Brevet FR2584494A1 — publié le 19870109

-- i -- La présente invention concerne les dispositifs permettant l'étalonnage de couple d'un outil de vissage, ainsi que les opérations de controle et éventuellement de retouche du couple de serrage sur un assemblage par organes de liaison du type vis ou écrou. Il est actuellement connu: - des moyens d'étalonnage de couple pour les machines appe- lées visseuses, genre coffret équipé de capteur statique et d'une électronique associée, - des moyens de controle de couple tels que les clés dynano- métriques ou les capteurs, à déclenchement ou à affichage. Ces moyens de par leurs fonctions bien distinctes sont réalisés et utilisés séparément. Leur conception ne permet pas de procéder au contrôle de couple sur un assemblage déjà serré avec un équipement d'étalonnage, ni à l'étalonnage de machines a visser avec un équipement de controle de couple. Le dispositif, suivant l'invention, permet de réaliser à l'aide d'un même équipement: - le controle ou la retouche de couple sur un assemblage déjà serré, en cours de fabrication ou en opération contrôle, - le contr8le ou l'étalonnage de machines a visser a arret au couple. L'ensemble du dispositif, objet de l'invention, se compose de trois parties: - un tournevis dynanométrique à élément déformant, - un coffret électronique de mesure de couple à affichage digital muni d'un tiroir escamotable destiné à assurer le maintien du tournevis dynanométrique, une embase ou socle sur lequel s'ajuste et se fixe le coffret électronique de mesure. Dans l'utilisation du dispositif au titre de moyen d'étalonnage ou de controle de ce dernier, le tournevis dynanométrique est rendu solidaire du coffret de mesure, ledit tournevis faisant dans ce cas office de capteur statique. Le coffret électronique est un amplificateur - 2 d'extensométrie comportant un amplificateur d'entrée à haute impédance, un dispositif de correction automatique du zero, un détecteur de valeur absolue et un détecteur de crête ou valeur maximum du couple. Des jauges électriques d'extensométrie collées sur l'élément déformant réalisent un pont de Wheatstone. Le couple appliqué au tournevis agit sur l'élément déformant ainsi que sur les jauges; la variation de la résistance de celles-ci détruit l'équilibre du pont. On mesure cette variation par le courant ou la tension de déséquilibre. Les dessins annexés illustrent, à titre non limitatif, un mode de réalisation possible du dispositif conforme à la présente invention. Ceuxci représentent: - en figure 1, une vue en coupe par l'axe du tournevis dynanométrique équipant le dispositif, - en figure 2, le coffret électronique de mesure de couple associe au tournevis dynanométrique, - en figure 3, une vue en perspective de l'ensemble coffret-tournevis regroupé sur un socle. Tel que représenté en figure 1, le tournevis dynanométrique est constitué d'un corps de poignée (1) comportant un alésage épaulé 2 à l'une des extrémités duquel s'encastre l'élément déformant 3, la liaison entre les deux pièces étant complétée par la mise en place d'une goupille 4 assurant l'immobilisation en translation et en rotation de l'élément déformant. Sur le corps de poignee est visse un carter ou nez de protection 5; le corps est revêtu d'une gaine exterieure 6 en mousse dont le profil assure à l'opérateur une préhension confortable du tournevis. La partie saillante de l'élément déformant 3 en acier a ressort est centrée dans le carter 5 par l'intermédiaire d'un roulement 7 immobilisé en translation par une butée rapportée du type circlips 8: il reçoit à son extrémité un embout interchangeable 9 ou outil en forme de tournevis, de clé ou autre. Sur l'élément déformant sont collées quatre jauges électriques d'extensométrie 10 reliées par câbles 11 s'inscrivant dans l'alésage du corps de la poignée et se raccordant au coffret de mesure 12, la poignée comportant 3 - une prise de masse constituée d'une cosse de masse 13 et d'une vis 14 maintenant la dite cosse en contact permanent avec le corps de poignée. Les jauges sont fixées sur l'élément déformant ou corps d'épreuve suivant un montage en pont de Wheatstone, lequel est équilibré à l'état neutre,- sans torsion, ni contrainte. Le couple exercé, nécessaire au vissage, applique au tournevis provoque la déformation de l'élément 3 ainsi que les jauges qui y sont collées; il en résulte un déséquilibre du pont par variation de la résistance des jauges. On mesure cette variation de résistance par le courant ou la tension de déséquilibre. Le coffret 12 assure la fourniture du courant et des mesures: ce coffret est un amplificateur d'extensome- trie constitué de quatre étages: - un premier étage constitué d'un amplificateur d'entrée à haute impédance, du type amplificateur d'instrumentation, - un second étage correspondant à la correction automatique de zéro. Le but de cet étage est d'assurer la remise a zéro absolu par bouton poussoir en mémorisant une éventuelle dérive due à des phénomènes mécaniques ou thermiques et en retranchant ou en ajoutant selon le signe cette valeur à la mesure finale, - un troisième étage jouant le role de détecteur de valeur absolue en redressant les signaux pour obtenir en sortie des signaux ayant la même polarité quel que soit le sens de torsion du capteur pour assurer la compatibilité avec l'étage suivant, un quatrième étage faisant office de détecteur de crete: il permet de mémoriser la valeur maximum du couple appliqué sur l'élément déformant. Le coffret est équipé d'un réglage de bande passante comportant quatre positions. L'intérêt du disposi- tif est de tenir compte de la raideur de l'assemblage, sur lequel intervient la machine à visser en cours d'étalonnage, la dernière position dite "décollement" étant spécialisée pour les contrôles par décollement au resserrage. La face superieure du coffret comporte, en sa partie centrale un - 4 - dispositif d'affichage digital 15 indiquant la valeur du couple, ainsi que des boutons de réglage correspondant: - en 16 àa la mise en service ou hors service du coffret, - en 17 à la sélection du type de serrage désiré: normal, dur, élastique, décollement; - en 18 à la correction du zero, - en 19 à la détection de crête. L'enveloppe du coffret comporte sur l'une de ses faces verticales transversales un tiroir escamotable 20 destiné, en position tiree, a constituer un ratelier de soutien du tournevis dynanométrique dans la fonction d'étalonnage, ce dernier tenant dans ce cas le role de capteur statique. Le tiroir comporte à cet effet une découpe 21, de forme conjuguée à la section droite de la gaine exterieure 6 du corps de poignee. L'ensemble du poste d'étalonnage ainsi constitue est fixé sur un socle 22. Le dispositif, objet de l'invention, peut être utilisé dans tous les cas o il doit être exercé un contrôle de la valeur du couple exerce sur un organe de serrage par rotation, ainsi que l'étalonnage de l'outil employé pour effectuer ce serrage; l'invention s'applique en particulier aux machines ou outils à visser. - 5 - - REVENDICATIONS - 1.- Dispositif permettant de réaliser soit le controle ou la retouche du couple de serrage d'un organe de liaison par vissage sur un assemblage déja serré, en cours de fabrication ou en opération controle, soit le controle ou l'étalonnage de la machine ou de l'outil a visser a arret au couple, caracterise en ce qu'il est constitue par l'associa- tion d'un tournevis dynanométrique à élément déformant (1) et d'un coffret électronique de mesure de couple (12), le controle du couple de serrage s'obtenant par la mesure de la variation de la resistance de jauges d'extensométrie soli- daires de l'élément déformant, par l'intermédiaire du courant fourni par le coffret, ledit tournevis, rendu solidaire du coffret faisant office de capteur statique dans la phase d'utilisation du dispositif comme moyen d'étalon- nage ou de controle d'étalonnage. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le tournevis dynanométrique est constitue d'un corps de poignée (1) comportant un alésage épaulé (2) dans lequel s'encastre l'élément déformant (3) immobilise en translation et en rotation au moyen d'une goupille (4), ledit corps (1) revêtu d'une gaine extérieure en mousse (6) de profil assurant une préhension confortable du tournevis, étant prolongé par un carter visse ou nez de protection (5) a l'intérieur duquel est centrée au moyen d'un roulement (7) l'extrémité libre de l'élément déformant (3), laquelle porte en sa partie terminale un embout interchangeable (9) ou outil de vissage, ledit élément déformant recevant par collage, quatre jauges électriques d'extensométrie (10) dont la variation de résistance provoquée par leur déformation sous l'action du couple appliqué au tournevis est mesuree par le coffret électronique (12). 3.- Dispositif selon la revendication 2, caracté- risé en ce que les jauges électriques d'extensométrie (10) sont collees sur l'élément déformant (3) selon un montage en pont de Wheatstone équilibré à l'état neutre, en l'absence de toute torsion ou contrainte sur l'élément déformant la variation de résistance desquelles jauges se déformant sous - 6 - l'action du couple étant mesurée par le courant ou la tension de déséquilibre du pont, la fourniture du courant et les mesures etant assurées par le coffret. 4.- Dispositif selon les revendications 1, 2 et 3 prises ensemble, caractérisé en ce que le coffret de mesure (12) est un amplificateur d'extensométrie constitué de quatre etages: - un premier étage constitué d'un amplificateur d'entrée à haute impédance, - un second étage correspondant a la correction automatique de zéro, assurant la remise a zéro absolu par bouton poussoir en mémorisant une éventuelle dérive due a des phénomènes mécaniques ou thermiques et en retranchant ou en ajoutant selon le signe cette valeur a la mesure finale, - un troisième étage jouant le role de détecteur de valeur absolue en redressant les signaux pour obtenir en sortie des signaux ayant la même polarité quel que soit le sens de torsion du capteur pour assurer la compatibilité avec l'etage suivant, - un quatrième étage faisant office de détecteur de crête permettant de memoriser la valeur maximum du couple applique sur l'élément déformant. 5.- Dispositif selon l'ensemble des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le coffret de mesure (12) est équipé d'un dispositif de réglage de bande passante compor- tant quatre positions tenant compte de la raideur de l'assemblage sur lequel intervient l'élément visseur en cours d'étalonnage, la dernière position étant spécifique aux contrôles par décollement au resserrage. 6.- Dispositif selon l'ensemble des revendications 1 a 5, caractérisé en ce que le coffret (12) comporte sur une de ses faces verticales transversales un tiroir escamotable (20) destiné, en position tirée, a constituer un ratelier de soutien du tournevis dynanometrique dans la fonction d'étalonnage, le tiroir comportant a cet effet une d&coupe (21) de forme conjuguée a la section droite de la gaine extérieure (6) du corps de poignée, ledit tournevis tenant dans ce cas le rôle de capteur statique.