EP1591206A2 - Outil, notamment clé, dynamométrique et procédé de détection de rupture d'équilibre lors d'un serrage au couple - Google Patents

Outil, notamment clé, dynamométrique et procédé de détection de rupture d'équilibre lors d'un serrage au couple Download PDF

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EP1591206A2 EP05290725A EP05290725A EP1591206A2 EP 1591206 A2 EP1591206 A2 EP 1591206A2 EP 05290725 A EP05290725 A EP 05290725A EP 05290725 A EP05290725 A EP 05290725A EP 1591206 A2 EP1591206 A2 EP 1591206A2
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Philippe Praudel
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Abstract

Des moyens de détection de la rupture d'équilibre mécanique comprennent des moyens de mesure (121) fournissant un signal correspondant à la mesure du couple appliqué à l'élément de fixation, des moyens de traitement électronique (201,203,205,207) du signal et des moyens de traitement par calcul (215) de données issues du traitement électronique du signal. Application à un outil dynamométrique à main <IMAGE>

Description

La présente invention concerne un outil, notamment une clé, dynamométrique mécanique à application manuelle du couple comprenant des moyens mécaniques aptes à fournir un couple de torsion prédéterminé à une partie d'entraínement destinée à coopérer avec un organe de vissage pour entraíner un élément de fixation, lesdits moyens mécaniques étant en équilibre sous l'action de moyens de sollicitation adaptés, lesdits moyens mécaniques étant libérables par rupture d'équilibre, et des moyens de détection de la rupture d'équilibre.
De manière connue, les opérations de serrage d'éléments de fixation dans le milieu industriel demandent de plus en plus de traçabilité, c'est à dire la connaissance de l'ensemble des informations et des mesures permettant de suivre et retrouver rapidement les étapes du processus.
Pour les opérations de serrage, les constructeurs d'outils dynamométriques proposent des outils mécaniques, dont le principe est basé sur une rupture d'équilibre fortement perceptible, permettant de détecter la rupture d'équilibre par un dispositif comportant un circuit électrique pourvu d'un moyen de commutation dont l'état est modifié par la rupture d'équilibre, et d'une unité de traitement, adaptée pour exploiter l'information relative à l'état dudit moyen de commutation. L'ensemble du dispositif de détection est généralement logé dans un boítier fixé extérieurement au corps de l'outil.
Une telle construction ne donne pas entière satisfaction, du fait que le boítier définit une protubérance en périphérie du corps de l'outil, potentiellement gênante pour l'introduction de l'outil dans un organe mécanique sur lequel l'opérateur intervient.
En outre, une telle construction utilise un interrupteur miniature dont la durée de vie est relativement faible, et qui pose des problèmes de fiabilité lorsqu'il est soumis à de brusques actionnements, ce qui est généralement le cas pour les outils à rupture d'équilibre mécanique.
Les dispositifs connus ont également pour inconvénient de ne pas prendre en compte le phénomène de sur-couple exercé lors de l'opération de serrage au couple, une fois l'équilibre rompu. Cette valeur de sur-couple peut atteindre 50% du couple de consigne prédéterminé dans certaines conditions d'utilisation de la clé.
En outre, l'utilisation de clés dynamométriques électroniques n'est pas souhaitée sur les chaínes de montage car aucune sensation physique de dépassement du couple de serrage n'est perceptible.
Un but principal est de remédier à ces inconvénients, et de fournir un outil dynamométrique mécanique dont l'encombrement n'augmente pas et dont la fiabilité est accrue.
Un autre but est de fournir un outil dynamométrique mécanique améliorant la traçabilité des opérations de serrage au couple, en prenant en compte le phénomène de sur-couple.
A cet effet, dans un outil dynamométrique mécanique suivant l'invention, les moyens de détection de la rupture d'équilibre mécanique comprennent des moyens de mesure qui fournissent un signal correspondant à la mesure du couple appliqué à l'élément de fixation, des moyens de traitement électronique dudit signal et des moyens de traitement par calcul de données issues du traitement électronique dudit signal.
Suivant d'autres caractéristiques de l'invention :
  • les moyens de calcul détectent le moment de la rupture d'équilibre mécanique par calcul de dérivé de la valeur de mesure du couple par rapport au temps.
  • les moyens de calcul détectent la rupture d'équilibre mécanique par calcul d'intersection d'une première et d'une seconde courbes, la première courbe représentant la valeur de mesure du couple par rapport au temps, la seconde courbe étant identique à la première avec un décalage faible et positif dans le temps;
  • les moyens de traitement électronique du signal et les moyens de calcul sont disposés à l'intérieur de la clé ;
  • la clé comporte en outre des moyens de transmission de la mesure du couple de serrage maximum appliqué à l'élément de fixation à une station extérieure à l'outil, et en ce que la dite station affiche la valeur de couple de serrage maximum appliqué à l'élément de fixation ;
  • la clé comporte en outre des moyens de transmission de la mesure du couple de serrage maximum appliqué à l'élément de fixation à des moyens de réception solidaires de l'outil, et en ce que lesdits moyens affichent la valeur de couple de serrage maximum appliqué à l'élément de fixation ;
  • les moyens de mesure comprennent des éléments sensibles résistifs ;
  • les moyens de mesure comprennent plusieurs jauges de contrainte, montées en pont ;
  • l'outil dynamométrique est une clé à déclenchement ;
  • l'outil dynamométrique est une clé à cassure ;
  • l'outil dynamométrique est un tournevis ;
  • l'information est transmise par radio-fréquences ;
  • les moyens de sollicitation comprennent un ressort dont la compression détermine le couple de consigne, ledit ressort participant à l'effort axial d'appui sur lesdits moyens mécaniques, des moyens de mesure fournissent une information correspondant à la mesure du couple appliqué à l'élément de fixation, et des moyens de mesure (121) constitués d'éléments sensibles d'organes de mesure, tels que des extensomètres résistifs ou jauges de contrainte, fournissent une information correspondant à la mesure du couple appliqué à l'élément de fixation, et une unité de traitement électronique, intégrée à l'outil, fournit une information correspondant à la mesure du couple maximum appliqué à l'élément de fixation après que l'équilibre mécanique soit rompu et transmet à une unité de réception ladite information correspondant à la mesure du couple maximum appliqué à l'élément de fixation après rupture de l'équilibre mécanique ;
  • l'unité de traitement est disposée à l'intérieur de la clé ;
  • l'unité de réception est une station extérieure à l'outil, et elle affiche la valeur de la mesure du couple de serrage maximum appliqué à l'élément de fixation ; et
  • l'unité de réception est une unité solidaire de l'outil, et elle affiche la valeur de la mesure du couple de serrage maximum appliqué à l'élément de fixation.
L'invention a également pour objet un procédé de détection de rupture d'équilibre mécanique au cours d'un serrage manuel au couple d'un élément de fixation lorsque le couple appliqué atteint un couple de consigne prédéterminé, le procédé comprenant les étapes suivantes:
  • la fourniture d'une information correspondant à la mesure du couple appliqué à l'élément de fixation,
  • le traitement électronique de ladite information,
  • le traitement par calcul de données numériques issues du traitement électronique de la dite information.
L'invention a enfin pour objet un procédé de serrage manuel au couple d'un élément de fixation par principe de rupture d'équilibre mécanique lorsque le couple appliqué atteint un couple de consigne prédéterminé, le procédé comprenant les étapes suivantes
  • la fourniture d'une information correspondant à la mesure du couple appliqué à l'élément de fixation,
  • le traitement électronique et la fourniture d'une information correspondant à la mesure du couple maximum appliqué après rupture d'équilibre mécanique,
  • la transmission de ladite information correspondant à la mesure du couple maximum appliqué après rupture d'équilibre mécanique.
Un mode de réalisation particulier de l'invention va maintenant être décrit plus en détail en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
  • la figure 1 est une vue en perspective d'une clé dynamométrique conforme à l'invention ;
  • la figure 2 est une vue en perspective éclatée de la clé illustrée à la figure 1 ;
  • la figure 3 est une vue en coupe longitudinale suivant la ligne III-III illustrée à la figure 1 ;
  • la figure 4a est un graphique d'une courbe de mesure correspondant au serrage en fonction du temps de la clé illustrée à la figure 1 ;
  • la figure 4b est un graphique d'un mode de calcul de la détection de la rupture d'équilibre de la clé illustrée à la figure 1;
  • la figure 5 est un organigramme de fonctionnement de la clé illustrée à la figure 1 ;
  • la figure 6a est un organigramme suivant un premier mode de détection de la rupture d'équilibre de la clé illustrée à la figure 4a ;
  • la figure 6b est organigramme suivant un deuxième mode de détection de la rupture d'équilibre de la clé illustré à la figure 4b ;
  • la figure 7 est un schéma électronique de principe de la clé de la figure 1.
Sur les figures 1 à 3, on a représenté une clé dynamométrique conforme à l'invention, la clé présentant un axe longitudinal X-X, orienté d'«arrière» en « avant». La clé 1 qui a été représentée comporte essentiellement un ensemble tubulaire 3 de forme générale cylindrique, définissant un corps creux extérieur, une tête ou élément d'entraínement 5 vers l'avant de la clé, un ensemble poignée 7 de préhension de l'outil, située vers l'arrière de la clé.
L'ensemble tubulaire 3 est formé d'un fourreau extérieur 3a défini par un manchon cylindrique, et d'un tube intérieur 3b, le fourreau 3a étant emmanché de façon ajustée sur le tube 3b et recouvrant le tube 3b dans la partie avant de ce dernier.
Le fourreau 3a, le tube 3b et la tête 5 sont de préférence des pièces métalliques.
La clé représentée est de type clé de production à déclenchement, c'est à dire du type utilisé en atelier de production pour serrer à la suite un grand nombre d'éléments de boulonnerie identiques, à un même couple prédéterminé. Pour ce type d'outil, il n'est pas nécessaire de réajuster fréquemment le couple de déclenchement. Il est entendu que l'invention s'applique aussi bien à une clé dite de production, notamment à déclenchement telle que représentée aux figures ou à cassure, qu'à une clé dynamométrique réglable.
Sur la clé représentée, l'ensemble poignée 7 est montée de façon fixe sur l'ensemble tube 3, l'extrémité proximale de l'ensemble poignée 7 comprenant un bouchon 111 comportant un obturateur 119 préservant un passage vers l'intérieur de l'ensemble tubulaire 3.
On notera qu'une antenne souple 87, dont la fonction sera décrite ultérieurement, dépasse à l'arrière du bouchon 111.
Comme cela sera décrit également ultérieurement en référence aux figures 2 et 3, les organes de réglage du couple de consigne sont accessibles au moyen d'outil à l'intérieur des ensembles tubulaire 3 et poignée 7, après retrait de l'obturateur 119 du bouchon 111.
La clé 1 représentée sur les figures 2 et 3 présente un ensemble poignée 7 comprenant un support-poignée 71 de forme générale cylindrique s'étendant coaxialement à l'axe X-X de la clé dans lequel un module-support 41 est monté et fixé, ledit support-poignée 71 étant emboíté et fixé sur la partie arrière du tube 3b. L'ensemble poignée 7 comprend également un manchon 101 recouvrant partiellement le support-poignée 71, et sur lequel il est fixé. L'extrémité arrière du fourreau 3a s'emboíte avec jeu dans l'extrémité avant du support poignée 71.
La tête d'entraínement 5 est une pièce qui comporte un bloc avant 21 en saillie à l'avant de l'ensemble tube 3, une zone intermédiaire d'articulation 23, et une queue arrière 25 emmanchée avec jeu dans le tube 3 et montée avec possibilité de pivotement sur le tube 3 autour d'un axe Z-Z matérialisé par un tourillon 27. La tête d'entraínement comporte également, située entre le bloc avant 21 et la zone d'articulation 23, un barreau élastique 26 ayant en section transversale une forme rectangulaire de dimensions constantes sur toute sa longueur. Le barreau 26 présente des faces latérales 26a réalisées dans un plan parallèle à l'axe Z-Z, en sorte qu'elles subissent les déformations du barreau 26.
Le tourillon 27 traverse diamétralement la zone d'articulation 23, le fourreau 3a et le tube 3b en étant solidaire des deux derniers.
Le bloc 21 présente, à partir de son extrémité avant, un attachement 29, dans lequel peut s'emboíter et se fixer un dispositif d'actionnement (non représenté). Ce dernier est typiquement une tête de cliquet réversible par retournement, munie d'un carré d'entraínement sur lequel s'adapte une douille de vissage.
On notera que sur la figure 3, le plan X-Z de coupe est supposé vertical et l'axe X-X est supposé horizontal, pour la commodité de la description. L'orientation de la clé représentée sur cette figure correspond à l'actionnement d'une vis ou d'un écrou (non représentés) dont l'axe est vertical.
Dans la configuration d'utilisation de la clé telle que représentée sur la figure 3, les éléments suivants sont disposés coaxialement à l'intérieur du tube 3b, d'arrière en avant, jusqu'à l'extrémité arrière de la queue 25 :
  • un premier cylindre fileté extérieurement 91, pourvu sur sa face d'extrémité arrière 94 d'un alésage 95 central traversant de part en part, et dont un filetage extérieur coopère avec un filetage interne formé sur au moins une section arrière du tube 3b. Le cylindre fileté 91 peut ainsi être vissé et définit une butée axiale arrière ;
  • un deuxième cylindre fileté extérieurement 31, pourvu d'une forme d'entraínement 33 tourner vers l'extrémité arrière du tube 3b, et dont un filetage extérieur coopère avec le filetage interne formé sur une section arrière du tube 3b. Le cylindre fileté 31 peut ainsi être vissé ou dévissé à l'intérieur du tube 3b de façon à être déplacé axialement, et, en position dévissée, vient en butée axiale arrière sur le cylindre fileté 91;
  • un ressort de compression 61 (représenté symboliquement sur les figures 2 et 3) présentant une raideur élevée, et dont l'extrémité arrière porte sur l'extrémité avant du cylindre 31 ;
  • un plateau 63 à bille 64, ce plateau étant solidaire de l'extrémité avant du ressort 61 ;
  • un poussoir 65 est de forme générale cylindrique présentant une face arrière en appui sur la bille 64. Le poussoir peut coulisser axialement en étant guidé dans le tube 3b, sous l'effet de sollicitation du ressort 61, transmise par le plateau 63 et la bille 64 ;
  • un dé cubique 67 s'applique, au repos, sur les fonds de deux évidements, l'un formé dans la face arrière de la queue 25 et l'autre dans la face avant du poussoir 65, ces faces étant verticales en regard l'une de l'autre.
L'ensemble formé du poussoir 65 et du dé 67 définit un moyen d'appui axial sur la tête d'entraínement 25.
On comprend que la position axiale du cylindre fileté 31 détermine la compression du ressort 61, et ainsi l'effort axial d'appui du poussoir 65 sur la queue 25, par l'intermédiaire du dé 67. Lorsque le couple de consigne déterminé par la compression du ressort 61 est atteint, le dé 67 s'incline et fait reculer le poussoir. La queue 25, par pivotement autour du tourillon 27, vient alors au contact de la surface intérieure du tube 3.
On notera que ce contact relativement violent, dû à une rupture d'équilibre mécanique, provoque une sensation physique à l'opérateur et lui indique clairement que le couple de consigne a été atteint.
Comme représenté sur les figures 2 et 3, l'ensemble poignée 7 comprend un module-support 41 de moyens électriques/électroniques et/ou d'alimentation électrique. Le module-support 41 comporte un support comprenant des évidements et/ou logement et faces d'extrémités aptes à recevoir respectivement des organes d'alimentation électrique 42, tels que des piles de type « AAA » et des plaques de circuit électrique/électronique.
Comme représenté sur la figure 2, l'extrémité proximale 74 du support-poignée 71 présente une section tubulaire s'étendant longitudinalement, de forme et de dimension adaptées pour recevoir le support-module 41.
Une lumière allongée 75 est réalisée axialement et à distance de la face d'extrémité proximale 74, sur une demi circonférence de la paroi externe du support-poignée 71.
Lors du montage du module-support 41 dans le support-poignée 71, les évidements aptes à recevoir les organes alimentation électrique 42 sont positionnés en vis à vis de la lumière allongée 75 du support-poignée 71. Cette configuration permet un accès rapide aux piles 42.
Après montage du module-support 41 dans le support-poignée 71, un élément de fixation 86 maintient en position le module-support 41 dans le support-poignée 71.
Comme représenté sur la figure 2, des moyens de mesure 121 de la déformation du barreau élastique 26 de la tête d'entraínement 5 sont constitués d'éléments sensibles d'organes de mesure, tels que des extensomètres résistifs collés (jauges de contrainte) sur les faces 26a du barreau 26. Des moyens de mesure connus, d'un autre type, peuvent être utilisés en restant dans le cadre de la présente invention.
Une mince plaque isolante allongée 121 portant des extensomètres formés et câblés directement sur elle est fixée rigidement, et manière connue en soi, sur une face latérale 26a du barreau 26.
Les extensomètres sont reliés une nappe de fils conducteurs 123. Cette nappe 123 chemine à travers un conduit intérieur de la queue 25 de la tête d'entraínement 5, juste en arrière de la zone d'articulation 23, en passant par un orifice d'entrée 26b en communication avec un orifice de sortie 26c. La nappe 123 passe ensuite à travers une lumière oblongue 3c située en partie distale du tube 3b pour continuer son cheminement, insérée dans une rainure 3d longitudinale réalisée sur la surface externe du tube 3b.
L'extrémité de la nappe 123 opposée à la plaque 121 portant les extensomètres est reliée à un connecteur 124, lui même relié à l'une des plaques de circuit électrique du module-support 41 par l'intermédiaire d'un dégagement 77 réalisé sur le support poignée 71 entre la lumière 75 et l'extrémité 72 distale, dans la demie circonférence opposée à celle de la lumière 75.
En outre, le support-poignée 71 comporte, entre le dégagement 77 et l'extrémité distale 72, une gorge 78 est apte à recevoir un joint d'étanchéité 80, tel qu'un joint torique.
Le bouchon 111, représenté sur les figures 2 et 3, comprend également un passage 118 s'étendant dans l'axe X-X de la clé 61 et dans le prolongement d'un conduit central 47 du support du module support 41.
Cet agencement permet à un opérateur d'introduire une lame de tournevis ou une clé mâle afin d'accéder depuis l'extérieur à la partie d'entraínement 33 du deuxième cylindre fileté 31 en traversant successivement et depuis l'extérieur, le bouchon 111, le module-support 41, le premier cylindre fileté 91.
Le bouchon 111 comprend aussi un passage 120 apte laisser passer une antenne souple 87 connecté à l'une des plaques de circuit électrique/électronique du module-support 41.
Le procédé de détection de rupture d'équilibre mécanique au cours d'un serrage manuel au couple d'un élément de fixation lorsque le couple appliqué atteint un couple de consigne prédéterminé suivant l'invention est décomposable selon les étapes suivantes :
  • la mesure de la déformation du barreau d'épreuve 26 liée à l'utilisation d'éléments sensibles résistifs 121, correspondant à la mesure du couple appliqué à l'élément de fixation,
  • le traitement électronique d'un signal issu de ladite mesure,
  • le traitement par calcul de données numériques issues dudit traitement électronique, traitement par calcul apte à fournir une information relative à la détection de la rupture d'équilibre mécanique.
Les éléments sensibles résistifs tels que des extensomètres ou jauges de contraintes 121, sont reliés, de manière connue, dans un circuit en pont de Wheatstone, traduisant la déformation du barreau d'épreuve 26 en différence de résistance. Les piles ou accumulateurs 42 situés sur le module-support 41 constituent la source de tension alimentant le circuit en pont.
Le module-support 41 comprend des moyens électroniques permettant le traitement du signal issu des jauges de contrainte 121.
Le module-support 41 comprend également des moyens électroniques de calcul permettant de détecter si la rupture d'équilibre mécanique à eu lieu ou non. Le module-support 41 comprend aussi des moyens électroniques de transmission d'une information correspondante à la détection de rupture d'équilibre et/ou à la mesure.
Comme représenté sur la figure 7, le schéma électronique comprend un circuit de jauges en pont 121 relié à une ou plusieurs entrées d'amplificateur 201. La sortie de l'amplificateur est reliée à un dispositif à double conversion analogique/numérique 203 et un microcontrôleur 205. Des moyens de mémoire électroniques 207 permettent de stocker une ou plusieurs informations. Des moyens 215 permettent d'effectuer des calculs sur des données numériques issues des dispositifs électroniques précédents. L'alimentation électrique de ces éléments est assurée par les piles 42.
Des informations issues de l'équipement électronique de la clé décrit précédemment peuvent être transmises à distance 217 à un équipement de contrôle 219 par l'intermédiaire d'un module de transmission 209 et d'une antenne 87. Dans d'autres variantes, ces mêmes informations peuvent être affichées par l'intermédiaire d'un dispositif d'affichage tel qu'un écran 211 ou d'un dispositif d'affichage à diodes électroluminescentes 213.
Le fonctionnement d'une séquence de serrage va maintenant être décrite.
La figure 4a représente une courbe de mesure du couple Ci de serrage dans le temps t, caractéristique d'une clé à rupture d'équilibre mécanique. La courbe présente deux pics 301 et 303 consécutifs, séparés par une forme en vallée 305. Lorsque le couple de consigne déterminé par la compression du ressort 61 est atteint, la clé subit une rupture d'équilibre mécanique définissant le déclenchement. La forme en vallée 305 correspond à la rupture d'équilibre mécanique.
Une fois l'équilibre mécanique rompu, l'opérateur ne relâche pas instantanément l'effort exercé sur la clé. Un sur-couple, c'est à dire un couple supplémentaire au couple de consigne est ainsi appliqué à l'élément de fixation après le déclenchement de la clé.
Le pic 303 correspond à la mesure du sur-couple appliqué après la rupture d'équilibre, c'est à dire le couple maximum CM appliqué à l'élément de fixation une fois l'équilibre rompu. Le pic 301 correspond à la mesure du couple appliqué avant la rupture d'équilibre.
La figure 5 présente un organigramme d'un cycle de serrage au couple.
Une phase de paramétrage de l'outil est réalisée avant toute opération. Elle consiste à mémoriser un numéro d'identification de l'outil, à prédéterminer un premier seuil bas de mesure C0, un deuxième seuil bas de mesure C1 et à initialiser le nombre de cycle de serrage.
La clé dispose d'un mode « veille » à échantillonnage lent 401. Lors de l'échantillonnage lent, une mesure Ci 403 est réalisée. Cette mesure Ci est stockée et comparée 405 au premier seuil bas C0 prédéterminé.
Si la mesure Ci est inférieure au seuil C0, le mode « veille » est conservé avec un échantillonnage lent. Si la mesure Ci est supérieure au seuil C0, la clé passe alors en mode « travail » 407 à échantillonnage rapide. Le microcontrôleur stocke dans une mémoire 409 une valeur du couple maximum CM égale à la valeur de seuil C0.
Durant la phase de serrage, le microcontrôleur échantillonne 410 en permanence la tension des jauges et compare 411 la valeur de mesure Ci à la valeur de couple maximum CM. Le microcontrôleur retient la valeur la plus élevée. La valeur du couple maximum mesuré CM est ainsi stockée dans une mémoire 413.
La valeur mémorisée est ensuite comparée 415 au second seuil bas C1 prédéterminé.
Si la valeur Ci est supérieure au seuil C1, le mode « travail » est maintenu avec un échantillonnage rapide. Si la valeur Ci est inférieure au seuil C1, le microcontrôleur exécute un test de présence de rupture d'équilibre mécanique 417.
Si ce dernier test est négatif, le mode « veille » est rétabli.
Si le test de présence est positif, le microcontrôleur incrémente le nombre de cycle 419. Un test de présence positif conditionne la transmission 421 d'une ou plusieurs informations relatives à la séquence de serrage, telles que la présence de la rupture d'équilibre mécanique et/ou la valeur de couple maximum CM, un numéro identificateur de l'outil, le nombre du cycle.
La détection de rupture d'équilibre mécanique est réalisée par analyse de la forme d'onde spécifique créée par la brusque variation de la résistance des jauges au moment du déclenchement.
La variation de la tension de jauge se présente sous la forme d'une impulsion dont le temps de relaxation est caractérisé par la fréquence propre du corps d'épreuve. Ce temps de relaxation est fixe car lié à la précision de la rupture d'équilibre mécanique.
La figure 6a présente un organigramme d'un premier mode de détection de la rupture d'équilibre mécanique.
Le microcontrôleur échantillonne 501 la tension de sortie des moyens de mesure des jauges. Un calculateur 215 effectue un calcul de dérivation dCi/dt de la tension de sortie Ci par rapport au temps t et stocke 503 la valeur de cette dérivée dans une mémoire m.
Le calculateur 215 compare 505 la valeur de la dérivée calculée m à une valeur de pente prédéterminée m0.
Si la valeur calculée m est inférieure à la valeur prédéterminée de pente m0, le calculateur 215 effectue un nouveau calcul de dérivée sur l'échantillonnage suivant.
Si la valeur calculée m est supérieure à la valeur prédéterminée de pente m0, le microcontrôleur fournit une information de présence de rupture d'équilibre mécanique. Après conversion numérique/analogique, un signal de présence de déclenchement peut être transmis 507.
La figure 6b présente un organigramme d'un deuxième mode de détection de la rupture d'équilibre mécanique.
Le microcontrôleur échantillonne 600 la tension de sortie des moyens de mesure des jauges. Une première courbe 601 de mesure du couple Ci de serrage en fonction du temps t est mémorisée.
Une deuxième courbe 602, à l'identique de la première courbe 601, est mémorisée avec un décalage delta t, positif et faible, dans le temps t.
Un calculateur exécute un test consistant à identifier la présence d'une intersection 305' entre la première 601 et la deuxième courbe 602.
Si la réponse à ce test est positive, la rupture d'équilibre mécanique 305' est présente. Le microcontrôleur fournit une information de présence de rupture d'équilibre mécanique. Après conversion numérique/analogique, un signal de présence de déclenchement ou rupture d'équilibre peut être transmis 607.
Si la réponse à ce test est négative, le microcontrôleur continue l'échantillonnage 600.
La figure 4b représente une première courbe 601 de mesure du couple Ci de serrage dans le temps t. La première courbe 601 présente un premier pic 301' caractéristique d'une clé à déclenchement.
La deuxième courbe construite 602 présente un pic 301", lui-même décalé d'un intervalle delta t dans le temps.
L'intersection 305' des première 601 et deuxième 602 courbes définit l'instant calculé du déclenchement ou rupture d'équilibre mécanique.
On comprend que la détection de la rupture d'équilibre mécanique est primordiale pour comptabiliser le nombre de cycles effectués par un opérateur de production et ainsi améliorer la traçabilité.
La transmission peut être une transmission par liaison sans fil 217 à un équipement de contrôle 219 soit extérieur soit intégré à la clé. Dans ce cas, il peut s'agir d'une liaison par radio-fréquences dans la bande ISM des 869Mhz. La transmission sans fil précédente peut être remplacée par une transmission par liaison filaire.
La valeur du couple maximum mesuré après rupture d'équilibre mécanique de la clé peut ensuite être affichée sur un écran de l'équipement de contrôle.
Le procédé de détection selon l'invention permet d'autres étapes telles que, successivement, la mesure du couple maximum après la rupture d'équilibre mécanique, la transmission de la mesure du couple maximum après la rupture d'équilibre mécanique et l'affichage de la valeur de mesure du couple maximum après la rupture d'équilibre mécanique.
Les étapes du procédé de détection peuvent être précédées d'une étape d'identification de l'outil.
Le procédé de serrage selon l'invention est caractéristique en ce qu'il comprend les étapes de fourniture d'une information correspondant à la mesure du couple appliqué à l'élément de fixation, le traitement électronique et la fourniture d'une information correspondant à la mesure du couple maximum appliqué après la rupture d'équilibre mécanique, la transmission de ladite d'une information correspondant à la mesure du couple maximum après la rupture d'équilibre mécanique.
Les étapes du procédé de serrage peuvent être précédées d'une étape d'identification de l'outil. Ces étapes peuvent être suivies d'une étape d'affichage de la valeur de mesure du couple maximum après la rupture d'équilibre mécanique.
On comprend que l'invention s'applique de façon particulièrement adaptée à une clé dynamométrique à déclenchement, comme décrit précédemment, mais elle pourrait convenir également à d'autres outils dynamométriques, par exemple une clé à cassure ou un tournevis.
L'invention qui vient d'être décrite permet de fiabiliser la fonction de détection de rupture d'équilibre mécanique, sans encombrement supplémentaire pour un outil dynamométrique.
L'invention qui vient d'être décrite permet d'améliorer la traçabilité d'un serrage par un outil dynamométrique, en mesurant le sur-couple.

Claims (24)

  1. Outil, notamment une clé, dynamométrique mécanique à application manuelle du couple comprenant
       des moyens mécaniques (3,7,63,64,65,67) aptes à fournir un couple de torsion prédéterminé à une partie entraínement (5) destiné à coopérer avec un organe de vissage pour entraíner un élément de fixation, lesdits moyens mécaniques étant en équilibre mécanique sous l'action de moyens de sollicitation (31,61) adaptés, lesdits moyens mécaniques étant libérables par rupture de l'équilibre mécanique, et des moyens de détection de la rupture d'équilibre mécanique
    caractérisé en ce que
       les moyens de détection de la rupture d'équilibre mécanique comprennent des moyens de mesure (121) fournissant un signal correspondant à la mesure du couple appliqué à l'élément de fixation, des moyens de traitement électronique (201,203,205,207) dudit signal et des moyens de traitement par calcul (215) de données issues du traitement électronique dudit signal.
  2. Outil dynamométrique suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de calcul détectent la rupture d'équilibre mécanique par calcul de dérivé (501,503,507) de la valeur de mesure du couple par rapport au temps.
  3. Outil dynamométrique suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de calcul détectent la rupture d'équilibre mécanique par calcul d'intersection (600,601,602,605,607) d'une première (601) et d'une seconde (602) courbes, la première courbe représentant la valeur de mesure du couple par rapport au temps , la seconde courbe étant identique à la première avec un décalage (603) faible et positif dans le temps.
  4. Outil dynamométrique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les moyens de traitement électronique du signal (201,203,205,207) et les moyens de calcul (215) sont disposés à l'intérieur de la clé.
  5. Outil dynamométrique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la clé comporte en outre des moyens de transmission (209) de la mesure du couple de serrage maximum appliqué à l'élément de fixation à une station extérieure (219) à l'outil, et en ce que la dite station affiche la valeur de couple de serrage maximum appliqué à l'élément de fixation.
  6. Outil dynamométrique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la clé comporte en outre des moyens de transmission (209) de la mesure du couple de serrage maximum appliqué à l'élément de fixation à des moyens de réception (211 ;213) solidaires de l'outil, et en ce que lesdits moyens de réception affichent une information correspondant à la valeur de couple de serrage maximum appliqué à l'élément de fixation.
  7. Outil dynamométrique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que les moyens de mesure comprennent des éléments sensibles résistifs (121).
  8. Outil dynamométrique suivant la revendication 7 caractérisé en ce que les moyens de mesure comprennent plusieurs jauges de contrainte (121), montées en pont.
  9. Outil dynamométrique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que l'outil est une clé à déclenchement.
  10. Outil dynamométrique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que l'outil est une clé à cassure.
  11. Outil dynamométrique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que l'outil est un tournevis.
  12. Outil dynamométrique suivant l'une quelconque des revendications 7 à 11 en combinaison avec la revendication 5 caractérisé en ce que l'information est transmise par radio fréquences.
  13. Outil dynamométrique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12 caractérisé en ce que les moyens de sollicitation comprennent un ressort dont la compression détermine le couple de consigne, ledit ressort participant à l'effort axial d'appui sur lesdits moyens mécaniques, en ce des moyens de mesure (121) constitués d'éléments sensibles d'organes de mesure, tels que des extensomètres résistifs ou jauges de contrainte, fournissent une information correspondant à la mesure du couple appliqué à l'élément de fixation, et en ce qu'une unité de traitement électronique (41), intégrée à l'outil, fournit une information correspondant à la mesure du couple maximum appliqué à l'élément de fixation après que l'équilibre mécanique soit rompu et transmet à une unité de réception (211,213,219) ladite information correspondant à la mesure du couple maximum appliqué à l'élément de fixation après rupture de l'équilibre mécanique.
  14. Outil dynamométrique suivant la revendication 13 caractérisé en ce que l'unité de traitement est disposée à l'intérieur de la clé.
  15. Outil dynamométrique suivant la revendication 13 ou 14 caractérisé en ce que l'unité de réception est une station extérieure (219) à l'outil, et en ce qu'elle affiche la valeur de la mesure du couple de serrage maximum appliqué à l'élément de fixation.
  16. Outil dynamométrique suivant la revendication 13 ou 14 caractérisé en ce que l'unité de réception est une unité solidaire (211,213) de l'outil, et en ce qu'elle affiche la valeur de la mesure du couple de serrage maximum appliqué à l'élément de fixation.
  17. Procédé de détection de rupture d'équilibre mécanique au cours d'un serrage manuel au couple d'un élément de fixation lorsque le couple appliqué atteint un couple de consigne prédéterminé, le procédé comprenant les étapes suivantes
    la fourniture d'une information correspondant à la mesure (501 ;600) du couple appliqué à l'élément de fixation,
    le traitement électronique de ladite information (201,203,205,207),
    le traitement par calcul (503,505 ;601,602,305') de données numériques issues du traitement électronique de ladite information.
  18. Procédé de détection de rupture d'équilibre mécanique au cours d'un serrage manuel au couple d'un élément de fixation lorsque le couple appliqué atteint un couple de consigne prédéterminé caractérisé en ce qu'une étape de fourniture (413)d'une information correspondant à la mesure du couple maximum appliqué à l'élément de fixation, une fois que l'équilibre est rompu, succède à l'étape de calcul suivant la revendication 17.
  19. Procédé de détection de rupture d'équilibre mécanique au cours d'un serrage manuel au couple d'un élément de fixation lorsque le couple appliqué atteint un couple de consigne prédéterminé caractérisé en ce qu'une étape de transmission (421) de l'information correspondant à la mesure du couple maximum appliqué à l'élément de fixation, une fois que l'équilibre est rompu, succède à l'étape de fourniture suivant la revendication 18.
  20. Procédé suivant la revendication 19 caractérisé en ce que l'étape de transmission est une étape de transmission radio-fréquences.
  21. Procédé de serrage manuel au couple d'un élément de fixation par principe de rupture d'équilibre mécanique lorsque le couple appliqué atteint un couple de consigne prédéterminé, le procédé comprenant les étapes suivantes
    la fourniture d'une information correspondant à la mesure (401,403,407,410) du couple appliqué à l'élément de fixation,
    le traitement électronique (405,409,411,415)et la fourniture (413) d'une information correspondant à la mesure du couple maximum appliqué après rupture d'équilibre mécanique (417),
    la transmission (421) de ladite information correspondant à la mesure du couple maximum appliqué après rupture d'équilibre mécanique.
  22. Procédé de serrage caractérisé en ce qu'une étape d'identification de l'outil précède les étapes suivant la revendication 21.
  23. Procédé de serrage caractérisé en ce qu'une étape d'affichage de l'outil suit les étapes suivant la revendication 21.
  24. Procédé de serrage suivant l'une quelconque des revendications 21 à 23 caractérisé en ce l'étape de transmission est une étape de transmission par radio-fréquences.
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