d'un anneau fendu 42 réalisé en acier élastique et interposé entre l'arrière du palier de bu- tée 38 et un anneau d'espacement 43 qui bute contre l'avant de l'enveloppe 14.
Il est prévu un anneau de verrouillage 44 fixé dans un contre-alésage 45 prévu à l'arrière de l'enveloppe 14. Si l'on se réfère à la figure 3, on voit que la surface intérieure de l'anneau de verrouillage 44 comporte une série de rainures longitudinales 46 susceptibles de recevoir une bille de verrouil- lage 47 montée dans une ouverture transversale 48 pratiquée dans l'arbre mené 16. La bille 47 est poussée radialement vers l'extérieur par un ressort 49 logé dans l'ouverture 48 entre la bille et une douille 51 montée sur l'arbre mené. La douille 51 sert également à retenir la bille de verrouillage 47 à l'intérieur de l'ouverture 48, mais comporte une ouverture ra- diale à travers laquelle la bille peut faire saillie pour venir en liaison de fonctionnement avec les rainures 46* de l'anneau de verrouillage 44.
L'arbre mené 16 occupe normalement une position dans laquelle la bille de verrouillage 47 repose au- dessous de l'anneau 44 (figure 1).
Lorsque l'outil fonctionne, les organes occupent la position représentée sur la figure 1 pendant que l'outil est légèrement poussé vers l'avant au cours de l'avance de la broche à travers le rivet tubulaire. L'arbre de commande 13 et l'arbre mené 16 tournent alors comme un bloc grâce à la friction entre
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les filets, engendrée par la pression du ressort 17. L'enclume 34 tourne avec la broche pendant qu'elle se visse dans le rivet immobile et, au. cours de ce mouvement, l'ensemble de l'outil est tiré vers le rivet' jusqu'à ce que l'enclume vienne en con- tact avec la tête de rivet 31a.
Le mouvement de l'enclume vers l'avant, mais non sa rotation, cesse à ce moment et une rota- tion ultérieure de la broche provoque une avance de l'outil et de cette broche par rapport à l'enclume, et par suite une avance de l'anneau 43 qui se traduit par la compression du res- sort 42, cette avance ayant pour effet d'entraîner l'anneau de friction 41 porté par le prolongement de l'enveloppe, cet anneau s'approchant alors de et venant en contact avec l'en- clume. Une avance ultérieure provoque la compression de l'an- neau de friction 41 et un contact plus ferme entre l'enclume 34 et la tête 31a du riveta grâce à quoi le mouvement de rota- tion de l'enclume et, par conséquent, de la broche et de l'ar- bre mené 16 est ralenti et finalement arrêté du fait de l'ac- tion de freinage de l'anneau 41 sur l'enclume 34.
Cependant, l'arbre menant 13 continué à tourner et, du fait de sa liaison par vissage avec l'arbre mené, provoque un mouvement axial vers l'arrière de l'arbre mené 16 à l'intérieur de l'arbre 13, tirant ainsi la broche 21 dans une direction telle que le rivet flambe.
Durant la course active et immédiatement après que l'anneau, de freinage ou de friction 41 a arrêté la rotation de l'enclume 34 et que le rivet a commencé à flamber, la bille 47 pénètre dans l'agneau, de verrouillage 44, c'est-à-dire entre deux rainures 46. Une telle entrée de la bille est accompagnée d'un mouvement vers l'intérieur de cette bille dans le trou radial 48 en antagonisme à l'action élastique du ressort 49, grâce à l'action de came exercée par l'anneau 44 sur la bille 47. Lorsque le rivet flambe, l'enclume 34 a une tendance perma- nente à glisser contre le rivet et l'anneau 41 et la broche a tendance à se visser davantage dans le rivet.
Si, en fait, un léger glissement se produit, la bille 47 peut être entrainée jusqu'à ce qu'elle tombe dans la première rainure 46 atteinte, ce qui provoque une augmentation de la force de retenue exercée par le frein 41 pour arrêter toute rotation ultérieure de la broche dans le rivet.
Le mouvement de la broche pour la pose du rivet peut être interrompu en arrêtant le moteur lorsqu'on constate que le rivet a été posé de façon convenable. De préférence ce- pendant, l'arbre menant 13 est arrêté automatiquement de façon que soit assuré un mouvement d'amplitude prédéterminé de la
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broche. Ce résultat peut être obtenu dans les meilleures condi- tions dans le cas d'un outil pneumatique, en réglant la pres- sion de l'air fourni au moteur; dans le cas d'un outil commandé électriquement, un accouplement susceptible de transmettre un couple prédéterminé peut être interposé entre le moteur et l'arbre de commande. Lorsque la course active est achevée, les éléments sont dans la position représentée sur la figure 2, l'enveloppe 14, 15 se trouvant dans une position avancée par rapport à la broche 21.
Pour ramener les éléments à leur posi- tion originelle, représentée sur la figure 1, il est nécessaire de ramener l'enveloppe par rapport à la broche et également de faire tourner la broche en sens inverse pour la dégager du rivet 31.
Pour dégager la broche d'un rivet flambé et amener l'outil en position pour une nouvelle opération, il suffit de renverser le sens de rotation du moteur et, par conséquent, de l'arbre menant 13. Lors de ce changement de sens, les forces de réaction entre les filets de vis des arbfes 16 et 13 sont annulées et se développent dans le sens opposé. Ceci a pour résultat que l'arbre 13 entraîne l'arbre 16 dans sa rotation et, par suite, fait tourner la broche 21 qui se dégage du rivet.
Cependant, l'arbre 16 ne peut pas tourner de plus de 90P avant que la bille 47 soit amenée en position de verrouillage avec l'une des rainures longitudinales 46 de l'anneau 44 fixé sur l'enveloppe. Il en résulte que l'arbre 16 reste immobile, tandis que l'arbre 13 se déplace longitudinalement par rapport à lui.
Cet arbre 13 entraine avec lui l'enveloppe 14, 15 qui, tout d'abord, ramène la bride 39 en contact avec l'élément extérieur du palier de butée 38 (comme représenté sur la figure 1), le mouvement de retrait subséquent de l'enveloppe et du palier de butée 38 obligeant l'enclume 34, qui est fixée à ce palier de butée, à s'écarter du rivet, l'anneau 44 s'écartant lui-même de la bille 47, L'effet de verrouillage exercé par la bille 47 sur l'arbre mené 16 commence à diminuer lorsque l'extrémité avant de l'anneau 44 franchit le centre de la bille et il est finalement éliminé par le couple transmis à l'arbre mené 16 du fait de l'action du ressort 17.
Par suite de la libération qui en résulte, l'arbre mené tourne dans le même sens (lévogyre) que l'arbre menant 13 et, aussitôt qu'il atteint la même vi- tesse, le mouvement axial relatif cesse. Après que l'anneau 44 s'est soulevé pour se dégager de la bille 47, et tandis que l'arbre 16 tend à atteindre la vitesse de l'arbre 13, celui-ci monte encore légèrement le long de l'arbre 16 et amène ainsi l'anneau 44 au-dessus de la bille 47 dans la position relative représentée sur la figure 1. La broche 21 effectue alors un
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mouvement de rotation dansle sens du dévissage par rapport au taraudage du rivet et est ainsi éloignée de la pièce à tra- vailler jusqu'à ce que cette broche se dégage du rivet.
On remarquera que l'outil du présent dispositif con- vient très bien pour poser des rivets qui doivent être insérés dans la pièce à travailler en position invertie. Ceci nécessite que le rivet soit appliqué tout d'abord sur l'outil, puis inséré dans la pièce à travailler, tandis qu'il est monté sur la broche. Un grand nombre de rivets du type décrit ici sont réalisés avec une petite clavette placée sous la tête et s'en- gageant dans unelogement formé sur les feuilleté la pièce à travailler. Cette clavette empêche la rotation'du rivet lorsque le taraudage de ce dernier doit ultérieurement recevoir des moyens de fixation, tels par exemple qu'une vis ou un boulon.
Le rivet étant tenu,à la main avec la clavette vers le haut, il est monté sur la broche alors que cette,dernière tourne dans le sens pour lequel une traction est exercée sur le rivet vers l'enclume. Lorsque la tête de rivet vient en contact avec l'en- clume, l'outil est arrêté en fermant le papillon du moteur.
Après ce contact, un mouvement axial relatif suffisant entre le corps de l'outil et l'enclume est assuré par le ressort 42 avant que l'anneau de friction 41 arrête la rotation de l'en-
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elume . p.sa e1.'.B'I.ôbL... au. .lii!aLww. pour tenir compte du ralentisse- ment du moteur jusqu'à l'arrêt et de toute erreur de jugement quant au moment de la fermeture du papillon. La pression du ressort 42 appliquée par l'intermédiaire de l'enclume sur la tête de rivet maintient fermement ce dernier et il peut être facilement guidé dans la pièce à travailler, la clavette et son logement étant convenablement en prise l'une avec l'autre.
Lorsque la tête de rivet vient en contact avec la feuille ex- térieure de la pièce à travailler, le papillon peut être ouvert pour insérer de nouveau la broche dans le rivet et achever ainsi la compression da ressort 42 et finalement pour flamber le rivet contre l'enclume.