Brevet FR2683039A1 — publié le 19930430

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour le contrôle de l'angle de serrage dans des clés dynamométriques électroniques qui sont équipées d'une rallonge. Des clés dynamométriques électroniques sont des dispositifs connus qui sont constitués essentiellement d'un corps de clé conventionnel pourvu d'une tige d'entraînement, à une extrémité étant prévu un mécanisme à cliquet avec un quatre-pans ou un élément similaire, et à l'autre extrémité de l'outil est disposée une poignée d'actionnement Sur la tige d'outil est prévu un appareil électronique pour la saisie analogique/numérique Cet appareil reçoit un signal de mesure analogique par une multitude de bandes ou jauges extensométriques qui sont fixées sur la tige d'outil, ce qui permet une mesure du couple de serrage Il est prévu, en outre, un codeur ou un appareil similaire au moyen duquel il est possible de mesurer l'angle de serrage Les signaux analogiques émis sont traités, et les résultats de la mesure sont affichés sur un écran de visualisation. Un exemple d'une clé dynamométrique connue est décrit dans la demande de brevet italien No 20759 A/89 qui a été déposée antérieurement par la demanderesse. Dans cette demande antérieure, on a décrit une clé dynamométrique électronique qui présente une tige d'outil, avec un mécanisme à cliquet et une poignée d'actionnement, on a prévu en outre des bandes ou jauges extensométriques, ainsi qu'un circuit de réception des signaux de mesure, pour l'amplification des signaux, ainsi que pour le traitement des signaux de mesure. L'outil présente en outre une source de courant, ainsi qu'un clavier avec un écran de visualisation pour la lecture des données. La clé dynamométrique connue est caractérisée en ce que des bandes ou jauges extensométriques sont disposées sur la tige de l'outil et qui sont opposées les unes aux autres dans le plan de pivotement de la tige d'outil. Les sorties de signaux des bandes extensométriques sont incorporées dans un circuit de réaction d'un amplificateur différentiel pour obtenir une somme algébrique des signaux, c'est-à-dire une valeur du signal de mesure qui est plus grande que les valeurs individuelles des signaux des deux bandes extensométriques En même temps, on réalise une neutralisation des grandeurs d'influence en raison des oscillations de température A la suite de l'amplificateur différentiel est prévu un dispositif pour le traitement des données. 2 2683039 A la suite du dispositif de traitement des données des signaux de mesure, on a prévu, après avoir intercalé un commutateur, des canaux d'amplification qui sont indépendants les uns des autres et qui sont couplés aux bandes extensométriques afin d'obtenir ainsi des signaux de mesure lors d'une rotation vers la droite et des signaux de mesure lors d'une rotation vers la gauche de l'outil qui se caractérisent par la même sensibilité de mesure. A l'extrémité des canaux d'amplification, on a prévu un commutateur par lequel on fait passer les signaux analogiques amplifiés au dispositif de traitement des signaux, et dans l'unité de traitement numérique est stocké un programme pour l'établissement de signaux de mesure à l'aide duquel est effectué automatiquement une correction de l'écart au point zéro se produisant des bandes extensométriques. Dans une clé dynamométrique électronique connue du type décrit, une mesure et lecture précises sont possibles sur un certain temps avec une constance de signaux élevée, en outre, on peut effectuer un contrôle des valeurs instantanées pendant l'opération de serrage ainsi qu'un contrôle de l'angle de serrage et de la limite d'allongement admissible des éléments pourvus d'un filetage, comme par exemple des vis, des écrous ou des éléments similaires. Il existe la possibilité d'effectuer aussi bien des opérations de serrage tournant à droite que tournant à gauche et ceci avec exactement la même précision de lecture Par ailleurs, des modifications résultant de différences de température ainsi que des modifications des valeurs de mesure sont compensées par une application de force appliquée différemment, c'est-à-dire en saisissant la tige d'outil à des endroits différents. La possibilité de contrôle d'une opération de serrage précise au moyen de la clé dynamométrique électronique du type de construction connue consiste en l'indication de l'angle de serrage, c'est-à-dire de la rotation angulaire de l'élément présentant un filetage, par exemple d'une vis à serrer. On peut mesurer cette rotation angulaire avec des dispositifs mécaniques, par exemple à l'aide d'un goniomètre ou avec des systèmes de mesure électroniques, par exemple un codeur ou un appareil similaire qui est connu par l'art antérieur. Le codeur indique un mouvement de rotation par rapport à un point localement fixe et transmet des signaux de données correspondant à une unité de calcul appropriée, par exemple à un microprocesseur qui est disposé dans le corps de clé lui-même. Bien évidemment, la valeur affichée sur l'écran de visualisation doit correspondre au mouvement de rotation effectif de l'élément présentant un filetage, par exemple les opérations de vérification pour des clés dynamométriques sont conçues de façon que la valeur de l'angle de rotation lue corresponde au mouvement de rotation effectif en partant du fait que l'élément présentant un filetage est serré directement par la clé. Lors de l'utilisation de telles clés connues, il arrive que l'élément présentant un filetage est disposé dans un évidement et requiert l'utilisation dune rallonge de longueur correspondante, rallonge qui est mise en place sur le quatre-pans de la clé dynamométrique. Dans ce cas, lorsqu'un couple de rotation est appliqué par la clé, il se produira simultanément une rotation de l'élément présentant un filetage, ainsi qu'une torsion élastique de la rallonge Etant donné que le dispositif de mesure de la rotation angulaire est relié au corps de la clé dynamométrique, il se produit en raison de la torsion élastique de la rallonge une rotation supplémentaire qui conduit à une erreur de mesure pendant la mesure de l'angle de rotation de l'élément présentant un filetage Les valeurs de ces erreurs de mesure sont telles qu'on ne peut plus les accepter et qu'on ne peut pas non plus les intégrer dans des tolérances normales de mesure lors de l'utilisation de clés dynamométriques. On constate donc que des clés dynamométriques connues sont exposées à une erreur de mesure lorsqu'une rallonge est prévue pour agir sur l'élément présentant un filetage. La présente invention a pour objet d'éviter les inconvénients de l'art antérieur et de proposer un procédé permettant de compenser l'erreur de mesure qui se produit de l'angle de serrage lorsqu'il est nécessaire de prévoir une rallonge entre la pièce présentant un filetage et la clé dynamométrique. L'objet selon l'invention est réalisé en ce qu'on propose un procédé pour le contrôle de l'angle de serrage dans une clé dynamométrique électronique qui est équipée d'une rallonge, le procédé étant caractérisé par les opérations suivantes: caractérisation d'une série de rallonges d'outil en entrant des facteurs et valeurs de correction de la torsion élastique de la rallonge, et stockage de ces valeurs dans l'unité de calcul électronique, l'entrée des données pour le choix d'une rallonge déterminée à utiliser et détermination du facteur de correction, exécution d'une correction supplémentaire pendant l'opération de serrage de la valeur de l'angle de rotation mesuré de la clé dynamométrique par l'unité de calcul électronique, par soustraction de la valeur mesurée d'une valeur angulaire corrigée qui est constituée du produit avec le facteur de correction choisi pour la valeur mesurée du couple de serrage, et l'indication d'une valeur réelle pour l'angle de rotation de l'élément présentant un filetage. Selon un développement supplémentaire de l'invention, on détermine avant d'exécuter l'opération de serrage une valeur initiale instantanée qui tient compte du jeu existant entre l'outil à utiliser et l'élément présentant un filetage, et en ce que la valeur instantanée est soustraite par l'unité de calcul électronique, pendant l'exécution d'opérations de correction additionnelles, de la valeur mesurée du couple de serrage avant d'effectuer la multiplication avec le facteur de correction. Selon un autre développement supplémentaire avantageux de l'invention, le procédé pour la mesure de l'angle de serrage d'éléments présentant un filetage est caractérisé par les opérations suivantes: a) caractérisation des rallonges utilisées par des facteurs de correction qui caractérisent la torsion élastique de la rallonge, et introduction des valeurs obtenues dans la mémoire d'une unité de calcul électronique, b) entrée de commandes pour la rallonge utilisée ainsi que du facteur de correction correspondant, c) exécution par une unité de calcul électronique et pendant l'opération de serrage d'opérations de correction supplémentaires de la valeur obtenue de l'angle de rotation de la clé dynamométrique, et soustraction d'une valeur de correction angulaire qui est formée essentiellement par le produit du facteur de correction choisi et de la valeur instantanée mesurée pendant l'opération de serrage, et établissement d'une valeur nominale de l'angle de rotation pour l'élément présentant un filetage. Encore un développement supplémentaire avantageux du procédé consiste en ce qu'on détermine avant le serrage de l'élément une valeur du couple de rotation et qui tient compte du jeu se produisant dans la liaison entre l'outil et l'élément présentant un filetage, et que la valeur obtenue est soustraite par l'unité de calcul électronique pendant l'exécution des opérations de correction supplémentaires de la valeur mesurée du moment de serrage avant de procéder à une opération de multiplication avec le facteur de correction. L'invention concerne également un dispositif qui est placé sur une clé dynamométrique, et qui est caractérisé en ce que l'unité de calcul électronique présente des entrées de données et des mémoires pour des facteurs de correction se rapportant à la torsion élastique spécifique des rallonges utilisées, et des 2683039 entrées de données pour des opérations de commande choisies en fonction de la rallonge utilisée et ainsi du facteur de correction, avec une unité de calcul électronique, des moyens pour effectuer pendant l'opération de serrage une correction supplémentaire de la valeur de l'angle de rotation mesurée de la clé dynamométrique après soustraction d'un angle de correction de cette valeur, qui est formée essentiellement par le produit du facteur de correction choisi et de la valeur mesurée du couple de serrage pour former une valeur réelle pour l'angle de rotation de l'élément présentant un filetage. Selon une caractéristique supplémentaire, on a prévu des moyens pour déterminer et stocker une valeur pour un couple de rotation initiale pour tenir compte au moyen de cette valeur de grandeur de friction dans la clé dynamométrique et dans l'élément présentant un filetage, et avec des installations dans l'unité de calcul électronique pour soustraire la valeur mesurée du couple de serrage avant d'effectuer une correction supplémentaire. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: la figure 1 est une vue de côté d'une clé dynamométrique électronique connue; la figure 2 est un synoptique modulaire électronique de la clé dynamométrique selon l'invention; et la figure 3 est un schéma fonctionnel des opérations qui sont concrétisées dans le dispositif de calcul de la clé dynamométrique. En se reportant à la figure 1, des bandes ou jauges extensométriques 7 et 8, par exemple en métal sont fixées sur la tige 2 en étant en contact avec celle-ci. On a ainsi la possibilité de mesurer le couple de serrage lors de l'utilisation de la clé Un codeur 5 connu, par exemple un codeur incrémentiel, fournit la possibilité de mesurer l'angle de rotation lors d'un pivotement de l'outil. On a donc la possibilité d'effectuer les opérations de contrôle suivantes pendant l'opération de serrage: contrôle et mesure du couple de serrage essentiellement en utilisant le dispositif analogique/numérique électronique 6 en exploitant les valeurs obtenues par les bandes extensométriques 7 qui sont affichées sur un écran de visualisation; formation d'un signal acoustique et/ou d'un signal visible lorsqu'on atteint une valeur limite introduite par l'intermédiaire du clavier; contrôle de l'angle de rotation par application d'un petit couple de rotation prédéterminé Ce couple de rotation comparatif élimine tous les jeux de palier entre les éléments en liaison et l'élément présentant un filetage, on effectue ainsi lors de l'opération de serrage suivante un contrôle par le dispositif électronique 6 qui vérifie la valeur angulaire mesurée par le codeur 5, qui affiche celle-ci sur l'écran de visualisation et qui émet un signal de commande acoustique ou optique lorsqu'on atteint une valeur limite pré-réglée par l'intermédiaire du clavier; contrôle de l'opération de serrage lorsqu'on atteint une limite d'élasticité: on applique d'abord un couple de rotation déterminé, ensuite le dispositif électronique mesure simultanément l'angle de rotation et le couple de rotation. On évalue ensuite l'augmentation de l'angle de rotation par rapport à la modification du couple de rotation en déduisant de celui-ci la valeur du couple de rotation initial. Dans ce cas également, des indications de contrôle visible et/ou acoustique sont possibles lorsqu'on atteint des valeurs de mesure déterminées. La nécessité d'utiliser une rallonge conduirait à des erreurs de mesure dans les cas o on effectue un contrôle de l'angle de rotation ou de la limite d'allongement élastique de l'élément Lorsqu'on mesure le couple de serrage, on peut se baser sur le fait que le couple de serrage nécessaire est transmis sans être influencé par la rallonge qui se déforme élastiquement. Sur la figure 2, RA désigne un dispositif de mesure pour la détermination de l'angle de rotation, par exemple du codeur portant la référence numérique 5 Cet appareil produit des signaux qui sont proportionnels à l'angle a conformément au mouvement de rotation de la clé dynamométrique Ces signaux analogiques sont stockés dans un dispositif approprié AM Pl d'une construction connue pour être traités ensuite dans le microprocesseur. RC désigne un appareil pour la détection du couple de serrage, par exemple un dispositif constitué d'un certain nombre de bandes extensométriques 7, 8 selon la figure 1, qui émet un signal analogique proportionnel au couple de serrage Nm de la clé dynamométrique Le signal analogique est amplifié dans un amplificateur AMP 2 et transformé en un signal numérique, ceci est effectué dans un convertisseur analogique/numérique AD 2. Les blocs RC et AMP 2 peuvent être réalisés de manière avantageuse comme cela est connu par l'art antérieur. PROC désigne une unité de calcul électronique qui présente un clavier ainsi qu'un écran de visualisation connu Cette unité possède un microprocesseur connu qui peut être programmé comme cela sera décrit ultérieurement. Conformément à la présente invention, on a prévu des dispositifs de fonctionnement permettant de compenser l'erreur de mesure de l'angle de rotation a lors de l'utilisation d'une rallonge et lors de la production d'une torsion inévitable pendant l'opération de serrage. La valeur numérique du couple de serrage Nm est diminuée en utilisant un élément de soustraction Si, de la valeur du couple de compensation Nmc, valeur qui a été déterminée par la mesure précédente et qui est stockée dans l'unité de calcul On obtient une résultante du couple de rotation qui est multipliée en utilisant un élément de multiplication M 2 avec un facteur de correction Fc de la valeur angulaire et qui dépend de la rallonge utilisée Ce facteur est également stocké dans le dispositif de calcul On obtient une valeur de correction de l'angle ac qui correspond à l'angle de rotation supplémentaire qui se forme en raison de la torsion élastique de la rallonge et qui est proportionnel au couple de serrage Nm. L'angle de correction obtenu xc est déduit dans un élément de soustraction 52 de la valeur de l'angle de rotation a de la clé dynamométrique qui se trouve à l'extrémité de l'élément AD 1 Un angle résultant ar est ainsi représenté qui indique la rotation angulaire effective de l'élément pourvu d'un filetage à la suite de l'opération de serrage. Habituellement, les clés dynamométriques électroniques sont équipées de rallonges qui ont une longueur déterminée et qui sont réalisées en un matériau donné et présentent ainsi des caractéristiques d'élasticité et de torsion définies Les facteurs correspondants de correction angulaire Fc sont habituellement entrés dans l'unité de traitement des données PROC, soit par une opération dentrée normale, soit par une entrée préliminaire câblée ou en utilisant un clavier On a ainsi la possibilité d'introduire également de nouvelles valeurs pour des rallonges d'un nouveau type. Le dispositif de traitement des données PROC traite ensuite, à l'aide de procédés connus, les valeurs angulaires résultantes ainsi que le couple de serrage Nm, et les opérations de contrôle décrites pendant l'opération de serrage sont exécutées Les étapes de procédé caractérisant la présente invention peuvent être effectuées avantageusement en exécutant les opérations de programme spécifiques qui sont stockées dans l'unité de calcul PROC. A partir de la description suivante du schéma fonctionnel de ces routines, l'homme de l'art peut établir les opérations requises, en se reportant à la figure 3, en utilisant le langage de programmation spécifique à la machine de l'unité de calcul choisie. Au début (étape 1 sur la figure 3) l'écran de visualisation de l'unité de calcul indique qu'il y a lieu de choisir l'opération de contrôle souhaitée à effectuer (angle, couple de rotation ou limite d'élasticité), et habituellement on introduit les informations nécessaires par le clavier. Lorsque l'opération de contrôle ne prévoit pas la mesure de la rotation angulaire, l'unité de calcul effectue des opérations d'un type connu, à savoir des opérations de calcul concernant le contrôle et la mesure du couple de serrage. Dans la mesure o les opérations de contrôle comprennent une mesure de la rotation angulaire (contrôle de l'angle ou contrôle de la limite d'allongement) l'unité de calcul reprend la valeur numérique du couple de rotation concordant Nmc de manière connue: par exemple on peut introduire la valeur Nmc par le clavier, ou bien au début de l'opération de serrage, on introduit par le clavier une commande de stockage de la valeur Nmc qu'on vient d'atteindre et qui est affichée sur l'écran de visualisation Ensuite, l'unité de calcul (étape 2) affiche sur l'écran de visualisation qu'il faut utiliser une rallonge Si cette rallonge est déjà mise en place sur la clé dynamométrique, il faut indiquer sur l'écran de visualisation quel type de rallonge est utilisé Cette information peut être introduite directement par le clavier ou par un code correspondant qui se réfère à une rallonge déterminée Les grandeurs de référence de la rallonge ont été déjà stockées au préalable dans la mémoire de l'unité de calcul ou, dans la mesure o on veut utiliser une nouvelle rallonge, il est nécessaire dintroduire de nouveau le facteur de correction Fc par le clavier. Les étapes relatives à l'introduction du couple initial correspondant Nmc ainsi que du facteur de correction Fc de la rallonge utilisée peuvent également être effectuées suivant une succession temporelle opposée. Ensuite (étape 3), l'unité de calcul reçoit les valeurs se rapportant à l'angle de rotation et au couple de serrage Les données qui sont fournies par le codeur et les bandes extensométriques sont transformées en signaux numériques, et les opérations de calcul décrites sont effectuées sur la base de valeurs réelles du couple de rotation et de l'angle de rotation On effectue maintenant les opérations de serrage essentiellement de manière connue Il y a une indication des valeurs mesurées et /ou l'établissement de signaux acoustiques lorsque des valeurs limites déterminées sont atteintes Pendant l'utilisation de l'outil, l'opérateur choisira par une introduction au moyen du clavier, le type du contrôle à effectuer Ensuite, dans la mesure o l'opération de contrôle concerne également une mesure de l'angle, on introduit en réponse aux questions posées sur l'écran de visualisation la valeur instantanée correspondante ainsi que le type de la rallonge utilisée Puis l'opérateur effectue l'opération de serrage de l'élément présentant un filetage Pendant l'opération de serrage, l'unité de calcul de la clé dynamométrique mesure les valeurs angulaires et les valeurs instantanées et, comme expliqué dans la description précédente, exploite et affiche sur l'écran de visualisation les valeurs obtenues afin d'assurer ainsi un contrôle par l'opérateur. La description précédente montre les avantages pouvant être obtenus grâce à l'invention et de quelle manière simple le dispositif proposé peut être réalisé Le dispositif ne requiert pas d'éléments coûteux en rapport avec la clé dynamométrique, mais il suffit simplement de remanier le déroulement du procédé. REVENDICATIONS 1 Procédé pour le contrôle de l'opération de serrage lors de l'utilisation d'une clé dynamométrique électronique, pour effectuer des opérations de serrage sur des éléments présentant un filetage, en intercalant une rallonge qui est soumise à une torsion élastique et en effectuant des mesures de l'angle de rotation produit et du couple de serrage, suivi d'un traitement de données en utilisant une unité de calcul électronique qui présente des entrées et sorties de données pour les données de mesure obtenues, caractérisé par les étapes suivantes: caractérisation d'une série de rallonges d'outil, en introduisant les facteurs et valeurs de correction de la torsion élastique de la rallonge et stockage de ces valeurs dans l'unité de calcul électronique, entrée des données pour le choix d'une rallonge déterminée à utiliser et établissement du facteur de correction, exécution, pendant l'opération de serrage, d'une correction supplémentaire de la valeur de l'angle de rotation mesurée de la clé dynamométrique par l'intermédiaire de l'unité de calcul électronique par soustraction de la valeur mesurée d'une valeur angulaire corrigée qui est constituée du produit avec le facteur de correction choisi de la valeur mesurée du couple de serrage, et indication d'une valeur réelle de l'angle de rotation de l'élément présentant un filetage. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on détermine, avant d'effectuer l'opération de serrage, une valeur initiale instantanée qui tient compte du jeu existant entre l'outil à utiliser et l'élément présentant un filetage, et en ce que la valeur momentanée est soustraite par l'unité de calcul électronique, pendant l'exécution d'opérations de correction supplémentaires, de la valeur mesurée du couple de serrage avant d'effectuer la multiplication avec le facteur de correction. 3 Procédé pour la mesure de l'angle de serrage d'éléments présentant un filetage en utilisant une clé dynamométrique électronique en mettant en place sur l'élément présentant un filetage une rallonge qui est exposée à une torsion élastique, le procédé comprenant des opérations de mesure pour déterminer l'angle de rotation de la clé dynamométrique ainsi que du couple de serrage et ensuite un traitement des signaux de données à l'aide d'une unité de calcul électronique équipée d'entrées et de sorties de données pour les données de il l'opération de mesure selon la revendication 1, caractérisé par les étapes suivantes: a) caractérisation des rallonges utilisées par des facteurs de correction caractérisant la torsion élastique de la rallonge, et entrée des valeurs obtenues dans la mémoire d'une unité de calcul électronique, b) entrée de commandes se rapportant à la rallonge utilisée ainsi que du facteur de correction correspondant, c) exécution par l'intermédiaire d'une unité de calcul électronique et pendant l'opération de serrage d'opérations de correction supplémentaires de la valeur obtenue de l'angle de rotation de la clé dynamométrique, et soustraction d'une valeur de correction angulaire qui est formée essentiellement par le produit du facteur de correction choisi et de la valeur instantanée mesurée pendant l'opération de serrage, et établissement d'une valeur nominale de l'angle de rotation de l'élément présentant un filetage. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on établit avant le serrage de Pélément une valeur du couple de rotation et qui tient compte du jeu se produisant dans la liaison entre l'outil et l'élément présentant un filetage, et en ce que la valeur obtenue est soustraite par l'unité de calcul électronique pendant l'exécution des opérations de correction supplémentaires de la valeur mesurée du couple de serrage, avant l'exécution d'une opération de multiplication avec le facteur de correction. Clé dynamométrique électronique comprenant les dispositifs de contrôle pour l'opération de serrage d'éléments présentant des filetages, en intercalant une rallonge exposée à une torsion élastique, avec un dispositif pour la mesure de l'angle de rotation ainsi que du couple de serrage ainsi qu'une unité de calcul électronique pour l'exploitation des valeurs de mesure, en réalisant un clavier d'entrée et des dispositifs pour l'affichage visible et/ou acoustique, caractérisée en ce que l'unité de calcul électronique présente: des entrées de données et des mémoires des facteurs de correction se rapportant à la torsion élastique spécifique des rallongées utilisées; et des entrées de données pour des commandes choisies en fonction de la rallonge utilisée et ainsi du facteur de correction, comprenant: une unité de calcul électronique, des moyens pour effectuer pendant l'opération de serrage une correction supplémentaire de la valeur de l'angle de rotation mesurée de la clé dynamométrique par soustraction d'un angle de correction de cette valeur, qui est constituée essentiellement du produit du facteur de correction choisi et de la valeur mesurée du couple de serrage afin 12 2683039 d'établir une valeur réelle de l'angle de rotation de l'élément présentant un filetage. 6 Clé dynamométrique électronique selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'on prévoit des moyens pour déterminer et stocker une valeur d'un couple de rotation initial, afin de tenir compte par cette valeur des grandeurs de friction dans la clé dynamométrique et dans l'élément présentant un filetage, et des dispositifs dans l'unité de calcul électronique pour soustraire la valeur mesurée du couple de serrage avant d'effectuer une correction supplémentaire.