Brevet FR2317999A1 — publié le 19770211

La presente invention, due à la collaboration de Messieurs Marc BREQUIGNY et Pierre FAIVRE, concerne un dispositif de desserrage et resserrage de vis ou d'écrous et se rapporte plus particulièrement à un tel dispositif utilisé pour la fixation de culasses sur des blocs cylindres, les vis subissant une tension déterminée. Cette opération fait partie du cycle de montage des moteurs. I1 n'existe pas actuellement sur le marché d'appareillage permettant de réaliser ces opérations. Dans un assemblage, la fonction d'une vis est d'exercer un effort de pincement pour maintenir en place les pièces qu'elle est destinée à assembler. Cet effort, ou tension est généralement obtenu par l'application d'un couple sur la vis. Or, la relation couple-tension varie fortement en fonction des paramètres suivants compressibilité des composants de l'assemblage, tassement en cours de serrage, état de surface des filets et des faces en contact, qualité géométrique, métrologique et mécanique de la visserie, lubrification des filets, dispersion des couples appliqués. En travail de série, il est très difficile de maitriser simultanément ces paramètres. Des variations de tension de 50 à 100% sont constatées. Ces inconvénients conduisent à utiliser un procédé de serrage dit "à angle de tension". Ce procédé consiste à appliquer un couple relativement faible à la vis pour assurer un bon appui et ensuite à compléter le serrage par une rotation angulaire correspondant à un allongement de la vis, défini en fonction de la tension recherchée. Avec ce procédé, on ne subit pas les inconvénients précités. Le serrage "à angle de tension" amène un gain d'environ 60% sur les dispersions de tension par rapport au serrage au couple. Ce procédé est appliqué au serrage des culasses de moteurs de la maniète suivante - on assure le serrage des vis jusqu'à un couple plus faible que le couple final - on serre les vis dans unrdre préétabli, jusqu'à obtention du couple final - on procède aux essais de fonctionnement du moteur - on laisse refroidir le moteur - on desserre les vis car, pour resserrer les vis jusqu'à la tension finale, il faut repartir d'un bon état initial qui ne peut être obtenu que par un desserrage des vis - on procède a un début de serrage pour amener les vis à un couple intermêdiaire - on serre les vis "à l'angle de tension". Les opérations d'approche des vis à un couple plus faible que le couple final, de serrage des vis au couple final, d'approche des vis à un couple intermédiaire après leur desserrage et de serrage "à l'angle de tension" ne posent pas de problème particulier lorsqu'elles sont prises isolément. En revanche, on ne connait pas de' dispositif capable de réaliser au cours d'un même cycle les opérations de desserrage des vis, de leur serrage en vue de les amener à un couple intermédiaire et de leur serrage 11a l'angle de tension, avec une précision suffisante et une garantie de bonne exécution. En outre, ces opérations sont incontrblables après serrage. L'invention vise à remédier aux inconvénients précités en créant une machine pour le serrage de vis ou d'écrous qui permette d'assurer un serrage rapide et régulier au couple désiré et reproductible. Elle a donc pour objet une machine pour le serrage de vis, notamment pour l'assemblage de la culasse sur le bloc cylindre dlun moteur à explosion, caractérisée en ce qu'elle comprend une tête de vissage comportant des broches rotatives destinées à assurer le serrage et le desserrage des vis, des moyens d'entrainement en rotation desdites broches, un dispositif de mesure du couple exercé par chaque broche sur la vis correspondante, un capteur de déplacement angulaire associé à chacune des broches et déclenchable lorsque le couple exercé par la broche sur la vis correspondante atteint une valeur prédéterminée et un circuit électronique de commande des moyens d'entrainement des broches en fonction des signaux qu'il reçoit des dispositifs de mesure de couple et des capteurs de déplacement angulaire. D'autres caractéristiques de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre. Au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple, la Fig. unique est une vue en élévation d'une machine suivant l'invention. La machine représentée sur cette Fig. est considérée comme étant appliquée au serrage des vis d'assemblage d'une culasse avec le bloc moteur d'un véhicule automobile. Cette machine comprend un support 1 pourvu de moyens a' orientation la, lb, 1c d'un moteur M supporté par un convoyeur de manutention C et une tête de serrage 2 montée sur des coulisses 3 fixées à un plan incliné 4 qui fait partie du bâti de la machine. La tête de serrage 2 comprend une série de broches 5 terminées par des douilles 6 à six pans par exemple, destinées à entrainer les vis V en rotation. Les broches 5 sont entrainées chacune par un moteur hydraulique 7 monté dans le carter 8 de la tête par l'intermédiaire de roulements à billes 9, 10. Une lame de flexion Il équipée d'un jeu de jauges de contrainte telles qu 12 est fixée à l'une de ses extrémités au carter de la machine et à son autre extrémité au rotor du moteur hydraulique de manière à assurer la mesure et le contrôle des couples. Chaque broche de serrage 5 est pourvue d'un pignon 13 qui engrène avec un pignon 14 calé sur l'arbre 15 d'un capteur de déplacements angulaires 16. Un tel capteur est capable de délivrer sans contact et par conséquent sans usure un grand nombre d'impulsions étectriques par tour. Le capteur 16 est en fait un codeur angulaire du type utilisé dans les machines-outils à commande numérique. I1 est associé à un compteur d'impulsions 17 pour la mesure des angles décrits par la broche de serrage 5. Un circuit de commande électronique 18 comporte une entrée connectée aux capteurs 12 associés à la lame de flexion 11 et une entrée connectée à la sortie du compteur d'impulsions 17. Une sortie du circuit de commande 18 ést connectée à un dispositif 19 d'actionnement du moteur hydraulique, celuici étant relié à un groupe de pression 20 par un conduit 21. Une autre sortie du circuit de commande 18 est connectée à l'entrée d'un dispositif de marquage 22 fixé au carter de la tête 2 et destiné à apposer l'indication pièce bonne" sur le moteur M sur lequel le serrage des vis vient d'être effectué. La machine qui vient d'être décrite fonctionne de la façon suivante. Un moteur M est amené par le convoyeur C devant la tête de serrage 2. Le moteur est ensuite orienté correctement a b c et immobilisé par les moyens d'orientation I , lb, lc de manière que les vis à serrer se trouvent alignées avec les broches 5, en vue de leur serrage par celles-ci. La tête 2 est ensuite déplacée pour que les douilles 6 coiffent les têtes des vis V et les moteurs hydrauliques 7 sont mis en marche dans le sens du desserrage des vis. Lorsque l'opération de desserrage est effectuée sur la culasse d'un moteur,cette opération peut être programmée en plusieurs étapes pour éviter la décompression complète du joint de culasse. Lorsque les moteurs hydrauliques 7 tournent, la réaction du couple exercé par chaque moteur se traduit par une déformation de la lame de flexion 11 correspondante et par l'apparition d'un signal à la sortie des jauges de contrainte 12. Lorsque les vis sont desserraes, le couple exercé par les moteurs 7, diminue et le signal de sortie des jauges de contrainte diminue également et provoque l'arrêt des moteurs 7 par le circuit de commande 18. Le sens de rotation des moteurs 7 est ensuite inversé pour procéder au resserrage des vis V à un couple déterminé, à faible vitesse. Ce couple est par exemple égal à 1,75 mda N 0,100 mda N. Le lecteur de couple constitué par la lame de flexion 11 et les jauges de contrainte 12 délivrent un signal de sortie qui croît avec l'augmentation du couple appliqué à la vis V correspondante. Lorsque le couple atteint une valeur prédéterminée, matérialisée par un niveau de getildans le circuit de commande 18, celui-ci déclenche le compteur d'impulsions 17. Lorsque le nombre d'impulsions comptées atteint une valeur correspondant à l'angle programmé dans le circuit 18, avec une tolérance de - 20, le circuit 18 provoque l'arrêt des moteurs hydrauliques 7 correspondants. Le circuit 18 n'autorise le marquage "piece bonne" qu'après réception dans le bon ordre, des informations relatives au couple et à l'angle de serrage. Si cela est nécessaire, il est possible de vérifier que le couple final se situe entre deux limites. La machine qui vient d'être décrite a été conçue pour résoudre le problème particulier du serrage des culasses sur les blocs cylindres de moteurs à explosion. Cependant, elle peut être appliquée à tous les cas de vissage dans lesquels on recherche une bonne précision du vissage, comme par exemple pour le serrage des écrous de bielles, ou des chapeaux de paliers. Elle est également utilisable lorsqu'on désire assurer une bonne sécurité du serrage, pour les vis de roue par exemple. Elle est enfin utilisable lorsqu'on souhaite obtenir à la fois une bonne précision du vissage et une bonne sécurité du serrage. La machine qui vient d'être décrite permet d'automatiser complètement les opérations de vissage, particulièrement fastidieuses pour le personnel REVENDICATIONS 1. Machine pour le serrage de vis, notamment pour l'assemblage de la culasse sur le bloc cylindre d'un moteur à explosion, caractérisée en ce qu'elle comprend une tête de vissage comportant des broches rotatives (5) destinées à assurer le serrage et le desserrage des vis (V), des moyens (7) d'entrainement en rotation desdites broches (5), un dispositif (11, 12) de mesure du couple exercé par chaque broche (5) sur la vis (V) correspondante, un cap-teur (16) de déplacement angulaire associé à chacune des broches et déclenchable lorsque le couple exercé par la broche (5) sur la vis (V) correspondante atteint une valeur prédéterminée et un circuit électronique (18) de commande des moyens d'entrainement (7) des broches (5) en fonction des signaux qu'il reçoit des dispositifs (11, 12) de mesure de couple et des capteurs (16) de déplacement angulaire. 2. Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que ladite tête de vissage (2) est montée à coulissement sur des glissières (3) inclinées et en ce qu'elle comprend en a b c outre un support (1) portant des moyens (lat lb, 1 d'orientation dudit moteur pour que les vis (V) à serrer soient alignées avec les broches de serrage (5) de ladite tête de vissage (2). 3. Machine suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que lesdits moyens (7) d'entrainement en rotation desdites broches de serrage (5) sont constitués par des moteurs hydrauliques montés à rotation dans le carter de la tête de vissage (2) par l'intermédiaire de roulements à billes (9, 10) et commandés par le circuit de commande électronique (18) par l'intermédiaire d'un dispositif d'actionnement i119) relié à un groupe de pression (20). 4. Machine suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le dispositif de mesure du couple exercé par la broche (5) sur la vis (V) correspondante est constitué par une lame flexible (11) fixée par ses extrémités respectivement à la partie mobile du moteur hydraulique (7) auquel elle est associée et au carter de la tête de vissage (2), des jauges de contrainte (12) étant montées sur ladite lame (11) et connectées au circuit de commande (18). 5. Machine suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit capteur de déplacements angulaires associé à chaque broche de serrage est constitué par un codeur angulaire (16) dont l'arbre (15) porte un pignon (14) qui engrène avec un pignon (13) calé sur la broche (51. 6. Machine suivant la revendication 5, caractérisée en ce que le capteur de déplacements angulaires (16) est connecté au circuit de commande (18) par I'intermédiaire d'un compteur d'impulsions (17). 7. Machine suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un dispositif (22) de marquage de pièces fixé au carter de la tête de vissage (2) et commandé par ledit circuit de commande électronique (18).