EP1957238B1

EP1957238B1 - Clé à serrage discontinu comprenant des moyens de mesure de phénomènes dynamiques induits par ledit serrage sur le carter de la clé

Info

Publication number: EP1957238B1
Application number: EP06830009A
Authority: EP
Inventors: Norbert Paprocki
Original assignee: Georges Renault SAS
Current assignee: Georges Renault SAS
Priority date: 2005-11-15
Filing date: 2006-11-15
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2026-11-15
Also published as: WO2007057424A1; FR2893270B1; FR2893270A1; JP2009515716A; US20090114411A1; EP1957238A1; US7987919B2

Abstract

L'invention a pour objet une clé à serrage discontinu, du type comprenant un moteur et un embrayage impulsionnel intégrés dans un carter, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de mesure de phénomènes dynamiques induits par ledit serrage sur ledit carter, en vue de corréler ladite mesure avec un niveau de serrage.

Description

Le domaine de l'invention est celui de l'outillage industriel. Plus précisément, l'invention a pour objet les clés à serrage discontinu, couramment désignées par les termes de clés à chocs ou de clés à impulsions.
Les clés à serrage discontinu sont des outils largement utilisés dans le secteur industriel, et notamment dans le domaine de la construction de véhicules automobiles.
Le principe de ces clés est de générer des impulsions de couple qui sont transmises à la vis à serrer.
Ces impulsions sont elles-mêmes générées par un système qui comprend :

un moteur pneumatique ;
un embrayage impulsionnel ;
un arbre de sortie ;
un carter intégrant les éléments précités et dont une partie forme une poignée.

L'embrayage impulsionnel fonctionne cycliquement de la façon suivante :

sur environ 170°, l'embrayage est débrayé et laisse le moteur accélérer librement et accumuler de l'énergie cinétique ;
sur les 10° suivants, l'embrayage embraye et transmet l'énergie cinétique contenue dans le rotor du moteur pneumatique à la vis via l'arbre de sortie ; cette énergie cinétique se transforme en une impulsion de couple brève mais d'amplitude élevée ;
le même cycle est répété tous les 180° suivants (une période autre que 180° pouvant toutefois être envisagée).

Les clés à serrage discontinu ont comme avantage majeur de permettre un serrage à un niveau de couple élevé avec un couple de réaction faible dans la main de l'opérateur.
Ces outils permettent un temps de cycle de serrage court en comparaison de serreuses appliquant un mouvement de rotation continu à la vis jusqu'à atteindre le niveau de couple souhaité.
L'inconvénient majeur est qu'il est difficile de contrôler le couple efficace appliqué dans la vis.
On note que par couple efficace, on entend le couple qui serait appliqué par une clé dynamométrique de façon statique ou à vitesse lente.
Des systèmes de contrôle du niveau de serrage ont été proposés par l'art antérieur.
En pratique, les utilisateurs avertis de clés à chocs savent, de par leur expérience, détecter, par l'intermédiaire de la sensation tactile que leur procure le carter pendant le serrage, quand le niveau de serrage requis est atteint.
En d'autres termes, la simple tenue en main de l'outil et la perception du travail de l'outil procuré à l'opérateur par l'intermédiaire du carter, permettent à l'opérateur d'évaluer si le niveau de serrage requis est atteint ou pas.
Toutefois, cette pratique repose sur une interprétation de l'opérateur quant aux sensations qui lui sont procurées par l'outil.
Il est donc fréquent de constater des résultats incorrects, dus à une perception aléatoire du niveau de serrage.
Pour pallier cet inconvénient, des systèmes de contrôle du niveau de serrage ont été proposés par l'art antérieur.
On connaît notamment des clés à serrage discontinu dans lesquelles un capteur de couple est placé sur l'arbre de sortie de façon à mesurer les impulsions de couple. Une solution de ce type est décrite dans le document de brevet publié sous le numéro JP-4 115 877 (figure 1).
On connaît également des clés à serrage discontinu dans lesquelles un capteur d'angle mesure la décélération de l'ensemble formé par le rotor de moteur pneumatique et le carter d'embrayage.
Le principe de cette solution réside dans le fait que l'inertie rotorique et la décélération de l'ensemble rotor/carter durant l'impulsion de couple étant connues, il est possible d'en calculer l'amplitude.
Une telle solution est notamment décrite dans le document de brevet publié sous le numéro WO-2005/053908 (figure 2).
Dans les deux solutions qui viennent d'être décrites, les impulsions de couple sont ensuite traitées par un algorithme pour déterminer si le niveau de serrage requis est atteint.
Une clé à serrage selon la préambule de la revendication 1 est montré par exemple dans le document JP 09285975 . Un autre clé à serrage discontinu est divulge par US 5476014 .
L'inconvénient majeur de ces technologies est qu'elles nécessitent l'intégration de capteur sur les parties tournantes, ce qui engendre :

des difficultés de montage et/ou de réglage ;
une dépendance vis-à-vis de pièces d'usure susceptibles d'entraîner, à terme, un défaut de fiabilité ;
des opérations de maintenances complexes.

L'invention a pour objectif de pallier les inconvénients de l'art antérieur. Plus précisément, l'invention a pour objectif de proposer une clé à serrage discontinu qui permette de déterminer de façon fiable si un niveau de serrage est atteint, ceci par la mise en oeuvre d'une solution plus simple que celles de l'art antérieur.
L'invention a également pour objectif de fournir une telle technique de détermination du niveau de serrage d'une clé à serrage discontinu qui simplifie les opérations de montage et/ou de maintenance des moyens correspondants.
L'invention a aussi pour objectifs de fournir une telle technique qui soit simple de conception, et qui soit facile et peu coûteuse à mettre en oeuvre.
Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront, sont atteints grâce à l'invention défini par la revendication 1.
En effet, les vibrations s'exerçant sur le carter sont celles perçues par l'utilisateur, et dont la perception permet à celui-ci d'évaluer le niveau de serrage.
L'invention propose donc de mesurer ces vibrations de façon à automatiser et/ou fiabiliser la pratique « tactile » des utilisateurs.
De plus, les moyens de mesure correspondants peuvent être associés directement au carter, ce qui évite d'avoir à monter des capteurs (d'angle ou de couple) sur les parties tournantes de l'outil et pallie les difficultés de montage et/ou de réglage et/ou de maintenance engendrés par les capteurs de l'art antérieur.
Selon une solution avantageuse, la clé comprend des moyens d'analyse desdits phénomènes dynamiques.
On peut de cette façon optimiser le traitement des vibrations mesurées, ce qui permet d'améliorer la précision de la détection (ou de la déduction) du niveau de serrage.
Préférentiellement, lesdits moyens d'analyse comprennent des moyens électroniques de traitement assurant une analyse fréquentielle desdits phénomènes dynamiques.
La clé comprend des moyens de mesure de vibrations induites par ledit serrage sur ledit carter.
Dans ce cas, lesdits moyens de mesure comprennent préférentiellement au moins un accéléromètre monté sur ledit carter.
Un tel composant peut être proposé dans des dimensions relativement réduites, permettant son intégration aisée sur le carter, sans nuire à l'encombrement ou à la manipulation de l'outil.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, donné à titre d'exemple illustratif, et des dessins annexés parmi lesquels :

les figures 1 et 2 sont des vues de clés à serrage discontinu selon l'art antérieur.

Tel qu'indiqué précédemment, le principe de l'invention consiste à pourvoir une clé à serrage discontinu de moyens de mesure de phénomènes vibratoires s'exerçant sur le carter de la clé lors du serrage.
Ces phénomènes dynamiques sont en particulier ceux susceptibles d'être perceptibles par un utilisateur tels que les vibrations du carter ou les déplacements angulaires du carter autour de l'axe moteur.
L'outil intègre un ou plusieurs accéléromètres directement fixés sur le carter de l'outil, ceci en vue de détecter les vibrations du carter.
Cet accéléromètre mesure les répercussions vibratoires du process de serrage dans le carter de l'outil.
On rappelle qu'un accéléromètre est un capteur d'accélération. On distingue plusieurs catégories d'accéléromètres :

ceux pouvant mesurer une accélération statique (comme la gravité) ;
ceux pouvant mesurer une accélération dynamique (vibrations) ;
ceux pouvant mesurer indifféremment une accélération statique ou dynamique.

Bien entendu, l'invention prévoit la mise en oeuvre d'un accéléromètre pour mesurer au moins une accélération dynamique.
L'accéléromètre utilisé peut se présenter sous la forme d'une puce électronique, réalisé en technologie MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems).
Des moyens d'analyse fréquentielle du signal fournit par l'accéléromètre permettent de déterminer si le niveau requis de serrage est atteint.

Claims

Clé à serrage discontinu, du type comprenant un moteur et un embrayage impulsionnel intégrés dans un carter,
caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de mesure de phénomènes dynamiques induits par ledit serrage sur ledit carter, en vue de corréler ladite mesure avec un niveau de serrage , lesdits moyens de mesure étant des moyens de mesure de vibrations induites par ledit serrage sur ledit carter.
Clé à serrage discontinu selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens d'analyse desdits phénomènes dynamiques mesurés.
Clé à serrage discontinu selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdits moyens d'analyse comprennent des moyens électroniques de traitement assurant une analyse fréquentielle desdits phénomènes dynamiques.
Clé à serrage discontinu selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que lesdits moyens de mesure comprennent au moins un accéléromètre monté sur ledit carter.