FR2542655A1

FR2542655A1 - Screwing spindle

Info

Publication number: FR2542655A1
Application number: FR8304466A
Authority: FR
Original assignee: Renault SAS; Regie Nationale des Usines Renault
Current assignee: Renault SAS; Regie Nationale des Usines Renault
Priority date: 1983-03-18
Filing date: 1983-03-18
Publication date: 1984-09-21
Also published as: FR2542655B1

Abstract

The subject of the present invention is a screwing spindle, comprising a motor driving a primary shaft and a driven output shaft carrying the screwing tool, the primary shaft and driven shaft being connected by a speed-reducing mechanism. It is characterised in that the motor 1 is a motor having two directions of rotation and in that the speed-reducing mechanism, contained in a casing 3 solidly attached to the motor, comprises a first speed-reducing/reversing-gear assembly, the input shaft of which is solidly attached to the primary shaft 2, the latter passing right through the said assembly, through the output shaft 12 of this first assembly and being disposed in alignment with the input shaft 17 of a second speed-reducing assembly, the output shaft of which is solidly attached to the driven shaft 21. The invention relates to a screwing spindle.

Description

BROCHE DE VISSAGE
La présente invention se rapporte à une broche de Vissage, destinée à permettre le vissage et le serrage de vis ou boulons au cours d'opérations répétitives, avec rapidité et efficacité, en garantissant notamment un effort de serrage parfaitement dosé et fidèle.SCREWING PIN
The present invention relates to a screwing spindle, intended to allow the screwing and tightening of screws or bolts during repetitive operations, quickly and efficiently, in particular guaranteeing a perfectly dosed and faithful clamping force.

Un objet de l'invention est plus particulièrement de réaliser une telle broche de vissage permettant une réduction très appréciable des temps de vissage et assurant néanmoins une grande fidélité de l'effort de serrage. An object of the invention is more particularly to produce such a screwing spindle allowing a very appreciable reduction in screwing times and nevertheless ensuring high fidelity of the tightening force.

La broche de vissage selon l'invention, comprenant un moteur d'entraînement d'un arbre menant et un arbre de sortie mené portant l'outil de vissage, arbre menant et arbre mené étant liés par un mecanisme réducteur de vitesse, est caractérisée en ce que le moteur est un moteur à deux sens de rotation et en ce que le mécanisme reducteur, contenu dans un boîtier solidaire du moteur, comprend un premier ensemble réducteur inverseur dont l'arbre d'entree est solidaire de l'arbre menant, ce dernier traversant ledit ensemble de part en part à travers l'arbre de sortie de ce premier ensemble et etant disposé en alignement avec l'arbre d'entrée d'un second ensemble réducteur dont l'arbre de sortie est solidaire de l'arbre mené, l'arbre de sortie du premier ensemble réducteur-inverseur d'une part, l'arbre menant d'autre part etant accouplés respectivement à l'arbre d'entree du second ensemble réducteur par deux roues libres agencees pour assurer un entraînement positif des éléments qu'elles relient et notamment de l'arbre mené pour un même sens de rotation. The screwing spindle according to the invention, comprising a drive motor for a driving shaft and a driven output shaft carrying the screwing tool, driving shaft and driven shaft being linked by a speed reducing mechanism, is characterized in that the motor is a motor with two directions of rotation and that the reduction mechanism, contained in a housing integral with the motor, comprises a first reversing reduction unit whose input shaft is integral with the driving shaft, this last passing through said assembly right through the output shaft of this first assembly and being disposed in alignment with the input shaft of a second reduction assembly whose output shaft is integral with the driven shaft , the output shaft of the first reduction gearbox assembly on the one hand, the drive shaft on the other hand being coupled respectively to the input shaft of the second gearbox assembly by two free wheels arranged to ensure a positive drive of the elements they link ent and in particular of the shaft driven for the same direction of rotation.

Grâce à cette disposition et comme on le verra mieux ci-apres, une simple inversion du sens de rotation du moteur permet de passer d'un fonctionnement à vitesse élevée et faible couple - seul le second ensemble réducteur intervenant pour l'entraînement de l'arbre mené - à un fonc- tionnement à vitesse réduite et couple éleve - faisant intervenir les deux ensembles réducteurs. Thanks to this arrangement and as will be seen more clearly below, a simple reversal of the direction of rotation of the motor makes it possible to switch from operation at high speed and low torque - only the second reduction unit intervening for driving the driven shaft - operating at reduced speed and high torque - involving the two gear units.

Dans le premier cas, on réalise un prévissage rapide, dans le second cas, un serrage définitif avec un couple précis. In the first case, a quick preview is carried out, in the second case, a final tightening with a precise torque.

De manière habituelle, pour le vissage, le sens de rotation est le sens horaire et c'est aussi celui choisi pour un entrainement positif par les roues libres. Usually, for screwing, the direction of rotation is clockwise and it is also the one chosen for positive drive by the freewheels.

Selon une caractéristique de l'invention, le premier ensemble réducteur comprend un premier réducteur à trains épicycloldaux, comportant un premier train de satellites en prise avec l'arbre menant et avec une couronne fixe solidaire du boîtier, le planétaire-portant ces satellites et entourant l'arbre menant constituant l'arbre d'entrée d'un second réducteur-inverseur, en prise avec un second train de satellites monté sur une autre couronne fixe du boitier et engrenant avec une couronne mobile constituant l'arbre de sortie du premier ensemble réducteur inverseur. According to a characteristic of the invention, the first reduction assembly comprises a first reduction gear with planetary gear trains, comprising a first train of satellites engaged with the driving shaft and with a fixed crown secured to the housing, the planetary-carrying these satellites and surrounding the driving shaft constituting the input shaft of a second gear-reverser, engaged with a second train of satellites mounted on another fixed ring of the housing and meshing with a movable ring constituting the output shaft of the first set reversing reducer.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le second ensemble réducteur comprend, corne arbre d'entree un planétaire en alignement avec l'extrémité libre de l'arbre menant et en prise avec un troisième train de satellites qui engrenent avec une troisième couronne fixe du boîtier et qui sont montés sur un porte-satellite solidaire de l'arbre mené. According to another characteristic of the invention, the second reduction assembly comprises, input shaft horn a sun gear in alignment with the free end of the driving shaft and engaged with a third train of satellites which mesh with a third fixed crown of the housing and which are mounted on a planet carrier secured to the driven shaft.

Les caractéristiques èt avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs mieux de la description suivante donnée uniquement à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels:
- la figure 1 est une vue schématique en coupe de la broche de vis
sage selon l'invention;
- la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'une forme de réa
lisation pratique de la broche de la figure 1;
- les figures 3 à 7 sont des sections de la broche de la figure 2 se
lon les lignes III-III à VII-VII respectivement.The characteristics and advantages of the invention will emerge more clearly from the following description given solely by way of example, with reference to the appended drawings in which:
- Figure 1 is a schematic sectional view of the screw spindle
wise according to the invention;
- Figure 2 is a longitudinal sectional view of a form of sheave
practical reading of the pin of Figure 1;
- Figures 3 to 7 are sections of the spindle of Figure 2
lines III-III to VII-VII respectively.

La broche de vissage selon l'invention, représentée schematiquement à la figure 1, comporte un moteur électrique 1, à deux sens de rotation, par exemple à courant continu, à aimant samarium-cobalt, qui entrain un arbre menant 2 s'étendant axialement dans un carter cylindrique 3 qui prolonge le moteur 1. The screw spindle according to the invention, shown diagrammatically in FIG. 1, comprises an electric motor 1, with two directions of rotation, for example direct current, with a samarium-cobalt magnet, which drives a driving shaft 2 extending axially in a cylindrical casing 3 which extends the motor 1.

Cet arbre menant 2 est en prise par une denture 4 avec un train de satellites 5, porté par un planétaire 6 porte-satellite coaxial à l'arbre menant 2 qu'il entoure avec jeu radial, lesdits satellites 5 étant eux mêmes en prise avec une couronne dentée fixe 7, coaxiale à l'arbre 2 et solidaire du boitier 3. This driving shaft 2 is engaged by a toothing 4 with a train of satellites 5, carried by a planetary planet carrier 6 coaxial with the driving shaft 2 which it surrounds with radial clearance, said satellites 5 being themselves engaged with a fixed ring gear 7, coaxial with the shaft 2 and integral with the housing 3.

L'ensemble arbre menant 2, satellites 5, planetaire 6 et couronne 7, constitue un premier réducteur à train épicycloidal présentant un premier rapport de réduction, par exemple de 1/4, l'arbre menant 2 et le-planetaire 6 ayant le même sens de rotation. The set driving shaft 2, satellites 5, planetary 6 and crown 7, constitutes a first reduction gear with planetary gear having a first reduction ratio, for example of 1/4, the driving shaft 2 and the planetary 6 having the same sense of rotation.

Le planetaire 6 est prolonge, à l'opposé du moteur par une bague 8, coaxiale à l'arbre 2 et entourant celui-ci avec jeu, formant un arbre de sortie du premier réducteur et portant sur sa périphérie exterieure une denture 9. The planet gear 6 is extended, opposite the motor by a ring 8, coaxial with the shaft 2 and surrounding the latter with clearance, forming an output shaft of the first reduction gear and carrying on its outer periphery a toothing 9.

Cette denture 9 est en prise avec un second train de satellites 10 portés par une couronne fixe 11 solidaire du boitier 3, et en prise avec une couronne mobile 12, voisine de la paroi intérieure du boîtier 3, coaxiale à l'arbre menant qui s'étend au-delà de la bague 8. This toothing 9 is engaged with a second train of satellites 10 carried by a fixed crown 11 secured to the housing 3, and engaged with a movable crown 12, adjacent to the interior wall of the housing 3, coaxial with the drive shaft which s 'extends beyond the ring 8.

L'ensemble constitue par la bague 8, les satellites 10, la couronne fixe 11 et la couronne mobile 12, forme un second réducteur, inverseur cette fois, puisqu'à un sens de rotation de la bague 10, correspond le sens de rotation oppose de la couronne 12. The assembly constitutes by the ring 8, the satellites 10, the fixed crown 11 and the movable crown 12, forms a second reduction gear, this time reversing, since to a direction of rotation of the ring 10, corresponds the opposite direction of rotation crown 12.

Le rapport de réduction de ce second reducteur est choisi par exemple egal à 1/3. The reduction ratio of this second reducer is chosen for example equal to 1/3.

Comme a bague 8 est solidaire du planétaire 6, à un sens de rotation de l'arbre menant 2 correspond le sens de rotation opposé de la couronne 12, le rapport de reduction entre les vitesses de rotation de la couronne 12 et de l'arbre menant (2 étant égal au produit des rapports de réduction des deux réducteurs, soit ici 1/3 x 1/4 = 1/12. As the ring 8 is integral with the sun gear 6, to a direction of rotation of the driving shaft 2 corresponds the opposite direction of rotation of the crown 12, the reduction ratio between the speeds of rotation of the crown 12 and of the shaft leading (2 being equal to the product of the reduction ratios of the two reducers, i.e. here 1/3 x 1/4 = 1/12.

Il faut noter ici qu'il ne s'agit à la figure 1 que d'une représentation schématique et qu'il est bien entendu nécessaire dans la pratique d'adjoindre aux éléments rotatifs déjà décrits, comme à ceux qui le seront par la suite des paliers, roulements à billes, à rouleaux, ou analogues, pour assurer leur maintien et permettre leur fonctionnement, mais il s'agit là de dispositions purement mécaniques. It should be noted here that in Figure 1 this is only a schematic representation and that it is of course necessary in practice to add to the rotary elements already described, as to those which will be subsequently bearings, ball bearings, roller bearings, or the like, to ensure their maintenance and allow their operation, but these are purely mechanical provisions.

L'extrémité libre de l'arbre menant 2 ménage une portée 13 tourné vers le boîtier 3 et espacée d'une portée 14 correspondante de la couronne mobile 12. Entre ces deux portees 13 et 14 est disposée une couronne 15 d'un planétaire 16 coaxial à l'arbre 2 portant, à l'opposé de cet arbre 2 et dans le prolongement de celui-ci un embout denté 17, en prise avec un troisième train de satellites 18 en prise aussi avec une couronne dentée fixe 19 solidaire du boitier 3. The free end of the driving shaft 2 provides a bearing 13 facing the housing 3 and spaced from a corresponding bearing 14 of the movable ring 12. Between these two bearings 13 and 14 is arranged a ring 15 of a sun gear 16 coaxial with the shaft 2 carrying, opposite this shaft 2 and in the extension thereof a toothed tip 17, engaged with a third train of satellites 18 also engaged with a fixed toothed crown 19 integral with the housing 3.

Ces satellites 18 sont montés sur un porte-satellite 20, solidaire d'un arbre mene 21 se terminant à l'extérieur du boîtier par un embout 22 destiné à la fixation de l'outil de vissage. These satellites 18 are mounted on a planet carrier 20, integral with a driven shaft 21 ending outside the housing by a nozzle 22 intended for fixing the screwing tool.

L'ensemble forme par le planétaire 15, les satellites 18 avec le porte-satellite 20 et la couronne fixe 19, constitue un troisième réduc- teur dont le planétaire 15 est l'entrée et le porte-satellite 20 la sortie. Ce réducteur assure la conservation du sens de rotation et, par exemple, a un rapport de réduction de 1/4. The assembly formed by the sun gear 15, the satellites 18 with the planet carrier 20 and the fixed ring 19, constitutes a third reduction gear whose sun gear 15 is the input and the satellite carrier 20 the output. This reducer ensures the conservation of the direction of rotation and, for example, has a reduction ratio of 1/4.

La broche selon l'invention comporte en outre deux roues libres, l'une 24 solidaire de la couronne mobile 12 au niveau de la portée 14 et embrayant sur le planétaire 15, l'autre 25 solidaire du planétaire 15 et embrayant sur la portee 13 de l'arbre menant 2. The spindle according to the invention further comprises two freewheels, one 24 secured to the movable crown 12 at the bearing 14 and engaging on the sun gear 15, the other 25 secured to the planet wheel 15 and engaging on the bearing 13 of the leading tree 2.

Ces roues libres 24 et 25 sont telles qu'elles assurent un entrainement positif des éléments qu'elles relient pour un même sens de rotation, ici le sens horaire correspondant au sens de vissage habituel, et par contre patinent dans le sens anti-horaire. These freewheels 24 and 25 are such that they provide positive drive for the elements which they connect for the same direction of rotation, here clockwise corresponding to the usual screwing direction, and on the other hand skate counterclockwise.

Lorsque l'arbre menant 2 est entraîné par le moteur 1 dans le sens correspondant à l'enclenchement des roues libres c'est-à-dire dans le sens horaire, ou de vissage, il y a enclenchement ou embrayage de la roue libre 25 entre l'arbre menant 2 et le planétaire 15 et entraînement de ce dernier. L'arbre mené 21 est de ce fait mis en rotation dans le sens horaire et met en action l'outil de vissage fixe à son extrémité, avec une vitesse relativement elevée (rapport de réduction 1/4) et un couple faible. When the drive shaft 2 is driven by the motor 1 in the direction corresponding to the engagement of the freewheels, that is to say clockwise, or of screwing, there is engagement or engagement of the freewheel 25 between the driving shaft 2 and the planet 15 and drive of the latter. The driven shaft 21 is therefore rotated clockwise and activates the fixed screwing tool at its end, with a relatively high speed (reduction ratio 1/4) and a low torque.

Pour ce même sens de rotation, l'arbre menant 2 constamment en prise avec les éléments des deux premiers réducteurs, entraîne la couronne mobile 12 dans le sens anti-horaire, puisque, comme on l'a vu precedem- ment, il y a inversion du sens de rotation. La roue libre 24 patine alors et il n'y a pas entraînementrelatif des éléments 12 et 15. For this same direction of rotation, the drive shaft 2 constantly engaged with the elements of the first two reducers, drives the movable crown 12 counterclockwise, since, as we saw previously, there is reversing the direction of rotation. The freewheel 24 then slips and there is no relative drive of the elements 12 and 15.

Si, par contre, l'arbre menant 2 est mis en rotation dans le sens anti-horaire, par inversion du sens de rotation du moteur 1, il y a patinage de la roue libre 25 liée à cet arbre menant, et du fait de la mise eil rotation dans le sens opposé, c'est-à-dire horaire, enclenchement de la roue libre 24 et entraînement, à travers le troisième réducteur, de l'arbre mené 21 dans ce même sens horaire. If, on the other hand, the driving shaft 2 is rotated counterclockwise, by reversing the direction of rotation of the motor 1, there is slippage of the free wheel 25 linked to this driving shaft, and due to putting it in rotation in the opposite direction, that is to say clockwise, engaging the freewheel 24 and driving, through the third reducer, the driven shaft 21 in this same clockwise direction.

Dans ce cas, la chaîne cinématique comporte les trois réducteurs et on obtient une mise en rotation à petite vitesse, rapport de réduction egal à 1/4 x 1/3 x 1/4 = 1/48 ici, et à fort couple. In this case, the kinematic chain comprises the three reducers and a rotation is obtained at low speed, reduction ratio equal to 1/4 x 1/3 x 1/4 = 1/48 here, and at high torque.

On dispose ainsi de deux vitesses de rotation de l'outil, avec deux valeurs de couples différentes, par la seule inversion du sens de rotation du moteur 1. Dans la première phase de prévi s sage, correspondant à une rotation dans le sens horaire du moteur, l'arbre mené tourne à vitesse élevée, de l'ordre par exemple de 150 à 200 tr/min, avec un couple faible, et dans la deuxième phase, pour le vissage définitif lent et le serrage, l'arbre mene tourne à vitesse réduite, de l'ordre de 15 tr/min, ce qui permet la réalisation d'un couple precis. There are thus two speeds of rotation of the tool, with two values of different torques, by the only reversal of the direction of rotation of the motor 1. In the first phase of forecasting, corresponding to a clockwise rotation of the motor, the driven shaft rotates at high speed, for example of the order of 150 to 200 rpm, with a low torque, and in the second phase, for the slow final tightening and tightening, the driven shaft rotates at reduced speed, of the order of 15 rpm, which allows the achievement of a precise torque.

L'invention prévoit d'associer à l'arbre mené 21 un capteur de couple 27, avec un dispositif électronique non représenté, adapté à detecter une valeur de couple supérieure à une valeur de consigne préréglée et, dès que cette valeur de consigne est dépassée, à envoyer au moteur un signal de commande d'inversion du sens de rotation. The invention provides for associating with the driven shaft 21 a torque sensor 27, with an electronic device not shown, adapted to detect a torque value greater than a preset preset value and, as soon as this set value is exceeded , to send to the motor a command signal to reverse the direction of rotation.

Ainsi, lors du commencement du vissage, le moteur 1 tourne normalement dans le sens horaire et entrain, à vitesse elevée et avec un couple faible, ltoutil de vissage. Dès que le couple résistant dépasse la valeur de consigne, il y a inversion du sens de rotation et le vissage se poursuit jusqu'à la fin avec une vitesse réduite et un couple élevé. Thus, at the start of the tightening, the motor 1 normally rotates clockwise and driven, at high speed and with a low torque, the tightening tool. As soon as the resistive torque exceeds the set value, the direction of rotation is reversed and the tightening continues until the end with a reduced speed and a high torque.

La figure 2 illustre une forme de realisation de la broche selon l'invention: seuls les elements correspondant à ceux de la figure 1 ont été repérés par les mêmes références. Les figures 3 à 7 illustrent des sections selon les lignes IIi-IǏ à VII-VII de la figure 1. Figure 2 illustrates an embodiment of the spindle according to the invention: only the elements corresponding to those of Figure 1 have been identified by the same references. Figures 3 to 7 illustrate sections along lines IIi-IǏ to VII-VII of Figure 1.

La forme de réalisation illustrée ici comporte en outre, sous la -réference 28, un générateur d'impulsions optiques permettant notamment un réglage précis du serrage de la vis. The embodiment illustrated here further comprises, under reference 28, an optical pulse generator allowing in particular a precise adjustment of the tightening of the screw.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés et elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. Of course, the invention is not limited to the embodiments described and shown and it is capable of numerous variants accessible to those skilled in the art, without departing from the spirit of the invention. 'invention.

Claims

RESENDlCAT IONS

1.- Screwing spindle, comprising a drive motor for a driving shaft and a driven output shaft carrying the screwing tool, driving shaft and driven shaft being linked by a speed reduction mechanism, characterized in that motor (1) is a motor with two directions of rotation and in that the reduction mechanism, contained in a housing (3) integral with the motor, comprises a first reversing gear unit whose input shaft is integral with the driving shaft (2), the latter passing through said assembly right through the output shaft (12) of this first assembly and being arranged in alignment with the input shaft (17) of a second assembly reduction gear, the output shaft of which is integral with the driven shaft (21), the output shaft (12) of the first reducer-reverser assembly on the one hand, the driving shaft (2) on the other hand being coupled respectively to the input shaft (17) of the second reduction unit by two free wheels (24, 25) arranged to provide a positive drive f of the elements which they connect and in particular of the small shaft (2) for the same direction of rotation.

2.- screwing spindle according to claim 1, characterized in that the direction of rotation ensuring a positive drive of the shaft driven by each free wheel (24, 25) is clockwise.

3.- screwing spindle according to one of claims 1 and 2, characterized in that the first reduction unit comprises a first reduction gear with epicyclic trains, comprising a first satellite train (5) engaged with the driving shaft (2 ) and with a fixed crown (7) integral with the case (3), the planet gear (6) carrying these satellites and surrounding the driving shaft (2) constituting the input shaft (8) of a second reversing reduction gear, in engagement with a second train of satellites (10) mounted on another fixed ring (11) of the housing and meshing with a mobile ring (12) constituting the output shaft of the first reduction-reverser assembly.

4.- screw spindle, according to one of claims 1 to 3, charac terized in that the second reduction assembly comprises, as input shaft a sun gear (15) in alignment with the free end of the driving shaft (2) and engaged with a third train of satellites (18) which mesh with a third fixed crown (19) of the case and which are mounted on a planet carrier (20) secured to the driven shaft (2-1) .

5.- Spindle according to one of claims 1 to 4, characterized in that the two reducers of the first reducer-reverser assembly respectively have a reduction ratio of 1/4 and 1/3 and in that the reduction ratio of the second reduction unit is 1/4.

6.- Spindle according to one of claims 1 to 5, characterized in that the driven shaft (21) is associated with a torque detector device adapted to detect a value of the torque greater than a preset preset value and to send then to the motor (1) a command signal to reverse its direction of rotation.