WO2007057424A1 - Clé à serrage discontinu comprenant des moyens de mesure de phénomènes dynamiques induits par ledit serrage sur le carter de la clé - Google Patents

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

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
    • B25B23/1405—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers for impact wrenches or screwdrivers

Definitions

  • Discontinuous clamping wrench comprising means for measuring dynamic phenomena induced by said clamping on the housing of the key.
  • the field of the invention is that of industrial equipment. More precisely, the subject of the invention is the discontinuous clamping wrenches, commonly referred to as shock wrenches or pulse wrenches.
  • Batch wrenches are widely used tools in the industrial sector, particularly in the field of motor vehicle construction.
  • pulses are themselves generated by a system which comprises: a pneumatic motor; a pulse clutch; an output tree; a casing incorporating the aforementioned elements and a part of which forms a handle.
  • the pulse clutch operates cyclically as follows: at approximately 170 °, the clutch is disengaged and allows the motor to accelerate freely and to accumulate kinetic energy; over the next 10 °, the clutch engages and transmits the kinetic energy contained in the rotor of the pneumatic motor to the screw via the output shaft; this kinetic energy is transformed into a brief torque pulse but of high amplitude; - the same cycle is repeated every subsequent 180 ° (a period other than
  • discontinuous torque wrenches are that they can be clamped at a high torque level with a low reaction torque in the operator's hand. These tools allow for a short clamping cycle time in comparison with fasteners applying continuous rotational movement to the screw until the desired torque level is reached.
  • the major disadvantage is that it is difficult to control the effective torque applied in the screw.
  • effective torque means the torque that would be applied by a torque wrench statically or slow speed.
  • Clamp level control systems have been proposed by the prior art. In practice, experienced users of impact wrenches know, from their experience, to detect, through the tactile sensation that provides them the housing during tightening, when the required tightening level is reached.
  • discontinuous latching wrenches are known in which a torque sensor is placed on the output shaft so as to measure the torque pulses.
  • a solution of this type is described in the patent document published under the number JP-4 115 877 ( Figure 1).
  • Batch wrenches are also known in which an angle sensor measures the deceleration of the assembly formed by the pneumatic motor rotor and the clutch housing.
  • the principle of this solution lies in the fact that the rotational inertia and the deceleration of the rotor / housing assembly during the torque pulse being known, it is possible to calculate the amplitude.
  • the torque pulses are then processed by an algorithm to determine if the required clamping level is reached.
  • the invention aims to overcome the disadvantages of the prior art.
  • the object of the invention is to propose a discontinuous clamping wrench which makes it possible to reliably determine whether a level of clamping is achieved, this by the implementation of a simpler solution than those of the prior art.
  • the invention also aims to provide such a technique for determining the tightening level of a discontinuous spanner which simplifies the assembly and / or maintenance operations of the corresponding means.
  • the invention also aims to provide such a technique that is simple in design, and is easy and inexpensive to implement.
  • a discontinuous key of the type comprising a motor and a pulse clutch integrated in a housing, characterized in that it comprises means for measuring dynamic phenomena induced by said clamping on said housing, for the purpose of correlating said measurement with a level of clamping.
  • the vibrations being exerted on the housing are those perceived by the user, and whose perception allows the latter to evaluate the level of tightening.
  • the invention therefore proposes to measure these vibrations so as to automate and / or make reliable the "tactile" practice of the users.
  • the corresponding measuring means can be associated directly with the housing, which avoids having to mount sensors (angle or torque) on the rotating parts of the tool and overcomes the mounting difficulties and / or adjustment and / or maintenance generated by the sensors of the prior art.
  • the key comprises means for analyzing said dynamic phenomena.
  • said analysis means comprise electronic processing means ensuring a frequency analysis of said dynamic phenomena.
  • the key comprises means for measuring vibrations induced by said clamping on said housing.
  • said measuring means preferably comprise at least one accelerometer mounted on said housing.
  • Such a component can be proposed in relatively small dimensions, allowing easy integration on the housing, without affecting the size or handling of the tool.
  • the key comprises means for measuring angular displacements of said housing around a motor axis.
  • FIGS. and 2 are views of discontinuous clamping wrenches according to the prior art.
  • the principle of the invention consists in providing a discontinuous spanner with means for measuring vibratory phenomena acting on the housing of the key during tightening.
  • the tool integrates one or more accelerometers directly fixed on the housing of the tool, this in order to detect the crankcase vibrations.
  • This accelerometer measures the vibratory impact of the tightening process in the housing of the tool.
  • an accelerometer is an acceleration sensor.
  • accelerometers there are several categories of accelerometers: those capable of measuring static acceleration (such as gravity); those capable of measuring dynamic acceleration (vibrations); those that can measure indifferently a static or dynamic acceleration.
  • the invention provides for the implementation of an accelerometer for measuring at least one dynamic acceleration.
  • the accelerometer used may be in the form of an electronic chip, made in MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) technology.
  • the tool integrates one or several gyroscopes attached to the housing so as to detect and measure, with respect to an external reference, the rotation of the housing around the motor axis of the tool.
  • Frequency analysis means of the signal provided by the accelerometer can determine if the required level of clamping is achieved.

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Abstract

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

Description

Clé à serrage discontinu comprenant des moyens de mesure de phénomènes dynamiques induits par ledit serrage sur le carter de la clé.
Le domaine de l'invention est celui de l'outillage industriel. Plus précisément, l'invention a pour objet les clés à serrage discontinu, couramment désignées par les termes de clés à chocs ou de clés à impulsions.
Les clés à serrage discontinu sont des outils largement utilisés dans le secteur industriel, et notamment dans le domaine de la construction de véhicules automobiles.
Le principe de ces clés est de générer des impulsions de couple qui sont transmises à la vis à serrer.
Ces impulsions sont elles-mêmes générées par un système qui comprend : - un moteur pneumatique ; un embrayage impulsionnel ; un arbre de sortie ; - un carter intégrant les éléments précités et dont une partie forme une poignée.
L'embrayage impulsionnel fonctionne cycliquement de la façon suivante : sur environ 170°, l'embrayage est débrayé et laisse le moteur accélérer librement et accumuler de l'énergie cinétique ; sur les 10° suivants, l'embrayage embraye et transmet l'énergie cinétique contenue dans le rotor du moteur pneumatique à la vis via l'arbre de sortie ; cette énergie cinétique se transforme en une impulsion de couple brève mais d'amplitude élevée ; - le même cycle est répété tous les 180° suivants (une période autre que
180° pouvant toutefois être envisagée).
Les clés à serrage discontinu ont comme avantage majeur de permettre un serrage à un niveau de couple élevé avec un couple de réaction faible dans la main de l'opérateur. Ces outils permettent un temps de cycle de serrage court en comparaison de serreuses appliquant un mouvement de rotation continu à la vis jusqu'à atteindre le niveau de couple souhaité.
L'inconvénient majeur est qu'il est difficile de contrôler le couple efficace appliqué dans la vis.
On note que par couple efficace, on entend le couple qui serait appliqué par une clé dynamométrique de façon statique ou à vitesse lente.
Des systèmes de contrôle du niveau de serrage ont été proposés par l'art antérieur. En pratique, les utilisateurs avertis de clés à chocs savent, de par leur expérience, détecter, par l'intermédiaire de la sensation tactile que leur procure le carter pendant le serrage, quand le niveau de serrage requis est atteint.
En d'autres termes, la simple tenue en main de l'outil et la perception du travail de l'outil procuré à l'opérateur par l'intermédiaire du carter, permettent à l'opérateur d'évaluer si le niveau de serrage requis est atteint ou pas.
Toutefois, cette pratique repose sur une interprétation de l'opérateur quant aux sensations qui lui sont procurées par l'outil.
Il est donc fréquent de constater des résultats incorrects, dus à une perception aléatoire du niveau de serrage. Pour pallier cet inconvénient, des systèmes de contrôle du niveau de serrage ont été proposés par l'art antérieur.
On connaît notamment des clés à serrage discontinu dans lesquelles un capteur de couple est placé sur l'arbre de sortie de façon à mesurer les impulsions de couple. Une solution de ce type est décrite dans le document de brevet publié sous le numéro JP-4 115 877 (figure 1).
On connaît également des clés à serrage discontinu dans lesquelles un capteur d'angle mesure la décélération de l'ensemble formé par le rotor de moteur pneumatique et le carter d'embrayage. Le principe de cette solution réside dans le fait que l'inertie ro torique et la décélération de l'ensemble rotor/carter durant l'impulsion de couple étant connues, il est possible d'en calculer l'amplitude.
Une telle solution est notamment décrite dans le document de brevet publié sous le numéro WO-2005/05390 (figure 2).
Dans les deux solutions qui viennent d'être décrites, les impulsions de couple sont ensuite traitées par un algorithme pour déterminer si le niveau de serrage requis est atteint.
L'inconvénient majeur de ces technologies est qu'elles nécessitent l'intégration de capteur sur les parties tournantes, ce qui engendre :
- des difficultés de montage et/ou de réglage ;
- une dépendance vis-à-vis de pièces d'usure susceptibles d'entraîner, à terme, un défaut de fiabilité ; des opérations de maintenances complexes. L'invention a pour objectif de pallier les inconvénients de l'art antérieur.
Plus précisément, l'invention a pour objectif de proposer une clé à serrage discontinu qui permette de déterminer de façon fiable si un niveau de serrage est atteint, ceci par la mise en oeuvre d'une solution plus simple que celles de l'art antérieur. L'invention a également pour objectif de fournir une telle technique de détermination du niveau de serrage d'une clé à serrage discontinu qui simplifie les opérations de montage et/ou de maintenance des moyens correspondants.
L'invention a aussi pour objectifs de fournir une telle technique qui soit simple de conception, et qui soit facile et peu coûteuse à mettre en œuvre. Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront, sont atteints grâce à l'invention qui a pour objet une clé à serrage discontinu, du type comprenant un moteur et un embrayage impulsionnel intégrés dans un carter, caractérisé en ce qu'elle comprend des moyens de mesure de phénomènes dynamiques induits par ledit serrage sur ledit carter, en vue de corréler ladite mesure avec un niveau de serrage. En effet, les vibrations s 'exerçant sur le carter sont celles perçues par l'utilisateur, et dont la perception permet à celui-ci d'évaluer le niveau de serrage.
L'invention propose donc de mesurer ces vibrations de façon à automatiser et/ou fiabiliser la pratique « tactile » des utilisateurs.
De plus, les moyens de mesure correspondants peuvent être associés directement au carter, ce qui évite d'avoir à monter des capteurs (d'angle ou de couple) sur les parties tournantes de l'outil et pallie les difficultés de montage et/ou de réglage et/ou de maintenance engendrés par les capteurs de l'art antérieur.
Selon une solution avantageuse, la clé comprend des moyens d'analyse desdits phénomènes dynamiques.
On peut de cette façon optimiser le traitement des vibrations mesurées, ce qui permet d'améliorer la précision de la détection (ou de la déduction) du niveau de serrage.
Préférentiellement, lesdits moyens d'analyse comprennent des moyens électroniques de traitement assurant une analyse fréquentielle desdits phénomènes dynamiques.
Selon une première approche de l'invention, la clé comprend des moyens de mesure de vibrations induites par ledit serrage sur ledit carter.
Dans ce cas, lesdits moyens de mesure comprennent préférentiellement au moins un accéléromètre monté sur ledit carter.
Un tel composant peut être proposé dans des dimensions relativement réduites, permettant son intégration aisée sur le carter, sans nuire à l'encombrement ou à la manipulation de l'outil.
Selon une deuxième approche de l'invention, la clé comprend des moyens de mesure de déplacements angulaires dudit carter autour d'un axe moteur.
Dans ce cas, lesdits moyens de mesure comprennent préférentiellement au moins un gyroscope monté sur ledit carter. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, donné à titre d'exemple illustratif, et des dessins annexés parmi lesquels : les figures 1 et 2 sont des vues de clés à serrage discontinu selon l'art antérieur.
Tel qu'indiqué précédemment, le principe de l'invention consiste à pourvoir une clé à serrage discontinu de moyens de mesure de phénomènes vibratoires s'exerçant sur le carter de la clé lors du serrage.
Ces phénomènes dynamiques sont en particulier ceux susceptibles d'être perceptibles par un utilisateur tels que les vibrations du carter ou les déplacements angulaires du carter autour de l'axe moteur.
Selon une première approche de l'invention, l'outil intègre un ou plusieurs accéléromètres directement fixés sur le carter de l'outil, ceci en vue de détecter les vibrations du carter.
Cet accéléromètre mesure les répercussions vibratoires du process de serrage dans le carter de l'outil.
On rappelle qu'un accéléromètre est un capteur d'accélération. On distingue plusieurs catégories d' accéléromètres : ceux pouvant mesurer une accélération statique (comme la gravité) ; ceux pouvant mesurer une accélération dynamique (vibrations) ; ceux pouvant mesurer indifféremment une accélération statique ou dynamique. Bien entendu, l'invention prévoit la mise en œuvre d'un accéléromètre pour mesurer au moins une accélération dynamique.
L 'accéléromètre utilisé peut se présenter sous la forme d'une puce électronique, réalisé en technologie MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems). Selon une deuxième approche de l'invention, l'outil intègre un ou plusieurs gyroscopes fixés sur le carter de façon à pouvoir détecter et mesurer, par rapport à un référentiel extérieur, la rotation du carter autour de l'axe moteur de l'outil.
Des moyens d'analyse fréquentielle du signal fournit par l' accéléra mètre permettent de déterminer si le niveau requis de serrage est atteint.

Claims

REVENDICATIONS
1. Clé à serrage discontinu, du type comprenant un moteur et un embrayage impulsionnel intégrés dans un carter, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de mesure de phénomènes dynamiques induits par ledit serrage sur ledit carter, en vue de corréler ladite mesure avec un niveau de serrage.
2. Clé à serrage discontinu selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens d'analyse desdits phénomènes dynamiques mesurés.
3. Clé à serrage discontinu selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdits moyens d'analyse comprennent des moyens électroniques de traitement assurant une analyse fréquentielle desdits phénomènes dynamiques.
4. Clé à serrage discontinu selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'elle comprend des moyens de mesure de vibrations induites par ledit serrage sur ledit carter.
5. Clé à serrage discontinu selon la revendication 4, caractérisée en ce que lesdits moyens de mesure comprennent au moins un accéléromètre monté sur ledit carter.
6. Clé à serrage discontinu selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'elle comprend des moyens de mesure de déplacements angulaires dudit carter autour d'un axe moteur.
7. Clé à serrage discontinu selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure comprennent au moins un gyroscope monté sur ledit carter.
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