Brevet FR2716942A1 — publié le 19950908

La présente invention concerne un dispositif de fixation d'une lame métallique déformable en appui contrôlé sur un support associant des moyens de fixation et des moyens de contrôle. Elle s'applique en particulier au contrôle de la fixation des lames métalliques destinées à attacher les rails de chemin de fer sur les traverses. La lame d'attache a généralement au repos un profil cintré et elle possède un orifice central par lequel passe la tige filetée d'un boulon tire-fond. Lors du serrage du tire-fond par vissage d'un écrou sur la tige du boulon, la lame se déforme en s'aplatissant en appui sur la base du rail tandis que le couple exercé par l'outil de serrage sur le tirefond croît au fur et à mesure que la lame est écrasée. I1 existe déjà des dispositifs permettant que lorsque le couple nominal est atteint, l'outil débraye. Cependant, comme le couple de serrage dépend, d'une part, de la géométrie et de l'état de surface du filetage du boulon tire-fond et/ou du taraudage de l'écrou et, d'autre part, de la nature et de l'état du matériau qui reçoit le tire-fond (bois, béton, plastique ), il est fréquent qu'un débrayage prématuré se produise. Dans ces conditions, il est nécessaire de faire effectuer par un opérateur, un contrôle a posteriori en mesurant la flèche de la lame après serrage. Le cas échéant, il faudra réaliser une reprise du vissage des tire-fonds pour les lames insuffisamment serrées en vue d'obtenir une fixation satisfaisante, ce qui engendre des pertes de temps et un surcoût non négligeable. La présente invention a pour but de résoudre les problèmes techniques précédents en mesurant directement et de façon continue pendant le serrage la valeur de la déformation de la lame et en asservissant le serrage à cette mesure. Ce but est atteint au moyen d'un dispositif de fixation d'une lame métallique déformable comprenant des moyens de déformation par serrage de ladite lame en appui contrôlé sur un support et des moyens de contrôle de la déformation, caractérisé en ce que lesdits moyens de déformation sont asservis aux moyens de contrôle qui comprennent au moins une unité de mesure d'un signal proportionnel à la déformation constituée d'un élément fixe et d'un élément mobile chacun étant solidaire d'au moins un doigt d'appui destiné à venir en contact permanent avec la lame pour produire sous l'action des moyens de déformation un déplacement relatif desdits éléments fixe et mobile; la valeur dudit signal étant contrôlée en vue de réduire progressivement le couple de serrage des moyens de déformation. L'élément fixe de cette unité de mesure est constitué d'un capteur à effet Hall placé dans l'entrefer d'un circuit magnétique porté par l'élément mobile. Ce circuit est constitué de deux aimants permanents de polarités opposées. La position relative du capteur par rapport aux pôles des aimants exprime alors la déformation de la lame. La fonction de transfert est une tension continue. Selon une caractéristique avantageuse, ledit capteur est pourvu d'une plaquette sétendant horizontalement entre les deux aimants disposés verticalement. Selon une autre caractéristique avantageuse, ledit capteur fixe est solidaire de deux doigts d'appui symétriques positionnés pour venir en contact avec des zones de référence correspondant à une déformation nulle de lame. Selon encore une autre caractéristique, ledit circuit magnétique est solidaire d'un doigt d'appui mobile verticalement et positionné pour venir en contact avec une zone de déformation maximum de la lame. Selon un mode de réalisation particulier, lesdits moyens de déformation sont constitués d'un outil de vissage agissant sur un organe de serrage constitué d'un boulon tire-fond sur lequel est vissé un écrou qui vient en appui sur la face supérieure de la lame. Selon encore d'autres caractéristiques, le dispositif comporte en outre un manchon monté sur le mandrin de l'outil de vissage et destiné à supporter le bâti de ladite unité de mesure. Le manchon est avantageusement pourvu dans sa partie supérieure d'un ressort de rappel hélicoïdal permettant un déplacement vertical dudit manchon entre deux positions extrêmes délimitées par la course d'un ergot à l'intérieur d'une rainure de clavette ménagée sur le mandrin. Dans sa partie inférieure, le manchon est relié au bâti par un organe élastiquement déformable. De plus, ledit capteur et ses doigts d'appui sont portés par le bâti. Par ailleurs, ledit circuit magnétique et son doigt d'appui sont solidaires d'au moins une bride montée sur un arbre vertical coulissant en partie haute dans un palier de liaison avec le bâti en étant rappelé vers le bas par un ressort hélicoïdal. Pour éviter toute rotation de l'élément actif, ledit arbre est rendu solidaire d'une tige verticale coulissant dans ule palier de liaison précédent. Selon une autre variante de réalisation, le dispositif comporte deux unités de mesure montées de part et d'autre des moyens de déformation. Les unités de mesure sont intégrées aux moyens de déformation tels qu'un outil de vissage et permettent ainsi un contrôle direct et in situ pendant le serrage automatique. Dans le cas de la fixation de rails, le serrage se fait de préférence en alternant les serrages des attaches intérieures et extérieures du rail et la structure du dispositif de l'invention permet de respecter cet ordre sans pivoter l'outil tout en simplifiant ces opérations. De plus, grâce au dispositif de l'invention, le serrage devient fiable en s'affranchissant à la fois des caractéristiques de la lame et de celle du tire-fond. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre en référence aux dessins sur lesquels: - la figure 1 représente une vue de face en coupe verticale partielle du dispositif de l'invention ; et - la figure 2 représente une vue de profil en coupe verticale partielle du dispositif de l'invention. Le dispositif représenté sur les figures 1 et 2 est destiné à assurer la fixation d'une lame métallique 2 déformable en appui vertical contre la base d'un rail R. Il comprend des moyens de déformation tel qu'un outil de vissage 10, un organe de serrage 3 qui sont asservis à des moyens de contrôle. L'organe de serrage 3 comporte un boulon tirefond 30 traversant la lame 2 et un écrou 31 vissé sur la tête du boulon 30 et venant en appui sur la face supérieure de la lame. La lame 2 avant serrage est représentée en traits interrompus sur la figure 1. Sur cette figure, l'outil de vissage 10 a été représenté avec arrachement de son mandrin 10a. Les moyens de contrôle comprennent au moins un et de préférence deux unités de mesure 1, 1' permettant la mesure directe, continue et automatique d'un signal proportionnel à la déformation de la lame 2 et principalement de sa flèche pendant le vissage de l'organe de serrage 3. Ce signal est transmis à un ensemble de trois comparateurs avec des seuils de déclenchement échelonnés correspondant à des séquences de travail de l'outil de vissage 10 par exemple : un serrage à vitesse rapide suivi d'un serrage lent et enfin d'un arrêt de serrage. Comme représenté sur la figure 1, l'unité de mesure 1 comprend un élément fixe constitué d'un capteur 11 disposé dans un champ magnétique créé à partir d'un circuit magnétique porté par un élément mobile 12. Le capteur 11 est un capteur à effet Hall qui comporte une plaquette 1 la reliée à un circuit électrique (non représenté). La plaquette lia est destinée à se déplacer de manière relative dans l'entrefer compris entre les deux aimants permanents 12a, 12b de polarités opposées qui constituent l'élément mobile 12. Chacun des éléments fixe 11 et mobile 12 est solidaire d'au moins un doigt d'appui 110,110', 120 formant palpeur et destiné à venir en contact permanent avec la lame 2 pour produire sous l'action de l'outil de vissage un déplacement relatif de l'élément mobile 12 par rapport à l'élément fixe 11. Ce déplacement induit une variation proportionnelle de signal électrique aux bornes du capteur. Ce signal est contrôlé de façon continue, traité et comparé à des valeurs de consigne avant d'être envoyé à l'outil 10 en vue de diminuer progressivement son couple de serrage. Le déplacement relatif de l'élément mobile 12 par rapport à l'élément fixe 11 correspond donc à l'amplitude de la déformation de la lame. Toutefois, cela n'est réalisé qu'à la condition que les doigts d'appui 110 de l'élément fixe il soient positionnés pour venir en contact avec des zones de référence de la lame 2, c'est-à-dire les zones où la déformation est nulle tandis que le doigt d'appui 120 de l'élément mobile 12 sera positionné pour venir en contact avec une zone où la déformation est maximum. Bien entendu, il est possible d'inverser cette configuration et de rendre le capteur mobile tandis que le circuit magnétique sera immobilisé. En général, la zone de déformation maximum pour une lame cintrée du type de celle qui est représentée sur les figures correspond sensiblement à la ligne médiane tandis que la zone de référence correspond aux bords latéraux de ladite lame. De préférence, on prévoit de rendre l'élément fixe 11 solidaire de deux doigts d'appui symétriques 110, 110' disposés latéralement de part et d'autre du doigt d'appui 120 de l'élément mobile 12. L'extrémité inférieure des doigts d'appui 110, 110', 120 est réalisée avec un profil arrondi de façon à assurer un positionnement stable du dispositif sur la lame 2. Le dispositif de l'invention comporte en outre un manchon 4 monté sur le mandrin 10a de l'outil 10 et destiné à supporter le bâti 13 des capteurs 1, 1'. Le manchon 4 est pourvu dans sa partie supérieure d'un ressort de rappel hélicoïdal 5 qui prend appui sur un flasque 6 de l'outil 10. Le ressort 5 maintient ainsi le manchon 4 dans une position basse sur le mandrin 10a, tout en permettant un déplacement vertical du manchon vers le haut par appui des doigts 110, 120 contre la lame 2. Ce déplacement s'effectue entre deux positions extrêmes délimitées par la course d'un ergot 7 ou d'une vis à tétons solidaire de la paroi interne du manchon 4 et qui coulisse dans une rainure de clavette 8 réalisée sur le mandrin 10a. La liaison entre la partie inférieure du manchon 4 et le bâti 13 de l'unité de mesure est assurée par un organe élastiquement déformable 9 tel qu'un Silentbloc ou une entretoise. L'élément fixe 1 1 et les doigts d'appui 110, 110' sont portés par le bâti 13. La plaquette 1 la s'étend horizontalement et est reliée au bâti 13 en étant fixée sur un support 1 lob. L'élément mobile 12 et le doigt d'appui 120 sont solidaires d'au moins une et de préférence deux brides symétriques 14, 14' qui maintiennent aussi les aimants 12a, 12b du circuit magnétique dans des positions verticales alignées à une distance déterminée l'un par rapport à l'autre. Les brides 14, 14' s'étendent horizontalement en étant montées sur un arbre vertical 16 coulissant en partie haute dans un palier de liaison 17 avec le bâti 13 en étant rappelé vers le bas par un ressort hélicoïdal 15. Pour éviter toute rotation de l'arbre 16, ce dernier est rendu solidaire par une entretoise horizontale 19 d'une tige verticale 18 coulissant également dans le palier de liaison 17. La combinaison entre le ressort 5 du manchon 4 et le ressort 15 de l'arbre 16 assure un contact d'appui permanent des doigts 110, 110', 120 sur la lame 2, toute en laissant une liberté en translation verticale de l'élément mobile 12 par rapport à l'élément fixe 11. On utilisera de préférence un ressort 15 dont la raideur est moins élevée que celle du ressort 5. Le ressort 15 assurant à lui seul un amortissement du dispositif au contact de la lame 2. Lors de l'opération de serrage de l'écrou 31 sur le boulon 30, la lame 2 se déforme élastiquement. Cette déformation est suivie en permanence par le doigt 120 qui descend au contact de la lame 2 en étant poussé par l'arbre 16 et le ressort 15. Le déplacement du doigt 120 vers le bas entraîne la descente des brides 14, 14' avec les aimants 12a, 12b ce qui fait varier la distance séparant l'aimant 12a ou 12b de la plaquette ila du capteur fixe. Le déplacement du champ magnétique créé par les aimants 12a, 12b de polarités opposées est transformé en une variation de courant électrique aux bornes de la plaquette lia selon une plage de mesure linéaire du capteur 11. Pour une amplitude de déformation de la lame 2 d'environ 4 mm, on réalise un circuit magnétique dont l'entrefer est de 7 mm. La variation proportionnelle du signal électrique recueilli aux bornes de la plaquette 1 la est alors comprise entre 2 et 5 V (en utilisant un capteur avec amplificateur opérationnel incorporé dans sa plage linéaire). Cette variation permet de piloter automatiquement l'outil de vissage 10 pendant l'opération de serrage de l'écrou 31. En ralentissant la vitesse du vissage quelques instants avant la cote finale souhaitée, on obtient une déformation contrôlée de la lame 2 et un appui satisfaisant sur le rail R. La figure 2 représente le dispositif de l'invention avec ses deux unités de mesure symétriques 1, 1' disposés de part et d'autre du mandrin 10a de l'outil de vissage 10. Cette configuration permet d'effectuer les opérations de serrage de chaque côté du rail R sans qu'il soit nécessaire de faire pivoter le dispositif, les unités 1, 1' avec leur capteur 11, 11' et leur circuit magnétique 12, 12' travaillant l'un sur le côté intérieur, l'autre sur le côté extérieur du rail. REVENDICATIONS 1. Dispositif de fixation d'une lame métallique déformable (2) comprenant des moyens de déformation par serrage de ladite lame en appui contrôlé sur un support et des moyens de contrôle de la déformation, caractérisé en ce que lesdits moyens de déformation sont asservis aux moyens de contrôle qui comprennent au moins une unité de mesure (1, 1') d'un signal proportionnel à la déformation constituée d'un élément fixe (11) et d'un élément mobile (12), chacun étant solidaire d'au moins un doigt d'appui (110, 110', 120) destiné à venir en contact permanent avec la lame (2) pour produire sous l'action des moyens de déformation un déplacement relatif desdits éléments fixe (11) et mobile (12); la valeur dudit signal étant contrôlée en vue de réduire progressivement le couple de serrage des moyens de déformation. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément fixe (11) est constitué d'un capteur à effet Hall placé dans l'entrefer d'un circuit magnétique porté par l'élément mobile (12). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit capteur (11) est pourvu d'une plaquette (1 la) s'étendant horizontalement dans l'entrefer du circuit magnétique constitué de deux aimants permanents (12a,12b) de polarités opposées portés verticalement par l'élément mobile (12). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément fixe (11) est solidaire de deux doigts symétriques d'appui (110, 110') positionnés pour venir en contact avec des zones de référence correspondant à une déformation nulle de lame (2). 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément mobile (12) est solidaire d'un doigt d'appui (120) mobile verticalement et positionné pour venir en contact avec une zone de déformation maximum de la lame (2). 6. Dispositif l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de déformation sont constitués d'un outil de vissage (10) agissant sur un organe de serrage (3) constitué d'un boulon tire-fond (30) sur lequel est vissée un écrou (31) qui vient en appui sur la face supérieure de la lame (2). 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un manchon (4) monté sur le mandrin (10a) de l'outil de vissage (10) et destiné à supporter le bâti (13) de ladite unité de mesure (1). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le manchon (4) est pourvu dans sa partie supérieure d'un ressort de rappel hélicoïdal(5) permettant un déplacement vertical dudit manchon (4) entre deux positions extrêmes délimitées par la course d'un ergot (7) à l'intérieur d'une rainure de clavette (8) ménagée sur le mandrin (lova). 9. Dispositif selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que le manchon (4) est relié dans sa partie inférieure au bâti (13) par un organe élastiquement déformable (9). 10. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que ledit élément fixe (11) et ses doigts d'appui (110, 110') sont portés par le bâti (13) fixé sur la partie inférieure du manchon (4). 11. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que ledit élément mobile (12) et son doigt d'appui (120) sont solidaires d'au moins une bride (14, 14') montée sur un arbre vertical (16) coulissant en partie haute dans un palier de liaison (17) avec le bâti (13) en étant rappelé vers le bas par un ressort hélicoïdal (15). 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en oe que ledit arbre (16) est rendu solidaire d'une tige verticale (18) coulissant dans le palier de liaison (17) de façon à interdire toute rotation de l'élément mobile (12). 13. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux unités de mesure symétriques (1, 1') montées de part et d'autre des moyens de déformation (10).