FR2749788A1 - Automatic screw tightener for workshop use - Google Patents
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Abstract
Description
VISSEUSE AUTOMATIQUE D'ATELIER
La présente invention concerne une visseuse automatique d'atelier, à savoir une visseuse entraînée par un moteur et montée de façon pivotante sur une potence portée par une table de travail. Le moteur d'entraînement de la visseuse pourrait être électrique, mais il sera avantageusement pneumatique. De façon connue, cette visseuse sera équipée de moyens permettant d'obtenir automatiquement l'entraînement de l'outil de vissage dès qu'une pression s'exercera axialement sur son embout, lorsqu'il rencontrera la tête de la vis, ainsi que de moyens permettant d'obtenir automatiquement l'arrêt du vissage lorsque le couple de serrage sera atteint.AUTOMATIC WORKSHOP SCREWDRIVER
The present invention relates to an automatic workshop screwdriver, namely a screwdriver driven by a motor and pivotally mounted on a bracket carried by a work table. The driver of the screwdriver could be electric, but it will advantageously be pneumatic. In known manner, this screwdriver will be equipped with means making it possible to automatically obtain the driving of the screwing tool as soon as a pressure is exerted axially on its tip, when it encounters the head of the screw, as well as means for automatically obtaining the stop of the screwing when the tightening torque is reached.
Avec les visseuses connues, l'opérateur doit souvent produire un effort musculaire important pour les manoeuvres de vissage afin d'amener l'extrémité de l'outil sur la tête de la vis, le mouvement de descente du corps de la visseuse devant bien entendu se poursuivre pendant tout le vissage pour accompagner la descente de la vis, ce mouvement devant etre assuré en outre avec une certaine pression. Lorsqu'il s'agit de visser un grand nombre de vis, la répétition de ces mouvements peut être la cause d'une fatigue physique rapide, avec même le risque d'apparition de troubles au niveau des muscles et des articulations de l'opérateur. With known screwdrivers, the operator must often produce a significant muscular effort for the screwing operations in order to bring the end of the tool onto the head of the screw, the downward movement of the body of the screwdriver in front of course continue throughout the screwing to accompany the descent of the screw, this movement must also be ensured with a certain pressure. When it is a question of tightening a large number of screws, the repetition of these movements can be the cause of rapid physical fatigue, with even the risk of occurrence of disorders in the muscles and joints of the operator .
Dans certaines visseuses le moteur est monté sur un levier actionnable par un vérin pour assister la force musculaire de l'opérateur, mais cela ne résoud pas les problèmes de fatigue et nécessite en outre l'utilisation d'un vérin de puissance et de dimensions relativement importantes. In certain screwdrivers, the motor is mounted on a lever actuated by a jack to assist the muscular strength of the operator, but this does not solve the problems of fatigue and moreover requires the use of a jack of relatively large power and dimensions. important.
Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients, et à cet effet une visseuse automatique d'atelier du type général défini au début est caractérisée en ce que
- le moteur de la visseuse proprement dite est monté à l'extrémité d'un bras télescopique anticouple horizontal lui-même monté pivotant sur une potence verticale portée par un support
- ce bras est relié à un ensemble guidé monté coulissant sur ladite potence et dont une partie est propre à recevoir les efforts verticaux d'un premier organe moteur, un second organe moteur étant adapté, lorsqu'il est actionné, à bloquer axialement une autre partie dudit ensemble guidé sur ladite potence ; et
- une unité de commande actionnable par une commande du corps de la visseuse relie une sortie du moteur de cette dernière à des entrées de commande desdits organes moteurs pour bloquer ladite partie blocable dudit ensemble guidé sur ladite potence et permettre audit premier organe moteur de provoquer la descente dudit bras télescopique anticouple et celle du corps de ladite visseuse, et d'exercer sur la tête de la vis à visser une pression axiale jusqu'à la fin du vissage.The object of the present invention is to remedy these drawbacks, and for this purpose an automatic workshop screwdriver of the general type defined at the start is characterized in that
- the motor of the actual screwdriver is mounted at the end of a horizontal anti-torque telescopic arm itself pivotally mounted on a vertical bracket carried by a support
- This arm is connected to a guided assembly slidably mounted on said stem and part of which is adapted to receive the vertical forces of a first motor member, a second motor member being adapted, when actuated, to axially block another part of said assembly guided on said stem; and
a control unit actuable by a control of the body of the screwdriver connects an output of the motor of the latter to control inputs of said motor members to block said lockable part of said assembly guided on said stem and allow said first motor member to cause the lowering said telescopic anti-torque arm and that of the body of said screwdriver, and exerting on the head of the screw to be screwed an axial pressure until the end of the screwing.
Les efforts ainsi exercés par le premier organe moteur (par exemple un vérin pneumatique ou électrique) sur le bras anticouple ainsi que sur le corps et l'outil de la visseuse seront donc uniquement axiaux et verticaux, parallèles à la potence, ce qui permettra de limiter les dimensions et la puissance de cet organe, tout en assistant aussi efficacement les mouvements de l'opérateur, qui n'aura plus qu'à guider l'extrémité de l'outil de la visseuse sur la tête de la vis à visser. Cet organe moteur pourra être utilisé, au choix de l'opérateur, pour provoquer la descente du bras anticouple puis exercer la pression axiale voulue sur la tête de la vis pendant tout le vissage, ou seulement pour exercer cette dernière pression, après une descente manuelle du bras anticouple jusqu'a mise en contact de l'extrémité de l'outil sur la tête de la vis, ce qui ne requiert qu'un effort musculaire réduit. Une utilisation entièrement manuelle reste également possible, par exemple lorsqu'il y a peu de vissages successifs à effectuer, seule l'opération de vissage proprement dite requérant le travail du moteur de la visseuse pour l'obtention du couple de serrage de la vis. The forces thus exerted by the first motor member (for example a pneumatic or electric actuator) on the anti-torque arm as well as on the body and the tool of the screwdriver will therefore only be axial and vertical, parallel to the stem, which will allow limit the dimensions and the power of this member, while also effectively assisting the movements of the operator, who will only have to guide the end of the tool of the screwdriver over the head of the screw to be screwed. This drive member can be used, at the operator's choice, to cause the anti-torque arm to descend and then exert the desired axial pressure on the head of the screw during all the tightening, or only to exert this last pressure, after manual descent of the anti-torque arm until the end of the tool comes into contact with the head of the screw, which requires only a reduced muscular effort. Fully manual use also remains possible, for example when there are few successive tightening operations to be carried out, only the actual tightening operation requiring the work of the screwdriver motor to obtain the tightening torque of the screw.
La visseuse conforme à l'invention pourra encore être caractérisée
en ce que la partie première citée de l'ensemble guidé est constituée par un bloc de guidage monté coulissant sur ladite potence et auquel est reliée une extrémité dudit bras télescopique, opposée à celle qui porte le corps de la visseuse proprement dite, ledit bras étant en outre relié par des moyens de liaison à l'organe mobile dudit premier organe moteur ; et
en ce que ladite autre partie dudit ensemble guidé comprend un coulisseau bloqueur monté coulissant sur ladite potence ainsi qu'un support pour le corps dudit premier organe moteur, ledit second organe moteur étant adapté à bloquer axialement, lorsqu'il est actionné, ledit support sur ladite potence.The screwdriver according to the invention can also be characterized
in that the cited first part of the guided assembly is constituted by a guide block mounted sliding on said bracket and to which is connected one end of said telescopic arm, opposite to that which carries the body of the screwdriver itself, said arm being further connected by connecting means to the movable member of said first motor member; and
in that said other part of said guided assembly comprises a blocking slide mounted to slide on said stem as well as a support for the body of said first motor member, said second motor member being adapted to block axially, when actuated, said support on said gallows.
Avantageusement encore, ladite visseuse est de type pneumatique, de même que lesdits premier et second organes moteurs, dont le second est un vérin à membrane propre à bloquer ledit coulisseau bloqueur sur ladite potence par l'intermédiaire d'un patin, ladite unité de commande étant de type électropneumatique. Also advantageously, said screwdriver is of the pneumatic type, as are said first and second motor members, the second of which is a membrane jack capable of blocking said blocking slide on said stem by means of a shoe, said control unit being of the electropneumatic type.
Une visseuse conforme à l'invention peut encore être caractérisée en ce que ladite unité électropneumatique est commandée d'une part par une commande électrique de la visseuse, et d'autre part par une liaison à la sortie d'échappement d'air du corps de la visseuse, cette unité de commande comportant un circuit de temporisation réglable permettant, par l'intermédiaire d'un boîtier électrique, la commande d'une électrovanne propre à déterminer l'actionnement desdits vérins pneumatiques entre le moment où ladite commande électrique est relachée et le moment où l'extrémité de l'outil de vissage reçoit de la vis un effort de réaction axial, l'effort vertical du premier vérin pneumatique étant maintenu sur la vis jusqu'à la fin de l'opération de vissage, détectée par la chute de pression d'air sur ladite sortie d'échappement. A screwdriver according to the invention can also be characterized in that said electropneumatic unit is controlled on the one hand by an electrical control of the screwdriver, and on the other hand by a connection to the air exhaust outlet of the body of the screwdriver, this control unit comprising an adjustable timing circuit allowing, via an electrical box, the control of a solenoid valve capable of determining the actuation of said pneumatic cylinders between the moment when said electrical control is released and the moment when the end of the screwing tool receives an axial reaction force from the screw, the vertical force of the first pneumatic cylinder being maintained on the screw until the end of the screwing operation, detected by the drop in air pressure on said exhaust outlet.
Ainsi, c'est le fonctionnement de la visseuse qui asservit le fonctionnement des deux vérins pneumatiques. Thus, it is the operation of the screwdriver which controls the operation of the two pneumatic cylinders.
De façon connue en soi, la visseuse pourra encore comporter un système de contrebalancement à poulies à rappel élastique, ce système étant accroché à une barre montée pivotante sur l'extrémité supérieure de la potence et étant relié par des câbles de rappel à une autre barre solidaire du bloc de guidage. In a manner known per se, the screwdriver may also include a counterbalancing system with elastic return pulleys, this system being attached to a bar pivotally mounted on the upper end of the bracket and being connected by return cables to another bar. integral with the guide block.
Un mode d'exécution de l'invention va maintenant être décrit à titre d'exemple nullement limitatif avec référence aux figures du dessin ci-annexé dans lequel
- la figure 1 est une vue schématique de l'ensemble de la visseuse, avec ses parties mécaniques ainsi que pneumatiques et électriques, dont les circuits sont représentés sous forme synoptique
- la figure 2 est une vue de face détaillée mais partielle de cette visseuse, sur laquelle le corps de la visseuse n'a pas été représenté ; et
- la figure 3 est la vue correspondante complète de côté de cette visseuse.An embodiment of the invention will now be described by way of non-limiting example with reference to the figures of the accompanying drawing in which
- Figure 1 is a schematic view of the entire screwdriver, with its mechanical parts as well as pneumatic and electrical, whose circuits are shown in block diagram
- Figure 2 is a detailed but partial front view of this screwdriver, on which the body of the screwdriver has not been shown; and
- Figure 3 is the corresponding full side view of this screwdriver.
Sur les différentes figures on a utilisé les mêmes références pour désigner les différents organes ou parties de la visseuse. In the different figures, the same references have been used to designate the different organs or parts of the screwdriver.
Le bloc moteur-pneumatique constituant le corps de la visseuse a été référencé 1 et son outil de vissage en 2, la référence 3 de la figure 3 désignant une vis à visser. La référence 4 désigne un connecteur d'entrée d'air sous pression dans le moteur de la visseuse, relié au réseau par une tubulure souple schématisée en 5 sur la figure 1. En 6 on a référencé un connecteur d'échappement d'air du moteur, relié par une tubulure souple 7 à un pressostat 8 d'une unité électropneumatique 9, comme également représenté à la figure 1. The pneumatic-motor unit constituting the body of the screwdriver has been referenced 1 and its screwing tool in 2, the reference 3 in FIG. 3 designating a screw to be screwed. Reference 4 designates a pressurized air inlet connector in the screwdriver motor, connected to the network by a flexible tube shown diagrammatically at 5 in FIG. 1. At 6, an air exhaust connector of the motor, connected by flexible tubing 7 to a pressure switch 8 of an electropneumatic unit 9, as also shown in FIG. 1.
Le corps ou bloc-moteur 1 de la visseuse est fixé par son extrémité supérieure sur une cornière 10 elle-même montée à l'extrémité d'un bras télescopique horizontal anticouple 11 comportant une colonne à billes 12 entre les deux segments coulissants de ce bras. Le bras télescopique 11 est fixé latéralement sur un bloc de guidage 13 monté coulissant et rotatif sur une potence verticale 14 portée par un socle fixe 15. Au-dessus du bloc de guidage 13 est aussi monté coulissant et rotatif sur la potence 14, par l'intermédiaire de roulements 16, un coulisseau bloqueur 17. The body or engine block 1 of the screwdriver is fixed by its upper end on an angle 10 itself mounted at the end of a horizontal telescopic anti-torque arm 11 comprising a ball column 12 between the two sliding segments of this arm . The telescopic arm 11 is fixed laterally on a guide block 13 mounted to slide and rotate on a vertical bracket 14 carried by a fixed base 15. Above the guide block 13 is also mounted to slide and rotate on the bracket 14, by the intermediate bearings 16, a blocking slide 17.
Ce coulisseau est associé à un patin en laiton 18 propre à être mû horizontalement par un vérin à membrane 19 solidaire d'un support 20, et à bloquer ainsi ce support verticalement sur la potence 14. L'entrée d'air sous pression de ce vérin à membrane est référencée 21. Le support 20 porte un autre vérin à air comprimé 22 à double effet, disposé verticalement et dont la tige 23 est connectée par une entretoise de réglage 24 à une cornière 25 solidaire d'une plaque 26 de liaison au bras télescopique anticouple 11. Les entrées d'air aller et retour du vérin 22 sont référencées respectivement en 27 et 28.This slide is associated with a brass shoe 18 capable of being moved horizontally by a membrane jack 19 secured to a support 20, and thus blocking this support vertically on the bracket 14. The entry of pressurized air from this diaphragm cylinder is referenced 21. The support 20 carries another double-acting compressed air cylinder 22, arranged vertically and whose rod 23 is connected by an adjustment spacer 24 to an angle 25 secured to a plate 26 for connection to the anti-torque telescopic arm 11. The air inlets and outlets of the jack 22 are referenced respectively at 27 and 28.
Avec cette disposition on conçoit que lorsque le vérin à membrane 19 est actionné le support 20 est bloqué verticalement sur la potence 14, ce qui fournit un point d'appui verticalement fixe pour le vérin pneumatique 22. With this arrangement, it can be seen that when the diaphragm cylinder 19 is actuated, the support 20 is locked vertically on the bracket 14, which provides a vertically fixed fulcrum for the pneumatic cylinder 22.
Lorsque le vérin à membrane n'est pas alimenté, le coulisseau bloqueur 17 repose sur le bloc de guidage 13, et l'ensemble peut coulisser sur la potence, le vérin 22 étant rendu également inactif.When the diaphragm cylinder is not supplied, the blocking slide 17 rests on the guide block 13, and the assembly can slide on the bracket, the cylinder 22 also being made inactive.
Pour que l'utilisateur, dans ces conditions de fonctionnement, n'ait pas à supporter musculairement le poids de cet ensemble, on utilise un système de contrebalancement ou équilibreur à poulies à rappel élastique. So that the user, under these operating conditions, does not have to support the weight of this assembly by muscles, a counterbalance system or balancer with elastic return pulleys is used.
Ce système est constitué de la façon suivante l'extrémité supérieure de la potence 14 porte, par llinter- médiaire d'une butée à billes 29, une barre 30 dans les extrémités de laquelle sont ménagées des chapes 31. Dans ces chapes sont articulés des supports de poulies d'équilibrage 32 à enroulement à ressort, dont les câbles. 33, ainsi. This system consists in the following way of the upper end of the bracket 14 carries, by the intermediary of a thrust ball 29, a bar 30 in the ends of which are provided yokes 31. In these yokes are articulated balancing pulley supports 32 with spring winding, including cables. 33, as well.
rappelés élastiquement vers le haut, sont attachés par leurs extrémités aux extrémités d'une barre ronde 34 solidaire du bloc coulissant 13. Cet ensemble d'équilibrage peut ainsi pivoter sur la potence 14 en même temps que le bras télescopique anticouple 11, et peut également y coulisser lorsque les deux vérins 19 et 22 sont désactivés.spring-loaded upwards, are attached at their ends to the ends of a round bar 34 secured to the sliding block 13. This balancing assembly can thus pivot on the bracket 14 at the same time as the anti-torque telescopic arm 11, and can also slide there when the two cylinders 19 and 22 are deactivated.
Enfin la barre 30 (et donc la potence 14) porte une cornière 35 de support pour l'unité électropneumatique 9, la référence 36 désignant une vis de liaison. Cette unité comprend le pressostat 8 déjà mentionné, relié par un boîtier électrique 37 à une électrovanne 38 de pilotage d'un distributeur 39 propre à alimenter en air comprimé les entrées 21 et 27 ou 28 des deux vérins. Sur les figures 1 et 2, l'entrée d'air de l'électrovanne 38, reliée à un détendeur 40, est référencée en 41, et sa sortie de pilotage du distributeur 39 est référencée en 42. Le détendeur 40, relié à la prise 43 d'air comprimé du réseau, est relié également, par sa sortie 44, à l'entrée d'air du distributeur 39. La pression délivrée par le détendeur 40 peut être réglée par un bouton moleté 45 et etre contrôlée par un manomètre 46. Finally the bar 30 (and therefore the bracket 14) carries a support angle 35 for the electropneumatic unit 9, the reference 36 designating a connecting screw. This unit comprises the pressure switch 8 already mentioned, connected by an electrical box 37 to a solenoid valve 38 for controlling a distributor 39 suitable for supplying compressed air to the inputs 21 and 27 or 28 of the two jacks. In FIGS. 1 and 2, the air inlet of the solenoid valve 38, connected to a regulator 40, is referenced at 41, and its pilot control outlet 39 is referenced at 42. The regulator 40, connected to the compressed air intake 43 from the network, is also connected, via its outlet 44, to the air inlet of the distributor 39. The pressure delivered by the regulator 40 can be adjusted by a knurled button 45 and can be controlled by a pressure gauge 46.
Lorsque l'on appuie sur la gâchette électrique 48 prévue sur le corps 1 de la visseuse, l'électrovanne 38 est commandée par le boîtier électrique 37 et s'ouvre pendant un temps prédéterminé réglé par la temporisation 47 de l'unité électropneumatique 9. L'électrovanne pilote alors le distributeur 39, qui commande l'arrivée d'air dans les vérins 19 et 22. Le support 20 étant alors bloqué sur la potence 14, le vérin 22 provoque la descente du bras télescopique anticouple 11, lequel reste libre de pivoter sur cette potence, et peut donc être orienté par l'opérateur de sorte que l'outil de vissage 2 puisse le cas échéant être dirigé sur une vis à visser 3. S'il n'y a pas de résistance axiale sur l'embout de l'outil, le moteur pneumatique de la visseuse ne démarre pas, cette disposition étant connue en elle-même, comme indiqué plus haut. En absence d'échappement d'air sur la sortie 7 et le temps de temporisation étant écoulé, le pressostat 8 commande la fermeture de l'électro- vanne 38, ce qui désactive les deux vérins ; le bras télescopique 11 peut alors remonter sur la potence 14, sous l'effet des poulies de rappel 32. When the electric trigger 48 provided on the body 1 of the screwdriver is pressed, the solenoid valve 38 is controlled by the electric box 37 and opens for a predetermined time set by the time delay 47 of the electropneumatic unit 9. The solenoid valve then controls the distributor 39, which controls the arrival of air in the jacks 19 and 22. As the support 20 is then blocked on the bracket 14, the jack 22 causes the anti-torque telescopic arm 11 to descend, which remains free to pivot on this stem, and can therefore be oriented by the operator so that the screwing tool 2 can if necessary be directed on a screw to be screwed 3. If there is no axial resistance on the 'Tool tip, the pneumatic motor of the screwdriver does not start, this arrangement being known in itself, as indicated above. In the absence of air exhaust on the outlet 7 and the delay time having elapsed, the pressure switch 8 controls the closing of the solenoid valve 38, which deactivates the two jacks; the telescopic arm 11 can then go back up on the bracket 14, under the effect of the return pulleys 32.
Si par contre l'embout de l'outil 2 rencontre lors de sa descente une résistance axiale pendant le temps de la temporisation, le moteur de la visseuse démarre, et son échappement d'air 7 commande le maintien de l'ouverture de l'électrovanne 38 par l'intermédiaire du pressostat 8 et du boîtier électrique 37, lequel maintient à son tour l'ouver- ture de l'électrovanne jusqu'à l'arrêt du moteur ; cet arrêt se produit automatiquement, là encore de manière connue en soi, lorsque le couple limite de serrage est atteint. Le maintien de l'effort axial de l'outil 2 sur la tête de la vis 3 est assuré pendant tout ce temps par le vérin 22, sans nécessiter d'effort musculaire notable de l'opérateur. If, on the other hand, the tip of the tool 2 encounters an axial resistance during its descent during the time delay, the motor of the screwdriver starts, and its air exhaust 7 controls the maintenance of the opening of the solenoid valve 38 via the pressure switch 8 and the electrical box 37, which in turn maintains the opening of the solenoid valve until the engine stops; this stop occurs automatically, again in a manner known per se, when the tightening torque is reached. Maintaining the axial force of the tool 2 on the head of the screw 3 is ensured during all this time by the jack 22, without requiring significant muscular effort by the operator.
Il est à noter qu'un autre mode de fonctionnement pourrait consister à utiliser cette visseuse de manière classique, avec utilisation d'un effort musculaire permanent pour effectuer la descente du corps de la visseuse jusqu'à la tête de la vis, et assurer le maintien de l'effort axial descendant pendant tout le vissage. On pourrait aussi obtenir la descente de la visseuse 1 jusqu'au contact de la vis 3 grâce à un effort musculaire réduit, lequel ne serait assisté que pendant la phase de vissage proprement dite, le vérin 22 produisant alors sur la tête de la vis 3 l'effort axial descendant plus important qui est nécessaire pendant le vissage. L'aide à l'appui est donc une assistance optionnelle, pilotée volontairement par l'opérateur. It should be noted that another mode of operation could consist in using this screwdriver in a conventional manner, with the use of a permanent muscular effort to effect the descent of the body of the screwdriver to the head of the screw, and to ensure the maintenance of the downward axial force during all the screwing. We could also obtain the descent of the screwdriver 1 until contact with the screw 3 thanks to a reduced muscular effort, which would only be assisted during the screwing phase proper, the jack 22 then producing on the head of the screw 3 the greater downward axial force which is necessary during the screwing. Support assistance is therefore optional assistance, voluntarily managed by the operator.
On voit qu'en cas de fonctionnement automatique ou semi-automatique de la visseuse, les vérins 19 et 22 sont asservis au fonctionnement du moteur pneumatique de cette dernière, ce qui en constitue l'originalité principale, ne nécessitant de l'opérateur qu'un effort minime, et l'actionnement de la seule gâchette électrique 48 ; l'effort minime de l'opérateur consiste comme on l'a vu à effectuer par action sur le corps de la visseuse 1 un léger effort axial de l'outil 2 sur la tête de la vis 3 afin de provoquer le démarrage du moteur pneumatique, sans lequel le pressostat 8 ne serait pas actionné. It can be seen that in the event of automatic or semi-automatic operation of the screwdriver, the jacks 19 and 22 are controlled by the operation of the latter's pneumatic motor, which constitutes its main originality, requiring the operator only minimal effort, and actuation of the single electric trigger 48; the minimal effort of the operator consists, as we have seen, in carrying out a slight axial force on the tool 2 on the head of the screw 3 by acting on the body of the screwdriver 1 in order to cause the pneumatic motor to start. , without which the pressure switch 8 would not be actuated.
La remontée du moteur pneumatique de la visseuse et son maintien en position haute s'effectue aussi avec un effort physique limité, du fait qu'il est assisté par le système d'équilibrage à poulies 32, qui équilibre le poids de l'ensemble des parties qui sont mobiles verticalement. The ascent of the pneumatic motor of the screwdriver and its maintenance in the high position is also carried out with limited physical effort, owing to the fact that it is assisted by the pulley balancing system 32, which balances the weight of all of the parts which are vertically movable.
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