FR3037139A1 - Procede de serrage et de controle du serrage de boulons d'assemblage par tendeur hydraulique a instrumentation integree avec mise en oeuvre par module electronique de traitement et de calcul - Google Patents

Abstract

Procédé de serrage et de contrôle du serrage par tendeur hydraulique de boulons d'assemblages mis en œuvre à l'aide d'un module électronique de traitement et de calcul et par lequel on effectue des mesures relatives de l'allongement du boulon à l'état étirée (ALH) sous un effort d'extension mesuré (FH) et du boulon après accostage de l'écrou et relâchement (ALR) et on calcule à partir de ces données l'effort résiduel réel de serrage (Fo) dans la longueur utile de serrage du boulon par lequel le tensionnement et les mesures relatives d'allongement sont réalisés au moyen d'un tendeur à instrumentation interne, consistant en un jeu de capteurs déplacement intégrés au corps du tendeur qui mesurent avec une précision au pire de 0,2% de leur pleine échelle la course du piston pendant l'opération de serrage. Le dispositif de mesure intégré est constitué de plusieurs capteurs de déplacement identiques répartis de façon égale sur une circonférence. Chaque capteur de mesure comprend une tige coulissant dans le fond de la chambre hydraulique du cylindre à travers un trou, entrainée en partie haute par le piston dans sa course au moment de la montée en pression, maintenue en contact dudit piston par un ressort de rappel et constituant en partie basse l'élément mobile d'un capteur de mesure de déplacement, la partie fixe du capteur étant intégrée au cylindre. Le dispositif est complété par deux programmes informatiques, un pour le contrôle de fonctionnement des capteurs et l'autre pour détermination, avant le début du serrage, de l'effort d'extension à appliquer pour obtenir l'effort de serrage requis.

Description

Brevet d'invention Référence : MZIS PAT 20150225004 Société : MZ Intelligent Systems 19 Boulevard de Lozère 91120 Palaiseau France Invention de : Jean-Michel Monville Procédé de serrage et de contrôle du serrage de boulons d'assemblage par tendeur hydraulique à instrumentation intégrée avec mise en oeuvre par module électronique de traitement et de calcul 3037139 2/46 La présente invention concerne le domaine du serrage de boulons par précontrainte à froid au moyen de tendeurs hydrauliques. Le procédé de serrage par tendeur hydraulique est pratiqué depuis longtemps et a déjà été décrit dans de nombreuses publications et de nombreux brevets. Les applications concernées sont les assemblages boulonnés pourvus d'un ou de plusieurs boulons, comprenant chacun soit une vis avec un écrou, soit un goujon implanté à une extrémité et avec un écrou à l'autre extrémité, soit encore un goujon traversant avec un écrou à chaque extrémité. Il s'agit d'assembler par serrage plusieurs pièces d'une structure. Les tendeurs hydrauliques pour serrage, qui sont en général de forme annulaire, peuvent couvrir une très large plage de dimensions de boulons, depuis un diamètre de 5 mm jusqu'à plus de 200 mm. Leur pression d'utilisation est comprise entre 80 et 200 MPa (800/2000 bars). Pour simplifier, dans la suite du document c'est le terme «goujon» qui sera utilisé de préférence pour désigner la tige filetée constituant la partie mâle du boulon, sachant que cette partie peut être une vis ou un goujon comme indiqué ci-dessus. La figure la présente en coupe verticale une configuration classique de tendeur hydraulique placé sur un boulon à serrer, la forme du tendeur illustrée est ici dite forme en U. Le tendeur est montré en position verticale, il est pourvu d'un cylindre (1) et d'un piston (2) de joints d'étanchéité haute pression (2a) et (2b) ici montés dans le piston, d'un raccord hydraulique (5a) avec son flexible d'alimentation haute pression (5b), d'un tirant (3) et d'une jupe (4) de reprise d'effort en appui sur la structure (11) autour de la zone de contact avec l'écrou de serrage (10). L'ensemble constitué du cylindre (1) et du piston (2) est appelé corps du tendeur. Le flexible d'alimentation est relié au générateur de pression (pompe) non représenté sur la figure. La figure lb présente en coupe verticale une autre configuration classique de tendeur hydraulique, la forme du tendeur illustrée est ici dite forme en L.

On retrouve le cylindre (1) et le piston (2), les joints d'étanchéité 3037139 3/46 haute pression montés ici l'un sur le piston (2a) et l'autre sur le cylindre (2b), le raccord hydraulique (5a) avec son flexible d'alimentation haute pression (5b), le tirant (3) et la jupe (4) en appui sur la structure (11) autour de la zone de contact avec l'écrou (10). Cette configuration 5 comporte généralement un couvercle (1a) tenu par des vis (lb). A noter que cette configuration de tendeur hydraulique permet une superposition de plusieurs étages comprenant chacun un jeu de cylindre/piston pour une multiplication de l'effort d'extension dans un encombrement radial réduit.

10 Dans la suite du présent document les explications fournies sont illustrées par des figures montrant la forme en U du tendeur mais il est bien évident qu'elles pourraient tout aussi bien être illustrées par des figures montrant la forme L.

15 Pour l'une ou l'autre forme le tendeur est placé sur le goujon (9) à serrer. Le tirant (3) est vissé sur la partie du goujon (9a) au-dessus de l'écrou (10) de serrage. Une broche (7) que l'on passe par une échancrure (4a) de la jupe (4) permet de tourner une clé d'accostage (8) 20 pourvue de trous radiaux qui vient entourer l'écrou hexagonal (10) pour l'accoster ou le désaccoster selon que l'on effectue un serrage ou un desserrage. Dans le cas où l'écrou (10) est directement pourvu de trous radiaux, la clé d'accostage (8) n'est pas nécessaire, l'écrou (10) peut alors être aussi bien cylindrique qu'hexagonal.

25 Pour le serrage, on introduit la pression hydraulique PH dans la chambre du cylindre (1), provoquant un déplacement du piston (2) et générant un effort d'extension FH appliqué au goujon (9). Le goujon (9) s'allonge et l'écrou (10) est éloigné de la face de la 30 structure (11), il faut alors l'accoster contre cette face en tournant dans le sens du vissage au moyen de la tige (7) et de la clé (8). Bien entendu l'accostage peut tout aussi bien être réalisé par des moyens motorisés si ceux-ci sont prévus. Cet accostage se fait pratiquement sans exercer de couple puisque le serrage est effectué par la traction et non par 35 l'application d'un couple de serrage. Le serrage se termine ensuite par le relâchement de la pression et le retrait du tendeur. Lors du relâchement de la pression l'effort d'extension FH du tendeur sur le goujon est annulé et celui-ci, ainsi relâché, se rétracte. Mais cette rétraction est bloquée par l'écrou accosté et il y a transfert 40 de la plus grande partie de l'énergie d'extension au niveau de l'écrou en appui sur la structure à assembler (voir figure 2). Le serrage est alors 3037139 4/46 effectif avec un effort Fo. Le rappel du piston est souvent réalisé par l'opérateur en revissant le tirant sur le goujon. Mais cette méthode simple prend un certain temps et ne peut se pratiquer que sur les tendeurs de faibles ou 5 moyennes dimensions. Des systèmes de rappel piston ont été développés qui permettent d'effectuer le rappel sur des tendeurs de grandes dimensions et dans tous les cas de gagner du temps pour cette étape. On trouve en particulier des systèmes à plusieurs ressorts intégrés au piston et répartis de façon homogène sur une circonférence ou des systèmes à 10 contre-vérin hydraulique ou pneumatique. La figure 3 montre une coupe au niveau d'un ressort pour un exemple de système à ressorts. La figure 4 représente une coupe d'un exemple de système à contre-vérin hydraulique ou pneumatique.

15 L'utilisation du tendeur hydraulique pour le serrage évite de serrer l'écrou en lui appliquant un couple qui, du fait de l'incidence prédominante des frottements qu'il est très difficile de maitriser, conduit à une grande imprécision dans l'effort effectif final de serrage 20 Fo. Le serrage par tendeur hydraulique procure une meilleure précision et une meilleure répétitivité de l'effort de serrage Fo. De plus ce moyen présente l'avantage d'une part de ne pas entraîner de frottement sous charge importante des pièces à serrer et donc d'éviter d'endommager les surfaces et d'autre part de ne pas 25 générer de torsion dans le corps du goujon ce qui en diminue le niveau de contrainte équivalente et réduit les risques de desserrage intempestif en particulier dans les cas de vibrations. Un tel procédé est très bien adapté au serrage de tout matériau, d'abord les aciers alliés utilisés habituellement en boulonnerie mais 30 également les aciers inoxydables pour lesquels les coefficients de frottement sont très élevés, le titane ou même les matériaux composites qui sont très sensibles à la torsion. Une fois le serrage réalisé, il est cependant nécessaire de s'assurer que l'effort résiduel de serrage Fo du boulon qui est appliqué 35 sur la structure à assembler est conforme à celui qui est demandé. Or, le transfert d'énergie mentionné précédemment a pour conséquence que l'effort d'extension FH exercé par le tendeur hydraulique est différent de l'effort réel de serrage final Fo. On définit ainsi pour les tendeurs hydrauliques le rapport FH/Fo. 40 3037139 5/46 La valeur prise en compte de l'effort d'extension FH exercé par le tendeur peut être mesurée au moyen d'un capteur de force placé sous le tendeur ou l'extrémité opposé du boulon si c'est possible.

5 Mais plus généralement et plus simplement, la valeur de FH est obtenue directement par la multiplication de la pression atteinte PH par la surface sous pression du tendeur. C'est cette méthode qui est prise en compte dans la suite du présent document. Mais pour pouvoir être utilisé de façon optimale, pratique, 10 efficace et pour obtenir une précision nettement améliorée, le serrage par tendeur hydraulique nécessite de pouvoir réaliser de façon précise deux fonctions complémentaires, l'une en amont et l'autre en aval de la phase de serrage proprement dite. La première fonction consiste à déterminer à l'avance l'effort 15 hydraulique FH (et donc la pression PH) à appliquer avec le tendeur en vue d'obtenir rapidement l'effort final Fo dans les tolérances requises. La seconde fonction consiste à contrôler à la fin du serrage la valeur réelle l'effort Fo que l'on a effectivement obtenue sur tous les boulons serrés.

20 Bien évidemment on ne retient pas ici le cas où la précision assez large requise pour l'application est telle que l'on peut se contenter d'une définition rapide est succincte du rapport FH/Fo et qu'aucune vérification n'est faite ensuite sur les boulons serrés pour contrôler la valeur réelle du serrage Fo. Là le niveau d'imprécision est accepté et 25 assumé par les responsables car jugé compatible avec les exigences de l'application concernée. Mais pour toutes les autres applications, très nombreuses dans tous les secteurs industriels comme par exemple le nucléaire, les éoliennes ou les hydroliennes, les deux fonctions complémentaires 30 précitées sont nécessaires. Dans l'état de la technique antérieure on trouve plusieurs méthodes plus ou moins précises et plus ou moins coûteuses pour remplir la première fonction complémentaire de détermination, en 35 amont de l'intervention de serrage, de l'effort d'extension FH à exercer avec le tendeur, il existe plusieurs méthodes plus ou moins précises et plus ou moins coûteuses. Une méthode simple et rapide consiste à déterminer le rapport 3037139 6/46 FH/Fo au moyen d'un abaque général qui prend en compte le rapport L/d, longueur serrée du goujon boulon par rapport à son diamètre nominal. Cet abaque est présenté en figure 5. Cette méthode peut être utilisée dans les applications où le niveau précision requis n'est pas très 5 élevé mais elle est n'est pas assez précise pour beaucoup d'autres. Une autre méthode illustrée par la figure 6a, consiste à effectuer au préalable des essais sur une maquette qui représente l'assemblage concerné ou sur l'assemblage lui-même, le montage pouvant être équipé de nombreux capteurs.

10 On devine que cette méthode prend du temps et peut s'avérer extrêmement coûteuse. Enfin on peut aussi avoir une approche totalement théorique en réalisant des calculs à l'aide de logiciels complexes (figure 6b), en particulier par la méthode des éléments finis, à partir de la géométrie, 15 des caractéristiques et des configurations réelles des assemblages concernés. Mais comme pour toutes les approches théoriques il est préférable de procéder à des vérifications avec des résultats concrets. De plus cela prend également du temps et nécessite des compétences particulières et des moyens de calcul assez puissants.

20 Dans l'état de la technique antérieure on trouve aussi plusieurs méthodes pour remplir la seconde fonction complémentaire qui est la vérification de la valeur réelle de l'effort Fo final de serrage pour chaque boulon. Une première méthode consiste à monter de manière définitive 25 sous chaque écrou de serrage (ou éventuellement dans le cas d'une vis sous la tête quand c'est possible) une rondelle-capteur de force. Cette rondelle capteur de force intègre le plus souvent un capteur à pont de jauges de contraintes ou un capteur magnétique à mesure de variation d'impédance. L'intérêt de ces rondelles réside surtout dans la fait qu'elles 30 permettent une surveillance de l'évolution du serrage dans le temps, ceci va bien au-delà du contrôle juste après l'intervention de serrage. Cette méthode est évidemment très efficace mais elle s'avère extrêmement coûteuse du fait du prix unitaire élevé de la rondelle-capteur alors qu'il faut normalement équiper chaque boulon d'une rondelle-ressort.

35 C'est la raison pour laquelle elle n'est utilisée que pour des applications particulières pour lesquelles les exigences de précision et la nécessité d'effectuer une surveillance périodique sont largement prioritaires par rapport au budget. 3037139 7/46 Une seconde méthode bien plus souvent rencontrée de contrôle de l'effort réel Fo après serrage consiste à mesurer directement la longueur du goujon avant et après serrage. C'est par comparaison des deux valeurs mesurées qu'on obtient l'allongement une fois le serrage terminé. Cette mesure peut être effectuée par sonde ultrasons (sonde US) posée au sommet du goujon ou par comparateur (précis) ou capteur potentiométrique ou capteur laser ou enfin, et c'est le moyen le plus fréquent, avec un capteur de déplacement de type inductif.

10 Par le comparateur, le capteur potentiométrique, le capteur laser ou le capteur inductif, on vient palper l'extrémité d'une pige introduite dans le perçage usiné dans chaque goujon et mesurer l'écart par rapport à la face supérieure du goujon avant et après serrage. La figure 7 montre un exemple en coupe de goujon percé et 15 pourvu d'une longue pige de mesure. On y voit le goujon (1), la pige (2), les bagues de centrage (3) et le bouchon (4) qui est vissé en extrémité de goujon pour retenir la pige. Quand c'est une sonde US qui est utilisée celle-ci est directement placée, avec un couplant, sur l'extrémité du goujon. Dans ce cas il n'y a 20 pas besoin de perçage et de pige de mesure. Mais dans tous ces cas de mesure d'allongement (par comparateur, capteur potentiométrique, capteur laser, capteur inductif LVDT ou sonde US) la mise en oeuvre du contrôle est très onéreuse car plusieurs actions supplémentaires longues et coûteuses sont nécessaires.

25 Pour l'utilisation de la sonde US il est nécessaire de réaliser sur chaque goujon l'usinage propre et sans défaut de perpendicularité de la face sur laquelle sera posée la sonde. De plus l'appareillage électronique utilisé est très onéreux et sa mise en oeuvre doit être effectuée par un spécialiste tant les précautions à prendre, en particulier avec l'enduction 30 délicate de couplant pour poser la sonde, sont importantes et les risques d'erreur sont grands dans l'interprétation des signaux. Pour l'utilisation des autres moyens cités, comparateur, capteur inductif ou autres, il y a pour chaque goujon concerné la nécessité de fabriquer la piges, les bagues de centrage et le bouchon de retenue, 35 d'usiner le perçage sur toute la longueur et le taraudage en extrémité inférieure pour le bouchon, d'effectuer le vissage du bouchon, l'introduction des bagues et de la pige et le réglage. Le contrôle consiste à mesurer d'abord pour chaque goujon la valeur Zo représentative de la longueur avant serrage et, une fois le 3037139 8/46 serrage terminé, on procède à la mesure finale Zf représentative de la longueur de chaque goujon après serrage (voir figure 7). Le calcul de Zf-Zo donne alors l'allongement du goujon après serrage et, par comparaison avec les valeurs données par l'étalonnage 5 préalable, la valeur de l'effort réel de serrage Fo. Mais dans tous ces cas de mesure d'allongement (comparateur et capteurs de déplacement ou bien sonde US) il est absolument nécessaire de réaliser au préalable sur machines, de préférence en laboratoire, des 10 essais d'étalonnage sur les goujons de l'application ou sur des pièces identiques afin de déterminer avec précision la corrélation entre l'allongement et l'effort dans la partie du corps du goujon intéressée par le serrage. La géométrie du montage d'essais doit être similaire à la géométrie de l'assemblage.

15 Ce n'est qu'une fois que tous ces travaux et ces essais ont été réalisés que l'on peut effectuer l'intervention de serrage des boulons de l'assemblage concerné et procéder aux contrôles. Un autre procédé de mesure de la valeur finale effective de l'effort de serrage Fo est proposé dans le brevet PCT Numéro de 20 publication WO 2006/000677 Al de AKTIEBOLAGET SKF «Procédé de contrôle de la mise sous tension d'une tige, du type vis ou goujon d'assemblage, et dispositif de mise en oeuvre d'un tel procédé». Ce procédé plus simple a un coût notablement réduit par rapport aux méthodes décrites précédemment puisqu'en particulier il ne 25 nécessite strictement aucun étalonnage préalable de la boulonnerie à serrer et qu'il n'y a besoin pour les vis ou les goujons concernés ni de perçage pour introduction d'une pige de mesure ni d'usinage de face supérieure pour mise en place d'une sonde US. Le serrage y est bien sûr effectué par extension en particulier au 30 moyen d'un tendeur hydraulique, avec enregistrement de cette extension, puis accostage de l'écrou et enfin relâchement du goujon qui est ainsi serré. Les mesures représentatives de l'allongement du goujon d'abord à l'état libre, ensuite à l'état étiré par le tendeur et enfin relâchée une 35 fois l'écrou accosté, sont réalisées pendant l'intervention de serrage par un capteur déplacement (appelé aussi capteur d'allongement) en même temps que sont relevées les valeurs correspondantes de l'effort d'extension FH du tendeur. Les valeurs d'effort d'extension peuvent être soit prises 3037139 9/46 directement par un capteur d'effort convenablement placé au niveau du tendeur ou de l'assemblage soit beaucoup plus simplement calculées par multiplication de la pression, enregistrée au moyen d'un capteur de pression, par la surface sous pression du tendeur.

5 Une illustration en coupe du procédé du brevet précité est présentée sur la figure 8. On y voit en coupe verticale l'exemple du cas où c'est le déplacement de la face supérieure du goujon qui est mesurée par un capteur inductif LVDT. Comme déjà précisé, le goujon est dépourvu de pige puisque le procédé permet justement de s'en passer.

10 Le tendeur hydraulique est présenté avec son cylindre (1), son piston (2), son tirant (3) et sa jupe d'appui (4). Ce tendeur est placé sur un goujon (9) à serrer avec son écrou (10) et sa jupe (4) en appui sur la face de la structure à serrer (11). Le capteur déplacement (12) est placé séparément au sommet du goujon en appui sur la face supérieure. Il est tenu par son 15 support (13) lui-même fixé à la référence constituée dans l'exemple par une structure externe fixe (16). Le capteur déplacement (12) et le capteur de pression (14), qui est ici monté sur le générateur de pression, sont connectés à une unité de traitement et de calcul (15) prévue dans le brevet précité et qui 20 permet la mise en oeuvre du procédé, cette unité pouvant recevoir les signaux des capteurs, contenant les programmes de calcul et pourvue des moyens d'interface homme machine (dit IHM). Il y a en fait par ce procédé un véritable auto-étalonnage qui 25 s'opère pendant l'opération de serrage elle-même. La partie à palper est la surface supérieure du goujon. Dans ce brevet WO 2006/000667 Al sont détaillées de façon très explicite en pages 12 à 16 les équations utilisées en s'appuyant sur les figures 1 et 2 du texte du brevet précité.

30 On voit qu'au final on aboutit à l'équation référencée (10) dans le brevet qui permet de déterminer l'effort résiduel réel de serrage Fo : FH FO ALu ALuR Afin de faciliter la compréhension les équations présentées dans le brevet précité sont résumées ci-après.

35 A l'état étiré sous l'effet de l'effort d'extension FH, le goujon est tendu sur la quasi-totalité de sa longueur. Si on désigne la mesure faite du déplacement total (prise telle que précisé 3037139 10/46 précédemment) par ALH, on a : ALH = ALu + ALs + ALp avec ALu : allongement de la partie du goujon qui sera serrée sous l'écrou 5 dite longueur utile ALs : allongement de la partie supplémentaire du goujon comprise entre le dessous de l'écrou et le début de prise dans le tirant ALp : allongement de la partie du goujon prise dans le tirant ALH est mesuré 10 ALu est la valeur recherchée La valeur de ALs est calculée avec précision étant donné que des méthodes simples de calculs d'allongement de tiges filetées homogènes, ce qui est justement le cas de la partie considérée, existent et donnent des résultats qui concordent très bien avec la réalité. En général on 15 assimile cette partie à une tige cylindrique d'un diamètre équivalent compris entre le diamètre extérieur et le diamètre de fond de filet et on applique la loi de Hooke très connue des ingénieurs et techniciens mécaniciens. La valeur de ALp est calculée par une formule simple donnée 20 dans le texte du brevet précité avec l'utilisation d'un coefficient K1 pour tenir compte en particulier de la forme du tirant. Pour des tirants d'une gamme standard ce coefficient peut être déterminé pour chaque tirant par des essais réalisés par exemple en fin de fabrication. Des méthodes de calcul un peu plus complexes maïs assez précises peuvent être aussi 25 utilisées. On peut ainsi décomposer le tirant et la partie correspondante du goujon une superposition de couples de petits cylindres emboités les uns dans les autres chacun de hauteur correspondant à un pas du filetage. On écrit ensuite les équations de compatibilité entre elles des déformations de tous les filets du tirant et du goujon en tenant compte 30 des raideurs respectives du goujon et de l'écrou à chaque pas de filetage. On aboutit à un système d'équations linéaires dont le nombre correspond au nombre de filets en prise et qui est résolu par calcul matriciel.

35 La valeur de ALu est obtenue en soustrayant les valeurs calculées de ALs et ALp à la mesure ALH. On a donc : ALu = ALH - (ALs + 3037139 11/46 A l'état relâché après serrage, la mesure intègre des valeurs différentes. Si on désigne la mesure faite de déplacement résiduel par ALR on a : ALR = ALuR + ALE 5 avec ALuR :nouvel allongement de la partie utile du goujon serrée sous l'écrou ALE : allongement de la partie du goujon en prise dans l'écrou AIR est mesuré 10 ALuR est la valeur recherchée La valeur de ALE peut être obtenue aussi avec un coefficient K2 comme précisé dans le texte du brevet précité et on peut définir un tel coefficient pour toute une gamme d'écrous standards. Mais il est aussi possible de calculer ALE par la même méthode que pour le calcul de ALp.

15 La valeur de ALuR est donc obtenue en soustrayant ces valeurs calculées de la mesure ALR. On a donc : ALuR = ALR -ALE. Et on retrouve l'équation permettant le calcul de l'effort de serrage Fo : FH F0 ALu ALuR 20 En réalité les valeurs de ALu et ALuR intègrent les déformations de la structure en phase d'extension et après serrage mais comme celles-ci sont proportionnelles aux efforts cela n'a aucune influence sur le rapport recherché. Dans le même brevet le resserrage d'un boulon déjà serré est 25 expliqué par la courbe du déplacement enregistré en fonction de l'effort d'extension FH, reproduite sur la figure 9 du présent document. Pour rendre la courbe plus explicite les déplacements sont en ordonnées et les efforts en abscisses. On sait que jusqu'à ce que l'effort d'extension atteigne la valeur de 30 l'effort Fo du serrage déjà effectué, c'est pratiquement seulement la partie du goujon au-dessus de l'écrou qui s'allonge, le déplacement évolue donc avec une faible pente. Mais dès que l'effort d'extension atteint la valeur du serrage actuel Fo et commence à la dépasser, c'est le goujon sur toute sa longueur qui s'allonge. La pente de la droite devient 35 plus grande (partie C de la courbe) du fait de la diminution de raideur 3037139 12/46 due à la plus grande longueur étirée. Il est ensuite facile de trouver l'origine (partie en pointillés de la courbe) pour avoir la déformation du goujon sur toute sa longueur depuis l'origine jusqu'à l'effort d'extension FH du tendeur.

5 Une fois le seuil Fo franchi on se retrouve donc dans les mêmes conditions que celles décrites précédemment pour un boulon qui n'est pas encore serré. Le «procédé de base» ou le procédé amélioré objet de l'invention peuvent s'appliquer de la même façon que ce qui a été expliqué précédemment. Bien entendu dans le cas du procédé objet de la 10 présente invention ce sont les équations des pages 15 et 16 qui s'appliquent en fonction de la position de l'embase du capteur. Mais le procédé tel que défini dans le brevet précité ne permet en fait pas d'effectuer l'opération de serrage et de contrôle de façon optimale et, dans certains cas, la précision dans résultats peut être 15 insuffisante. En effet : - Tout d'abord, premier point d'incertitude, le procédé nécessite pour chaque pose de tendeur sur un boulon à serrer des manipulations de mise en place et de réglage du capteur déplacement. Il s'agit là 20 toujours d'une opération délicate qui allonge le temps d'intervention et qui présente des risques de détérioration des matériels concernés et qui surtout peut conduire à des incertitudes et à des erreurs de mesure importantes. 25 - Ensuite, second point d'incertitude, le procédé oblige à placer la touche du capteur ou du comparateur au sommet du goujon et l'embase, qui est la référence, soit sur une structure fixe indépendante de la structure à serrer, comme montré sur la figure 7, soit sur la structure elle-même comme montré sur la figure 10.

30 Mais en aucun cas sur le tendeur comme montré sur la figure 11 car dans ce cas il faudrait incorporer dans les équations les déformations du tendeur lui-même. Et si la touche du capteur ou du comparateur est placée sur le tirant ou sur le piston comme montré sur la figure 12 il faudrait aussi ajouter dans les équations les déformations de la 35 collerette du tirant. Il y a donc là un risque d'erreur de la part de l'opérateur qui peut en méconnaissance de cause ne pas positionner correctement l'embase et la touche du capteur ou du comparateur. A noter que dans le cas où la mesure de déplacement est réalisée au 3037139 13/46 moyen d'une sonde US placée au sommet du goujon il n'y a pas d'embase. Mais, comme déjà mentionné précédemment, la mesure par sonde US est coûteuse, son maniement est délicat et les risques d'erreur sont importants surtout dans l'interprétation des résultats. Et 5 il faut de toute de façon prévoir un étalonnage préalable des vis ou des goujons concernés sur machine avec la sonde qui sera utilisée pour la mesure. De plus cet étalonnage doit être double car il y a une double corrélation à établir pour tenir compte du fait que dans le procédé, les longueurs du goujon à considérer sont différentes entre l'état 10 d'extension sous FH et l'état serré sous Fo. Or la sonde mesure un temps de trajet A/R d'une onde ultrasonore qui dépend de la longueur parcourue mais aussi de l'état de contrainte dans le goujon, ceci complique l'interprétation des résultats. Mais dans la majorité des cas c'est bien un capteur inductif (ou un 15 comparateur) qui est utilisé. De ce point de vue l'utilisation des expressions «capteur de déplacement» et «mesure de déplacement» sont à privilégier plutôt que «capteur d'allongement» et «mesure d'allongement» puisque les mesures peuvent inclure non seulement des allongements mais 20 également des compressions et des flexions. - De plus, troisième point d'incertitude, le procédé ne tient pas compte du rendement (p) du tendeur qui doit intervenir dans le calcul de l'effort d'extension FH délivré par le tendeur ainsi défini par la formule : 25 FH=pxPHxSp, avec : p : rendement du tendeur PH : pression dans le tendeur Sp : surface sous pression du tendeur. Même si les tendeurs hydrauliques ont en général un excellent 30 rendement car les zones d'utilisation des tendeurs impliquent de fortes pressions et de faibles débits. La part prise par les frottements au niveau des surfaces et des joints devient relativement plus faible au fur et à mesure que la pression augmente et cette pression peut même permettre la création d'un léger film lubrifiant au niveau de certaines 35 surfaces en contact de glissement. Mais ce rendement varie tout de même selon la pression et il convient d'en tenir compte. La figure 13 montre un exemple de courbe de rendement que l'on peut avoir pour un tendeur hydraulique en fonction de la pression. Le rendement y est exprimé en pourcentage de la pression maximale 40 d'utilisation. 3037139 14/46 Le rendement d'un tendeur hydraulique est en général contrôlé lors des essais en fin de fabrication au moins pour vérifier qu'il se situe bien au minimum à 98% pour la pression maximale d'utilisation. La courbe de rendement peut être donnée par le fabriquant de tendeurs 5 au même titre que d'autres caractéristiques comme la capacité, les dimensions, les caractéristiques du matériau, le poids, etc... Il faut noter que ce rendement peut cependant être altéré si le tendeur est amené à fonctionner avec un défaut de perpendicularité important entre l'axe du boulon et la face d'appui du tendeur. Cette configuration 10 entraine en effet un déversement du piston du tendeur par rapport au cylindre et donc une augmentation des frottements. Mais c'est une situation relativement rare que l'on ne rencontre de toute façon pas quand une certaine précision de serrage est nécessaire et où la mesure de l'effort Fo est requise. Un défaut de perpendicularité peut également 15 se produire en cours de serrage s'il y a une flexion élastique de la structure, mais cette flexion est en général limitée et elle n'atteint son maximum que pour une zone de pression où le rendement du tendeur très est élevé. 20 - Enfin, quatrième point d'incertitude, il n'est pas prévu dans le procédé de pallier ou d'atténuer les phénomènes de déformations plastiques locales que l'on rencontre presque systématiquement à des degrés plus ou moins importants lors du serrage des assemblages boulonnés. Or ces déformations plastiques peuvent engendrer une certaine imprécision 25 dans les résultats. Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant pour la mise en oeuvre du procédé d'une 30 part d'associer à l'unité de traitement un tendeur hydraulique dans lequel le moyen de mesure de précision de déplacement est totalement intégré et d'autre part d'incorporer au niveau de l'unité de traitement des programmes de calcul complémentaires ainsi que des étapes supplémentaires dans le déroulement de la procédure de serrage. Ladite 35 unité de traitement devenant alors un module électronique de traitement et de calcul. Le procédé devient alors à la fois un procédé de serrage et de contrôle. Le tendeur ainsi pourvu du moyen de mesure est dit tendeur 40 hydraulique à instrumentation intégrée. 3037139 15/46 Une telle invention permet : - d'éviter la mise en place et le réglage du capteur à chaque placement de tendeur sur un boulon et de supprimer l'incertitude sur l'emplacement de l'embase et de la touche du capteur grâce à la 5 configuration du tendeur - d'améliorer sensiblement la précision des résultats grâce aux compléments de calcul et de procédure. Les allongements des vis ou des goujons serrés sont généralement réduits, en particulier pour la boulonnerie courante réalisée souvent en 10 acier traité dont le module d'élasticité est élevé (190000 à 210000 MPa), le moyen de mesure de déplacement intégré dans le tendeur hydraulique objet de l'invention doit donc être très précis. On fixe donc cette précision au pire à 0,2% de la pleine échelle de mesure. Cette contrainte, qui constitue un point fondamental pour l'invention, est 15 d'autant plus délicate à prendre en compte que la course des tendeurs hydrauliques Le moyen de mesure est conçu pour permettre de mesurer le déplacement du piston par rapport au cylindre, ou d'un piston par rapport à son cylindre dans le cas de plusieurs étages. C'est cette mesure prise 20 pour chacun des deux états, état en extension sous l'effort FH et état serré, qui est la mesure de base pour les calculs d'allongement du goujon et ainsi pour le contrôle de l'effort réel de serrage final Fo. En plus du haut niveau de précision du moyen de mesure de déplacement il faut que son encombrement soit réduit car toute 25 modification de dimensions du tendeur doit être très limitée pour permettre la mise en place de celui-ci dans le plus grand nombre d'applications où les tendeurs standards équivalents sont utilisés. Ensuite, la mesure de déplacement doit prendre en compte une éventuelle mise en travers du piston par rapport au cylindre pendant la 30 montée en pression. A cette fin c'est un jeu de plusieurs (2, 3 ou 4...) capteurs qui est intégré directement dans le corps (piston/cylindre) du tendeur. Au moins deux capteurs de mesure de déplacement sont nécessaires. Les capteurs sont placés de façon diamétralement opposée s'il y en a deux, à 120° s'il y en a 3, à 90° s'il y en a 4, etc....

35 C'est la moyenne des mesures des capteurs calculée au niveau du module électronique qui est retenue et qui donne la valeur correcte du déplacement du piston. Il est bien évident que c'est une solution à deux capteurs diamétralement opposés qui est privilégiée car suffisante et moins onéreuse. 3037139 16/46 Par ailleurs il est à noter que l'information donnée par les capteurs de mesure de déplacement permet aussi une gestion par le module électronique de la sécurité de course maximale du piston. Un tel dispositif permet si on le souhaite de commander la coupure de l'alimentation du 5 générateur de pression dès que la valeur de seuil est atteinte. Mais on peut également prévoir de doter le tendeur, en redondance, d'un limiteur de course physique comme par exemple un clapet à bille qui est maintenu fermé à la fois par la légère pression d'un ressort et surtout par la pression hydraulique. Ce clapet est ouvert par le piston dès que celui-ci 10 atteint la course limite et provoque une fuite. Le tendeur peut être avantageusement pourvu d'un petit tuyau pour diriger en retour la fuite ainsi provoquée vers le réservoir du générateur de pression. Cette intégration dans le tendeur du moyen de mesure conduit à 15 une situation proche de l'installation présentée sur la figure 12. Les équations précédemment présentées en pages 9, 10 et 11 doivent donc être modifiées pour y inclure les paramètres supplémentaires de compression (et éventuellement flexion) de structure, de compression du tendeur et de déformation de la collerette du tirant.

20 A l'état étiré sous l'effet de l'effort d'extension FH, le goujon est tendu sur la quasi-totalité de sa longueur. La mesure du déplacement total ALH intègre plusieurs valeurs. On a : ALH = ALu + ALs + ALp + ALc + Act 25 avec - ALu :allongement de la partie du goujon qui sera serrée sous l'écrou dite longueur utile - Ais : allongement de la partie supplémentaire du goujon comprise entre le dessous de l'écrou et la prise dans le tirant au-dessus de la 30 partie utile qui sera serrée sous l'écrou - ALp : allongement de la partie du goujon prise dans le tirant - ALc : déformation de la collerette du tirant et de sa partie au-dessus de la prise de goujon - ACt : compression du tendeur 35 ALH est mesuré ALu est la valeur recherchée ALs, ALp,ALc etACt sont calculés avec une très bonne précision 3037139 17/46 La valeur de ALu est obtenue en soustrayant les valeurs précédentes calculées avec précision de la mesure ALH. On a donc : diu = ALH - (ALs + ALp + Act + Aix) Dans l'état relâché à la fin du serrage, la mesure résiduelle AIR de 5 déplacement n'intègre plus que trois valeurs. On a : ALR = ALu R+ ALE avec ALUR : allongement résiduel de la partie utile du goujon serrée sous l'écrou 10 ALE : allongement de la partie du goujon en prise dans l'écrou AIR est mesuré ALUR est la valeur recherchée. ALE est calculé de façon précise La valeur de ALUR est obtenue en soustrayant les valeurs 15 précédentes calculées avec précision de la mesure ALR. On a donc : ALUR = ALR -ALE Pour la détermination de l'effort Fo on retrouve la formule finale F F0 déjà indiquée en page 9 et en page 11 : -H - ALu AL U R Pour la valeur de l'effort d'extension, comme indiqué précédemment, le 20 rendement du tendeur est bien évidemment pris en compte. On a donc F H =p x PH x Sp avec : PH : pression d'accostage Sp : surface sous pression du tendeur p : rendement du tendeur 25 Les caractéristiques de raideur du tendeur et du tirant peuvent être connues de façon très précise par des essais. Ces essais sont une fois pour toute sur un échantillon de chaque dimension de la gamme de tendeurs et de tirants si gamme il y a ou directement sur les pièces 30 concernées quand il s'agit d'un produit unique. Dans tous les cas la raideur constitue une caractéristique du produit et peut être introduite en mémoire du module. Ainsi l'opérateur n'a plus qu'à indiquer la référence des produits concernés pour son intervention, tendeur et tirant, et le module électronique sélectionne automatiquement les 35 raideurs exactes dans la base. Il peut en être de même pour les écrous 3037139 18/46 de serrage si ceux-ci sont standards. Si ce n'est pas le cas l'opérateur devra introduire les dimensions principales et les caractéristiques du matériau de l'écrou.

5 Le quatrième point d'incertitude mentionné en fin de page 14 relatif à l'absence de prise en compte des déformations plastiques locales est levé dans la présente invention par un moyen simple et efficace qui consiste à effectuer un double accostage. Cette pratique est d'ailleurs 10 souvent recommandée aux opérateurs quand ils réalisent une intervention de serrage par tendeur hydraulique. Il s'agit d'effectuer une première montée en pression à PH, correspondant à l'effort FH, d'accoster une première fois l'écrou de serrage, de relâcher, de préférence complétement, la pression, de refaire une extension au même effort FH et 15 enfin d'effectuer un second accostage. Ainsi les éventuelles déformations plastiques qui se produisent principalement lors de la première montée en pression et du premier accostage sont considérablement réduites à la suite de la double séquence et n'ont ainsi pratiquement plus d'effet sur les mesures.

20 Le double accostage est donc systématiquement imposé dans le déroulement de l'opération de serrage contrôlée par le module électronique. Ledit module électronique de traitement et de calcul est connecté aux capteurs déplacement d'un tendeur (ou même de plusieurs tendeurs 25 identiques en même temps) ainsi qu'au capteur de pression du générateur et il comprend avantageusement : les différents systèmes d'alimentation, de conditionnement et de traitement des signaux des capteurs et les connexions nécessaires 30 les programmes informatiques permettant l'affichage de la liste chronologique des étapes pour une opération de serrage, en particulier pour indiquer à l'opérateur les actions liées au double accostage de l'écrou de serrage les programmes informatiques pour la réalisation des calculs 35 les bases de données l'interface homme machine (IHM) qui permet à l'opérateur d'introduire les données et au système d'afficher les informations nécessaires et les résultats. L'IHM peut par exemple être constituée d'un écran tactile 3037139 19/46 des connexions pour branchement de supports mémoire externes ou de périphériques (lecteur de CD, clé USB, imprimante, etc...) éventuellement liaison Wifi et/ou Bluetooth 5 En ce qui concerne les bases de données, un certain nombre d'informations nécessaires sur les éléments les plus courants dans le domaine du serrage comme les dimensions et les caractéristiques de la boulonnerie standard et de la gamme de tendeurs hydrauliques sont stockées dans le module électronique.

10 Mais l'utilisateur aura tout intérêt à compléter ces bases au fur et à mesure avec des éléments qui lui sont propres. Un tel module électronique permet à l'opérateur de rentrer en début d'intervention de serrage toutes les données nécessaires et il assure la réalisation de tous les calculs liés au procédé et indiqués dans les pages 15 précédentes. De plus, le module électronique affiche la succession de toutes les étapes à suivre par l'opérateur dans le déroulement de l'intervention de serrage, y compris le double accostage.

20 L'invention, en particulier l'intégration du moyen de mesure de déplacement dans le tendeur, sera mieux comprise par le descriptif ci-après qui s'appuie sur plusieurs figures dans lesquelles seule une coupe verticale sur une moitié de tendeur est représentée. La section est placée au niveau d'un dispositif de mesure de déplacement 25 sachant que, comme déjà précisé, il doit y avoir pour un tendeur plusieurs de ces dispositifs de mesure, répartis uniformément sur le diamètre. La figure 14 montre une coupe verticale côté droit d'un tendeur où est indiquée la zone d'implantation d'un des capteurs de déplacement dans le cylindre (1) et le dispositif d'entrainement de la partie mobile du 30 capteur dans le piston (2). Une première configuration d'intégration au tendeur d'un jeu de capteurs de mesure de déplacement consiste à intégrer des capteurs de type inductif.

35 Le capteur déplacement de type inductif (LVDT pour «Linear Variable Differential Transformer») est un transformateur qui fournit une tension proportionnelle au déplacement d'un noyau ferromagnétique (équipage mobile) qui coulisse à l'intérieur d'un ensemble composé d'un bobinage primaire alimenté par un signal alternatif sinusoïdal et de deux 40 bobinages secondaires. 3037139 20/46 En coulissant le noyau canalise le flux et génère des tensions V1 et V2 dans chaque bobinage secondaire dont les amplitudes dépendent de la position du noyau. Le signal de sortie est ensuite démodulé afin d'obtenir une tension continue représentative de la position du noyau.

5 Le signal de sortie est ensuite démodulé par un démodulateur ou conditionneur afin d'obtenir une tension continue représentative de la position du noyau. Pour des capteurs de précision c'est le plus souvent une démodulation en mode ratio-métrique (différence/somme) qui est choisie car cela permet d'optimiser les performances du capteur et de 10 réduire la dérive thermique et la sensibilité aux variations d'alimentation. Le signal de sortie est ensuite démodulé par un démodulateur ou conditionneur afin d'obtenir une tension continue représentative de la position du noyau. Pour des capteurs de précision c'est le plus souvent une démodulation en mode ratio-métrique (différence/somme) qui est 15 choisie car cela permet d'optimiser les performances du capteur et de réduire la dérive thermique et la sensibilité aux variations d'alimentation. Le capteur inductif est le type de capteur le plus souvent choisi pour les mesures de déplacement en raison de ses l'étendue de la gamme et des bonnes performances en particulier en termes de linéarité (0,30% 20 et même 0,15% de la pleine échelle), c'est la raison pour laquelle son intégration constitue la toute première configuration de l'invention. La figure 15a montre comment l'implantation d'un capteur LVDT est réalisée. On retrouve d'abord les organes déjà décrits : le cylindre (1), le piston (2) et les joints d'étanchéité haute pression (2a) et (2b), le tirant 25 (3) et la jupe (4). La partie capteur est constituée d'une tige coulissante (16), placée en bas du piston (2), qui entrainée par celui-ci au moyen d'une collerette pouvant soit usinée directement soit fixée à l'extrémité supérieure de la tige. Le piston (2) est pourvu d'un trou avec trois diamètres (2c, 2d et 2e) 30 différents. La partie supérieure du trou (2c) est filetée afin de recevoir un bouchon d'étanchéité (17) qui est vissé avec un contact étanche étant donné que la cavité du trou fait partie du volume soumis à la forte pression hydraulique du tendeur. C'est dans la partie intermédiaire (2d) du trou du piston que coulisse la collerette de la tige (16a). C'est par le 35 petit diamètre (2e) du trou du piston que la tige (16) passe. La différence entre le diamètre intermédiaire (2d) et le diamètre inférieur (2e) du piston forme un redent qui permet l'entrainement de la tige (16) quand le piston (2) monte sous l'action de la pression hydraulique. Un certain jeu est prévu entre la tige (16) et les parties correspondantes 40 (2d) et (2e) du trou du piston afin d'assurer une latitude suffisante en cas de défaut de parallélisme entre le piston et le cylindre au moment de la 3037139 21/46 montée en pression. Pour la même raison la portée entre la collerette (16a) de la tige (16) et le redent du piston (2) est de préférence de forme sphérique (voir figure 15b). La partie centrale de la tige (16) passe par un trou (1c) dans le fond de la 5 chambre hydraulique du cylindre (1). C'est à ce niveau que le guidage de la tige est réalisé. Le jeu entre le trou (1c) du cylindre et le diamètre de la tige(16) est donc ici réduit et il est nécessaire d'avoir au moins un petit joint d'étanchéité haute pression (1d) pour éviter toute fuite d'huile puisque dans la partie inférieure la tige (16) se trouve dans une zone hors 10 pression hydraulique. Un ressort de compression (18) placé dans le piston à hauteur du diamètre intermédiaire (2d) du trou assure un rappel de la tige, garantit un contact constant avec le redent du piston et permet l'entrainement sans jeu de la tige (16) quand le piston se déplace sous l'effet de la pression. Une bague 15 de détection (19) est emmanchée serrée sur la partie basse de la tige (16). C'est la partie inférieure de la tige (16) munie de la bague (19) qui constitue le noyau ferromagnétique mobile du capteur de mesure de déplacement de type inductif présenté dans cette application de la première configuration de l'invention.

20 Dans la partie basse du cylindre (1) et venant entourer la tige (16) munie de la bague (19) est logé le corps annulaire (20) contenant les bobinages du capteur de type inductif LVDT. Pour des raisons de réduction d'encombrement, cette partie est de conception compacte, par exemple de type «capteur de levée de soupape ou de levée d'aiguille».

25 Le corps annulaire (20) du capteur est retenu en partie basse du cylindre par une petite plaque de fermeture (21) fixée au cylindre soit par de petites vis (22) soit directement vissée dans le cylindre. Le capteur ainsi décrit fonctionne comme un capteur inductif LVDT classique, le déplacement de l'ensemble tige (16) et sa bague (19) est 30 directement mesuré avec une précision de 0,002 à 0,010 mm selon la course du capteur choisi. Le conditionneur électronique du capteur peut être soit fixé directement sur le corps du tendeur soit, et c'est le cas le plus fréquent, dans le module électronique. Dans les deux cas il y a une prise sur le 35 tendeur qui permet la connexion au module. La figure 15c montre un exemple de passage (23), dans la plaque de fermeture (21) et le cylindre (1), du câble électrique d'alimentation et de transmission du signal (24) du capteur (20) ainsi que le connecteur (25) pour le branchement au module électronique.

40 La connexion électrique du second capteur peut être faite soit avec une prise identique et diamétralement opposée soit avec des fils qui courent 3037139 22/46 sous le redent de centrage du corps (1) sur la jupe (4) et qui aboutissent à la même prise qui aura alors un double jeu de broches. Une deuxième configuration d'intégration au tendeur d'un jeu de capteurs de mesure de déplacement consiste à intégrer des capteurs de 5 type capacitif. La mesure de déplacement par mesure capacitive (CNCDT pour «Capacitive Non-Contact Displacement Transducer») est basée sur le mode de fonctionnement du condensateur à plaques idéal. Les deux électrodes à plaque sont formées par le capteur et l'objet à mesurer situé face à celui- 10 ci. Si un courant alternatif de fréquence constante traverse le condensateur du capteur, l'amplitude de la tension alternative au niveau du capteur est proportionnelle à l'écart entre les électrodes du condensateur. Ce type de capteur présente de nombreux avantages tels que : 15 Mesure sans contact et sans usure Pas d'influence de force perturbatrice sur l'objet de mesure Pas de sensibilité aux fluctuations de conductibilité des objets de mesure électriquement conductibles Large bande passante pour les mesures rapides 20 Grande précision de mesure et excellente stabilité grâce à la linéarité, la reproductibilité et la résolution. Le capteur capacitif a également de bonnes performances en termes de linéarité (0,03% à 0,05% de la pleine échelle. Mais l'encombrement pour des courses de tendeur de 10 mm 25 impose de n'intégrer ce type de capteur que pour les tendeurs d'assez grandes dimensions. Les figures 16a, 16b et 16c présentent une telle intégration. L'intégration du capteur capacitif est assez voisine de celle présentée dans l'application précédente. Sur la figure 16a on peut voir le 30 cylindre (1) et le piston, la jupe (4), la tige coulissante (16), le petit joint haute pression et le ressort de rappel. Les autres éléments, le tirant (3), le bouchon d'étanchéité (17), le goujon (9) et l'écrou (10) à serrer n'étant pas indispensables pour l'explication, ils ne sont pas montrés.

35 Seule la partie basse du capteur est différente de l'application précédente, on voit que l'organe de mesure du capteur capacitif (20) a la forme d'une plaque plate placée sous l'extrémité de la tige (16). A ce niveau la tige (16) est dotée d'une bague de détection (19). La forme plate 3037139 23/46 du capteur (20) permet sa fixation au moyen de vis (22) directement sous le cylindre (1) du tendeur en lieu et place de la plaque de fermeture. La figure 16b montre un vue de dessus de l'organe de détection d'un capteur capacitif (20) qui se présente sous forme de plaque tout à 5 fait adaptée au montage sous le cylindre (1) du tendeur. La figure 16c montre le détail de la fixation de la plaque de détection du capteur (20) sous le cylindre (1) avec les vis (22). Une troisième configuration d'intégration au tendeur d'un jeu de capteurs de mesure de déplacement consiste à intégrer des capteurs de 10 type magnéto-inductif. Le capteur magnéto-inductif combine les avantages des capteurs inductifs et ceux des capteurs magnétiques. C'est le déplacement d'un aimant fixé en bout de l'objet mobile à mesurer, en l'occurrence la tige (16), qui est détecté. Le mouvement de l'aimant 15 provoque une variation du flux magnétique dans l'élément sensible qui est détecté par la bobine. La précision, en général bonne en raison de l'excellente linéarité due à un effet d'auto-linéarisation, dépend de la plage de mesure pour laquelle l'aimant approprié doit être choisi. A noter la polyvalence de ces capteurs avec lesquels on peut faire d'autres 20 mesures comme par exemple e des vitesses de rotation. Leur encombrement est cependant assez conséquent. L'implantation d'un tel capteur est présentée en figure 17. Une grande partie du dispositif est identique aux présentations précédentes. On voit le cylindre (1) et le piston (2), la jupe (4), la tige (16) 25 avec sa collerette supérieure (16a), le centrage (1c), dans le cylindre. La partie inférieure du tendeur est un peu différente. La tige est pourvue en bout d'un aimant (19) qui est détecté par l'élément sensible du corps du capteur (20). Ce dernier se présente sous forme d'un cylindre fileté à l'extérieur qui est vissé dans un taraudage du corps (1) du tendeur. Dans 30 cette configuration il faut noter que le corps (20) du capteur doit avoir, du fait du principe, une certaine longueur. Deux possibilités existent pour adopter ce type de capteur. Soit la hauteur du cylindre du tendeur est augmentée, ce qui nécessite l'augmentation de la longueur du tirant. Soit le capteur peut empiéter à l'intérieur de la jupe (4) sans gêner le 35 déplacement de l'écrou de serrage lors de l'extension. C'est cette solution qui est montrée sur la figure. Il est alors préférable d'usiner un fraisage (4a) dans la jupe pour permettre au maximum le diamètre intérieure de celle-ci. On peut aussi, comme montré, réaliser un perçage (4b) dans la 3037139 24/46 jupe pour le passage du câble électrique (24) et le raccordement à la prise (25). Une quatrième configuration d'intégration au tendeur d'un jeu de 5 capteurs de mesure de déplacement consiste à intégrer des capteurs à courants de Foucault. Le capteur à courants de Foucault est aussi un procédé de mesure inductif mais il est assez particulier car l'effet permettant la mesure repose sur l'extraction d'énergie à partir d'un circuit oscillant. Cette 10 énergie est nécessaire à l'induction de courants de Foucault dans des matériaux à conductivité électrique. Pour cela, une bobine est alimentée en courant alternatif qui crée un champ magnétique autour de ladite bobine. On place un objet à conductivité électrique dans ce champ magnétique pour que, conformément à la loi d'induction de Faraday, se 15 forment des courants de Foucault. Ce champ oppose alors une force à celui de la bobine, ce qui entraîne une modification de l'impédance de la bobine. Cette impédance qui entraîne un changement de l'amplitude et de la position de phase de la bobine du capteur est directement prélevée sous 20 forme de grandeur mesurable à partir du contrôleur. Ce capteur présente de nombreux avantages en particulier la précision qui est bonne et le fait qu'il peut être soumis à des pressions allant jusqu'à 200 MPa (2000 bars) et qu'il n'est pas sensible à l'huile. Étant donné que la pression maximale de fonctionnement des tendeurs 25 hydrauliques est justement 200 MPa, ce capteur peut donc être intégré dans la partie sous pression du tendeur. L'implantation d'un tel capteur est présentée en figure 18. La différence notable de cette configuration par rapport aux précédentes est que le capteur est implanté dans une partie du tendeur 30 qui est soumise à la haute pression hydraulique. Les éléments constitutifs habituels se retrouvent : le cylindre (1) et le piston (2), la jupe (4), la tige (16) avec sa collerette supérieure (16a). Mais la tige est raccourcie et implantée plus haut dans le piston. Le centrage au niveau du cylindre avec le petit joint (1d) n'a plus de raison d'être puisque la tige n'est plus 35 centrée et guidée au niveau du cylindre. On a donc à la place un passage plus large (1m) et une étanchéité haute pression (1n) qui est placée à l'extrémité du capteur (20). Ce dernier qui se présente également sous la forme d'un cylindre fileté à l'extérieur est vissé directement dans le cylindre (1). La tige (16) est pourvue en bout d'une bague de détection 40 (19). 3037139 25/46 Enfin le câble électrique (24) passe par un trou dans le cylindre (1) pour aboutir à la prise (25). Ce sont des considérations technologiques, d'encombrement, de 5 précision et de coût qui guident le choix du type de capteur qui est intégré. Dans certains cas il peut être possible d'intégrer le conditionneur électronique des capteurs directement sur le tendeur. Mais le plus souvent, pour des raisons d'encombrement, ce conditionneur sera plutôt 10 placé dans le module électronique. Quel que soit le type de capteur de mesure de déplacement choisi il est bien évident qu'un étalonnage préalable du tendeur avec son capteur est nécessaire en fin de fabrication pour bien s'assurer de la 15 linéarité du signal et de la bonne corrélation avec les déplacements effectifs du piston. Comme le rendement, les paramètres d'étalonnage du capteur font partie des caractéristiques propres à chaque tendeur instrumenté qui sont à préciser sur sa fiche signalétique, comme c'est d'ailleurs le cas pour tout capteur de précision. Ces caractéristiques sont 20 introduites dans le module électronique. Dans les configurations déjà décrites de la présente invention il n'est pas présenté de configuration utilisant des capteurs potentiométriques. Il est bien évident qu'une telle utilisation rentre dans 25 le cadre de l'invention et son implantation est très similaire à celle du capteur inductif. Mais cette omission est volontaire car un tel capteur, en général réservé à des mesures d'assez longues distances, n'a pas la précision nécessaire pour procéder à des mesures relatives d'allongement de vis ou de goujons serrés.

30 Les descriptions précédentes des configurations de l'invention présentent toutes des dispositifs où c'est l'intégralité de la course du piston qui est mesurée par le capteur déplacement. Cela nécessite d'avoir un moyen de mesure de déplacement avec à la fois une grande plage de 35 mesure (au minimum la totalité de la course du piston) et une très grande précision, ce qui est difficile à réaliser et de toute façon toujours onéreux. Le plus souvent la précision est donnée en pourcentage de la plage de mesure totale, plus la plage est courte plus la précision absolue du capteur est grande.

40 Il s'avère donc intéressant d'avoir un dispositif qui permette de ne mesurer qu'une partie de la course du piston, celle où il y a effectivement 3037139 26/46 élongation du goujon, après que les différents tassements et les rattrapages des jeux de l'assemblage ont été effectués. En effet, comme montré sur la figure 19, la majorité de la course du piston est prise par le rattrapage des jeux et les tassements, la course 5 du piston étant en ordonnées et la pression en abscisse. On voit qu'avant de réellement provoquer l'extension du goujon (partie 2) le piston effectue une course assez importante (partie 1). Dans la quasi-totalité des cas les tassements et les rattrapages des jeux sont terminés quand la pression dépasse 20 MPa (200 bars), et souvent même avant 5 MPa (50 10 bars). Par ailleurs, comme déjà indiqué, les goujons ou les vis, en particulier dans les cas les plus fréquents où ils sont réalisés en acier allié traité dont le module d'élasticité est très élevé (de l'ordre de 200000 MPa), présentent un très faible niveau d'élongation au serrage, la partie 15 de mesure réellement utile pour mesurer l'allongement de la vis ou du goujon est donc assez courte. Elle est quasiment toujours largement inférieure à 5 mm. L'invention prévoit donc un dispositif particulier de limitation de 20 course du capteur. Ce dispositif est applicable aux trois configurations où une telle disposition est possible : configuration avec capteurs de type inductif, configuration avec capteurs de type capacitif et configuration avec capteurs de type magnéto-inductif. Il s'agit de limiter le fonctionnement du capteur de déplacement à 25 la seule zone d'extension réelle de la vis ou du goujon. Cette disposition présente deux avantages importants, le premier est la réduction de l'encombrement du capteur et donc celle du tendeur et le second est une meilleure précision de mesure du fait que la précision d'un capteur est donnée en pourcentage de la pleine échelle de mesure.

30 Les figures 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f et 20g montrent comment ce dispositif de limitation de course est conçu et fonctionne pour un capteur de déplacement de type inductif (LVDT).

35 Sur les figures 20a et 20b on voit la tige (16) que la toujours dotée de sa collerette supérieure (16a) mais le ressort (18) est placée sous cette dernière. Ce ressort maintient la tige en position haute par rapport au piston, en butée sur le bouchon étanche (17). La forme de la butée du bouchon (17) est telle que la pression hydraulique, quand elle se produit, 40 immédiatement s'exercer sur le sommet de la pige. 3037139 27/46 Le ressort (18) vient en appui sur le redent du piston (2) par l'intermédiaire d'une rondelle sphérique (26) pour compenser d'éventuels petits défauts d'alignement. Il est de préférence composé de rondelles coniques élastiques car le volume disponible est réduit et sa raideur doit 5 être relativement importante. En effet cette raideur doit être telle que le ressort (18) n'est en compression totale que quand la pression hydraulique dans le tendeur est supérieure au niveau ayant permis les tassements et les rattrapages de jeux. Ce phénomène se produisant dans la quasi-totalité des cas entre 5 et 20 MPa (50 à 200 bars), le tarage du 10 ressort sera choisi de préférence pour que la compression soit totale pour une pression de 20 MPa. Le centrage de la tige (16) se fait, comme précédemment pour le capteur inductif à pleine course, au niveau du diamètre (1c) du cylindre lui-même pourvu du joint haute pression (1d).

15 En partie inférieure du cylindre le corps de capteur (20) est emmanché serré dans un porte-corps (27) en forme de cylindre à paroi mince fermé en partie basse qui coulisse dans le trou de grand diamètre (1e) du cylindre (1). Un autre ressort (28) vient pousser l'ensemble porte-corps (27) et corps 20 de capteur (20) pour le maintenir contre la paroi du dessous du trou (1e) du cylindre. La raideur du ressort (28) doit être suffisante pour vaincre les frottements du porte-corps (27) dans le trou (1e). Le tout est refermé par la plaque inférieure de fermeture (21) fixée sous le cylindre (1) soit au moyen de vis (22) comme montré sur la figure soit par vissage direct dans 25 un taraudage usiné dans le cylindre. La figure 20c montre le détail du dispositif latéral visible sur les figures 20a et 20b. Il s'agit du dispositif de blocage montré ici en position au repos en l'absence de pression hydraulique dans le tendeur. Ce dispositif se compose d'un petit piston (30), muni d'un joint haute 30 pression (30a) et en extrémité gauche d'un embout de blocage (29) de préférence en bronze ou en élastomère d'assez forte dureté shore. Le piston (30) est poussé par la pression qui règne dans le tendeur et qui est introduite entre ledit piston et le bouchon étanche (31). Un ressort (32), de préférence sous forme d'un empilement de rondelles coniques 35 élastiques, est préchargé par le vissage plus ou moins profond du bouchon étanche (31). Le tarage du ressort (32) est tel que le piston (30) n'est enfoncé que quand la pression dans le tendeur atteint un niveau un peu supérieur (de préférence entre 5 et 15%) au niveau qui provoque la compression du ressort (18), autrement dit quand la tige (16) est 40 descendue par rapport au piston et qu'elle a repoussé le porte-corps (27) et le corps de capteur (20). C'est à ce moment-là qu'il y a blocage de ces 3037139 28/46 deux derniers éléments à l'intérieur du trou (1e) du cylindre par le piston (30) et que la mesure du déplacement du piston commence à être faite. Cette mesure ne s'effectue donc que quand les tassements et les rattrapages des jeux ont été effectués.

5 Comme cela est montré sur la figure, la course du ressort (32), qui vient rapidement en butée, est très réduite de façon à limiter l'effort exercé par le piston (30) sur les pièces concernées, l'embout de blocage (29, le porte-corps (27) et le corps de capteur (20). Ainsi au-delà de la pression de tarage du ressort (32) le niveau de la pression dans le tendeur n'a aucune 10 influence sur les pièces du système de blocage. La figure 20d montre comment le piston (30) est alimenté par la pression du tendeur. L'orientation du piston (30) par rapport à l'axe d'alimentation hydraulique du tendeur (raccord (5a) et perçage (5c)) est de préférence de l'ordre de 30°. L'alimentation de la chambre de pression 15 du tendeur se fait comme habituellement par le perçage vertical (5d) réalisé dans le fond du cylindre. Un perçage (5f) sensiblement perpendiculaire au perçage (5c) et à hauteur de celui-ci est pratiqué à partir du diamètre extérieur du cylindre (1). Ce perçage démarre de préférence, pour des raisons de fabrication, à l'opposé du piston (30) par 20 rapport à l'alimentation du tendeur. Le trou débouchant au niveau du diamètre extérieur est fermé de façon étanche à la haute pression, par exemple avec un bouchon (5d) qui presse fortement une bille (5e), comme montré sur la figure. La figure 20e montre la même alimentation hydraulique du piston 25 de blocage pour le capteur opposé (voir page 15 ligne 10 à 19). La disposition est ici rigoureusement identique à la précédente à part le fait qu'il n'est pas nécessaire d'avoir de raccord d'alimentation (5a). Le taraudage à ce niveau peut donc être identique à celui du bouchon (5e) et le raccord est alors remplacé par un bouchon (5i) et une bille (5j).

30 L'alimentation en pression du système de blocage se fait par la communication avec la chambre de pression du tendeur qui est réalisée par une canalisation verticale (5d') identique à celle de l'alimentation (5d) côté raccord. Tous les autres éléments sont les mêmes que pour la figure 20d, il leur a été cependant affecté un «prime : '» par souci de clarté.

35 Les figures 20f et 20g montrent le dispositif quand la pression dans le tendeur a atteint le niveau prédéfini de tassement et rattrapage des jeux. Le ressort (18) de la tige (16) est totalement comprimé. La collerette (16a) vient en butée sur le redent du piston. A partir de cet instant la tige (16) est entrainée par le piston. Dans le cylindre, le piston de blocage 40 (30), poussé par la pression vient comprimer le ressort (32) et plaquer 3037139 29/46 l'embout de blocage contre le porte-corps (27). Celui-ci ainsi que le corps de capteur (20) sont immobilisés dans le cylindre. Le déplacement du piston par rapport au cylindre commence à être mesuré. La figure 21 montre ce dispositif de limitation de course capteur 5 pour un capteur de déplacement de type capacitif (CNCDT). Le principe reste bien évidemment le même que pour le capteur inductif. L'intégration se fait ici avec une forme de capteur différente de celle montrée sur les figures 16a, 16b et 16c où le capteur est plat car il est nécessaire d'avoir un corps de capteur de forme cylindrique. Ce qui fait que la configuration 10 est très voisine de celle du capteur inductif et les différents éléments sont très semblables. Les repère des pièces sont rigoureusement les mêmes. Dans le piston (2) en partie haute on trouve la tige (16) et sa collerette supérieure (16a), le ressort (18), le bouchon étanche (17), la rondelle sphérique (26). Dans le 15 cylindre en partie basse on trouve la partie inférieure de la tige (16) munie d'une bague de détection (19) différente de celle du capteur inductif, le corps de capteur (20) solidaire du porte-corps (27), le ressort (28) et la plaque de fermeture (21 et sa fixation. Latéralement on voit le piston de blocage (30) avec son joint haute pression (30a), le ressort taré 20 (32), la bague de blocage (29) et le bouchon étanche (31). Il convient de souligner que dans l'état actuel de la technologie, un capteur capacitif de forme cylindrique pour une plage de mesure de l'ordre de 5 mm a un certain encombrement en longueur, plus grand que celui d'un capteur inductif équivalent de type mesure de levée de soupape 25 ou mesure de course d'aiguille. Pour l'intégration d'un capteur capacitif avec limiteur de course de mesure le tendeur doit donc avoir une hauteur un peu plus importante que pour un capteur inductif. Mais il n'est pas exclu que dans l'avenir apparaissent des évolutions qui améliore la compacité.

30 La figure 22 montre ce dispositif de limitation de course capteur pour un capteur de déplacement type magnéto-inductif. Le corps de capteur (20) est également cylindrique mais avec un filetage extérieur, au lieu d'être emmanché légèrement à force il est vissé dans le porte-corps (27) qui est dépourvu de fond. Les autres éléments sont de forme 35 identique à celle de ceux utilisés pour le capteur inductif. Là également il convient de souligner le capteur magnéto-inductif a pour une plage de mesure de l'ordre de 5 mm une longueur plus importante que celle d'un capteur équivalent de type mesure de levée de soupape ou mesure de course d'aiguille. Le tendeur doit donc là aussi être un peu plus haut. 3037139 30/46 Pour illustrer la façon dont fonctionne le dispositif de limitation de course de capteur décrit précédemment on peut tracer sur des courbes l'évolution des différents paramètres en fonction du temps. La courbe 23a montre l'évolution de la pression hydraulique.

5 La courbe 23b montre l'évolution de la course du piston La courbe 23c montre la mesure de déplacement faite par le capteur doté du dispositif de limitation de course. Sur cette dernière courbe on voit que la course du capteur est ainsi notablement réduite. Cette course réduite ne nuit pas du tout à la 10 précision de la mesure, au contraire. On a déjà noté que, le capteur ayant une course plus faible, il est plus précis. Mais il faut aussi souligner que la zone de mesure correspond bien à des déformations élastiques (ou quasiment élastiques), la linéarité des courbes est donc bien marquée, ce qui facilite grandement les calculs et améliore encore la précision.

15 Le fait que la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention soit obligatoirement effectuée au moyen d'un module électronique de traitement et de calcul permet d'y incorporer, toujours dans la cadre de l'invention, deux fonctionnalités supplémentaires.

20 La première de ces fonctionnalités supplémentaire est constituée par un programme informatique de calcul qui assure la vérification de la cohérence des enregistrements et des résultats des calculs et donc la vérification de la bonne installation des capteurs et de leur bon fonctionnement pendant le début de l'opération de serrage.

25 Cette vérification, détaillée ci-après, se fait sur la base du graphique de la figure 24 relatif au serrage d'un boulon. Pour rendre le graphique plus explicite les efforts sont en abscisse et les déplacements en ordonnée comme pour la figure 9 déjà expliquée. De même les proportions de certaines valeurs ont été augmentées pour 30 permettre une meilleure vision et une meilleure compréhension. Il convient de préciser qu'il s'agit bien d'un graphique tracé au niveau du module électronique seulement pour des besoins de vérification qui n'est pas utilisé dans les calculs effectués par ailleurs pour déterminer la valeur réelle de l'effort de serrage Fo. Le fait qu'il y soit introduit quelques 35 simplifications n'a donc aucune incidence sur les résultats finaux. On considère qu'un certain nombre d'actions préalables ont été réalisées avant le début de l'opération de serrage. 31/46 3037139 Il s'agit : - De l'introduction dans le module électronique de l'effort Fo requis et sa plage de tolérance et de l'effort d'extension FH (ou directement la pression PH) à atteindre pour obtenir 5 l'effort Fo requis. Sur ce dernier point il existe plusieurs possibilités : soit il s'agit d'une opération habituelle et la valeur de FH est déjà connue, soit c'est une des méthodes listées en fin de page 5 et début de page 6 qui est utilisée avec les incertitudes ou contraintes liées à chacune d'elles, 10 soit c'est la méthode proposée par la présente invention et qui est exposée par la suite qui est choisie. De l'introduction dans le module électronique des différents paramètres nécessaires aux calculs : les géométries et les caractéristiques des boulons et du tendeur.

15 Des vérifications de départ habituelles que doit effectuer l'opérateur, en particulier la vérification de l'absence de corps étranger au niveau des surface de contact écrou/structure et jupe/structure et le bon positionnement du tendeur hydraulique sur le boulon, le rappel effectif du 20 piston à sa position de départ, les branchements électriques des capteurs du tendeur et du capteur de pression au module électronique et leur mise à zéro. - Début de la première montée en pression.

25 On voit sur la courbe (1) de cette première montée en pression qu'il y a une section (1a) qui correspond au rattrapage des jeux et au tassement des pièces, puis la courbe change (section lb) au moment où commence l'élongation effective du goujon sous l'effet de la montée en pression générant l'effort d'extension FH. Le changement de pente est très net, la 30 courbe devient alors linéaire (section 1c) car nous sommes dans le domaine élastique. Le goujon s'allonge sur toute sa longueur. Si le tendeur est équipé d'un jeu de capteurs déplacement avec dispositif de limitation de course, la mesure des capteurs ne commence pas au point 0 mais quelque part au niveau du rond DpML (départ de mesure limiteur).

35 L'enregistrement de ALH inclut toutes les déformations en particulier celle du tendeur et de la collerette du tirant (ALu,/Ls, ALp, Aix et ACt). Étant donné que nous sommes dans le domaine linéaire, la courbe (1c) est en fait une droite dont la pente correspond à la raideur équivalente de l'ensemble des éléments concernés. 40 3037139 32/46 - Premier contrôle Un premier contrôle peut être effectué à ce niveau-là par le module électronique qui vérifie que la section (1c) de la courbe est bien linéaire. Cette vérification peut se faire sur un secteur où on est sûr que c'est le 5 cas, par exemple entre 0,20 FH et 0,80 FH. On peut bien évidemment prendre en compte un certain niveau de tolérance. Les coefficients a et b de la droite sont alors calculés. En prolongeant la courbe vers le bas on retrouve le point théorique 01 de départ des déformations élastiques à partir duquel on peut tracer un 10 nouveau système de coordonnées (axe des abscisses en trait plein). C'est ce point qui sert de base aux mesures. Il est bien évidemment le même pour les capteurs à course complète ou pour les capteurs à limitation de course. Cette opération revient à annuler le coefficient b de la droite (section 1c).

15 Si la courbe n'est pas linéaire cela signifie qu'il y a anomalie au niveau des enregistrements, soit de déplacement, soit de pression. L'opérateur doit alors procéder à des investigations pour déterminer la cause de la non-linéarité. D'abord de nouveau le positionnement du tendeur sur le boulon, puis le 20 branchement des capteurs du tendeur et du capteur de pression et enfin le fonctionnement du générateur de pression. - Poursuite de la première montée en pression Pendant la plus grande partie de cette montée en pression (1c) les éventuelles déformations plastiques qui peuvent se produire sont 25 infinitésimales et donc négligeables. Par contre en fin de montée en pression quand l'effort d'extension approche de Fil, les déformations plastiques peuvent être plus significatives et entrainer une petite modification de la courbe en section (1d) qui n'est plus linéaire engendrant un signal du capteur déplacement 30 légèrement plus grand (ALHo') que celui que donnerait la prolongation de la courbe linéaire (ALlio). Ainsi, en fin de montée en pression, au lieu d'arriver au point A la courbe remonte au point B. Les déformations plastiques sont cependant d'autant moins importantes que le nombre serrages subits par l'assemblage 35 antérieurement est grand, le point B est donc d'autant moins éloigné du point A. L'effort FH étant atteint, la pression PH est maintenue en vue de procéder au premier accostage de l'écrou. 3037139 33/46 - Second contrôle Ce second contrôle consiste à vérifier que l'on a bien ._.LHo' 3.1.Ho, la première valeur étant mesurée et le seconde étant calculée à l'aide des coefficients de la droite précédemment calculés avec FH pour abscisse. 5 - Premier accostage. Même si normalement l'accostage se fait pratiquement sans couple, ce dernier n'est jamais totalement nul ne serait-ce que pour bien «assoir» l'écrou sur la face de la structure. L'accostage ajoute donc un très faible 10 effort au niveau de la partie utile du goujon et provoque un très léger surplus de déplacement EALH qui entraine la remontée de la courbe (section le) jusqu'au point C. On passe alors de ,ALHo' à ALHo' + EALH soit ALH1. Cette dernière valeur est mesurée par les capteurs.

15 Mais la pression PH restant toujours la même, le module n'enregistre pas d'augmentation d'effort d'extension au niveau de la totalité du goujon. La valeur de l'effort d'extension reste à FH sur le graphique. Cette simplification, pratique pour la vérification n'a pas d'incidence sur les autres calculs. 20 - Troisième contrôle Ce troisième contrôle consiste à vérifier que l'on a bien ALH1 ALHo', les deux valeurs étant mesurées. Ces trois premiers contrôles sont surtout destinés à vérifier que les 25 capteurs du tendeur enregistrent bien l'augmentation de course du piston. - Relâchement de pression Une fois l'accostage effectué la pression est relâchée suivant la courbe (2) qui est d'abord linéaire (section 2a). Cette section (2a) reste relativement parallèle à la section linéaire (1c) de la courbe (1), elle est normalement 30 assez courte car l'écrou, du fait de l'accostage commence presque tout de suite à reprendre une part de l'effort. Sa longueur dépend du rapport entre la longueur utile du goujon et sa longueur totale. Le prolongement de cette courbe linéaire vient couper l'axe des ordonnées en 03. Dès que l'écrou commence à reprendre une partie de 35 l'effort, la courbe s'infléchit (section 2b). Cette section (2b) correspond aux petites déformations plastiques qui se produisent au tout début de la reprise d'effort par l'écrou au niveau des aspérités des surfaces de contact écrou/goujon et écrou/face d'appui de la structure. Une fois ces aspérités 3037139 34/46 bien aplaties, on arrive dans la section linéaire de la courbe (2c) où c'est principalement la partie du goujon au-dessus de l'écrou qui se rétracte et où il y a les déformations élastiques de l'écrou. Le changement de pente est très net.

5 Les enregistrements des capteurs cessent quand la pression atteint la minimale de prise de mesure marquée par la ligne verticale en pointillés sur le graphique. Cette valeur minimale doit être légèrement supérieure à la valeur de la pression à laquelle la courbe de montée est devenue linéaire.

10 Si les enregistrements se prolongeaient on peut estimer qu'en toute fin de descente en pression, quand l'effort est pratiquement totalement repris par l'écrou, de nouvelles déformations plastiques se produisent au niveau de l'appui de l'écrou et surtout des filets du goujon et de l'écrou les plus chargés. Ces déformations entrainent un léger infléchissement de la 15 courbe (section 2d) qui ferait arriver celle-ci au point E au lieu du point D. Mais comme ceci ne fait l'objet d'un enregistrement qui s'est arrêté avant, la courbe est prolongée en pointillés sur le graphique. - Quatrième contrôle Ce contrôle est destiné à vérifier que les capteurs du tendeur enregistrent 20 bien la descente du piston jusqu'à une valeur minimale de la pression. Il consiste à contrôler la linéarité des différentes parties de la courbe (2) de relâchement, d'abord la section (2a) et ensuite de la section (2c). La vérification porte principalement sur le changement de pente qui doit apparaitre de façon très nette.

25 Les contrôles indiqués ci-avant permettent de détecter toute anomalie d'enregistrement dans les différentes configurations de fonctionnement des capteurs, il n'est donc pas utile de procéder à des contrôles supplémentaire pendant les phases de deuxième montée en pression, 30 deuxième accostage et relâchement final de pression. La seconde fonctionnalité supplémentaire découle du fait que jusque-là il n'a été question que de la seconde des deux fonctions complémentaires mentionnées en page 5 qui permettent une utilisation 35 optimale, pratique, efficace et précise du tendeur hydraulique. Cette seconde fonction étant le contrôle de la valeur réelle de l'effort de serrage final Fo. Mais la première fonction qui consiste à déterminer au préalable l'effort hydraulique d'extension FFI (ou la pression PH) à appliquer pour 40 avoir les plus grandes chances d'obtenir l'effort final Fo dans les 3037139 35/46 tolérances requises n'est pas assurée. L'incorporation de cette première fonction fait donc l'objet d'une fonctionnalité supplémentaire intégrée à la présente invention. Cette fonctionnalité apporte de nombreux avantages.

5 Tout d'abord elle permet d'accélérer l'intervention de serrage en évitant à l'opérateur de tâtonner longtemps en effectuant de nombreuses tentatives de serrage pour trouver la bonne valeur de FH s'il ne la connait pas. Ensuite elle permet d'effectuer un contrôle supplémentaire en 10 calculant au préalable la valeur théorique de déplacement total ALHcaI et en la comparant à la mesure ALH faite juste avant le premier accostage. Une tolérance peut être fixée pour un écart acceptable entre les deux valeurs. Au-delà de cet écart admis on pourra considérer, à la condition que les autres contrôles listés précédemment soient bons, que c'est la 15 valeur déterminée pour l'effort d'extension FH qui est à modifier. Enfin elle a une très grande importance dans le cas d'un serrage de plusieurs boulons identiques d'un même assemblage. En effet pour ces applications le serrage de chaque boulon a une influence sur l'état de serrage des autres boulons déjà serrés, en particulier quand il y a du 20 porte-à-faux dans la structure. C'est par exemple le cas pour des brides circulaires séparées par un joint d'étanchéité et assemblées par des boulons répartis sur un diamètre de fixation. La figure 25 montre un exemple classique d'un jeu de deux brides circulaires (1) et (2) avec porte à faux (3) assemblées par plusieurs 25 boulons (4). Dans ces assemblages à plusieurs boulons, le plus souvent tous les boulons ne sont pas serrés simultanément mais par lots en fonction du nombre de tendeurs disponibles. Par exemple pour une bride circulaire comprenant 24 boulons on pourra serrer ceux-ci par 2, par 3, par 4, par 30 6, par 8 ou par 12. Les tendeurs sont placés de façon à toujours assurer une certaine symétrie dans le serrage. Le choix du nombre de tendeurs utilisés dépend le plus souvent du bilan fait entre le coût du matériel et la durée de l'intervention. Plus il y a de tendeurs utilisés simultanément plus l'opération est rapide mais plus le 35 matériel est coûteux. Le cas où le matériel est le plus cher et où l'intervention est la plus rapide étant quand il y a autant de tendeurs que de boulons. Pour ces cas de serrage multiple cette fonctionnalité permet 3037139 36/46 ainsi, en fonction du nombre de tendeurs utilisés en simultané et du scénario choisi par l'opérateur, d'optimiser le nombre de passes et d'indiquer pour chaque lot de boulons et pour chaque passe (i) l'effort FHi à appliquer et l'effort de serrage Foi qui sera obtenu à chaque fois 5 pour permettre d'avoir à la fin du scenario un effort de serrage final Fo à l'intérieur de la tolérance requise sur tous les boulons. Le scénario de serrage correspond au pas de positionnement du jeu de tendeurs sur les boulons à serrer simultanément. Ce positionnement peut être tel que pour le lot n+1 de boulons les tendeurs 10 sont systématiquement placés au milieu (ou sensiblement au milieu) des emplacements du lot n. Mais il est aussi possible de prévoir un autre type de placement plus «rotatif» qui consiste à faire tourner le jeu de tendeurs d'un seul pas à chaque fois, un tel scénario est en général plus rapide que le précédent surtout si les matériels sont lourds et les 15 manutentions délicates. Mais les interactions entre phases de serrage sont plus complexes à déterminer. Le calcul de ces interactions nécessite l'élaboration d'une matrice dite d'influence ou de couplage qui permet justement de déterminer l'influence du serrage d'un lot de boulons sur l'ensemble de 20 l'assemblage et par conséquent sur le serrage de boulons déjà serrés dans une étape précédente. Le calcul d'une telle matrice est incorporé dans cette fonctionnalité du procédé de l'invention. Pour un même assemblage, les deux scénarios cités n'aboutissent pas aux mêmes coefficients dans la matrice 25 d'influence. Sur la figure 26 est tracé en exemple le graphique de serrage avec les différentes passes pour le cas du calcul d'un jeu de deux brides circulaires avec porte à faux assemblées par 8 boulons. Les boulons sont serrés par lots de deux avec deux tendeurs placés à chaque fois de 30 manière diamétralement opposée. Sur le graphique les passes sont indiquées sur l'axe des abscisses et les efforts sont en ordonnées pour faciliter la compréhension. Pour chaque passe j sur chaque lot i de deux boulons serrés en même temps on a une montée en pression à FHij (1), l'accostage (2) et le 35 relâchement de pression (3) qui permet d'avoir la valeur du Foi de la passe i (4). On remarque que, du fait des interactions prises en compte par la matrice d'influence, la valeur de FHij préconisée et celle de Foij qui en résulte sont différentes à chaque passe.

40 On voit aussi qu'à chaque serrage d'un lot, les autres lots voient leur 3037139 37/46 effort de serrage Foij changer (5). Les valeurs définies des FHij permettent bien d'optimiser et donc de limiter le nombre de passes.

5 Dans l'exemple montré on voit qu'il ne faut qu'un total de 6 passes pour obtenir l'effort Fo final requis (6) avec les valeurs calculées de FHi pour chacune des passes. On peut noter que seuls les lots 1 et 2 doivent être resserrés une deuxième fois, le serrage initial défini pour les lots 3 et 4 est tel que le jeu des interactions amène les boulons concernés au bon 10 serrage à la fin de l'opération. On peut faire remarquer que cette fonctionnalité constitue à priori une approche toute théorique. Or il est indiqué en page 6 du présent document (avec illustration figure 6b) que l'approche totalement théorique nécessite du temps, des vérifications concrètes, 15 des compétences particulières et de gros moyens de calcul. Il n'est bien sûr pas question de prévoir de telles obligations dans le cadre de la mise en oeuvre pratique du procédé par un opérateur manipulant le module électronique de traitement et de calcul prévu à cet effet. C'est la raison pour laquelle la méthode originale utilisée pour cette 20 fonctionnalité fait appel à une description intelligente du problème et à des techniques d'optimisation particulières fondées sur une approche d'optimisation intelligente des systèmes complexes bâtie par le Professeur Joseph Zarka et ses équipes dans les années 1990/1995 à l'Ecole Polytechnique.

25 Cette méthode se déroule selon les étapes suivantes : - Collecte du plus grand nombre possible d'informations existantes sur l'application (en l'occurrence le serrage par tendeur hydraulique) aussi bien des résultats sur des cas réels concrets connus et documentés que sur des calculs précis effectués antérieurement 30 par des moyens puissants pour constituer la base dite «base expert». - Analyse préliminaire des informations et construction de la base de données de départ sous forme de «descripteurs primitifs». - Choix de la technologie de réseau pour l'analyse des descripteurs 35 - Sélection, combinaison et mise en forme commune des «descripteurs primitifs» pour extraire une base réduite de descripteurs pertinents dits «descripteurs intelligents». - Choix de la base d'exemples pour les tests - Génération des règles qui découlent de l'analyse et qui régissent le 40 comportement des éléments de l'application - Test et ajustement des règles sur la base des exemples 3037139 38/46 - Compléments par ajout d'éventuelles informations manquantes dont l'absence ne permet pas de valider les règles lors des tests sur la base des exemples - Nouveaux tests sur la base des exemples après incorporation des 5 compléments - Finalisation des règles - Application des règles sur de nouveaux cas - Enrichissement continu de la base et amélioration des règles par des informations sur de nouveaux cas réels ou calculés de façon 10 précise Il convient en plus de préciser plusieurs points. Le premier point est que la construction des bases (base expert et base des exemples pour les tests) est réalisée par des experts dans le domaine d'application, en l'occurrence le serrage des assemblages 15 boulonnés par tendeur hydraulique. Le second point est que toutes les expériences antérieures listées, qui peuvent nécessiter des calculs lourds et compliqués et même des essais, sont réalisés en amont de toute application concrète du procédé de l'invention. Ce sont les règles une fois extraites de ces 20 travaux préliminaires qui sont introduites dans les programmes du module électronique. L'application de ces règles par le module ne nécessite justement pas de calculs lourds et compliqués qui ont déjà été réalisés par ailleurs bien en amont. Le troisième point est que les calculs exécutés par le module 25 électronique permettant l'extrapolation des valeurs recherchées sont effectués sur des parties dont la géométrie et les caractéristiques sont bien connues et pour lesquelles les calculs de déformations élastiques et élasto-plastiques sont bien maîtrisés justement grâce aux moyens précédemment mentionnés qui ont été utilisés par ailleurs et 30 antérieurement pour l'élaboration des règles. En dernier ressort, afin de compléter la description de l'invention 35 et en permettre une totale compréhension, sont détaillées ci-après dans un exemple l'enchainement complet des étapes d'une opération de serrage avec contrôle de l'effort de serrage Fo sur un boulon d'assemblage. 3037139 39/46 On considère que les deux fonctionnalités supplémentaires, celle qui assure le contrôle des enregistrements et celle qui permet la prédétermination de l'effort d'extension FH, sont incluses.

5 Dans un souci de clarté toutes les actions de l'opérateur et toutes les tâches effectuées par le module électronique sont listées en détail. Ce qui fait apparaître un nombre relativement important d'étapes, mais même si les étapes sont nombreuses, dans la pratique leur déroulement est très rapide, c'est tout particulièrement le cas pour toutes les phases 10 qui sont exécutées par le module électronique dont la réalisation est quasiment instantanée. 1. Vérifications préalables par l'opérateur. 2. Mise en route du module électronique. 15 3. Introduction dans le module électronique des paramètres relatifs à l'assemblage et au serrage : dimensions et caractéristiques de la boulonnerie, dimensions et caractéristiques de l'assemblage, dimensions et caractéristiques du tendeur utilisé. Les indications relatives au 20 matériel standard (boulonnerie, brides standards, tendeurs (si une gamme standard de tendeurs à instrumentation intégrée est bâtie) peuvent avoir été introduites au préalable dans le module électronique sous forme de bases de données, il suffit alors d'indiquer les références à prendre en compte. 25 4. Introduction du nombre de tendeurs utilisés simultanément (et donc du nombre de boulons serrés en même temps). 5. Introduction de l'effort de serrage Fo requis et de la plage de tolérance +/-8Fo. 6. Si un rapport doit être généré en fin d'intervention de serrage, 30 introduction par l'opérateur des autres données nécessaires selon la forme et les détails requis pour le rapport : date, référence de l'application, référence de l'intervention, nom de l'opérateur, nom du contrôleur, éventuellement numéro de chaque boulon, etc... 35 7. Lancement du calcul prévisionnel pour la définition de l'effort d'extension FH à appliquer avec le tendeur pour obtenir l'effort Fo requis et calcul de ALHcal. 8. Récupération de la valeur FH donnée par le module électronique et de la pression PH correspondante. 40 9. Mise en place physique du tendeur sur le boulon à serrer. 3037139 40/46 10. Vérification sur que le piston est bien en position rentrée. 11. Vissage du tirant du tendeur sur la partie du goujon au-dessus de l'écrou de serrage, jusqu'au contact du piston. 12. Connexion des raccordements hydrauliques au générateur de 5 pression. 13. Branchement des connexions électriques au module électronique : capteurs déplacement du tendeur et capteur de pression du générateur de pression. 14. Vérification de la bonne installation de l'ensemble des 10 éléments. 15. Commande du module électronique pour la mise à zéro du capteur de pression et des capteurs de déplacement. 16. Première montée en pression à la valeur PH pour exercer sur le lot de goujons l'effort d'extension FH défini en étape 8. 15 17. Vérification de l'affichage sur l'écran du module électronique de l'ordonnée calculée du point 01. 18. Premier contrôle par le programme de contrôle des enregistrements (voir pages 30 à 34) : vérification de la linéarité de la courbe (1c). 20 19. Si anomalie : intervention de l'opérateur pour vérification des connexions des capteurs ou leur fonctionnement effectif. 20. Vérification de l'affichage sur l'écran du module électronique de l'ordonnée calculée du point A (ALHo) ainsi que l'ordonnée mesurée du point B (ALHo'). 25 21. Second contrôle par le programme de contrôle des enregistrements (voir pages 30 à 34): - vérification de ALHo' ALHo - comparaison entre ALHcaI calculé et ALHo mesuré. 22. Si anomalie : intervention de l'opérateur pour vérification des 30 connexions des capteurs de déplacement, des connexions et du fonctionnement du capteur de pression, de l'absence de fuite importante au niveau du circuit hydraulique. Réajustement éventuel de la valeur de FH déterminée par le module. 35 23. Accostage de l'écrou de serrage jusqu'au contact avec la surface de la structure à serrer. 24. Vérification de l'affichage sur l'écran du module électronique de l'ordonnée mesurée du point C (ALH1). 25. Troisième contrôle par le programme de contrôle des 40 enregistrements (voir pages 30 à 34): 3037139 41/46 vérification de ALH1 26. Relâchement de la pression. 27. Quatrième contrôle par le programme de contrôle des 5 enregistrements : - vérification de la linéarité des deux parties principales de la courbe de détente et du changement de pente. 28. Vérification que la pression descend sous le seuil mini défini. 10 29. Vérification de l'affichage sur l'écran du module de l'ordonnée calculée du point D (ALRo) 30. Seconde montée en pression à la valeur PH pour exercer l'effort d'extension FH sur le goujon. 31. Second accostage de l'écrou de serrage jusqu'au contact avec 15 la surface de la structure à serrer. 32. Vérification de l'affichage sur l'écran du module du déplacement mesuré (ALH2). 33. Vérification que l'on a bien ,_.LH2 3,L.H1 34. Relâchement de la pression. 20 35. Vérification que la pression descend bien sous le seuil mini défini. 36. Vérification de l'affichage sur l'écran du module de la valeur calculée de Fo. 37. Vérification que l'on a bien Fo-o< Fo ._-Fcè aF0 25 38. Prise en compte du message affiché sur l'écran du module. Si le serrage est correct : l'opération de serrage est terminée. Si le serrage n'est pas correct : l'opérateur effectue de nouveau les contrôles et vérifications listées aux étapes précédentes concernées et procède à un nouveau serrage en 30 modifiant éventuellement l'effort d'extension FH. 39. Sortie du rapport de serrage en fin d'opération si celui est requis. 40. Repli de chantier.

Claims (3)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de serrage et de contrôle du serrage par tendeur hydraulique de boulons d'assemblages mis en oeuvre à l'aide d'un module électronique de traitement et de calcul et par lequel on effectue des mesures relatives de l'allongement du boulon à l'état étirée (ALH) sous un effort d'extension mesuré (FH) et du boulon après accostage de l'écrou et relâchement (ALR) et on calcule à partir de ces données l'effort résiduel réel de serrage (Fo) dans la longueur utile de serrage du boulon caractérisé par le fait que le tensionnement et les mesures relatives d'allongement sont réalisés au moyen d'un tendeur à instrumentation interne, instrumentation consistant en un jeu de capteurs de déplacement intégrés au corps (cylindre/piston ) du tendeur qui mesurent avec une précision au pire de 0,2% de leur pleine échelle la course du piston pendant l'opération de serrage.
2. 2. Procédé de serrage et de contrôle du serrage par tendeur hydraulique de boulons d'assemblages avec module de traitement et de calcul et tendeur à instrumentation intégrée pour mesure avec précision de la course du piston selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le dispositif de mesure intégré au tendeur est constitué de plusieurs capteurs identiques de mesure de déplacement répartis de façon égale sur une circonférence, à 180° dans le cas de deux capteurs qui constitue le cas préférentiel, à 120° dans le cas de trois capteurs, à 90° dans le cas de quatre capteurs et ainsi de suite.
3. 3. Procédé de serrage et de contrôle du serrage par tendeur hydraulique de boulons d'assemblages avec module de traitement et de calcul et tendeur à instrumentation intégrée pour mesure avec précision de la course du piston selon la revendication 2 caractérisé par le fait que chaque capteur de mesure de déplacement intégré au tendeur comprend une tige coulissant dans le fond de la chambre hydraulique 3037139 43/46 du cylindre à travers un trou, entrainée en partie haute par le piston dans sa course au moment de la montée en pression, maintenue en contact avec ledit piston par un ressort de rappel et constituant en partie basse l'élément mobile d'un capteur de mesure de 5 déplacement, la partie fixe du capteur étant intégrée au cylindre. Revendication 4 Procédé de serrage et de contrôle du serrage par tendeur hydraulique de boulons d'assemblages avec module de traitement et de calcul et tendeur à instrumentation intégrée pour mesure précise de la course du 10 piston selon la revendication 3 caractérisé par le fait que, pour chaque capteur de mesure de déplacement intégré au tendeur, le trou de passage de la tige coulissante constitue un trou de centrage pourvu d'un ou plusieurs joints d'étanchéité haute pression et que la partie fixe du capteur au niveau du cylindre est hors pression hydraulique. 15 Revendication 5 Procédé de serrage et de contrôle du serrage par tendeur hydraulique de boulons d'assemblages avec module de traitement et de calcul et tendeur à instrumentation intégrée pour mesure précise de la course du piston selon la revendication 3 caractérisé par le fait que chaque 20 capteur de mesure de déplacement intégré au tendeur constitue un capteur de mesure de déplacement de type inductif (LVDT). Revendication 6 Procédé de serrage et de contrôle du serrage par tendeur hydraulique de boulons d'assemblages avec module de traitement et de calcul et 25 tendeur à instrumentation intégrée pour mesure précise de la course du piston selon la revendication 3 caractérisé par le fait que chaque capteur de mesure de déplacement intégré au tendeur constitue un capteur de mesure de déplacement de type capacitif (CNCDT). Revendication 7 30 Procédé de serrage et de contrôle du serrage par tendeur hydraulique de boulons d'assemblages avec module de traitement et de calcul et tendeur à instrumentation intégrée pour mesure précise de la course du piston selon la revendication 3 caractérisé par le fait que chaque 3037139 44/46 capteur de mesure de déplacement intégré au tendeur constitue un capteur de mesure de déplacement de type magnéto-inductif. Revendication 8 Procédé de serrage et de contrôle du serrage par tendeur hydraulique 5 de boulons d'assemblages avec module de traitement et de calcul et tendeur à instrumentation intégrée pour mesure précise de la course du piston selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé par le fait que chaque capteur de mesure de déplacement intégré au tendeur est pourvu d'un limiteur de course pour ne mesurer que le 10 déplacement du piston quand il y a extension effective du boulon, après tassement et rattrapage des jeux, dispositif comprenant un ressort de maintien de la tige en position haute, un porte-corps de capteur avec également un ressort de maintien en position haute et un piston latéral de blocage du porte-corps retenu également par un ressort, le ressort 15 de maintien de tige et le ressort du piston de blocage étant tarés de façon telle qu'ils ne sont repoussés que quand la pression dans le tendeur a atteint un niveau prédéfini pour assurer les tassements et les rattrapages de jeux de l'assemblage. Revendication 9 20 Procédé de serrage et de contrôle du serrage par tendeur hydraulique de boulons d'assemblages avec module de traitement et de calcul et tendeur à instrumentation intégrée pour mesure précise de la course du piston selon la revendication 3 caractérisé par le fait que chaque capteur de mesure de déplacement intégré au tendeur constitue un 25 capteur de mesure de déplacement à courants de Foucault qui est directement soumis à la pression hydraulique du tendeur et pour lequel l'étanchéité haute pression est réalisée par un joint placé au niveau de l'implantation du corps dudit capteur dans le cylindre. Revendication 10 30 Procédé de serrage et de contrôle du serrage par tendeur hydraulique de boulons d'assemblages avec module de traitement et de calcul et tendeur à instrumentation intégrée pour mesure précise de la course du piston selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que le module électronique de traitement et de calcul, qui permet sa mise en oeuvre et dans lequel sont introduites les caractéristiques dudit tendeur hydraulique et les paramètres 3037139 45/46 d'étalonnage des dispositifs de mesure de déplacement ainsi que les données relatives à l'assemblage, contient les équations sous forme de programmes informatiques permettant les calculs des déformations des éléments concernés du tendeur pour, avec les données introduites et à 5 partir des mesures de déplacement et des mesures de pression et tenant compte du rendement du tendeur, effectuer le calcul direct et précis de l'effort final de serrage Fo du boulon. Revendication 11 Procédé de serrage et de contrôle du serrage par tendeur hydraulique 10 de boulons d'assemblages avec module de traitement et de calcul et tendeur à instrumentation intégrée pour mesure précise de la course du piston selon la revendication 10 caractérisé par le fait que le module électronique de traitement et de calcul contient également le liste chronologique des étapes de l'opération de serrage qui sont affichées 15 sur écran pour guider l'opérateur et lui préciser les actions relatives au double accostage systématique de l'écrou de serrage. Revendication 12 Procédé de serrage et de contrôle du serrage par tendeur hydraulique de boulons d'assemblages avec module de traitement et de calcul et 20 tendeur à instrumentation intégrée pour mesure précise de la course du piston selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait qu'un programme de calcul destiné au contrôle automatique de la cohérence des enregistrements de mesures et des résultats de calcul est intégré au module électronique de traitement 25 et de calcul, ledit contrôle de cohérence s'opérant, durant tout le déroulement des premières étapes de l'opération de serrage, par vérification de la linéarité des courbes de déplacement en fonction de la pression et par comparaison entre eux des différentes mesures et des résultats de calculs de certaines valeurs significatives de 30 déplacements. Revendication 13 Procédé de serrage et de contrôle du serrage par tendeur hydraulique de boulons d'assemblages avec module de traitement et de calcul et tendeur à instrumentation intégrée pour mesure précise de la course 35 du piston selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que le module électronique de traitement et de 5 3037139 46/46 calcul contient également un programme de calcul permettant, au moyen de règles préétablies et simplifiées grâce à une méthode de conception optimisée intelligente, de déterminer par avance l'effort d'extension FH à appliquer au boulon en cas de serrage unitaire en vue d'obtenir l'effort de serrage final Fo dans la tolérance demandée ou l'effort d'extension FHij à appliquer pour chaque passe j à chaque jeu i de boulons serrés simultanément en cas de serrage multiple en vue d'obtenir l'effort de serrage final Fo dans la tolérance demandée et de réduire le nombre total de passes. 10