EP1000710A1 - Procédé de mesure et/ou de commande d'un équipement de vissage comprenant une visseuse hydropneumatique à martèlement - Google Patents

Procédé de mesure et/ou de commande d'un équipement de vissage comprenant une visseuse hydropneumatique à martèlement Download PDF

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EP1000710A1
EP1000710A1 EP99402779A EP99402779A EP1000710A1 EP 1000710 A1 EP1000710 A1 EP 1000710A1 EP 99402779 A EP99402779 A EP 99402779A EP 99402779 A EP99402779 A EP 99402779A EP 1000710 A1 EP1000710 A1 EP 1000710A1
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EP
European Patent Office
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screwdriver
torque
screwing
maximum
signal
Prior art date
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EP99402779A
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German (de)
English (en)
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EP1000710B1 (fr
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Jean-Marc Lebris
Pascal Jouny
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Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
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Publication date
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    • 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
    • B25B23/145—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for fluid operated wrenches or screwdrivers
    • B25B23/1453—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for fluid operated wrenches or screwdrivers for impact wrenches or screwdrivers
    • 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
    • B25B23/1405—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers for impact wrenches or screwdrivers

Definitions

  • the present invention relates to screwdrivers hammer type hydropneumatics.
  • hammering means in this context, the operation of screwdrivers including the drive shaft does not rotate at constant speed, but in angular steps successively successive, which applies to the object to be tightened (screws, nut, bolt, etc.) torques jerky tightening.
  • FIG. 1A of the accompanying drawings shows a view in section the test assembly used by the Applicant during these investigations.
  • This test assembly included two pieces P1 and P2 to be tightened one against the other using a screw V.
  • part P1 was a plastic plate relatively stiff and part P2 was a sheet metal metallic.
  • the screw passed through a smooth hole T1 in the part P1 and was screwed into a threaded hole T2 on the other room.
  • a stress sensor C which measured the stress exerted by the head of the screw V on the face of the part P1 during the various phases of the tightening operation at using a hammering screwdriver.
  • the pace of the stress as a function of time recorded by this sensor C is shown by curves A in Figures 2 and 3.
  • Figure 2 shows these curves for a hammering screwdriver with automatic sound cut-off pneumatic supply, this cut occurring when the value of the tightening torque chosen by the operator is reached during a tightening operation and Figure 3 shows similar curves, but for a hammering screwdriver without automatic cut-off pneumatic supply.
  • the start of tightening also corresponds to a constant overall shape (curve A) of the stress while the parts P1 and P2 are brought to bear one on the other. Then, during the hammering cycles t 1 to t n-1 , the stress increases steadily in stages in the assembly until reaching a constant value which reflects the completion of the tightening of the assembly.
  • the peaks of the peaks of curve B representative of the tightening torque applied to each stroke of the screwdriver vary considerably and irregularly from one cycle to the next cycle, so that from the peak information provided by the torque sensor, it is impossible to deduce whether the assembly was tightened to the correct stress value or not.
  • the peak at the start of cycle t n-2 is much higher than that of cycles t n-1 and t n
  • curve A shows that the final stress only settles in the assembly. at the end of period t n .
  • This phenomenon of irregularity of the torque applied to the screw V comes from several factors with difficulty controllable and varying considerably, particularly in depending on the surface condition of the assembly parts (presence of grease or dirt on the parts), number of superimposed components of the assembly, more or less compressible materials of parts etc.
  • peak irregularities may occur both for a screwdriver with automatic cut-off only for a screwdriver without this cut-off.
  • Figure 4 represents on a scale of time of a much higher resolution, the shape of one of the peaks in the diagrams of Figures 2 and 3, such peak corresponding to a blow of the screwdriver, being understood that all of the peaks have roughly a profile overall similar.
  • each peak is preceded by a time stop (phase P1) of the screwdriver during which the torque is substantially zero, followed by a phase P2 of abrupt rise to an absolute maximum M1 (which is actually the only maximum value visible at each peak on the Figures 2 and 3).
  • the P4 phase begins with the abrupt relaxation of the effort provided by the screwdriver (the step is completed) of so that the applied torque decreases to zero.
  • a new hammering cycle begins by creating a tightening torque profile which can generally have the same shape as that of the cycle previous, but with maximum and minimum values different, precisely because of all the factors of uncertainty listed above.
  • a next cycle of a process tightening may have a shape such as that shown in Figure 5 in which the directions of variations in the tightening torque are roughly similar, however that the values of the cusps of the curve are all different.
  • the couple M1a necessary to "take off” the screw by applying a twist to it here is only a relative maximum, lower than the absolute maximum torque M4a which will increase the stress installed in the assembly during this cycle of pounding.
  • the present invention proposes to exploit these knowledge of the assembly process carried out using a hydro hammer screwdriver and it therefore aims to provide a process either to measure the installed torque using a sensor interposed between the screwdriver and the assembly either order a hydropneumatic hammer screwdriver allowing to stop the screwing when the stress nominal rating is installed in a screw connection.
  • the invention further aims to provide equipment for the implementation of this measurement and / or control method.
  • the invention also consists in detecting in each of said cycles of said measurement signal, at least one other maximum, to memorize the value of this other maximum at during the next cycle of this signal and to display said value if during the current cycle of said signal only one maximum is detected.
  • an operator can cause easily stop the screwdriver by observing the display by manual shutdown of the power supply.
  • the stopping of said screwdriver is brought about automatically by cutting off its power, by means a stop signal generated, following detection a single maximum during the current cycle of said signal of measurement.
  • Figure 1 very schematically shows a hammering screwdriver 1 fitted with equipment electronic 2, the assembly being designed for setting work of the method according to the invention.
  • the screwdriver 1 essentially comprises a body 3 having an anatomical shape so that it can easily be handled by hand.
  • This body 3 contains the mechanical components known per se of the screwdriver, among which we only see represented the drive shaft 4, a torque sensor 5 and an end cap coupling 6 intended to cover the head of a screw, a nut, or another similar screwable member, when tightening a assembly. Also shown schematically a connection 7 for pneumatic supply of the screwdriver and an actuation button 8.
  • the structure of the screwdriver 1 itself does not form part of the invention, it does not will not be described further.
  • the hammering consists in applying the clamping force during cycles of rotation of the nozzle 6 around its axis, the cycles succeeding one another very quickly.
  • Screwdrivers of this type are sold by example by the company ATLAS COPCO S-10523, Sweden or by DGD GmbH, Postfach 30, D 73461 WESTHAUSEN / WüRTH, Germany.
  • the sensor 5 can be produced using gauges constraint placed on the drive shaft 4 of the screwdriver and properly connected to provide an electrical voltage across the sensor representative of the tightening torque applied to the nozzle 6.
  • the sensor 5 terminals are connected to electronic equipment 2 which includes a filter analog 9 to clear the sensor signal, a amplifier 10 connected to filter 9 followed by analog / digital converter 11, a filter digital 12, a processing module 13 and a display 14.
  • the processing module 13 includes a microprocessor (not shown) capable of executing a program whose essential stages are illustrated on Figure 7 and which will be described later.
  • the module 13 may possibly generate a signal cut off the pneumatic supply of the screwdriver 1, this signal can then transit on a line 15.
  • FIG. 7 represents a flowchart which can be executed in the processing module 13 of FIG. 1 for implementing the method according to the invention.
  • This flow chart takes place during each process of Tightening.
  • the program illustrated by the flowchart in Figure 7 is triggered in E1 when a new tightening process begins.
  • Operation E2 consists of find a first maximum value M1 (figure 4) of the torque value from the signal from the sensor 5, this signal being shaped, amplified and digitized in the filtering, amplification and of conversion 9 to 12 of figure 1.
  • Operation E3 consists in detecting in the signal whether the maximum value M1 is followed by a relative minimum M2 corresponding to a dip in the torque profile. A test is then carried out in step E4 to find out whether the point of relative minimum M2 is followed by a relative maximum point (search for point M3) corresponding to a second peak of the couple profile.
  • the program goes to a stage E5 evaluation of the value of the tightening torque which is that corresponding to the maximum observed. This value is then displayed during a step E6 on the dial of the screwdriver. The operator stops the tightening process.
  • step E4 finds the presence of a second peak, a test is carried out during the stage E7 to determine whether a new tightening cycle has start. If this is not the case, it is because the screwdriver has been stopped by the operator and in this case the value of the second or third peak stored during previous cycle is calculated in E8 and the value corresponding is displayed by step E6.
  • step E7 If on the contrary, during the test of step E7, it turns out that a new hammering cycle has started, again searches for an absolute maximum in E9 followed by the search for a new relative minimum in E10, these steps being analogous to steps E2 and E3.
  • step E10 a test is performed in E11 to know if the first peak is followed by a second Crete. If the answer is negative, we calculate in E12 the value of the second or third peak of the profile torque from the previous cycle, which then corresponds to the nominal value of the torque applied to the assembly. This value stored during the previous cycle is displayed by step E6 during the current cycle and the operator can stop the screwdriver.
  • the program waits for the hammering cycle. following by performing the test in step E13. If there is a cycle following the loop is again traversed by the steps E9, E10 and E11.
  • step E13 proves negative is that the assembly is tight and the value of the second or third peak of the torque profile of the previous cycle is displayed during step E12.
  • the display step E6 can be carried out at the same time as a step E14 consisting in controlling the automatic shutdown of the screwdriver via the command line 15. Note that this cut automatic will be performed according to the torque of tightening actually applied to the assembly for y install the required voltage.

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Abstract

Cette visseuse comporte un arbre d'entraînement (4) qui, par un embout de vissage (6), peut appliquer un couple de serrage à des moyens de vissage par lesquels un assemblage doit être serré. Un capteur de couple (5) est associé à l'arbre d'entraînement (4) et délivre un signal de mesure représentant le couple instantané transmis par l'embout (6) sur les moyens de vissage. Le signal de mesure comprend des cycles, représentatifs de l'évolution du couple de serrage pendant les coups successifs appliqués par la visseuse (1) sur les moyens de vissage. Selon l'invention, le procédé de commande consiste à détecter au moins un maximum dans chacun des cycles du signal et à arrêter la visseuse (1) dès que le nombre de maximums dans un cycle est au plus égal à un. <IMAGE>

Description

La présente invention est relative aux visseuses hydropneumatiques du type à martèlement. Le terme "martèlement" désigne dans le présente contexte, le fonctionnement des visseuses dont l'arbre d'entraínement ne tourne pas à vitesse constante, mais par pas angulaires successifs se succédant rapidement, ce qui applique à l'objet à serrer (vis, écrou, boulon etc.) des couples de serrage saccadés.
De tels outils sont utilisés dans les ateliers de montage pour exécuter, le plus souvent manuellement, toutes sortes d'opérations d'assemblage.
Les visseuses à martèlement sont des équipements récemment apparus sur le marché. Bien qu'elles offrent des avantages importants notamment par l'absence de réaction sur la main de l'opérateur lors du serrage et par le raccourcissement du temps nécessaire pour serrer un assemblage, elles présentent un inconvénient important. En effet, jusqu'ici, il n'a pas été possible de mesurer avec précision le couple de serrage présent dans l'assemblage après l'opération de serrage. Or, cette donnée est souvent indispensable pour garantir la qualité d'un produit fini ou les critères de sécurité auxquels un produit fini doit satisfaire.
Un exemple, parmi de très nombreux autres, d'un assemblage nécessitant la connaissance exacte du couple de serrage est la fixation d'un pédoncule d'une ceinture de sécurité au plancher d'un véhicule automobile. En raison des difficultés rencontrées pour mesurer le couple de serrage des visseuses à martèlement, une telle opération continue actuellement à être mise en oeuvre à l'aide des visseuses classiques à rotation continue dont le fonctionnement est plus lent mais dont le couple de serrage finalement obtenu peut être dûment vérifié.
Par ailleurs, en raison de la spécificité de fonctionnement des visseuses à martèlement, il n'a pas été possible de les combiner à des appareillages de mesure de couple actuellement utilisés avec les visseuses à rotation continue.
Il en résulte que l'on hésite à utiliser les visseuses à martèlement pourtant très rapides, lorsque l'assemblage doit répondre à des critères précis de qualité et de sécurité, la méconnaissance du couple de serrage appliqué risquant de conduire, dans un assemblage que l'on croit avoir serré à la valeur nominale, soit à une absence de serrage suffisant, soit à un excès de serrage ayant pour conséquence un dépassement de la limite élastique d'une vis par exemple.
Pour comprendre les phénomènes qui se déroulent lors du fonctionnement d'une visseuse à martèlement du type décrit ci-dessus, la Demanderesse a procédé, dans un assemblage d'essai, au relevé de plusieurs courbes dont les diagrammes des figures 2 à 6 des dessins annexés sont des représentations.
La figure 1A des dessins annexés montre par une vue en coupe l'assemblage d'essai utilisé par la Demanderesse lors de ces investigations.
Cet assemblage d'essai comportait deux pièces P1 et P2 à serrer l'une contre l'autre à l'aide d'une vis V. Par exemple, la pièce P1 était une plaque en matière plastique relativement peu rigide et la pièce P2 était une tôle métallique. La vis passait dans un trou lisse T1 de la pièce P1 et était vissée dans un trou fileté T2 de l'autre pièce. Par ailleurs, sous la tête de la vis V était placé un capteur de contrainte C qui mesurait la contrainte exercée par la tête de la vis V sur la face de la pièce P1 pendant les diverses phases de l'opération de serrage à l'aide d'une visseuse à martèlement. L'allure de la contrainte en fonction du temps relevée par ce capteur C est montrée par les courbes A des figures 2 et 3.
Par ailleurs, on utilisait un capteur de couple de serrage intercalé entre la visseuse et la vis pour tracer les courbes de couple B en fonction du temps des figures 2 et 3, pour examiner le comportement du couple appliqué à la tête de la vis V.
Ainsi, la figure 2 montre ces courbes pour une visseuse à martèlement avec coupure automatique de son alimentation pneumatique, cette coupure intervenant lorsque la valeur du couple de serrage choisie par l'opérateur est atteinte pendant une opération de serrage et la figure 3 représente des courbes analogues, mais pour une visseuse à martèlement sans coupure automatique d'alimentation pneumatique.
On notera également que, par rapport à la figure 2, les polarités des signaux de mesure représentés sur la figure 3 sont inversées, ce qui n'est qu'une simple question de branchement des capteurs et ne change pas fondamentalement l'allure générale des courbes relevées.
En examinant d'abord la figure 2, on constate qu'au début du processus de serrage, la vis V est entraínée en rotation pendant une durée t0, sans opposer encore aucun couple résistant notable à la visseuse. Celle-ci va donc serrer la vis par pas jusqu'à ce qu'elle commence à opposer une résistance à sa propre rotation. Les deux pièces P1 et P2 sont alors appliquées l'une sur l'autre sans contrainte.
Cependant, après l'achèvement de la durée t0, on voit que la contrainte dans l'assemblage commence à augmenter par paliers pendant des cycles successifs t1 à tn-1 qui correspondent à autant de pas de martèlement de la visseuse.
On voit également qu'a chaque coup de la visseuse, le couple de serrage monte brusquement, la courbe B représentative du couple de serrage comportant ainsi plusieurs "pics" dont les sommets sont globalement de plus en plus hauts. Ceci s'explique par le fait que l'assemblage est de plus en plus sous contrainte et que la vis V oppose de plus en plus de résistance à sa propre rotation. Lorsqu'un pic de couple atteint pour la première fois la valeur à laquelle la visseuse est réglée, celle-ci coupe son alimentation pneumatique (sur la figure 2 à la fin du cycle tn-1). Dès lors, la valeur du couple appliquée descend à zéro, tandis que la contrainte dans l'assemblage atteint sa valeur maximale signifiant en principe que tous les jeux de l'assemblage et toutes les déformations des pièces P1 et P2 ont été rattrapées.
L'essai illustré sur la figure 2 montre une croissance à peu près régulière des pics représentant le couple de serrage appliqué au début de chaque cycle de martèlement. Cependant, il s'avère qu'une telle croissance régulière n'est pas, et de loin, le cas général, le plus haut sommet des pics pouvant se produire alors que la contrainte nominale souhaitée dans l'assemblage n'est pas encore atteinte. Le diagramme représenté sur la figure 3, montre les courbes de contrainte et de couple d'un tel cas.
Ici, le début du serrage (période to) correspond également à une allure globale constante (courbe A) de la contrainte pendant que les pièces P1 et P2 sont amenées en appui l'une sur l'autre. Puis, pendant les cycles de martèlement t1 à tn-1, la contrainte croít régulièrement par paliers dans l'assemblage jusqu'à atteindre une valeur constante qui reflète l'achèvement du serrage de l'assemblage. Cependant, on voit que dans ce cas, les sommets des pics de la courbe B représentatif du couple de serrage appliqué à chaque coup de la visseuse varient considérablement et irrégulièrement d'un cycle au cycle suivant, de sorte qu'à partir de l'information de crête fournie par le capteur de couple, il est impossible de déduire, si l'assemblage a été serré à la juste valeur de contrainte ou non. On voit notamment que le pic au début du cycle tn-2 est bien plus haut que celui des cycles tn-1 et tn, alors que la courbe A montre que la contrainte définitive ne s'installe dans l'assemblage qu'à la fin de la période tn.
Ce phénomène d'irrégularité du couple appliqué sur la vis V provient de plusieurs facteurs difficilement maítrisables et variant considérablement, notamment en fonction de l'état de surface des pièces de l'assemblage (présence de graisse ou de salissures sur les pièces), du nombre de composants superposés de l'assemblage, des matériaux plus ou moins compressibles des pièces etc. On notera que les irrégularités des pics peuvent se produire tant pour une visseuse avec coupure automatique d'alimentation que pour une visseuse sans cette coupure.
Il résulte de ces constatations qu'une visseuse hydropneumatique classique à martèlement ne peut être utilisée, s'il est nécessaire de garantir avec précision une valeur prescrite de contrainte dans un assemblage vissé.
On observera également qu'un capteur de contrainte tel que le capteur C de la figure lA ne peut de toute évidence être installé en pratique dans un assemblage (il ne pourrait plus être enlevé) de sorte qu'en réalité l'information concernant la contrainte n'est pas disponible pour un contrôle adéquat des processus de serrage.
A partir de ces constations, la Demanderesse a poursuivi ses investigations en détaillant dans le temps chaque pic des diagrammes tels que ceux représentés sur les figures 2 et 3.
Ainsi, la figure 4 représente à une échelle des temps d'une résolution nettement plus importante, la forme de l'un des pics des diagrammes des figures 2 et 3, un tel pic correspondant à un coup de la visseuse, étant entendu que tous les pics ont globalement un profil à peu près analogue.
On voit que chaque pic est précédé d'un temps d'arrêt (phase P1) de la visseuse pendant laquelle le couple est sensiblement nul, suivi d'une phase P2 de brusque montée vers un maximum absolu M1 (qui est en fait la seule valeur maximale visible à chaque pic sur les figures 2 et 3).
Cette valeur relativement importante du couple s'explique par le fait que depuis le cycle de martèlement précédent, la vis V reste provisoirement bloquée en rotation, et pour la "décoller" il faut vaincre un couple résistant relativement important, avant que la vis puisse de nouveau tourner. En fait, pendant cette phase P2 de "décollement", la vis se déforme par torsion autour de son axe jusqu'à ce que, brusquement, les forces de frottement sur les surfaces en contact soient dépassées. Mais cela signifie en réalité que l'émergence de ce couple maximal M1, ne coïncide pas dans le temps avec l'installation d'une augmentation de contrainte dans l'assemblage.
Le début de la phase P3 suivante montre que la visseuse a vaincu la résistance s'opposant à la rotation de la vis V, le couple fourni évoluant alors vers une valeur de minimum relatif M2, pour immédiatement remonter vers un maximum relatif M3, la transition correspondant à une rotation de la vis à l'encontre des forces de frottement engendrées sur ses filets et ceux du trou T2. Par conséquent, la vis progresse axialement dans ce trou et l'assemblage est serré vers une nouvelle valeur de contrainte (réellement installée). Dans le cas représenté, ce serrage se fait en deux étapes (minimum relatif M4 et maximum relatif M5) mais ceci n'est pas systématique pour tous les cas.
La phase P4 débute par le relâchement brusque de l'effort fourni par la visseuse (le pas est achevé) de sorte que le couple appliqué décroít jusqu'à zéro.
Ensuite, un nouveau cycle de martèlement commence par la création d'un profil de couple de serrage qui peut présenter globalement la même forme que celle du cycle précédent, mais avec des valeurs de maximum et de minimum différentes, précisément en raison de tous les facteurs d'incertitude énumérés ci-dessus.
Ainsi, par exemple un cycle suivant d'un processus de serrage peut présenter une forme telle que celle représentée sur la figure 5 dans laquelle les sens des variations du couple de serrage sont à peu près analogues, cependant que les valeurs des points de rebroussement de la courbe sont toutes différentes. Ainsi, le couple M1a nécessaire pour "décoller" la vis par l'application d'une torsion à celle-ci, n'est ici qu'un maximum relatif, inférieur au couple maximum absolu M4a qui va augmenter la contrainte installée dans l'assemblage pendant ce cycle de martèlement.
On voit donc qu'il est extrêmement aléatoire de prendre, dans chaque cycle de la visseuse, comme valeur de couple significatif pour la contrainte réellement installée dans l'assemblage par ce cycle de fonctionnement, la valeur maximale absolue du couple et à fortiori d'arrêter le serrage lorsque, à un moment donné, une valeur du couple mesurée par le capteur de couple correspond à la valeur à laquelle la visseuse a été réglée au préalable.
Cependant, l'étude des courbes des figures 2 et 3 a aussi révélé que, lorsque l'assemblage est complètement serré par rattrapage de tous les jeux et absorption de toutes les déformations des pièces P1 et P2, il se produit une modification de la forme du pic du couple désormais appliqué, par rapport à celle de tous les pics précédents.
Cette modification (voir figure 6) semble être due au fait que le couple de serrage appliqué par la visseuse ne parvient plus qu'à déformer la vis en torsion sans pouvoir la faire tourner davantage de sorte que la courbe ne comporte plus qu'un seul maximum Mn. En d'autres termes, dans cette situation de l'assemblage, le couple croít brusquement, jusqu' à parvenir à déformer la vis puis redescend à la valeur zéro à la fin du cycle de martèlement correspondant.
La présente invention se propose d'exploiter ces connaissances concernant le processus d'assemblage réalisé à l'aide d'une visseuse hydropneumatique à martèlement et elle a par conséquent pour but de fournir un procédé soit pour mesurer le couple installé à l'aide d'un capteur intercalé entre la visseuse et l'assemblage soit pour commander une visseuse à martèlement hydropneumatique permettant d'arrêter le vissage au moment où la contrainte nominale souhaitée s'installe dans un assemblage vissé. L'invention vise en outre à fournir un équipement pour la mise en oeuvre de ce procédé de mesure et/ou de commande.
Elle a donc pour objet un procédé de mesure et/ou de commande d'un équipement de vissage comprenant
  • une visseuse à martèlement hydropneumatique comportant un arbre d'entraínement qui, par l'intermédiaire d'un embout de vissage, peut appliquer un couple de serrage à des moyens de vissage par lesquels un assemblage doit être serré, la visseuse comprenant également un capteur de couple qui est associé audit arbre d'entraínement et qui délivre un signal de mesure représentant le couple instantané transmis par ledit embout sur lesdits moyens de vissage, ce signal de mesure comprenant une succession de cycles, respectivement représentatifs de l'évolution du couple de serrage pendant les coups successifs appliqués par la visseuse sur lesdits moyens de vissage, et
  • des moyens de commande pour arrêter la visseuse, lorsque le couple de serrage atteint une valeur prédéterminée,
   ce procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à:
  • détecter au moins un maximum dans chacun desdits cycles dudit signal; et
  • arrêter la visseuse dès que le nombre de maximums dans un cycle est au plus égal à un.
Ainsi, le processus de vissage peut être arrêté lorsqu'il est certain que l'assemblage est complètement serré et qu'aucun rattrapage de jeu ou de déformation élastique dans l'assemblage n'est encore possible. L'opération de vissage conduira donc pratiquement à installer dans l'assemblage la valeur de contrainte maximale qu'il est possible d'obtenir et ce sans que cette valeur de contrainte doive être disponible ou être mesurée.
Selon une première variante du procédé de l'invention, il consiste également à détecter dans chacun desdits cycles dudit signal de mesure, au moins un autre maximum, à mémoriser la valeur de cet autre maximum au cours du cycle suivant de ce signal et à afficher ladite valeur si, pendant le cycle en cours dudit signal un seul maximum est détecté.
Dans cette variante, un opérateur peut provoquer facilement l'arrêt de la visseuse en observant l'affichage par coupure manuelle de l'alimentation de celle-ci.
Toutefois, selon une autre variante avantageuse de l'invention, l'arrêt de ladite visseuse est provoqué automatiquement par coupure de son alimentation, au moyen d'un signal d'arrêt engendré, à la suite de la détection d'un seul maximum pendant le cycle en cours dudit signal de mesure.
L'invention a également pour objet un équipement de vissage commandé par le procédé tel que défini ci-dessus, cet équipement comprenant
  • une visseuse à martèlement hydropneumatique comportant un arbre d'entraínement qui, par l'intermédiaire d'un embout de vissage, peut appliquer un couple de serrage à des moyens de vissage par lesquels un assemblage doit être serré, la visseuse comprenant également un capteur de couple qui est associé audit arbre d'entraínement et qui délivre un signal de mesure représentant le couple instantané transmis par ledit embout sur lesdits moyens de vissage, ce signal de mesure comprenant une succession de cycles, respectivement représentatifs de l'évolution du couple de serrage pendant les coups successifs appliqués par la visseuse sur lesdits moyens de vissage, et
  • des moyens de commande pour arrêter la visseuse, lorsque le couple de serrage atteint une valeur prédéterminée,
    •    caractérisé en ce que lesdits moyens de commande comprennent également des moyens d'analyse de chacun des cycles dudit signal de mesure, lesdits moyens d'analyse étant agencés pour fournir ladite valeur prédéterminée de couple, dès qu'un cycle dudit signal de mesure ne présente qu'un seul maximum.
    Selon d'autres caractéristiques de cet équipement:
  • lesdits moyens de commande comprennent des moyens de coupure manuels de ladite alimentation et des moyens pour afficher ladite valeur prédéterminée;
  • lesdits moyens de commande comprennent des moyens connectés auxdits moyens d'analyse et capables de provoquer l'arrêt automatique de la visseuse, lorsque ladite valeur prédéterminée de couple est atteinte.
    • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront au cours de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels:
    • la figure 1 est un schéma très simplifié d'une visseuse à martèlement et de son appareillage de commande, ce dernier étant apte à mettre en oeuvre le procédé de mesure et/ou de commande selon l'invention;
    • la figure 1A est une vue en coupe d'un assemblage d'essai utilisé par la demanderesse ;
    • la figure 2 est un diagramme en fonction du temps illustrant le fonctionnement d'une visseuse à martèlement dont l'alimentation pneumatique est coupée lorsque la visseuse fournit un couple de serrage égal à celui affiché par l'opérateur;
    • la figure 3 est un diagramme analogue à celui de la figure 2, mais portant sur une visseuse dont l'alimentation pneumatique reste appliquée, même lorsque le couple de serrage souhaité est atteint;
    • les figures 4 à 6 représentent, à une échelle temporelle très agrandie par rapport aux figures 2 et 3, la forme d'une partie de l'une des courbes du diagramme de ces figures, pour différentes phases de fonctionnement de la visseuse;
    • la figure 7 montre un organigramme simplifié du procédé mis en oeuvre selon l'invention, dans l'appareillage représenté à la figure 1.
    La figure 1 représente très schématiquement une visseuse à martèlement 1 équipée d'un appareillage électronique 2, l'ensemble étant conçu pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
    La visseuse 1 comporte essentiellement un corps 3 ayant une forme anatomique de telle façon qu'elle puisse facilement être manipulée à la main. Ce corps 3 renferme les organes mécaniques connus en soi de la visseuse, parmi lesquels on ne voit représentés que l'arbre d'entraínement 4, un capteur de couple de serrage 5 et un embout de couplage 6 destiné à coiffer la tête d'une vis, un écrou, ou un autre organe vissable analogue, lors du serrage d'un assemblage. Sont également représentés schématiquement un raccord 7 pour une alimentation pneumatique de la visseuse et un bouton d'actionnement 8. La structure de la visseuse 1 elle-même ne formant pas partie de l'invention, elle ne sera pas décrite davantage. Il suffit de noter que le martèlement consiste à appliquer l'effort de serrage pendant des cycles de rotation de l'embout 6 autour de son axe, les cycles se succédant très rapidement.
    Des visseuses de ce type sont commercialisées par exemple par la Société ATLAS COPCO S-10523, Suède ou par la Société DGD GmbH, Postfach 30, D 73461 WESTHAUSEN/WüRTH, Allemagne.
    Le capteur 5 peut être réalisé à l'aide de jauges de contrainte placées sur l'arbre d'entraínement 4 de la visseuse et connectées de façon appropriée pour fournir une tension électrique aux bornes du capteur représentative du couple de serrage appliqué à l'embout 6.
    Les bornes du capteur 5 sont connectées à l'appareillage électronique 2 qui comporte un filtre analogique 9 pour apurer le signal du capteur, un amplificateur 10 relié au filtre 9 suivi d'un convertisseur analogique/numérique 11, d'un filtre numérique 12, d'un module de traitement 13 et d'un affichage 14. Le module de traitement 13 comporte un microprocesseur (non représenté) capable d'exécuter un programme dont les étapes essentielles sont illustrées sur la figure 7 et qui seront décrites par la suite. Le module de traitement 13 peut éventuellement engendrer un signal de coupure de l'alimentation pneumatique de la visseuse 1, ce signal pouvant alors transiter sur une ligne 15.
    La figure 7 représente un organigramme pouvant être exécuté dans le module de traitement 13 de la figure 1 pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Cet organigramme se déroule pendant chaque processus de serrage. Ainsi, le programme illustré par l'organigramme de la figure 7 est déclenché en E1 au moment où un nouveau processus de serrage commence. L'opération E2 consiste à rechercher une première valeur maximale M1 (figure 4) de la valeur de couple à partir du signal provenant du capteur 5, ce signal étant mis en forme, amplifié et numérisé dans les étages de filtrage, d'amplification et de conversion 9 à 12 de la figure 1.
    L'opération E3 consiste à détecter dans le signal si la valeur maximale M1 est suivie d'un minimum relatif M2 correspondant à un creux du profil de couple. Un test est alors effectué à l'étape E4 pour savoir si le point de minimum relatif M2 est suivi d'un point de maximum relatif (recherche du point M3) correspondant à une deuxième crête du profil de couple.
    Si à ce stade, il n'y a pas de seconde crête, cela veut dire que l'on est dans le cas de la figure 6 et que la valeur de tension définitive est d'emblée obtenue dans l'assemblage. Pratiquement, ce cas peut se produire si l'assemblage comporte peu de pièces et/ou s'il est formé de pièces en des matériaux particulièrement résistants.
    Dans ce cas, le programme passe à une étape d'évaluation E5 de la valeur du couple de serrage qui est celle correspondant au maximum constaté. Cette valeur est alors affichée lors d'une étape E6 sur le cadran de la visseuse. L'opérateur arrête le processus de serrage.
    Si, au contraire l'étape E4 constate la présence d'une seconde crête, un test est effectué pendant l'étape E7 pour constater si un nouveau cycle de serrage a commencé. Si ce n'est pas le cas, c'est que la visseuse a été arrêtée par l'opérateur et dans ce cas la valeur de la deuxième ou de la troisième crête mémorisée au cours du cycle précédent est calculée en E8 et la valeur correspondante est affichée par l'étape E6.
    Si au contraire, lors du test de l'étape E7, il s'avère qu'un nouveau cycle de martèlement a commencé, on procède de nouveau à la recherche d'un maximum absolu en E9 suivie de la recherche d'un nouveau minimum relatif en E10, ces étapes étant analogues aux étapes E2 et E3.
    Après l'étape E10, un test est effectué en E11 pour savoir si la première crête est suivie d'une seconde crête. Si la réponse est négative, on calcule en E12 la valeur de la seconde ou de la troisième crête du profil de couple du cycle précédent, qui correspond alors à la valeur nominale du couple appliqué à l'assemblage. Cette valeur mémorisée pendant le cycle précédent est affichée par l'étape E6 pendant le cycle en cours et l'opérateur peut arrêter la visseuse.
    Sinon, le programme attend le cycle de martèlement suivant en procédant au test de l'étape E13. S'il y a un cycle suivant la boucle est de nouveau parcourue par les étapes E9, E10 et E11.
    Si par contre le test de l'étape E13 s'avère négatif, c'est que l'assemblage est serré et la valeur de la seconde ou de la troisième crête du profil de couple du cycle précédent est affiché pendant l'étape E12.
    Il est à noter que, selon une variante avantageuse de l'invention, l'étape d'affichage E6 peut être effectué en même temps qu'une étape E14 consistant à commander la coupure automatique de la visseuse par l'intermédiaire de la ligne de commande 15. On notera que cette coupure automatique sera effectuée en fonction du couple de serrage réellement appliqué à l'assemblage pour y installer la tension requise.

    Claims (6)

    1. Procédé de mesure et/ou de commande d'un équipement de vissage comprenant
      une visseuse à martèlement hydropneumatique (1) comportant un arbre d'entraínement (4) qui, par l'intermédiaire d'un embout de vissage (6), peut appliquer un couple de serrage à des moyens de vissage (V, T2) par lesquels un assemblage doit être serré, la visseuse comprenant également un capteur de couple (5) qui est associé audit arbre d'entraínement (4) et qui délivre un signal de mesure représentant le couple instantané transmis par ledit embout (6) sur lesdits moyens de vissage (V, T2), ce signal de mesure comprenant une succession de cycles, respectivement représentatifs de l'évolution du couple de serrage pendant les coups successifs appliqués par la visseuse (1) sur lesdits moyens de vissage, et
      des moyens de commande (8) pour arrêter la visseuse (1), lorsque le couple de serrage atteint une valeur prédéterminée,
         ce procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à:
      détecter au moins un maximum (M1, M3, M5; figure 4) dans chacun desdits cycles dudit signal; et
      arrêter la visseuse (1) dès que le nombre de maximums dans un cycle est au plus égal à un (Mn; figure 6).
    2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à détecter dans chacun desdits cycles dudit signal de mesure, au moins un autre maximum (M3, M5), à mémoriser la valeur de cet autre maximum au cours du cycle suivant de ce signal et à afficher ladite valeur si, pendant le cycle en cours dudit signal un seul maximum (Mn) est détecté.
    3. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'arrêt de ladite visseuse (1) est provoqué automatiquement par coupure de son alimentation (7), au moyen d'un signal d'arrêt (15) engendré, à la suite de la détection d'un seul maximum (Mn) pendant le cycle en cours dudit signal de mesure.
    4. Equipement de vissage commandé par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant une visseuse (1) à martèlement hydropneumatique comportant un arbre d'entraínement (4) qui, par l'intermédiaire d'un embout de vissage (6), peut appliquer un couple de serrage à des moyens de vissage (V, T2) par lesquels un assemblage doit être serré, la visseuse (1) comprenant également un capteur de couple (5) qui est associé audit arbre d'entraínement (4) et qui délivre un signal de mesure représentant le couple instantané transmis par ledit embout (6) sur lesdits moyens de vissage (V, T2), ce signal de mesure comprenant une succession de cycles, respectivement représentatifs de l'évolution du couple de serrage pendant les coups successifs appliqués par la visseuse sur lesdits moyens de vissage, et des moyens de commande (8) pour arrêter la visseuse (1), lorsque le couple de serrage atteint une valeur prédéterminée,
         caractérisé en ce que lesdits moyens de commande comprennent également des moyens d'analyse (9 à 13) de chacun des cycles dudit signal de mesure, lesdits moyens d'analyse étant agencés pour fournir ladite valeur prédéterminée de couple, dès qu'un cycle dudit signal de mesure ne présente qu'un seul maximum (Mn).
    5. Equipement suivant la revendication 4 pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande comprennent des moyens de coupure manuels (8) de ladite alimentation et des moyens (14) pour afficher ladite valeur prédéterminée.
    6. Equipement suivant la revendication 4 pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande comprennent des moyens (15) connectés auxdits moyens d'analyse et capables de provoquer l'arrêt automatique de la visseuse (1), lorsque ladite valeur prédéterminée de couple est atteinte.
    EP19990402779 1998-11-16 1999-11-08 Procédé de mesure et/ou de commande d'un équipement de vissage comprenant une visseuse hydropneumatique à martèlement Expired - Lifetime EP1000710B1 (fr)

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