EP0119926A1 - Process and device for tightening screws or similar fasteners up to the yield point - Google Patents

Process and device for tightening screws or similar fasteners up to the yield point Download PDF

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Publication number
EP0119926A1
EP0119926A1 EP84400530A EP84400530A EP0119926A1 EP 0119926 A1 EP0119926 A1 EP 0119926A1 EP 84400530 A EP84400530 A EP 84400530A EP 84400530 A EP84400530 A EP 84400530A EP 0119926 A1 EP0119926 A1 EP 0119926A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
slope
torque
tightening
theoretical
angle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP84400530A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jacques Maugirard
Didier Rey
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TECNIMATIC
Original Assignee
TECNIMATIC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TECNIMATIC filed Critical TECNIMATIC
Publication of EP0119926A1 publication Critical patent/EP0119926A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for tightening screws or similar screwing members to the limit of elastic deformation.
  • the main object of the invention is therefore to remedy, as far as possible, the drawbacks of the methods and devices of the prior art and to propose an improved method and device which give better satisfaction to the various requirements of the practice, and which in particular provide a very rapid determination of the state of the fixing member leading to an almost instantaneous knowledge of this state, which therefore make it possible to effectively tighten the fixing member until its elastic deformation limit, which makes it possible to determine, at the start of the tightening phase, the qualities of the fixing member to possibly reject the defective fixing members, the device being at the same time compact and inexpensive both in manufacturing and maintenance while being compatible with the clamping tools currently used.
  • measurements are continued to determine the exact final characteristics of the tightening.
  • the determination of the quantities for controlling the rotation or stopping of the clamping device is carried out instantaneously and there is no need to predetermine the characteristics of the assembly to be performed; the clamping is therefore adapted to the particular characteristics of each clamping member, which allows effective clamping up to the limit of elastic deformation of the clamping member, and moreover, because the measurements are continued during from the final phase of tool rotation (due to the inertia of the equipment) from the emission of the stop order, it is ensured to know with the greatest possible precision the characteristics of the tightening finally performed.
  • the device according to the invention can be produced in the form of a particular electronic device. quite compact and / or bulky. It is possible, in this context, to use advanced techniques, such as a microprocessor or a microcomputer which ensures the management of all the means described and which determines, from data previously stored in memory, a sequence optimum operations.
  • Such a miniaturized device allows a predetermination of the operations to be carried out in such a way that, during the tightening process, the calculations are carried out with great speed and that the variations in the forces to which the tightening member is subjected can be followed by real time ; thus, it is possible to precisely achieve a tightening of the fastening member to its own elastic deformation limit, with an extremely minimal residual error due essentially to the inertia of rotation of the tightening member.
  • the speed of the calculations carried out according to a particular algorithm allows that the same device can ensure, thanks to an appropriate multiplexing, the simultaneous control of a large number (for example 20 or more) of clamping members taking into account the specific characteristics of each fixing member and clamping each fixing member to its own limit of elastic deformation.
  • the device of the invention is arranged as follows.
  • a suitable tightening device 2 such as a screwdriver, is rotated by motor means 3 which are placed under the control of control means arranged in accordance to the invention.
  • the clamping device and the motor means can be respectively of types known per se and there is no need to make a detailed description here.
  • a device 4 for measuring the torque actually exerted by the clamping device on the assembly member and a device 5 for measuring the angle of rotation actually traversed by the clamping device 2 The respective outputs of the two measurement devices 4 and 5 are respectively connected to two inputs of a calculation circuit 6 arranged to determine, from these two pieces of information, the practical slope of the tightening characteristic of the assembly considered.
  • control means Other information is provided to the control means.
  • a circuit 10 for displaying a number m such as 0 m ⁇ 0.5 has its output connected to an input of a cir calculation baking 11, a second input of which is connected to the output of the above calculation circuit 9; the calculation circuit 11 is able to determine a theoretical slope deduced from the observed slope by modification of its directing coefficient of the aforementioned ratio m.
  • the outputs of the calculation circuits 6 and 11 are respectively connected to the two inputs of a comparator circuit 12 the output of which is connected to an input of a circuit 13 for controlling positive rotation (that is to say in the direction of the screwing) of the driving means 3.
  • a circuit 15 for displaying a torque value increment has its output connected to a second input of the circuit 13 for controlling the rotation of the motor means 3.
  • a circuit 16 for displaying a rotation angle increment at its output connected to a second input of the circuit 13 for controlling the rotation of the motor means 3.
  • the operating mode of the device in FIG. 1 is as follows.
  • two tightening torque values are also set in a chosen manner so that the maximum precision can be obtained in determining the slope of the torque-angle of rotation characteristic, these two torque values corresponding to a gradient of relatively large torque corresponding to a theoretical slope of the torque-angle characteristic.
  • the assembly member 1 is then screwed on, while measuring two values corresponding to a relatively large torque gradient and a real slope of the torque-angle characteristic is deduced therefrom.
  • the calculation circuit 9 determines an observed slope corresponding to the difference between the values of the pre-tightening and tripping couples; the signal corresponding to this observed slope is supplied to the calculation circuit 11 which, as a function of the value m displayed, determines a theoretical slope which is deduced from the observed slope, by modification of the directing coefficient thereof of the aforementioned ratio m ( 0 m ⁇ 0.5) and which serves as the upper trigger limit for stopping tightening.
  • the comparator circuit 12 compares the output signals of the calculation circuits 6 and 11, in other words compares the practical slope to the theoretical slope, the practical slope being itself determined by the circuit 6 on the basis of the effective torque and the effective angle of rotation, the magnitudes of which are detected in 4 and 5.
  • the control circuit 13 is excited to cause the actuation of the motor means 3 so that the clamping member rotates for a torque increment equal to a fraction of the difference in torques setpoint.
  • a new determination of the practical slope is then made from the new values of the effective torque and the effective angle of rotation, and this practical slope is again compared with the theoretical slope.
  • the cycle continues until the practical slope is equal to or less than the theoretical slope, the instant at which the sign of the output signal from the comparator circuit 12 changes, which causes the control means 13 to de-energize and the Tightening.
  • the clamping member 2 performs a residual rotation between the intervention of the clamping stop control signal and the actual stop of the tool. In view of the fact that this residual rotation may not be negligible, it is expected that the measurements will continue until the tool is effectively stopped, so that the exact final characteristics of the assembly obtained are known.
  • a particularly advantageous implementation of the device of the invention which has just been described in general consists in providing a calculation algorithm making it possible to establish a rule which can be applied to programmed or calculated variables, essentially using simple instructions such as rotation, addition, or complement.
  • the measurement of the torque can be carried out using strain gauges.
  • the signal is planed and not integrated to avoid too long a response time.
  • the angular variation determined from an incrementer during the observation period can be arbitrary and therefore be chosen so that a binary value of the theoretical slope is obtained corresponding to the value offering the most precision.
  • FIG. 2 An example of a technological embodiment of a computing device using the algorithm which has just been presented and capable of managing the device represented in FIG. 1 is presented schematically in FIG. 2.
  • a microprocessor 17 for example of the 8048 type manufactured by IB-TEL (USA), is connected, via address bus 18, to a set 19 for processing information relating to couples and to a set 20 for processing information about angles.
  • microprocessor 17 Given the working speed of the microprocessor 17, it can be envisaged that it controls the operation of several clamping tools by means of multiplexing means known in themselves.
  • the assembly 19 comprises n pairs of input lines connected respectively to the corresponding inputs of n amplifiers 21-1 to 21-n with high gain, for example of the order of 1000 to 2000.
  • the outputs of the n amplifiers 21 are connected to n inputs respectively a multiplexing circuit 22, which can for example be an ADC 816 reference circuit manufactured by NATIONAL SEMI-CONDUCTOR; circuit 22 has a multiplexing control input group connected to the microprocessor by the address bus 18a.
  • the output of the multiplexing circuit 22 is connected to an input of an amplifier 23, which can have a gain of the order of 2 to 500, the other input of which is connected, on the one hand, to the output of a digital-analog converter circuit 24 used for zero adjustment and, on the other hand, for the output of a digital-analog converter circuit 25 for gain adjustment, the input of which is connected to the output of amplifier 23.
  • the output of the amplifier 23 is connected to the input of an analog-digital converter circuit 26.
  • the data bus 18 provides the management links between the microprocessor 17 and the converter circuits 24, 25 and 26.
  • the assembly 20 comprises n pair of input lines connected respectively to the corresponding inputs of n direction of rotation discriminators 27-1 to 27-n connected at output respectively to n binary counting units 28-1 to 28- not ; these are connected to the microprocessor 17 via address and data buses.
  • the microprocessor 17 is programmed to perform, for each clamping member 2, the functions shown in diagrammatic form in FIG. 2, the programming and arrangement of the microprocessor being able to be implemented without difficulty by those skilled in the art.

Abstract

In order to tighten a fastening element (1) up to the yield point: a pretightening torque value of the element (1) is determined (7); a release torque value is determined (8); from this is deduced (9) an observed slope corresponding to the difference between the prestressing and release torque values; a theoretical slope, deduced from the observed slope by modifying its leading coefficient by a ratio 0 < m < 0.50 (displayed at 10), is determined (11), the theoretical slope serving as upper release limit; the element (1) is rotated (control at 13) through an angle corresponding to an increment in the torque value (displayed at 15); the practical slope (6) is determined from the measured values of the actual torque (4) and the actual angle of rotation (5); the practical and theoretical slopes are compared (12); if the practical slope is greater than the theoretical slope, the element (1) is rotated for a torque increment (displayed at 16) equal to a fraction of the difference of the reference torques; and the three latter stages are repeated until the practical slope is equal to or less than the theoretical slope, at which point the order to stop tightening the element (1) intervenes. <IMAGE>

Description

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour serrer des vis ou des organes de vissage analogues jusqu'à la limite de déformation élastique.The present invention relates to a method and a device for tightening screws or similar screwing members to the limit of elastic deformation.

On connaît déjà un certain nombre de procédés et de dispositifs devant permettre le serrage de vis ou analogues jusqu'à la limite de déformation élastique.A number of methods and devices are already known which should allow the tightening of screws or the like up to the limit of elastic deformation.

Toutefois, pour la mise en oeuvre d'une de ces techniques connues, il est nécessaire de connaître, avant de procéder au serrage, la relation existant entre le couple exercé sur l'organe de fixation à serrer et l'angle de rotation correspondant ; de ce fait, il est nécessaire de connaître à l'avance les caractéristiques de l'assemblage à effectuer et il est nécessaire de prédéterminer les caractéristiques moyennes de serrage et de les utiliser au cours du fonctionnement des outils de serrage à commander.However, for the implementation of one of these known techniques, it is necessary to know, before proceeding with the tightening, the relationship existing between the torque exerted on the fixing member to be tightened and the corresponding angle of rotation; therefore, it is necessary to know in advance the characteristics of the assembly to be performed and it is necessary to predetermine the average clamping characteristics and to use them during the operation of the clamping tools to be controlled.

Il en résulte que le serrage à limite de déformation élastique obtenue par mise en oeuvre de cette technique connue ne donne pas satisfaction.As a result, tightening to the limit of elastic deformation obtained by using this known technique is not satisfactory.

D'autres techniques ont été mises au point pour tenter de pallier ces inconvénients et ont consisté à serrer l'organe de fixation jusqu'à la limite élastique ou jusqu'à un point également significatif correspondant à un changement notable de la pente d'une courbe caractéristique, telle qu'une courbe couple-angle de rotation tracée pour diverses conditions de serrage et correspondant donc à l'apparition d'un effort axial prédéterminé dans l'organe de fixation.Other techniques have been developed to try to overcome these drawbacks and have consisted in tightening the fixing member to the elastic limit or to an equally significant point corresponding to a significant change in the slope of a characteristic curve, such as a torque-angle of rotation curve plotted for various clamping conditions and therefore corresponding to the appearance of a predetermined axial force in the fixing member.

Toutefois, les moyens de calculs devant être mis en oeuvre à cet effet conduisent à des temps de réponse trop longs, nécessitant soit une durée d'opération trop importante pour convenir à une production de masse, soit une multiplication du procédé afin d'augmenter sa capacité en nombre d'outils de serrage, ce qui entraîne un accroissement des coûts.However, the calculation means to be used for this purpose lead to too long response times, requiring either too long an operation time to be suitable for mass production, or a multiplication of the process in order to increase its capacity in number of clamping tools, which increases costs.

L'invention a donc essentiellement pour buts de remédier, dans toute la mesure du possible, aux inconvénients des procédés et dispositifs de l'art antérieur et de proposer un procédé et un dispositif perfectionnés qui donnent mieux satisfaction aux diverses exigences de la pratique, et qui en particulier procurent une très grande rapidité de détermination de l'état de l'organe de fixation conduisant à une connaissance pratiquement instantanée de cet état, qui permettent donc d'effectuer de façon effective le serrage de l'organe de fixation jusqu'à sa limite de déformation élastique, qui permettent de déterminer, en début de phase de serrage, les qualités de l'organe de fixation pour éventuellement rejeter les organes de fixation défectueux, le dispositif étant parallèlement compact et peu coûteux aussi bien à la fabrication qu'à l'entretien tout en étant compatible avec les outils de serrage actuellement utilisés.The main object of the invention is therefore to remedy, as far as possible, the drawbacks of the methods and devices of the prior art and to propose an improved method and device which give better satisfaction to the various requirements of the practice, and which in particular provide a very rapid determination of the state of the fixing member leading to an almost instantaneous knowledge of this state, which therefore make it possible to effectively tighten the fixing member until its elastic deformation limit, which makes it possible to determine, at the start of the tightening phase, the qualities of the fixing member to possibly reject the defective fixing members, the device being at the same time compact and inexpensive both in manufacturing and maintenance while being compatible with the clamping tools currently used.

A ces fins, selon un premier aspect de l'invention qui est relatif à un procédé, on prévoit la succession des étapes suivantes :

  • a) on détermine une valeur de couple de préserrage de l'organe de fixation ;
  • b) on détermine une valeur de couple d'autorisation de déclenchement ;
  • c) on en déduit une pente observée correspondant à l'écart entre les valeurs des couples de préserrage et de déclenchement ;
  • d) on détermine une pente théorique déduite de la pente observée par modification de son coefficient directeur d'un rapport 0 < m < 0,50, la pente théorique servant de limite supérieure de déclenchement ;
  • e) on fait tourner l'organe de fixation d'un angle correspondant à un incrément de valeur de couple ;
  • f) on détermine la pente pratique à partir des valeurs mesurées du couple effectif et de l'angle de rotation effectif ;
  • g) on compare la pente pratique à la pente théorique ;
  • h) si la pente pratique est supérieure à la pente théorique, on fait tourner l'organe de serrage pour un incrément de couple égal à une fraction de la différence des couples de consigne ;
  • i) puis on reprend les étapes f) à h) jusqu'à ce que la pente pratique soit égale ou inférieure à la pente théorique, instant auquel intervient l'ordre direct du serrage de l'organe de fixation.
For these purposes, according to a first aspect of the invention which relates to a process, the following steps are planned:
  • a) a value of pre-tightening torque of the fixing member is determined;
  • b) a trigger authorization torque value is determined;
  • c) an observed slope is deduced therefrom corresponding to the difference between the values of the pre-tightening and tripping couples;
  • d) a theoretical slope determined from the observed slope is determined by modifying its directing coefficient by a ratio 0 <m <0.50, the theoretical slope serving as the upper trigger limit;
  • e) the fixing member is rotated by an angle corresponding to a torque value increment;
  • f) the practical slope is determined from the measured values of the effective torque and the effective angle of rotation;
  • g) comparing the practical slope with the theoretical slope;
  • h) if the practical slope is greater than the theoretical slope, the tightening member is rotated for a torque increment equal to a fraction of the difference in the set torques;
  • i) then steps f) to h) are repeated until the practical slope is equal to or less than the theoretical slope, instant at which the direct order of tightening of the fixing member intervenes.

De préférence, enfin, entre l'émission de l'ordre d'arrêt et l'arrêt effectif de l'outil, on continue à effectuer les mesures pour déterminer les caractéristiques finales exactes du serrage.Preferably, finally, between the issuance of the stop command and the actual stop of the tool, measurements are continued to determine the exact final characteristics of the tightening.

Grâce à ce procédé, la détermination des grandeurs de commande de rotation ou d'arrêt de l'appareil de serrage est effectuée de façon instantanée et il n'est pas besoin de prédéterminer les caractéristiques de l'assemblage à effectuer ; le serrage est donc adapté aux caractéristiques particulières de chaque organe de serrage, ce qui autorise un serrage effectif jusqu'à la limite de déformation élastique de l'organe de serrage, et de plus, du fait que l'on poursuit les mesures au cours de la phase finale de rotation de l'outil (due à l'inertie de l'appareillage) à partir de l'émission de I'ardre d'arrêt, on est assuré de connaître avec la plus grande précision possible les caractéristiques du serrage finalement effectué.Thanks to this process, the determination of the quantities for controlling the rotation or stopping of the clamping device is carried out instantaneously and there is no need to predetermine the characteristics of the assembly to be performed; the clamping is therefore adapted to the particular characteristics of each clamping member, which allows effective clamping up to the limit of elastic deformation of the clamping member, and moreover, because the measurements are continued during from the final phase of tool rotation (due to the inertia of the equipment) from the emission of the stop order, it is ensured to know with the greatest possible precision the characteristics of the tightening finally performed.

En outre, il est possible de prédéterminer, au tout début de l'opération de serrage, les caractéristiques essentielles de l'organe de serrage et de contrôler à ce moment-là si l'organe de serrage présente la résistance mécanique suffisante pour effectuer l'assemblage désiré dans les tolérances imposées ; il est ainsi possible de rejeter des organes de serrage défectueux dès le début du processus de serrage, d'où un gain de temps appréciable ; ce gain de temps est d'autant plus appréciable qu'il n'y a plus rupture mécanique de l'organe de serrage et que l'on évite ainsi un démontage complet et un reconditionnement des divers éléments, ainsi que, dans certains cas, une opération coûteuse d'extraction de l'organe de serrage rompu. Dans ce but, on prévoit que le procédé conforme à l'invention tel qu'exposé ci-dessus est précédé des étapes qui suivent :

  • - on met en consigne deux valeurs de couple de vissage choisies de manière telle que la précision maximum puisse être obtenue dans la détermination de la pente de la caractéristique couple-angle de rotation, ces deux valeurs de couple représentant un écart de couple relativement important correspondant à une pente théorique de la caractéristique couple-angle,
  • - on procède au vissage de la vis,
  • - on mesure deux valeurs correspondant à un écart de couple relativement important et on en déduit une pente réelle de la caractéristique couple-angle,
  • - on compare la pente réelle avec la pente théorique,
  • - si la pente observée est hors des tolérances de la pente spécifiée, l'assemblage est rejeté et le cycle est interrompu,
  • - si la pente observée est à l'intérieur des tolérances de la pente spécifiée, on poursuit le serrage comme indiqué dans la revendication 1.
In addition, it is possible to predetermine, at the very start of the tightening operation, the essential characteristics of the tightening member and to check at this time whether the tightening member has sufficient mechanical strength to perform the '' desired assembly within the tolerances imposed; it is thus possible to reject faulty clamping devices at the start of the clamping process, saving significant time; this saving of time is all the more appreciable since there is no longer any mechanical rupture of the tightening member and that this avoids complete disassembly and reconditioning of the various elements, as well as, in certain cases, a costly operation of extracting the broken clamping member. To this end, provision is made for the process according to the invention as set out above to be preceded by the following steps:
  • - two tightening torque values chosen are set so that the maximum precision can be obtained in determining the slope of the torque-angle of rotation characteristic, these two torque values representing a relatively large torque difference corresponding to a theoretical slope of the torque-angle characteristic,
  • - the screw is screwed on,
  • - two values are measured corresponding to a relatively large torque difference and a real slope of the torque-angle characteristic is deduced therefrom,
  • - we compare the real slope with the theoretical slope,
  • - if the observed slope is outside the tolerances of the specified slope, the assembly is rejected and the cycle is interrupted,
  • - if the observed slope is within the tolerances of the specified slope, tightening continues as indicated in claim 1.

Selon un second aspect de l'invention qui est relatif à un dispositif, on prévoit la combinaison des moyens suivants :

  • - des moyens d'affichage et de consignage d'une valeur de couple de préserrage de l'organe de fixation ;
  • - des moyens d'affichage et de consignage d'une valeur de couple de déclenchement ;
  • - des moyens de calcul dont les entrées sont raccordées aux sorties respectives des moyens d'affichage susmentionnés, et aptes à calculer une pente observée correspondant à l'écart entre les valeurs des couples de préserrage et de déclenchement ;
  • - des moyens d'affichage d'un rapport m tel que 0 < m 5 0,50;
  • - des moyens de calcul dont les entrées sont raccordées aux sorties respectives des susdits moyens de calcul et des susdits moyens d'affichage et aptes à calculer une pente théorique déduite de la pente observée par modification de son coefficient directeur dudit rapport m ;
  • - des moyens d'affichage et de mesure d'un incrément de valeur de couple ;
  • - des moyens de mesure du couple effectivement exercé par l'appareil de serrage ;
  • - des moyens de mesure de l'angle de rotation effectivement parcouru par l'appareil de serrage ;
  • - des moyens de calcul dont les entrées sont connectées aux sorties respectives des moyens de mesure précités et qui sont aptes à calculer la pente pratique ;
  • - des moyens comparateurs dont les entrées sont connectées aux sorties respectives des moyens de calcul précités et qui sont aptes a comparer des signaux représentatifs des pentes pratique et théorique ;
  • - des moyens d'affichage d'un incrément d'angle de rotation;
  • - des moyens de commande de rotation positive des moyens moteurs de l'organe de serrage, dont une première entrée est raccordée à la sortie des moyens comparateurs, dont une deuxième entrée est raccordée à la sortie des susdits moyens d'affichage d'un incrément de valeur de couple, et dont une troisième entrée est raccordée à la sortie des susdits moyens d'affichage d'un incrément d'angle de rotation.
According to a second aspect of the invention which relates to a device, the following means are provided for:
  • - means for displaying and recording a value of pre-tightening torque of the fixing member;
  • - means for displaying and recording a trigger torque value;
  • - Calculation means, the inputs of which are connected to the respective outputs of the aforementioned display means, and capable of calculating an observed slope corresponding to the difference between the values of the pre-tightening and tripping couples;
  • - means for displaying a ratio m such that 0 <m 5 0.50;
  • calculation means, the inputs of which are connected to the respective outputs of the above calculation means and of the above display means and capable of calculating a theoretical slope deduced from the observed slope by modifying its directing coefficient of said ratio m;
  • - means for displaying and measuring a torque value increment;
  • - means for measuring the torque actually exerted by the tightening device;
  • means for measuring the angle of rotation actually traversed by the clamping device;
  • - Calculation means whose inputs are connected to the respective outputs of the aforementioned measuring means and which are capable of calculating the practical slope;
  • - Comparator means, the inputs of which are connected to the respective outputs of the abovementioned calculation means and which are capable of comparing signals representative of the practical and theoretical slopes;
  • - means for displaying an increment of angle of rotation;
  • means for controlling positive rotation of the motor means of the clamping member, a first input of which is connected to the output of the comparator means, a second input of which is connected to the output of the above means for displaying an increment of torque value, and a third input of which is connected to the output of the above-mentioned means for displaying an increment of angle of rotation.

Le dispositif conforme à l'invention peut être réalisé sous forme d'un dispositif électronique particulièrement compact et/ou encombrant. Il est possible, dans ce contexte, de faire appel à des techniques évoluées, telles qu'un microprocesseur ou un micro-ordinateur qui assure la gestion de tous les moyens décrits et qui détermine, à partir de données préalablement mises en mémoire, un déroulement optimum des opérations. Un tel dispositif miniaturisé autorise une prédétermination des opérations à effectuer de telle manière que, au cours du processus de serrage, les calculs soient effectués avec une très grande rapidité et que les variations des efforts auxquels sont soumis l'organe de serrage puissent être suivies en temps réel ; ainsi, il est possible de parvenir de façon précise à un serrage de l'organe de fixation jusqu'à sa propre limite de déformation élastique, avec une erreur résiduelle extrêmement minime due essentiellement à l'inertie de rotation de l'organe de serrage.The device according to the invention can be produced in the form of a particular electronic device. quite compact and / or bulky. It is possible, in this context, to use advanced techniques, such as a microprocessor or a microcomputer which ensures the management of all the means described and which determines, from data previously stored in memory, a sequence optimum operations. Such a miniaturized device allows a predetermination of the operations to be carried out in such a way that, during the tightening process, the calculations are carried out with great speed and that the variations in the forces to which the tightening member is subjected can be followed by real time ; thus, it is possible to precisely achieve a tightening of the fastening member to its own elastic deformation limit, with an extremely minimal residual error due essentially to the inertia of rotation of the tightening member.

En outre, on notera que cette précision accrue par rapport aux dispositifs antérieurs est obtenue sans augmentation de la durée des opérations de serrage.In addition, it will be noted that this increased precision compared to the prior devices is obtained without increasing the duration of the tightening operations.

Enfin, lorsqu'on a recours à un traitement des données par microprocesseur ou microordinateur, la rapidité des calculs effectués suivant un algorythme particulier autorise qu'un même dispositif puisse assurer, grâce à un multiplexage approprié, la commande simultanée d'un grand nombre (par exemple 20 ou plus) d'organes de serrage avec prise en compte des caractéristiques propres de chaque organe de fixation et serrage de chaque organe de fixation jusqu'à sa propre limite de déformation élastique.Finally, when a data processing by microprocessor or microcomputer is used, the speed of the calculations carried out according to a particular algorithm allows that the same device can ensure, thanks to an appropriate multiplexing, the simultaneous control of a large number ( for example 20 or more) of clamping members taking into account the specific characteristics of each fixing member and clamping each fixing member to its own limit of elastic deformation.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit de certains modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples purement illustratifs ; dans cette description, on se réfère aux dessins annexés sur lesquels :

  • - la figure 1 est un schéma-bloc simplifié d'un mode de réalisation d'un dispositif de serrage conforme à l'invention ; et
  • - la figure 2 est un schéma-bloc illustrant un exemple de réalisation pratique d'un dispositif de gestion du mode de réalisation de la figure 1.
The invention will be better understood on reading the detailed description which follows of certain embodiments given solely by way of purely illustrative examples; in this description, reference is made to the appended drawings in which:
  • - Figure 1 is a simplified block diagram of an embodiment of a clamping device according to the invention; and
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a practical embodiment of a device for managing the embodiment of FIG. 1.

En se référant tout d'abord à la figure 1, le dispositif de l'invention est agencé de la manière suivante.Referring first to Figure 1, the device of the invention is arranged as follows.

Pour serrer un organe d'assemblage 1 tel qu'une vis, un appareil de serrage adapté 2, tel qu'un tourne-vis, est entraîné en rotation par des moyens moteurs 3 qui sont placés sous la dépendance de moyens de commande agencés conformément à l'invention. L'appareil de serrage et les moyens moteurs peuvent être respectivement de types en soi connus et il n'y a,pas lieu d'en faire ici une description détaillée.To tighten an assembly member 1 such as a screw, a suitable tightening device 2, such as a screwdriver, is rotated by motor means 3 which are placed under the control of control means arranged in accordance to the invention. The clamping device and the motor means can be respectively of types known per se and there is no need to make a detailed description here.

Associés aux moyens moteurs, on trouve un dispositif 4 de mesure du couple effectivement exercé par l'appareil de serrage sur l'organe d'assemblage et un dispositif 5 de mesure de l'angle de rotation effectivement parcouru par l'appareil de serrage 2. Les sorties respectives des deux dispositifs de mesure 4 et 5 sont raccordées respectivement à deux entrées d'un circuit de calcul 6 agencé pour déterminer, à partir de ces deux informations, la pente pratique de la caractéristique de serrage de l'assemblage considéré.Associated with the driving means, there is a device 4 for measuring the torque actually exerted by the clamping device on the assembly member and a device 5 for measuring the angle of rotation actually traversed by the clamping device 2 The respective outputs of the two measurement devices 4 and 5 are respectively connected to two inputs of a calculation circuit 6 arranged to determine, from these two pieces of information, the practical slope of the tightening characteristic of the assembly considered.

D'autres informations sont fournies aux moyens de commande.Other information is provided to the control means.

Un circuit 7 d'affichage et de consignage d'une valeur de couple de préserrage de l'organe de fixation et un circuit 8 d'affichage et de consignage d'une valeur de couple de déclenchement sur leurs sorties raccordées respectivement aux deux entrées d'un circuit 9 de calcul de la pente observée correspondant à l'écart entre les valeurs des couples de préserrage et de déclenchement.A circuit 7 for displaying and recording a pre-tightening torque value of the fixing member and a circuit 8 for displaying and recording a tripping torque value on their outputs connected respectively to the two inputs d 'A circuit 9 for calculating the observed slope corresponding to the difference between the values of the pre-tightening and tripping couples.

Un circuit 10 d'affichage d'un nombre m tel que 0 m ≤ 0,5, a sa sortie raccordée à une entrée d'un circuit de calcul 11 dont une seconde entrée est reliée à la sortie du susdit circuit de calcul 9 ; le circuit de calcul 11 est apte à déterminer une pente théorique déduite de la pente observée par modification de son coefficient directeur du rapport m précité.A circuit 10 for displaying a number m such as 0 m ≤ 0.5, has its output connected to an input of a cir calculation baking 11, a second input of which is connected to the output of the above calculation circuit 9; the calculation circuit 11 is able to determine a theoretical slope deduced from the observed slope by modification of its directing coefficient of the aforementioned ratio m.

Les sorties des circuits de calcul 6 et 11 sont raccordés respectivement aux deux entrées d'un circuit comparateur 12 dont la sortie est connectée à une entrée d'un circuit 13 de commande de rotation positive (c'est-à-dire dans le sens du vissage) des moyens moteurs 3.The outputs of the calculation circuits 6 and 11 are respectively connected to the two inputs of a comparator circuit 12 the output of which is connected to an input of a circuit 13 for controlling positive rotation (that is to say in the direction of the screwing) of the driving means 3.

Un circuit 15 d'affichage d'un incrément de valeur de couple a sa sortie connectée à une seconde entrée du circuit 13 de commande de rotation des moyens moteurs 3.A circuit 15 for displaying a torque value increment has its output connected to a second input of the circuit 13 for controlling the rotation of the motor means 3.

Enfin, un circuit 16 d'affichage d'un incrément d'angle de rotation à sa sortie connectée à une seconde entrée du circuit 13 de commande de rotation des moyens moteurs 3.Finally, a circuit 16 for displaying a rotation angle increment at its output connected to a second input of the circuit 13 for controlling the rotation of the motor means 3.

Le mode de fonctionnement du dispositif de la figure 1 est le suivant.The operating mode of the device in FIG. 1 is as follows.

On affiche dans le circuit d'entrée de données 7, 8, 10, 15 et 16 les paramètres nécessaires, savoir :

  • - une valeur de couple de préserrage de l'organe de fixation pour le circuit 7,
  • - une valeur de couple de déclenchement pour le circuit 8,
  • - une valeur du rapport m comprise entre 0 et 0,5 pour le circuit 10,
  • - un incrément de valeur de couple pour le circuit 15,
  • - un incrément d'angle de rotation pour le circuit 16.
The necessary parameters are displayed in the data input circuit 7, 8, 10, 15 and 16, namely:
  • a value of pre-tightening torque of the fixing member for the circuit 7,
  • - a value of tripping torque for circuit 8,
  • - a value of the ratio m of between 0 and 0.5 for circuit 10,
  • - a torque value increment for circuit 15,
  • - a rotation angle increment for circuit 16.

Par ailleurs, on met également en consigne deux valeurs de couple de vissage choisies de manière telle que la précision maximum puisse être obtenue dans la détermination de la pente de la caractéristique couple-angle de rotation, ces deux valeurs de couple correspondant à un gradient de couple relativement important correspondant à une pente théorique de la caractéristique couple-angle.In addition, two tightening torque values are also set in a chosen manner so that the maximum precision can be obtained in determining the slope of the torque-angle of rotation characteristic, these two torque values corresponding to a gradient of relatively large torque corresponding to a theoretical slope of the torque-angle characteristic.

On procède alors au vissage de l'organe d'assemblage 1, tout en mesurant deux valeurs correspondant à un gradient de couple relativement important et on en déduit une pente réelle de la caractéristique couple-angle.The assembly member 1 is then screwed on, while measuring two values corresponding to a relatively large torque gradient and a real slope of the torque-angle characteristic is deduced therefrom.

Finalement, on compare la pente réelle avec la pente théorique :

  • - si la pente réelle est inférieure à la pente mesurée, l'organe d'assemblage est défectueux, l'assemblage est démonté et l'organe d'assemblage est rejeté ;
  • - si par contre la pente réelle est égale ou supérieure à la pente théorique, on poursuit le serrage conformément à l'invention.
Finally, we compare the real slope with the theoretical slope:
  • - if the actual slope is less than the measured slope, the assembly member is defective, the assembly is disassembled and the assembly member is rejected;
  • - on the other hand, if the actual slope is equal to or greater than the theoretical slope, tightening is continued in accordance with the invention.

Le circuit de calcul 9 détermine alors une pente observée correspondant à l'écart entre les valeurs des couples de préserrage et de déclenchement ; le signal correspondant à cette pente observée est fourni au circuit de calcul 11 qui, en fonction de la valeur m affichée, détermine une pente théorique qui est déduite de la pente observée, par modification du coefficient directeur de celle-ci du rapport m susmentionné (0 m ≤ 0,5) et qui sert de limite supérieure de déclenchement pour l'arrêt du serrage.The calculation circuit 9 then determines an observed slope corresponding to the difference between the values of the pre-tightening and tripping couples; the signal corresponding to this observed slope is supplied to the calculation circuit 11 which, as a function of the value m displayed, determines a theoretical slope which is deduced from the observed slope, by modification of the directing coefficient thereof of the aforementioned ratio m ( 0 m ≤ 0.5) and which serves as the upper trigger limit for stopping tightening.

L'organe de fixation ayant tourné, sous l'action des moyens moteurs 3, d'un angle correspondant à un incrément de valeur de couple, le circuit comparateur 12 compare les signaux de sortie des circuits de calcul 6 et 11, autrement dit compare la pente pratique à la pente théorique, la pente pratique étant elle-même déterminée par le circuit 6 à partir du couple effectif et de l'angle de rotation effectif dont les grandeurs sont détectées en 4 et 5.The fastener having turned, under the action of the motor means 3, by an angle corresponding to an increment of torque value, the comparator circuit 12 compares the output signals of the calculation circuits 6 and 11, in other words compares the practical slope to the theoretical slope, the practical slope being itself determined by the circuit 6 on the basis of the effective torque and the effective angle of rotation, the magnitudes of which are detected in 4 and 5.

Pour un signe donné du circuit comparateur 12 traduisant le fait que la pente pratique est supérieure à la pente théorique, le circuit de commande 13 est excité pour provoquer la mise en fonction des moyens moteurs 3 de manière que l'organe de serrage tourne pour un incrément de couple égal à une fraction de la différence des couples de consigne.For a given sign of the comparator circuit 12 reflecting the fact that the practical slope is greater than the theoretical slope, the control circuit 13 is excited to cause the actuation of the motor means 3 so that the clamping member rotates for a torque increment equal to a fraction of the difference in torques setpoint.

On effectue alors une nouvelle détermination de la pente pratique à partir des nouvelles valeurs du couple effectif et de l'angle de rotation effectif, et cette pente pratique est à nouveau comparée à la pente théorique. Le cycle se poursuit jusqu'à ce que la pente pratique soit égale ou inférieure à la pente théorique, instant auquel le signe du signal de sortie du circuit comparateur 12 change, ce qui provoque la désexcitation des moyens de commande 13 et l'arrêt du serrage.A new determination of the practical slope is then made from the new values of the effective torque and the effective angle of rotation, and this practical slope is again compared with the theoretical slope. The cycle continues until the practical slope is equal to or less than the theoretical slope, the instant at which the sign of the output signal from the comparator circuit 12 changes, which causes the control means 13 to de-energize and the Tightening.

Toutefois, en raison de l'inertie des masses tournantes, l'organe de serrage 2 effectue une rotation résiduelle entre l'intervention du signal de commande d'arrêt de serrage et l'arrêt effectif de l'outil. Compte tenu du fait que cette rotation résiduelle peut ne pas être négligeable, on prévoit que les mesures se poursuivent jusqu'à l'arrêt effectif de l'outil, de manière que l'on connaisse les caractéristiques exactes finales de l'ensemble obtenu.However, due to the inertia of the rotating masses, the clamping member 2 performs a residual rotation between the intervention of the clamping stop control signal and the actual stop of the tool. In view of the fact that this residual rotation may not be negligible, it is expected that the measurements will continue until the tool is effectively stopped, so that the exact final characteristics of the assembly obtained are known.

Une mise en oeuvre particulièrement intéressante du dispositif de l'invention qui vient d'être décrit de façon générale consiste à prévoir un algorithme de calcul permettant d'établir une règle pouvant s'appliquer à des variables programmées ou calculées, en faisant appel essentiellement à des instructions simples telles que rotation, addition, ou complément.A particularly advantageous implementation of the device of the invention which has just been described in general consists in providing a calculation algorithm making it possible to establish a rule which can be applied to programmed or calculated variables, essentially using simple instructions such as rotation, addition, or complement.

Une telle solution permet de recourir aux solutions technologiques les plus évoluées pour ce qui est de la rapidité du traitement des informations et de la simplicité des termes intervenant dans l'opération effectuée.Such a solution makes it possible to use the most advanced technological solutions with regard to the speed of information processing and the simplicity of the terms involved in the operation carried out.

Un exemple général d'un algorithme approprié pour une résolution de 2 X est le suivant :

  • Pente observée kobs :
    Figure imgb0001
  • Pente théorique kth :
    Figure imgb0002
A general example of an algorithm suitable for a resolution of 2 X is as follows:
  • Kobs observed slope:
    Figure imgb0001
  • Theoretical slope k th :
    Figure imgb0002

Variation de la loupe de transport de la pente théorique :

Figure imgb0003
Variation of the transport magnifier of the theoretical slope:
Figure imgb0003

Avance de la loupe de transport de la pente théorique :

Figure imgb0004
Advance of the transport magnifier of the theoretical slope:
Figure imgb0004

Pente pratique kprat :

Figure imgb0005
Avec α1 =
Figure imgb0006
et εα étant le reliquat de α.Practical slope k p ra t:
Figure imgb0005
 With α 1 =
Figure imgb0006
 and εα being the remainder of α.

Inéquation de déclenchement :

Figure imgb0007
avec les conventions suivantes :

  • Bi = valeur binaire de...
  • Cpl dec = couple de déclenchement
  • Cpl press = couple de préserrage
  • ......... = complément de...
  • a = variation angulaire
Trigger inequality:
Figure imgb0007
 with the following conventions:
  • Bi = binary value of ...
  • Cpl dec = tripping torque
  • Cpl press = pre-tightening torque
  • ......... = complement of ...
  • a = angular variation

Toutes les expressions qui viennent d'être indiquées peuvent être réalisées par un algorithme simple (1, 1/4, 1/16), ce qui présente un intérêt essentiel du point de vue de la rapidité du traitement des informations.All the expressions which have just been indicated can be carried out by a simple algorithm (1, 1/4, 1/16), which is of essential interest from the point of view of the speed of information processing.

On notera également, pour ce qui concerne la mise en oeuvre technologique, que la mesure du couple peut être effectuée à l'aide de jauges de contrainte. Pour écarter certaines perturbations du signal ainsi obtenu, le signal est raboté et non pas intégré pour éviter un temps de réponse trop important.It will also be noted, with regard to the technological implementation, that the measurement of the torque can be carried out using strain gauges. To screen ter certain disturbances of the signal thus obtained, the signal is planed and not integrated to avoid too long a response time.

Le choix de la "loupe" d'observation à partir des consignes des valeurs de couple de déclenchement et de couple de préserrage permet une recherche appropriée de la zone d'intervention.The choice of the "magnifying glass" of observation from the setpoints of the triggering torque and pre-tightening torque values allows an appropriate search of the intervention zone.

La variation angulaire a déterminée à partir d'un incrémenteur pendant la durée d'observation peut être quelconque et de ce fait être choisie de manière que l'on obtienne une valeur binaire de la pente théorique correspondant à la valeur offrant le plus de précision.The angular variation determined from an incrementer during the observation period can be arbitrary and therefore be chosen so that a binary value of the theoretical slope is obtained corresponding to the value offering the most precision.

D'une façon pratique, une résolution de 28 est celle qui semble devoir conduire aux avantages les plus intéressants du point de vue simplicité de mise en oeuvre et rapidité de calcul.In a practical way, a resolution of 28 is the one which seems to lead to the most interesting advantages from the point of view of simplicity of implementation and speed of calculation.

Un exemple de réalisation technologique d'un dispositif de calcul utilisant l'algorithme qui vient d'être présenté et apte à gérer le dispositif représenté à la figure 1 est présenté de façon schématique à la figure 2.An example of a technological embodiment of a computing device using the algorithm which has just been presented and capable of managing the device represented in FIG. 1 is presented schematically in FIG. 2.

Un microprocesseur 17, par exemple du type 8048 fabriqué par IB-TEL (USA) , est relié, par l'intermédiaire de bus d'adresses 18, à un ensemble 19 de traitement des informations relatives aux couples et à un ensemble 20 de traitement des informations relatives aux angles.A microprocessor 17, for example of the 8048 type manufactured by IB-TEL (USA), is connected, via address bus 18, to a set 19 for processing information relating to couples and to a set 20 for processing information about angles.

Compte tenu de la vitesse de travail du microprocesseur 17, on peut envisager qu'il contrôle le fonctionnement de plusieurs outils de serrage par l'intermédiaire de moyens de multiplexage connus en eux-mêmes.Given the working speed of the microprocessor 17, it can be envisaged that it controls the operation of several clamping tools by means of multiplexing means known in themselves.

Ainsi, l'ensemble 19 comporte n paires de lignes d'entréés raccordées respectivement aux entrées correspondantes de n amplificateurs 21-1 à 21-n à gain élevé, par exemple de l'ordre de 1000 à 2000. Les sorties des n amplificateurs 21 sont raccordées respectivement à n entrées d'un circuit de multiplexage 22, qui peut par exemple être un circuit référence ADC 816 fabriqué par NATIONAL SEMI-CONDUCTOR ; le circuit 22 possède un groupe d'entrée de commande de multiplexage relié au microprocesseur par le bus d'adresse 18a.Thus, the assembly 19 comprises n pairs of input lines connected respectively to the corresponding inputs of n amplifiers 21-1 to 21-n with high gain, for example of the order of 1000 to 2000. The outputs of the n amplifiers 21 are connected to n inputs respectively a multiplexing circuit 22, which can for example be an ADC 816 reference circuit manufactured by NATIONAL SEMI-CONDUCTOR; circuit 22 has a multiplexing control input group connected to the microprocessor by the address bus 18a.

La sortie du circuit de multiplexage 22 est reliée à une entrée d'un amplificateur 23, pouvant avoir un gain de l'ordre de 2 à 500, dont l'autre entrée est connectée, d'une part, à la sortie d'un circuit convertisseur numérique-analogique 24 servant au réglage de zéro et, d'autre part, à la sortie d'un circuit convertisseur numérique-analogique 25 de réglage de gain dont l'entrée est connectée à la sortie de l'amplificateur 23.The output of the multiplexing circuit 22 is connected to an input of an amplifier 23, which can have a gain of the order of 2 to 500, the other input of which is connected, on the one hand, to the output of a digital-analog converter circuit 24 used for zero adjustment and, on the other hand, for the output of a digital-analog converter circuit 25 for gain adjustment, the input of which is connected to the output of amplifier 23.

Enfin, la sortie de l'amplificateur 23 est connectée à l'entrée d'un circuit convertisseur analogique- numérique 26.Finally, the output of the amplifier 23 is connected to the input of an analog-digital converter circuit 26.

Le bus de données 18 assure les liaisons de gestion entre le microprocesseur 17 et les circuits convertisseurs 24, 25 et 26.The data bus 18 provides the management links between the microprocessor 17 and the converter circuits 24, 25 and 26.

De même, l'ensemble 20 comporte n paire de lignes d'entrées raccordées respectivement aux entrées correspondantes de n discriminateurs de sens de rotation 27-1 à 27-n raccordés en sortie respectivement à n unités de comptage binaire 28-1 à 28-n ; celles-ci sont connectées au microprocesseur 17 par l'intermédiaire de bus d'adresses et de données.Likewise, the assembly 20 comprises n pair of input lines connected respectively to the corresponding inputs of n direction of rotation discriminators 27-1 to 27-n connected at output respectively to n binary counting units 28-1 to 28- not ; these are connected to the microprocessor 17 via address and data buses.

Le microprocesseur 17 est programmé pour effectuer, pour chaque organe de serrage 2, les fonctions représentées sous forme schématique à la figure 2, la programmation et l'agencement du microprocesseur pouvant être mise en oeuvre sans difficultés par l'homme de l'art.The microprocessor 17 is programmed to perform, for each clamping member 2, the functions shown in diagrammatic form in FIG. 2, the programming and arrangement of the microprocessor being able to be implemented without difficulty by those skilled in the art.

Le recours à un algorithme tel que celui ci-dessus mentionné conduit à une très grande rapidité de calcul et il en résulte la possibilité d'une commande de plusieurs outils de serrage, par multiplexage, à partir d'un même circuit microprocesseur, un tel multiplexage étant rendu possible par la rapidité du traitement des informations et du calcul et par les temps de réponse relativement élevés des parties mécaniques et pneumatiques.The use of an algorithm such as that mentioned above leads to a very high calculation speed and this results in the possibility of controlling several tightening tools, by multiplexing, from the same microprocessor circuit, such multiplexing being made possible by the speed of information processing and calculation and by the relatively high response times of the mechanical and pneumatic parts.

En outre, le recours à une technologie électronique évoluée confère, en rapport à une solution analogique classique, un gain de place très important pour la commande d'une pluralité n d'outils de serrage.In addition, the use of advanced electronic technology gives, compared to a conventional analog solution, a very significant space saving for the control of a plurality n of clamping tools.

Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de réalisation et d'application qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes.As it goes without saying, and as it already follows from the foregoing, the invention is in no way limited to those of its embodiments and of application which have been more especially envisaged; on the contrary, it embraces all its variants.

En particulier, il est possible de retenir d'autres conditions du déclenchement de l'arrêt du serrage, par exemple en utilisant les formules suivantes :

  • Pente pratique kprat :
    Figure imgb0008
    avec
    Figure imgb0009
    et εΔmes = manque de variation de mesure. Inéquation de déclenchement :
    Figure imgb0010
In particular, it is possible to retain other conditions for triggering the tightening stop, for example by using the following formulas:
  • Practical slope k p ra t:
    Figure imgb0008
     with
    Figure imgb0009
    and εΔmes = lack of measurement variation. Trigger inequality:
    Figure imgb0010

Claims (6)

1. Procédé pour serrer un organe de fixation (1), tel que vis ou analogue, jusqu'à la limite de déformation élastique, caractérisé en ce qu'il comprend les étape.s suivantes : a) on détermine une valeur de couple de préserrage de l'organe de fixation (en 7) ; b) on détermine une valeur de couple de déclenchement (en 8); c) on en déduit (en 9) une pente observée correspondant à l'écart entre les valeurs des couples de préserrage et de déclenchement ; d) on détermine (en 11) une pente théorique déduite de la pente observée par modification de son coefficient directeur d'un rapport 0 5 m < 0,50 (affiché en 10), la pente théorique servant de limite supérieure de déclenchement ; e) on fait tourner (commande en 13) l'organe de fixation d'un angle correspondant à un incrément de valeur de couple (affiché en 15) ; f) on détermine la pente pratique (en 6) à partir des valeurs mesurées du couple effectif (en 4) et de l'angle de rotation effectif (en 5) ; g) on compare (en 12) la pente pratique à la pente théorique ; h) si la pente pratique est supérieure à la pente théorique, on fait tourner l'organe de serrage pour un incrément de couple (affiché en 16) égal à une fraction de la différence des couples de consigne ; i) puis on reprend les étapes f) à h) jusqu'à ce que la pente pratique soit égale ou inférieure à la pente théorique, instant auquel intervient l'ordre d'arrêt du serrage de l'organe de fixation. 1. Method for tightening a fixing member (1), such as a screw or the like, up to the limit of elastic deformation, characterized in that it comprises the following stages. a) a value of pre-tightening torque of the fixing member is determined (at 7); b) a trigger torque value is determined (at 8); c) there is deduced therefrom (at 9) an observed slope corresponding to the difference between the values of the pre-tightening and tripping couples; d) determining a theoretical slope (in 11) deduced from the observed slope by modifying its directing coefficient by a ratio of 0 5 m <0.50 (displayed in 10), the theoretical slope serving as the upper trigger limit; e) the fixing member is rotated (control at 13) by an angle corresponding to a torque value increment (displayed at 15); f) the practical slope (in 6) is determined from the measured values of the effective torque (in 4) and the effective angle of rotation (in 5); g) comparing (at 12) the practical slope with the theoretical slope; h) if the practical slope is greater than the theoretical slope, the tightening member is rotated for a torque increment (displayed in 16) equal to a fraction of the difference in the set torques; i) then steps f) to h) are repeated until the practical slope is equal to or less than the theoretical slope, at which time the order to stop tightening the fixing member intervenes. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé . en ce que, entre l'émission de l'ordre d'arrêt et l'arrêt effectif de l'outil, on continue à effectuer les mesures pour déterminer les caractéristiques finales exactes du serrage.2. Method according to claim 1, characterized. in that, between the issuance of the stop order and the actual stop of the tool, measurements are continued to determine the exact final characteristics of the Tightening. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étape a) est précédée des étapes préliminaires suivantes : - on met en consigne deux valeurs de couple de vissage choisies de manière telle que la précision maximum puisse être obtenue dans la détermination de la pente de la caractéristique couple-angle de rotation, ces deux valeurs de couple représentant un écart de couple relativement important correspondant à une pente théorique de la caractéristique couple-angle, - on procède au vissage de la vis, - on mesure deux valeurs correspondant à un écart de couple relativement important et on en déduit une pente réelle de la caractéristique couple-angle, - on compare la pente réelle avec la pente théorique, - si la pente observée est hors tolérances de la pente spécifiée, l'assemblage est rejeté et le cycle est interrompu, - si la pente observée à l'intérieur des tolérances de la pente spécifiée, on poursuit le serrage comme indiqué dans la revendication 1. 3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that step a) is preceded by the following preliminary steps: - two tightening torque values chosen are set so that the maximum precision can be obtained in determining the slope of the torque-angle of rotation characteristic, these two torque values representing a relatively large torque difference corresponding to a theoretical slope of the torque-angle characteristic, - the screw is screwed on, - two values are measured corresponding to a relatively large torque difference and a real slope of the torque-angle characteristic is deduced therefrom, - we compare the real slope with the theoretical slope, - if the observed slope is out of tolerance of the specified slope, the assembly is rejected and the cycle is interrupted, - if the slope observed within the tolerances of the specified slope, tightening is continued as indicated in claim 1. 4. Dispositif pour serrer un organe de fixation (1), tel que vis ou analogue, jusqu'à la limite de déformation élastique, ce dispositif comprenant un organe de serrage rotatif (2) entraîné en rotation par des moyens moteurs (3) placés sous la dépendance des moyens de commande, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande comprennent : - des moyens (7) d'affichage et de consignage d'une valeur de couple de préserrage de l'organe de fixation (1) ; - des moyens (8) d'affichage et de consignage d'une valeur de couple de déclenchement ; - des moyens de calcul (9) dont les entrées sont raccordées aux sorties respectives des moyens d'affichage (7 et 8) susmentionnés, et aptes à calculer une pente observée correspondant à l'écart entre les valeurs des couples de préserrage et de déclenchement ; - des moyens d'affichage (10) d'un rapport m tel que 0 ≤ m < 0,50 ; - des moyens de calcul (11) dont les entrées sont raccordées aux sorties respectives des susdits moyens de calcul (9) et des susdits moyens d'affichage (10) et aptes à calculer une pente théorique déduite de la pente observée par modification de son coefficient directeur dudit rapport m ; - des moyens d'affichage (15) et de mesure d'un incrément de valeur de couple ; - des moyens (4) de mesure du couple effectivement exercé par l'appareil de serrage (2) ; - des moyens (5) de mesure de l'angle de rotation effectivement parcouru par l'appareil de serrage (2) ; - des moyens de calcul (6) dont les entrées sont connectées aux sorties respectives des moyens de mesure (4 et 5) précités et qui sont aptes à calculer la pente pratique ; - des moyens comparateurs (12) dont les entrées sont connectées aux sorties respectives des moyens de calcul (11 et 6) précités et qui sont aptes à comparer des signaux représentatifs des pentes pratique et théorique ; - des moyens (16) d'affichage d'un incrément d'angle de rotation ; et - des moyens (13) de commande de rotation des moyens moteurs (3) de l'organe de serrage (2), dont une première entrée est raccordée à la sortie des moyens comparateurs (12), dont une deuxième entrée est raccordée à la sortie des susdits moyens d'affichage (15) d'un incrément de valeur de couple, et dont une troisième entrée est raccordée à la sortie des susdits moyens (16) d'affichage d'un incrément d'angle de rotation. 4. Device for tightening a fixing member (1), such as a screw or the like, up to the limit of elastic deformation, this device comprising a rotary clamping member (2) driven in rotation by motor means (3) placed depending on the control means, characterized in that said control means comprise: - Means (7) for displaying and recording a value of pre-tightening torque of the fixing member (1); - Means (8) for displaying and recording a trigger torque value; - calculation means (9) whose inputs are connected to the respective outputs of the display means (7 and 8) mentioned above, and capable of calculating an observed slope corresponding to the difference between the values of the pairs of pre-tightening and tripping; - display means (10) of a ratio m such that 0 ≤ m < 0.50; - calculation means (11) whose inputs are connected to the respective outputs of the above calculation means (9) and the above display means (10) and capable of calculating a theoretical slope deduced from the slope observed by modification of its directing coefficient of said ratio m; - display means (15) and for measuring a torque value increment; - Means (4) for measuring the torque actually exerted by the clamping device (2); - Means (5) for measuring the angle of rotation actually traversed by the clamping device (2); - Calculation means (6) whose inputs are connected to the respective outputs of the aforementioned measuring means (4 and 5) and which are capable of calculating the practical slope; - Comparator means (12), the inputs of which are connected to the respective outputs of the abovementioned calculation means (11 and 6) and which are capable of comparing signals representative of the practical and theoretical slopes; - means (16) for displaying an increment of angle of rotation; and - Means (13) for controlling the rotation of the motor means (3) of the clamping member (2), a first input of which is connected to the output of the comparator means (12), of which a second input is connected to the output of the above display means (15) of a torque value increment, and a third input of which is connected to the output of the above means (16) of display of a rotation angle increment. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit logique de gestion programmable (17).5. Device according to claim 4, characterized in that it comprises a programmable management logic circuit (17). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractê- risé en ce qu'il est agencé pour commander une pluralité n d'organes de serrage (2) et en ce qu'un circuit de multiplexage (22) est associé au circuit de gestion logique programmable (17).6. Device according to claim 5, character- laughed in that it is arranged to control a plurality n of clamping members (2) and in that a multiplexing circuit (22) is associated with the programmable logic management circuit (17).
EP84400530A 1983-03-15 1984-03-14 Process and device for tightening screws or similar fasteners up to the yield point Ceased EP0119926A1 (en)

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FR8304241 1983-03-15
FR8304241A FR2542886B1 (en) 1983-03-15 1983-03-15 METHOD AND DEVICE FOR TIGHTENING SCREWS OR THE LIKE TO THE LIMIT OF ELASTIC DEFORMATION

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EP0119926A1 true EP0119926A1 (en) 1984-09-26

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EP84400530A Ceased EP0119926A1 (en) 1983-03-15 1984-03-14 Process and device for tightening screws or similar fasteners up to the yield point

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