EP1389507B1 - Clé dynamométrique - Google Patents
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- EP1389507B1 EP1389507B1 EP03300076A EP03300076A EP1389507B1 EP 1389507 B1 EP1389507 B1 EP 1389507B1 EP 03300076 A EP03300076 A EP 03300076A EP 03300076 A EP03300076 A EP 03300076A EP 1389507 B1 EP1389507 B1 EP 1389507B1
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- torque
- wrench according
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- B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
- B25B23/142—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for hand operated wrenches or screwdrivers
- B25B23/1422—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for hand operated wrenches or screwdrivers torque indicators or adjustable torque limiters
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- B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
- B25B23/0007—Connections or joints between tool parts
- B25B23/0035—Connection means between socket or screwdriver bit and tool
Definitions
- the present invention relates to a torque wrench and more particularly to an improved torque wrench comprising an elastically deformable body and carrying two extensometers and means for processing the signals from the two extensometers in order to determine the value of the tightening torque.
- the invention will find its application in any field where clamping with torque control is required.
- the document is known FR-A-2,538,741 a torque wrench having a spring bar connected to a drive head and carrying extensometers disposed at different distances from the axis of rotation of the head and connected in a Wheatstone bridge circuit.
- a torque wrench having a spring bar connected to a drive head and carrying extensometers disposed at different distances from the axis of rotation of the head and connected in a Wheatstone bridge circuit.
- two identical extensometers are used and connected by a Wheatstone bridge to obtain an electrical value proportional to the torque.
- the processing of the electrical values generated by the extensometers is here performed analogically via an electronic circuit.
- a first drawback associated with such a torque wrench is that the processing of the measurement data is purely electronic. It therefore requires a plurality of reliability components, and precision, limited and a damaging size.
- the present invention makes it possible to overcome the drawbacks of the torque wrenches known hitherto and proposes, for this purpose, an improved key with several advantages.
- a first advantage of the invention is that it provides automatic detection of the type of drive part in order to adapt the processing parameters and obtain a value of the torque always faithful regardless of the drive part used.
- the invention also has the advantage of implementing digital signal processing means from the sensors, in order to increase the efficiency of the key.
- This key includes means for automatically detecting the type of workpiece to adapt the processing parameters to the characteristics of the workpiece.
- the figure 1 shows an embodiment of a key sleeve incorporating the test body of the torque wrench.
- the Figures 2 to 3 illustrate three possible embodiments of driving parts of different lengths.
- the figure 4 shows an embodiment of the assembly of a driving part and the handle.
- the figure 7 is a block diagram illustrating the means for processing the measurement signals.
- the key according to the invention comprises firstly a handle 4 adapted to ensure the grip of the user.
- the handle 4 comprises a sleeve 3 constituting its outer surface and is usually made of sufficiently adherent material such as rubber.
- the handle 4 encloses a body 1 carrying two extensometers 10, 11.
- the handle 4 cooperates with a driving part 2a, 2c incorporating or adapted to receive at its front end 9a, 9c a drive head with the desired profile according to the nature of the object to be clamped (for example the outer profile of a nut).
- It can act as a ratchet or a bit.
- drive part (not shown) is to use the drive head itself, without additional intermediate part.
- the driving parts 2a, 2c can also be of different lengths, as illustrated by the Figures 2 to 3 .
- connection means a connecting end 5a, 5c can be formed on the drive part 2a, 2c so as to fit into a blind hole 7 formed correspondingly to one end of the handle 4.
- FIGS. Figures 1 to 3 This configuration is illustrated in FIGS. Figures 1 to 3 and, in an assembled manner, figure 4 .
- a locking system is preferably formed with a locking pin 6 formed on the periphery of the connecting end 5a, 5c and a ball of support 8 made in correspondence on the periphery of the blind hole 7.
- These elements are elastically mounted to provide retention by a support.
- this body 1 comprises two extensometers 10, 11 of current design.
- the extensometers 10, 11 are arranged on a flat part of the body 1 and are sensitive to the pure bending of the key. Their measurement makes it possible to determine the effort, therefore the applied torque, after treatment.
- the shape of the body 1 is adapted to provide elastic deformation values sufficient for the quality of the measurements made by the extensometers 10 and 11.
- crenellations 12, 13 are constituted at each extensometer 10, 11.
- a narrowing 14 may also be formed along the body 1. Note that at this narrowing 14, an interior volume of the handle 4 is released, which allows the incorporation of treatment means that will be described below.
- These processing means comprise digital means having a processor illustrated by the microcontroller 21 figure 7 , an analog digital converter 20.
- the electrical signal x (representing for each extensometer 10, 11 a measurement value m1, m2) is received at an amplifier 19 of current design capable of increasing the output level.
- An amplified X value is obtained at the output of the amplifier 19.
- This value X is injected into a converter 20 of the analog-digital conversion type in order to obtain a discrete value Xd constituting a numerical value representative of the electrical values derived from the extensometers. 10, 11.
- the value of the torque c obtained is independent of the gripping zone of the key by the user.
- M1 and M2 are the numerical values corresponding to the measurement values of extensometers 10, 11 and a, b and c constants.
- a triplet of these values can be determined which can be stored in the processing means at a memory.
- a table has thus been constituted in memory comprising processing parameters that can be used by the microcontroller 21 to determine the value of the pair C.
- the torque wrench comprises means of automatic detection of the type of drive part 2a, 2c so as to adapt the processing parameters to the characteristics of the driving part 2a, 2c.
- the detection means comprise a magnetic sensor 18 located on the handle 4.
- each drive part 2a, 2c comprises an identification member 17a, 17c formed in correspondence with the sensor 18.
- each drive part 2a, 2c there is formed for each drive part 2a, 2c, a single identification member 17a, 17c and, similarly, a single sensor 18 is formed on the handle 4.
- a single identification member 17a, 17c there is formed for each drive part 2a, 2c, a single identification member 17a, 17c and, similarly, a single sensor 18 is formed on the handle 4.
- the detection is carried out as follows.
- the magnetic sensor 18 is able to detect different magnetic polarization values of the identification members 17a, 17c. In particular, the sensor 18 can detect whether the identification member has a positive polarity, a negative polarity or a zero load.
- an identification member 17a in the form of a surface of positive polarity for one of the driving pieces, a negative polarity surface for the second part, and a zero load area for the third drive part (for example for the drive part consisting solely of the drive head).
- the user assembles in the first place the drive part 2a, 2c desired and the handle 4. During assembly, the identification member 17a, 17c is matched with the sensor 18.
- the sensor 18 returns to an electronic card 15 carrying the information processing means related to the type of drive part 2a, 2c used.
- the appropriate processing parameters stored in a memory present on the electronic card 15 are used. Thanks to these parameters and to the values measured by the extensometers 10, 11 during the clamping operation, a digital processing is carried out at the same time. level of the microcontroller 21. By application of the formula stated above, the value of the tightening torque is determined.
- An electrical power supply advantageously incorporated in the form of a battery 16, ensures the operation of the electrical means of the invention.
- the set of torque wrench presented here can cooperate with a remote display electronic unit through advantageously wireless transmission means (in particular by radio waves). In this way, the user can read the torque measurement directly on a separate display without any constraints related to possible wire links.
- the transmission signals are specifically encoded and characteristic for a given key.
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Description
- La présente invention concerne une clé dynamométrique et plus particulièrement une clé dynamométrique améliorée comportant un corps déformable élastiquement et portant deux extensomètres et des moyens de traitement des signaux issus des deux extensomètres en vue de déterminer la valeur du couple de serrage.
- L'invention trouvera son application dans tout domaine où un serrage avec contrôle du couple est nécessité.
- Dans ce cadre, on connaît du document
FR-A-2 538 741 - Si on souhaite changer la tête d'entraînement de la clé, il s'agit, dans le cadre de l'antériorité, de modifier des articulations de la clé pour garder la proportionnalité de la mesure.
- Un premier inconvénient lié à une telle clé dynamométrique est que le traitement des données de mesure est purement électronique. Il nécessite donc une pluralité de composants de fiabilité, et de précision, limitées et d'un encombrement dommageable.
- Par ailleurs, la structure de la clé objet du document
FR-A-2 538 741 US-A-5 014 794 . - On constate également qu'une telle clé dynamométrique ne permet pas une adaptation aisée à différentes pièces d'entraînement, de dimension variant particulièrement en longueur.
- De telles pièces d'entraînement sont pourtant couramment nécessitées suivant la nature et la localisation de l'élément à serrer.
- La présente invention permet de remédier aux inconvénients des clés dynamométriques connues jusqu'à présent et propose, pour ce faire, une clé améliorée présentant plusieurs avantages.
- Un premier avantage de l'invention est qu'elle assure une détection automatique du type de pièce d'entraînement afin d'adapter les paramètres de traitement et obtenir une valeur du couple toujours fidèle quelle que soit la pièce d'entraînement utilisée.
- De façon préférée, l'invention a également l'avantage de mettre en oeuvre des moyens de traitement numérique des signaux issus des capteurs, afin d'augmenter l'efficacité de la clé.
- D'autres buts et avantages apparaîtront au cours de la description qui suit qui présente un mode préféré de réalisation de l'invention.
- La présente invention concerne une clé dynamométrique comportant
- un corps déformable élastiquement, coopérant avec des pièces d'entraînement interchangeables et portant deux extensomètres positionnés à des endroits différents le long du corps,
- des moyens de traitement de signaux issus des extensomètres en vue de déterminer la valeur du couple de serrage
- Cette clé comporte des moyens de détection automatique du type de pièce d'entraînement pour adapter les paramètres de traitement aux caractéristiques de la pièce d'entraînement.
- Cette clé dynamométrique peut se présenter suivant les variantes avantageuses introduites ci-après :
- les moyens de détection comprennent au moins un capteur magnétique sur le corps coopérant avec un organe d'identification de charge magnétique prédéterminée, porté par la pièce d'entraînement,
- les moyens de traitement incluent des moyens numériques avec un processeur et une mémoire de stockage de paramètres de traitement selon le type de pièces d'entraînement
- l'organe d'identification est la face de polarité positive ou négative d'un aimant permanent,
- l'organe d'identification est une surface de charge magnétique nulle.
- les pièces d'entraînement sont de longueur différente.
- elle comporte une unité électronique à affichage de mesure déportée du corps de la clé.
- elle comporte une unité électronique à affichage de mesure et des moyens de transmission sans fil entre ladite unité et le corps de la clé.
- les signaux transmis entre l'unité et le corps ont un codage spécifique, évitant toute interférence avec d'autres clés.
- Les dessins ci-joints sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l'invention. Ils représentent seulement un mode de réalisation de l'invention et permettront de la comprendre aisément.
- La
figure 1 présente un exemple de réalisation d'un manche de clé incorporant le corps d'épreuve de la clé dynamométrique. - Les
figures 2 à 3 illustrent trois possibilités de réalisation de pièces d'entraînement de différentes longueurs. - La
figure 4 montre un mode de réalisation de l'assemblage d'une pièce d'entraînement et du manche. - Les
figures 5 et 6 montrent un exemple plus précis de la forme du corps d'épreuve. - La
figure 7 est un schéma bloc illustrant les moyens de traitement des signaux de mesure. - De façon connue en soi, la clé selon l'invention comporte tout d'abord un manche 4 apte à assurer la préhension de l'utilisateur. Avantageusement, le manche 4 comprend un manchon 3 constituant sa surface extérieure et est usuellement réalisé en matière suffisamment adhérente telle que du caoutchouc.
- Le manche 4 renferme un corps 1 portant deux extensomètres 10, 11.
- Le manche 4 coopère avec une pièce d'entraînement 2a, 2c incorporant ou apte à recevoir à son extrémité avant 9a, 9c une tête d'entraînement au profil souhaité suivant la nature de l'objet à serrer (par exemple le profil extérieur d'un écrou).
- Il peut d'agir d'un cliquet ou d'un embout.
- Le cas le plus simple de pièce d'entraînement (non représenté) consiste à utiliser la tête d'entraînement elle-même, sans pièce intermédiaire supplémentaire.
- Les pièces d'entraînement 2a, 2c peuvent aussi être de différentes longueurs, tel que l'illustrent les
figures 2 à 3 . - Par ailleurs, elles coopèrent avec le manche 4 par l'intermédiaire de moyens de raccordement. A cet effet, on peut constituer une extrémité de raccordement 5a, 5c sur la pièce d'entraînement 2a, 2c de façon à s'insérer dans un trou borgne 7 formé en correspondance sur une extrémité du manche 4. Cette configuration est illustrée aux
figures 1 à 3 et, de façon assemblée, enfigure 4 . - Pour assurer la rétention de la pièce d'entraînement 2a, 2c dans le trou borgne 7, un système de verrouillage est préférentiellement constitué avec un téton de verrouillage 6 formé sur la périphérie de l'extrémité de raccordement 5a, 5c et une bille d'appui 8 réalisée en correspondance sur la périphérie du trou borgne 7.
- Ces éléments sont montés de façon élastique de façon à assurer une rétention par un appui.
- En se référant aux
figures 2 à 3 , on voit qu'il est possible de former des moyens similaires au niveau de l'extrémité avant 9a, 9c des pièces d'entraînement 2a, 2c pour le raccordement éventuel d'une tête d'entraînement si celle-ci n'est pas monobloc avec la pièce d'entraînement 2a, 2c. - On se réfère maintenant plus précisément aux
figures 5 et 6 présentant un mode de réalisation du corps 1. Tel qu'indiqué précédemment, ce corps 1 comporte deux extensomètres 10, 11 de conception courante. Les extensomètres 10, 11 sont disposés sur une partie plane du corps 1 et sont sensibles à la flexion pure de la clé. Leur mesure permet de déterminer l'effort, donc le couple appliqué, après traitement. - De façon avantageuse, la forme du corps 1 est adaptée pour fournir des valeurs de déformation élastique suffisantes à la qualité des mesures opérées par les extensomètres 10 et 11. A ce sujet, des créneaux 12, 13 sont constitués au niveau de chaque extensomètres 10, 11. Par ailleurs, un rétrécissement 14 peut également être formé le long du corps 1. A noter que, au niveau de ce rétrécissement 14, un volume intérieur au manche 4 est libéré, ce qui permet l'incorporation de moyens de traitement qui seront décrits ci-après.
- Ces moyens de traitement permettent la détermination de la valeur du couple de serrage en fonction des valeurs M1, M2 issues des extensomètres 10, 11.
- Ces moyens de traitement comportent des moyens numériques disposant d'un processeur illustré par le microcontrôleur 21 en
figure 7 , un convertisseur analogique numérique 20. En référence à lafigure 7 , le signal électrique x (représentant pour chaque extensomètre 10, 11 une valeur de mesure m1, m2) est reçu au niveau d'un amplificateur 19 de conception courante apte à augmenter le niveau de sortie. Une valeur X amplifiée est obtenue en sortie de l'amplificateur 19. Cette valeur X est injectée dans un convertisseur 20 de type de conversion analogique numérique pour l'obtention d'une valeur discrète Xd constituant une valeur numérique représentative des valeurs électriques issues des extensomètres 10, 11. - Ces valeurs numériques Xd sont reçues au niveau du microcontrôleur 21 pour traitement. En sortie, on obtient la valeur du couple souhaitée.
- Selon l'invention, la valeur du couple c obtenue est indépendante de la zone de préhension de la clé par l'utilisateur.
- De façon caractéristique, cette indépendance de la mesure est produite par les moyens de traitement ici considérés.
- Plus précisément, il existe une relation mathématique entre les signaux émis par les deux extensomètres 10,11 (M1, M2 en conversion numérique) et la valeur du couple recherchée.
-
- Où C est le couple recherché, M1 et M2 les valeurs numériques correspondantes aux valeurs de mesure des extensomètres 10, 11 et a, b et c des constantes.
- Il est aisé d'obtenir les constantes a, b, c lors du calibrage de la clé.
- Pour chaque pièce d'entraînement 2a, 2c, on peut déterminer un triplet de ces valeurs qui peut être stocké dans les moyens de traitement au niveau d'une mémoire.
- On a ainsi constitué une table en mémoire comprenant des paramètres de traitement qui pourront être utilisés par le microcontrôleur 21 pour déterminer la valeur du couple C.
- On notera que la détermination du couple C ne dépend pas de la distance séparant le point d'application de l'effort par l'utilisateur et les extensomètres 10, 11.
- Selon l'invention, la clé dynamométrique comporte des moyens de détection automatique du type de pièce d'entraînement 2a, 2c de façon à adapter les paramètres de traitement aux caractéristiques de la pièce d'entraînement 2a, 2c.
- Ces moyens de détection permettront, dans l'exemple de réalisation indiqué précédemment pour les moyens de traitement, de déterminer quel triplet de constantes a, b, c à appliquer au traitement des mesures.
- A titre préféré, et en relation aux
figures 1 à 4 , les moyens de détection comprennent un capteur magnétique 18 situé sur le manche 4. Par ailleurs, chaque pièce d'entraînement 2a, 2c comporte un organe d'identification 17a, 17c formé en correspondance du capteur 18. - Dans le cas illustré, on forme, pour chaque pièce d'entraînement 2a, 2c, un seul organe d'identification 17a, 17c et, pareillement, un seul capteur 18 est formé sur le manche 4. Cependant, on peut multiplier le nombre d'organes d'identification 17a, 17c et le nombre de capteurs 18 en particulier pour augmenter le nombre de pièces d'entraînement 2a, 2c admissible.
- La détection s'effectue de la façon suivante.
- Le capteur magnétique 18 est apte à détecter différentes valeurs de polarisation magnétique des organes d'identification 17a, 17c. En particulier, le capteur 18 peut détecter si l'organe d'identification a une polarité positive, une polarité négative ou une charge nulle.
- Dans ce cadre, il suffit, pour l'identification de 3 pièces d'entraînement 2a, 2c, de constituer un organe d'identification 17a sous forme d'une surface de polarité positive pour l'une des pièces d'entraînement, d'une surface de polarité négative pour la deuxième pièce, et d'une surface de charge nulle pour la troisième pièce d'entraînement (par exemple pour la pièce d'entraînement constituée seulement par la tête d'entraînement).
- Le fonctionnement de l'invention s'opère de la façon suivante.
- L'utilisateur assemble en premier lieu la pièce d'entraînement 2a, 2c souhaitée et le manche 4. Lors de l'assemblage, l'organe d'identification 17a, 17c est mis en correspondance avec le capteur 18.
- Le capteur 18 retourne à une carte électronique 15 portant les moyens de traitement l'information liés au type de pièce d'entraînement 2a, 2c utilisée.
- Par ce biais, on utilise les paramètres de traitement adéquats stockés dans une mémoire présente sur la carte électronique 15. Grâce à ces paramètres et aux valeurs mesurées par les extensomètres 10, 11 lors de l'opération de serrage, un traitement numérique est effectué au niveau du microcontrôleur 21. Par application de la formule énoncée précédemment, on détermine la valeur du couple de serrage.
- Une alimentation électrique, avantageusement incorporée sous forme de pile 16, assure le fonctionnement des moyens électriques de l'invention.
- En outre, l'ensemble de clé dynamométrique ici présenté peut coopérer avec une unité électronique d'affichage distante par le biais de moyens de transmission avantageusement sans fil (en particulier par ondes radio). De cette façon, l'utilisateur peut lire la mesure du couple directement sur un affichage séparé sans aucune contrainte liée à d'éventuelles liaisons filaires.
- Pour éviter toute interférence de transmission, les signaux de transmission sont codés de façon spécifique et caractéristique pour une clé donnée.
- De cette façon, la réception n'est pas perturbée par d'éventuelles autres ondes transmises dans l'aire de mesure, particulièrement depuis d'autres clés dynamométriques semblables.
-
- 1. Corps
- 2a, 2c. Pièce d'entraînement
- 3. Manchon
- 4. Manche
- 5a, 5c. Extrémité de raccordement
- 6. Téton de verrouillage
- 7. Trou borgne
- 8. Bille d'appui
- 9a, 9c. Extrémité avant
- 10. Extensomètre
- 11. Extensomètre
- 12. Créneaux
- 13. Créneaux
- 14. Rétrécissement
- 15. Carte électronique
- 16. Pile
- 17a, 17c. Organes d'identification
- 18. Capteur
- 19. Amplificateur
- 20. Convertisseur
- 21. Microcontrôleur
Claims (8)
- Clé dynamométrique comportant- un corps (1) déformable élastiquement, coopérant avec des pièces d'entraînement (2a, 2c) interchangeables et portant deux extensomètres (10, 11) positionnés à des endroits différents le long du corps (1),- des moyens de traitement de signaux issus des extensomètres (10, 11) en vue de déterminer la valeur du couple de serrage,- des moyens de détection automatique du type de pièce d'entraînement (2a, 2c) pour adapter les paramètres de traitement aux caractéristiques de la pièce d'entrainement (2a, 2c), caractérisée par le fait que les moyens de détection comprennent au moins un capteur (18) magnétique sur le corps (1) coopérant avec un organe d'identification (17a, 17c), de charge magnétique prédéterminée, porté par la pièce d'entraînement (2a, 2c).
- Clé dynamométrique selon la revendication 1 caractérisée par le fait que
les moyens de traitement incluent des moyens numériques avec un processeur et une mémoire de stockage de paramètres de traitement selon le type de pièces d'entraînement (2a, 2c). - Clé dynamométrique selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisée par le fait que
l'organe d'identification (17a, 17c) est la face de polarité positive ou négative d'un aimant permanent. - Clé dynamométrique selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisée par le fait que
l'organe d'identification (17a, 17c) est une surface de charge magnétique nulle. - Clé dynamométrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée par le fait que
les pièces d'entraînement (2a, 2c) sont de longueur différente. - Clé dynamométrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait
qu'elle comporte une unité électronique à affichage de mesure déportée du corps (1) de la clé. - Clé dynamométrique selon la revendication 6 caractérisée par le fait
qu'elle comporte des moyens de transmission sans fil entre ladite unité et le corps (1) de la clé. - Clé dynamométrique selon la revendication 7, caractérisée par le fait
que les signaux transmis entre l'unité et le corps (1) ont un codage spécifique, évitant toute interférence avec d'autres clés.
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