Brevet FR2244167A1 — publié le 19750411

L'invention concerne un dispositif permettant de contrôler un effort, notamment un serrage contrôlé d'organes d'assemblage tels que vis, boulons ou organes similaires. L'objet de l'invention se rattache notamment au secteur technique des outils de serrage contrôlé. Suivant l'invention, on a voulu réaliser un dispositif simplifié et précis, permettant de contrôler un effort et mettant en oeuvre un minimum de pièces de formes simples donc facilement usinables, n'ayant aucun mouvement mécanique entre elles, donc noisujettes à l'usure, et dont le fonctionnement à base électro nique et /ou électromécanique simple lui confère une grande sen sibilité et une bonne stabilité. Ce dispositif est établi pour correspondre à de nombreuses applications (levier démultiplicateur, metrologie, ...). Mais d' une manière particulièrement visée quoique non limitative, on le met en oeuvre sous forme de levier dynamométrique et plus particu lièrement de clé dynamométrique. Le dispositif suivant l'invention est remarquable en ce qu'il comporte un organe auquel est appliqué un efbrt à contrôler, le dit organe étant solidaire directement ou de manière rapportée, d'un élément de flexion et d'un organe auquel est appliqué l'ef fort résistant ; un détecteur approprié coopèrant avec l'élément de flexion afin d'enregistrer ses déformations, avec des moyens de signalisdion lorsqu'on atteint un effort exercé prédéterminé, et des moyens d'affichage de l'effort à exercer. Ces caractéristiques et d'autres ressortiront de la des cription qui suit. Pour fixer l'objet de l'invention, sans toutefois le limi ter, dans les dessiniannexés, où l'on a représenté une clé dy namométrique. La figure 1 est une vue en coupe partielle de la clé sui vant l'invention, et plus particulièrement de sa tête de manoeu vre contenant le barreau déformable. La figure 2 est une vue en plan et en coupe considérée suivant la ligne 2-2 de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe considéree suivant la li gne 3-3 de la figure 2, montrant la tête de manoeuvre et les or ganes commandant et signalant le serrage. La figure 4 est une vue perspective du barreau déformable. La figure 5 est un schéma de l'ensemble électro-mécanique suivant une forme de réalisation. Afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le u décrit maintenant sous une forme non limitative de réalisation illustrée aux figures des dessins. La clé suivant l'exemple illustré comprend essentiellement un élément ou organe 1 auquel est appliqué l'effort à contrôler, un élément de flexion ou bras de levier 2 et un organe 3 aUquel est appliqué l'effort résistant, c'est-à-dire une tête de manoeuvre. L'organe 1 est constitué ici par une poutre la d'égale résistance qui permet d'une part, de disposer en tout point d'une contrainte égale pour le même effort appliqué, et, d'autre part, d'avoir une échelle de déformations linéaire en fonction de 1' effort, donc compatible avec les caractéristiques d'un détecteur ou jauge de contrainte 4 qui est fixé par tout moyen tel que soudure sur un flanc de poutre. La poutre la est placepe/au point d'application du couple, dans un boitier 3a constitué par exemple, par la tête ou forme de manoeuvre 3 de tout profil approprié, et reliée au dit boîtier par un axe 5 ou moyen similaire, la tête de manoeuvre constituant ici l'organe auquel est appliqué l'effort résistant. A la suite de la poutre la, l'organe 1 forme une queue ou portée cylindrique lb sur laquelle s'engage le bras de levier 2. Un axe 6 ou autre moyen similaire, reliant la portée lb au bras de levier 2. Un orifice lc assurant le passage des fils reliant la jauge aux autres organes électroniques. A l'intérieur du bras de levier sont logés les organes électriques et/ou électroniques nécessaires au fonctionnement, c'est-à-dire une source d'énergie électrique en courant continu, et un amplificateur, tandis qu'extérieurement au bras sont disposés les organes d'affichage et de signalisation de l'effort à contrôler. l'alimentation du secteur La source d'énergie peut être/une batterie,ou des piles 7 convenablement mises en circuit et pouvant être aisément rempla- cées. L'amplificateur 8 est nécessaire pour-démultiplier la mesure de la déformation de la poutre qui est par elle-même peu apparente. Cet amplificateur est à circuits intégrés de préférence, et monté en différentiel. L'organe d'affichage est un potentiomètre 9 à bouton de règlage 9a, qui est.par exemple monté dans un bossage 2a du le vier (figure 3), le bouton étant extérieur. L'organe de signalisation ou avertisseur peut être sonore ou visuel. On a représenté ici un avertisseur visuel 10 commandé p transistor ou de relais mécanique. Cosse pour le potentiomètre, l'avertisseur, ou tout au moins son voyant lumineux iota, peut être disposé dans un bossage 2b du levier, opposé diamètralement à l'autre par exemple. Pour expliquer plus en détail le dispositif électromécani que ou électronique, on se réfère au schéma de la figure 5 où l' secteur on voit un circuit partant de la source (batterie', piles),7, dé signée par S dqns le cadre de traits interrompus, puis l'avertis seur 10 et son voyant iota, repéré par le cadre V.A la suite et monté en différentiel, on voit l'amplificateur 8 (cadre P) et enfin la jauge de contrainte ou détecteur 4 et le potentiomètre 9 tous deux branchés sous forme d'un pont de Wheastone (cadre W), c'est-à-dire à quatre branchr AC - CB - BD et DA avec les bran ches AC et CB comportant des résistances fixes Rt - R2, la bran che DA comportant le potentioiètre 9, et la branche BD la jauge 4. Ainsi réalisée, on décrit le fonctionnement du dispositif appliqué à une clé dynamométrique. On affiche le couple de serrage à obtenir sur le potentio mètre 9, puis on applique l'effort, par le bras de levier 2, sur la pote 1a. Cet effort provoque la variation de résistance de la jauge 4. Lorsqu'il r a équilibre, la différence de poten tiel (tension) entre les points A et B est nulle. Dès que cet équilibre est dépassé, c'est-à-dire UB > UA , un certain courant circule qui dst démultiplié.par l'amplificateur 8, lequel dé clenche l'avertisseur 10, signalant au manipulateur que le cou ple désiré est atteint. Bien entendu les organes d'enregistrement, d'amplification, d'alimentation, /de signalisation et d'affichage peuvent varier sans pour cela sortir du cadre de l'invention. Par exemple la jauge de contrain te peut être remplacée par un capteur quelconque (condensateur, Inductance, ...) . De même le potentiomètre d'affichage peut être remplacé par un condensateur variable. L'invention s'applique principalement et d'une manière par ticulièrement visée aux clés dynamométriques, mais on peut pré voir des adaptations pour d'autres applications telles que la métrologie (tester les matériaux à la flexion), les déaultipli- cateurs d'effort (leviers), les fermetures étanches... Les avantages ressortent bien de la description, en particulier on rappelle - Simplicité : - de fabrication (peu de pièces de formes simples) - de fonctionement (pas de pièces en mouvement mécanique) - d'emploi (affichage simple, lecture lumineuse ou sonore). - Précision : - mesure indépendante du point d'application de l'effort, - échelle de lecture linéaire due à l'utilisation de capteurs et à la poutre d'égale résistance, - grande sensibilité et stabilité du détecteur électronique. L'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'application non plus qu'à ceux des modes de iilisation de sesdiverses parties ayant plus spécialement été indiqués ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS - 1 - Dispositif permettant de contrôler un effort, notamment un serrage contrôlé d'organes d'assemblage tels que vis, boulons ou organes similaires, caractérisé en ce qu'il comporte un organe auquel est appliqué un effort à contrôler, le dit organe étant solidaire directement du de manière rapportée, d'un élément de flexion et d'un organe auquel est appliqué l'effort résistant un détecteur approprié coopérant avec l'élément de flexion afin d'enregistrer ses déformations, -avec des moyens de signalisation lorsqu'on atteint un effort exercé prédéterminé, et des moyens d' affichage de l'effort à exercer. - 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe auquel est appliqué l'effort à contrôler est une poutre de flexion d'égale résistance disposée au point d'application du couple ou en un point quqlconque, permettant d'une part de disposer en tout point d'une contrainte égale pour le même effort appliqué, et, d'autre part, d'avoir une échelle de déformations linéaire en fonction de l'effort. - 3 - Dispositif suivant les revendications 1 et 2 ensemble, caractérisé en ce que dans une application sous forme de clé dynamométrique, la poutre de flexion est logée dans un boîtier qui d'une seule pièce ou de manière rapportée, constitue l'organe auquel est appliqué l'effort résistant, c'est-à-dire une tête ou forme de manoeuvre de tout profil approprié. - 4 - Dispositif suivant les revendications 1,2 et 3 ensemble, caractérisé en ce que l'élément de flexion est un tube formant bras de levier, solidaire directement ou de manière rapportée de la queue ou portée cylindrique de la poutre de flexion ; le tube portant intérieurement et extérieurement les moyens de signalisation et des moyens d'affichage et d'amplification de l'effort enregistré et d'alimentation électrique. - 5 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur d'effort exercé est une jauge de contrainte un condensateur ou une inductance fixé par tout moyen tel que soudure sur un flanc de l'organe auquel est appliqué l'effort, et relié électriquement aux moyens de signalisation et autres. - 6 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'affichage de l'effort à exercer est un potentiomètre ou condensateur variable avec lequel on affiche au préalable l'effort à exercer. - 7 - Dispositif suivant les revendications 1,5 et 6 ensemble, caractérisé en ce que le détecteur et le moyen d'affichage sont montés sous forme d'un pont de mesures, c'est-à-dire à quatre branches dont deux sont formées par le détecteur et le moyen d' affichage. - 8 - Dispositif suivant les revendications 1,5,6 et 7 ensemble, caractérisé en ce que le moyen de signalisation d'atteinte de l'effort exercé est un avertisseur sonore ou visuel ou les deux combinés. - 9 - Dispositif suivant les revendications 1,5,6,7 et 8 ensemble, caractérisé en ce que l'effort exercé et enregistré est démultiplié avant sa sortie par le moyen de signalisation, par un amplificateur opérationnel à circuits intégrés, monté en différentiel dans le circuit, ou tout autre principe de montage amplificateur. - 10 - Dispositif suivant les revendications 1,4,5,6,7 et 8 ensemble, caractérisé en ce que l'alimentation électrique en courant continu, est réalisée par des piles, batteries ou secteur reliées électriquement au pont de mesure et aux autres organes électriques.