Brevet FR2724129A1 — publié le 19960308

" Dispositif de vissage pour le serrage commandé par ultra- son d'une liaison à vis Etat de la technique invention concerne un. dispositif de vissage pour le serrage commandé par ultrason d'une liaison à vis, comprenant des moyens pour transmettre un signal entre une installation d'exploitation et un élément oscillant sur la tête de la liaison à vis ainsi qu'un axe d'entraînement en rotation, dans lequel se trouve au moins un élément de transmission électrique s'étendant axialement pour trans- mettre les signaux, l'axe d'entraînement en rotation pou- vant être relié à un outil de vissage qui comporte une cavité continue axialement, correspondante, pour au moins un élément de transmission. On connaît déjà un tel dispositif de vissage (EP 460 920 Al), dans ce dispositif, un axe d'entraînement en rotation est relié à un outil de vissage par l'intermé- diaire de broches radiales, à la fois dans la direction pé- riphérique et dans la direction axiale, par une liaison par la forme. L'amplitude du couple à transmettre est limitée par les contraintes de cisaillement des broches. De plus, dans ce dispositif de vissage connu, il n'est pas possible de remplacer simplement l'outil. Avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un dispositif de vissage du type défini ci-dessus caractérisé en ce que l'axe d'entraînement par rotation et l'outil de vissage peuvent être reliés par une liaison en rotation, par un ac- couplement polygonal avec la forme polygonale extérieure et la forme polygonale intérieure correspondante et au niveau de la forme polygonale extérieure radialement à l'extérieur se trouve au moins une rainure annulaire qui pénètre par- tiellement et au niveau du polygone intérieur se trouve au moins un perçage traversant la paroi du polygone intérieur et en ce que chaque fois un organe de liaison se loge dans au moins un perçage et pénètre en position de liaison entre l'axe d'entraînement en rotation et l'outil de vissage dans la rainure annulaire par une liaison par la forme, l'organe de liaison étant bloqué axialement en position de liaison par un élément de blocage. Le dispositif de vissage selon l'invention of- fre l'avantage par rapport à l'état de la technique, de permettre la transmission d'un couple plus important entre l'axe d'entraînement en rotation et l'outil de vissage; en même temps, cela permet de remplacer simplement l'outil. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: - l'accouplement polygonal est en forme de qua- tre pans et la forme polygonale mâle est prévue sur l'axe d'entraînement en rotation et la forme polygonale femelle (32) sur l'outil de vissage; - au moins un perçageen forme de corde de cer- cle dans la direction tangentielle par rapport à la rainure annulaire passant dans l'outil de vissage pour couper le polygone intérieur au niveau d'une arête de l'outil de vis- sage; - l'élément de fixation est au moins partielle- ment en forme d'anneau et s'applique extérieurement contre la périphérie de l'outil de vissage; - l'élément de fixation est réalisé par un étrier en un matériau élastique qui s'étend sur un arc de cercle de plus d'un quart de cercle et dont une extrémité fait corps avec l'organe de liaison; - l'outil de vissage comporte au niveau d'au moins un perçage au moins une rainure partiellement péri- phérique (38) pour recevoir l'élément de blocage; - au niveau du polygone intérieur dans la paroi il y a deux perçages recevant chaque fois un organe de liaison en forme de broche arrivant jusque dans la rainure annulaire et les deux organes de liaison sont reliés par un élément de blocage en forme d'étrier. La réalisation de l'outil de vissage avec un élément à six pans extérieur en forme de clé pour vis à six pans creux est particulièrement avantageuse, cet élément traversant axialement l'élément de transmission en étant isolé électriquement de celui-ci par un manchon isolant. Ainsi, le dispositif de vissage peut également s'utiliser pour visser des vis à six pans creux. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de plusieurs exemples de réalisation représentés schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une coupe longitudinale d'une partie d'un dispositif de vissage, du côté de l'outil, se- lon un premier exemple de réalisation, - les figures 2 et 2b correspondent à une coupe transversale selon la ligne II-II de la figure 1, - les figures 2a et 2c montrent différents élé- ments de fixation, - la figure 3 montre une coupe transversale d'un dispositif de vissage selon un troisième exemple de réalisation de l'invention, - la figure 4 est une coupe longitudinale d'une partie du côté de l'outil d'un dispositif de vissage selon un quatrième exemple de réalisation. Description des exemples de réalisation Selon la figure 1, la référence 10 concerne la partie avant, située du côté de l'outil, dans un dispositif de vissage. Le dispositif de vissage 10 est muni d'un axe d'entraînement en rotation 11 entraîné en rotation par un moteur non représenté. L'extrémité de l'axe d'entraînement 11 représentée à la figure 1, comporte un logement d'outil 12 recevant un outil de vissage 13 servant à serrer une liaison vissée. A titre d'exemple seule une vis 14 de la liaison vissée est représentée. Le dispositif de vissage 14 peut toutefois être également appliqué contre l'écrou d'une liaison vissée. L'outil de vissage 13 se présente par exem- ple sous la forme d'une coquille, muni d'une cavité 15 réa- lisée en forme de six pans creux, pour recevoir la tête à six pans de la vis 14. Sur la face frontale de la tête de vis 16, il y a un organe oscillant 19 couplé en oscillation avec la vis 14. L'organe oscillant 19 est par exemple un cristal piézo- électrique qui génère des oscillations acoustiques à haute fréquence sous l'effet d'une excitation électrique corres- pondante pour conduire ces oscillations dans la liaison vissée. Inversement, le cristal piézo-électrique reçoit les oscillations en échos de la liaison vissée et transforme celle-ci en des signaux d'échos correspondants. La compa- raison des signaux d'excitation et les signaux d'échos dans une installation d'exploitation 17 représentée schématique- ment permet de déterminer de manière connue de l'état de serrage de la liaison vissée et ainsi le couple de vissage instantané. Le dispositif de vissage 10 est équipé de moyens 20 pour commander l'organe oscillant 19 et fournir des signaux en retour. Les moyens 20 comprennent un élément de transmission 21 qui traverse principalement, axialement l'intérieur de l'axe d'entraînement en rotation 11. Le cou- ple de transmission 21 est réalisé à son extrémité du côté de l'outil, en deux parties, avec une broche de contact 22, coulissant télescopiquement dans la direction axiale, et chargée par un ressort 23 agissant dans la direction de la vis 14. L'élément de transmission 21 est de forme cylindri- que creuse correspondante pour permettre à la broche de contact 22 de s'y mouvoir élastiquement dans la direction axiale. La pointe libre de l'élément de transmission 21 ou de sa broche de contact 22 porte une surface de contact 24 servant à commander l'élément oscillant 19 prévu sur la tête de vis 16 et qui arrive ainsi en appui sur celui-ci lorsque l'outil de vissage 13 est appliqué contre la vis 14. Le circuit électrique de l'élément oscillant 19 est fermé par un conducteur de mise à la masse 25. La mise à la masse par le conducteur 25 se fait par l'intermédiaire de la tête de vis 16 dont la surface comporte l'organe os- cillant 19. Le conducteur de masse 25 est réalisé sensible- ment en forme de manchon et il entoure la broche de contact 22 ainsi que l'élément de transmission 21 dans la partie avant du dispositif de vissage 10. L'élément de transmis- sion 21 et le conducteur de masse 25 sont isolés électri- quement par un élément isolant 26 ou encore en étant écartés dans l'espace au niveau de la broche de contact 22. Le conducteur de masse 25 est guidé axialement dans l'axe d'entraînement en rotation 11 et il peut coulis- ser élastiquement dans la direction axiale comme la broche de contact 22. Il est ainsi sollicité vers l'avant, dans la direction axiale par l'élément élastique 27. Lorsqu'on ap- plique l'outil de vissage 13 contre la vis 14, la face frontale 28 libre du conducteur de masse 25 touche la tête de vis 16 conductrice d'électricité, avec une distance ra- diale par rapport à l'organe oscillant 19. Le dispositif de réception d'outil 12 est réa- lisé sous la forme d'un élément polygonal mâle 31 et l'ou- til de vissage 13 comporte un logement polygonal femelle 32 correspondant; dans l'exemple de réalisation il s'agit par exemple d'un logement carré. Il est clair qu'inversement, le polygone extérieur 31 peut être prévu sur l'outil de vissage 13 et le polygone intérieur sur le support d'outil 12. L'ensemble du polygone extérieur 31 et du polygone in- térieur 32 correspond à un accouplement polygonal pour transmettre un couple de l'axe d'entraînement en rotation 11 à la liaison à vis. Sensiblement au milieu du support d'outil 12, il y a une rainure annulaire 33. Cette rainure annulaire 33 reçoit deux organes de liaison 34 arrivant radialement. Les organes de liaison 34 sont prévus chaque fois dans des per- çages 35 diamétralement opposes, traversant radialement la paroi de l'outil de vissage 13. Il peut y avoir plus ou moins de perçages 35 avec des organes de liaison 34 corres- pondants; toutefois, il y a au moins un perçage 35 rece- vant un organe de liaison 34. Les organes de liaison 34 sont en forme de bro- ches et leur extrémité 36 pénétrant dans la rainure annu- laire 33 est arrondie. On utilisera autant que faire se peut des broches normalisées. Lorsque l'organe de liaison 34 vient en prise dans la rainure annulaire 33, l'outil de vissage 13 est fixé axialement par une liaison par la forme sur le support d'outil 12. Les organes de liaison 34 sont recouverts radialement à l'extérieur par un élément de fixation 37 qui les maintient en position de liaison. L'élément de fixation 37 est de forme annulaire; il s'agit par exemple d'un anneau torique, élastique. Les organes de liaison 34 en forme de broches ont un certain jeu dans les perçages 35 si bien qu'après enlèvement de l'élément de fixation 37 ils peuvent glisser vers l'extérieur et se dé- gager de la rainure annulaire 33 permettant ainsi d'enlever l'outil de vissage 13 de l'axe d'entraînement 11. A la pé- riphérie extérieure de l'outil de vissage 13 au niveau des perçages 35, il y a une rainure périphérique 38 recevant l'élément de fixation 37. La figure 2 laisse apparaître dans sa courbe transversale, les parties utilisées pour la liaison selon l'invention entre l'axe d'entraînement en rotation 11 et l'outil de vissage 13. La rainure annulaire 33 du support d'outil 13 se trouve uniquement au niveau des arêtes res- pectives 40 du polygone extérieur 31 de sorte que la sec- tion de l'axe d'entraînement en rotation 11 et ainsi le couple résistant polaire n'est affaibli que de manière né- gligeable. De toute façon, les arêtes 40 ne participent pas de manière importante à augmenter la résistance pour les contraintes en torsion. Les perçages 35 de l'outil de vis- sage 13 sont prévus de façon correspondant au niveau des arêtes 40 du profil polygonal 30 pour que les organes de liaison 34 puissent pénétrer dans la rainure annulaire 33. L'élément de fixation 37 maintient les organes de liaison, dans la position de liaison représentée à la figure 2, de manière à ce qu'ils ne puissent s'échapper radialement vers l'extérieur. L'élément de fixation 37 peut avoir selon la figure 2a, à échelle réduite par rapport à la figure 2, un mode de réalisation en forme d'étrier 37a en arc de cercle, réalisé par exemple en acier à ressort, et reliant les ex- trémités radialement extérieures des deux organes de liai- son 34. Les pièces identiques ou de même fonction que dans les exemples de réalisation suivants portent les mêmes références. L'étrier 37a peut pénétrer dans la rainure pé- riphérique 38 pour le blocage en position, comme l'élément de fixation annulaire 37 selon le premier exemple de réali- sation. Il est clair que l'élément de fixation 37 et les organes de liaison 34 sont réalisés en une seule pièce en acier à ressort, par pliage des extrémités de l'étrier 37a. L'élément de fixation de blocage 37 peut égale- ment être constitué seulement d'un organe de liaison 34 comme à la figure 2c. L'étrier 37a est cintré en arc de cercle et son rayon extérieur est adapté au rayon de l'ou- til de vissage 13; il occupe plus d'un quart d'arc de cer- cle. De cette façon, l'organe de liaison 34 se bloque très simplement dans le perçage 35 car il suffit d'engager l'or- gane de liaison 34 dans le perçage 35, l'étrier 37a qui est de préférence en acier à ressort s'écartant élastiquement pour s'appliquer contre la périphérie extérieure de l'outil de vissage 13 avec précontrainte. Selon la figure 2b, on peut placer de tels élé- ments de blocage 37 avec leur organe de liaison 34, de ma- nière décalée l'un par rapport à l'autre. L'étrier 37a occupera alors avantageusement moins d'un demi cercle. Une rainure périphérique 38 n'est pas indispensable. Un tel or- gane de blocage 37 avec un organe de liaison 34 peut servir avantageusement à fixer n'importe quel outil de vissage. Pour pouvoir commander l'organe oscillant 19 même lorsque l'outil de vissage 13 n'est pas appliqué com- plètement sur la tête de vis 16, la face frontale de l'ou- til de vissage 13 (figure 1) tournée vers la vis 14 comporte une cavité circulaire 30, axiale réalisée par exemple par une gorge périphérique de plus grand diamètre que le cercle circonscrit à la tête de vis 16. La vis 16 peut ainsi pénétrer dans l'outil de vissage 13 même lorsque les arêtes du logement de réception 15 et de la tête de vis 16 ne correspondent pas, à l'intérieur de l'outil 13 pour garantir un contact électrique parfait. Cela est précisé- ment avantageux lorsqu'il n'y a pas de conducteur de masse supplémentaire 25 et que la mise à la masse se fait par l'outil de vissage 13 ou si le conducteur de masse 25 et la broche de contact 22 doivent être protégés et ne viennent pas axialement en saillie par rapport au logement 15 lors- que l'outil de vissage 13 est engagé sur la tête de vis 16. Dans ce cas, pour appliquer complètement l'ou- til de vissage 13 il faut que les arêtes soient mises en concordance par rotation à l'aide de l'entraînement. Lors- que l'outil de vissage 13 est complètement appliqué, la tête de vis 16 avance axialement pendant le vissage à l'in- térieur de l'orifice de réception et la broche de contact 22, qui continue de pousser, et le conducteur de masse 25 assurent une alimentation sans interruption de l'élément oscillant 19. La figure 3 montre un troisième exemple de réa- lisation d'une liaison par la forme, de l'axe d'entraîne- ment en rotation 11 et de l'outil de vissage 13. Dans ce cas, la liaison en rotation entre l'axe d'entraînement 11 et l'outil de vissage 13 est assurée par un quatre pans. Le polygone extérieur 31 qui est également réalisé sur l'axe d'entraînement en rotation 11, comporte une rainure annu- laire 33 au niveau des arêtes 40. Toutefois, il est prévu uniquement un perçage 35 dans la paroi de l'outil de vis- sage 13; ce perçage a la forme d'une corde, tangente à la rainure annulaire 33 et coupant l'une des quatre arêtes.40 pour qu'un organe de liaison 34 placé dans le perçage 35 pénètre dans la rainure 33 par une liaison par la forme et bloque l'outil de vissage 13 sur le support d'outil 12 par une liaison par la forme. L'organe de liaison 34 est égale- ment en forme de broche. A la périphérie de l'outil de vis- sage 13 on a réalisé une gorge 38 recevant comme dans le premier exemple de réalisation selon les figures 1 et 2, un élément de blocage annulaire non représenté à la figure 3, et qui maintient l'organe de liaison 34 dans sa position de liaison. Le quatrième exemple de réalisation selon la figure 4 montre la partie d'un dispositif de vissage 10 du côté de l'outil, ce dispositif étant essentiellement réali- sé comme dans le premier ou le second exemple de réalisa- tion. L'outil de vissage 13 présente toutefois ici une forme extérieure en six pans 45, à la manière d'une clé alêne, venant en prise par une liaison en rotation avec la forme en six pans en creux d'une vis 14. L'élément de transmission 21 traverse l'outil de vissage 13 complètement dans la direction axiale avec sa broche de contact 22 qui peut également s'échapper contre la force d'un ressort. L'organe oscillant 19 est prévu au milieu au fond de la cavité à six pans femelle de la vis 14. La broche de contact 22 et l'outil de vissage 13 sont isolés électriquement par un manchon isolant 47 au niveau de la forme polygonale mâle 45. Pour des raisons d'encombrement, il n'y a pas ici de liaison à la masse comme dans le premier exemple de réalisation. Au lieu de cela, la liaison à la masse est réalisée par les pièces conductrices d'électricité consti- tuées par la tête de vis 16, l'outil de vissage 13 et l'axe d'entraînement en rotation 11. il R E V E N D I C A T IONS 1) Dispositif de vissage pour le serrage com- mandé par ultrason d'une liaison à vis, comprenant des moyens (20) pour transmettre un signal entre une installa- tion d'exploitation (17) et un élément oscillant (19) sur la tête (16) de la liaison à vis ainsi qu'un axe d'entraî- nement en rotation (11), dans lequel se trouve au moins un élément de transmission électrique (21, 25) s'étendant axialement pour transmettre les signaux, l'axe d'entraîne- ment en rotation (11) pouvant être relié à un outil de vis- sage (13) qui comporte une cavité (15) continue axialement, correspondante pour au moins un élément de transmission (21, 25), caractérisé en ce que l'axe d'entraînement en ro- tation (11) et l'outil de vissage (13) peuvent être reliés par une liaison en rotation, par un accouplement polygonal (31, 32) avec la forme polygonale extérieure (31) et la forme polygonale intérieure correspondante (32), et au ni- veau de la forme polygonale extérieure (31), radialement à l'extérieur il y a au moins une rainure annulaire (33), qui pénètre partiellement et au niveau du polygone intérieur (32) il y a au moins un perçage (35) qui traverse la paroi du polygone intérieur (32) et en ce que chaque fois un or- gane de liaison (34) se loge dans au moins un perçage (35) et pénètre en position de liaison entre l'axe d'entraîne- ment en rotation (11) et l'outil de vissage (13) dans la rainure annulaire (33) par une liaison par la forme, l'or- gane de liaison (34) étant bloqué axialement en position de liaison par un élément de blocage (37). 2) Dispositif de vissage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'accouplement polygonal (31, 32) est en forme de quatre pans et la forme polygonale mâle (31) est prévue sur l'axe d'entraînement en rotation et la forme polygonale femelle (32) sur l'outil de vissage (13). 3) Dispositif de vissage selon l'une des reven- dications 1 ou 2, caractérisé par au moins un perçage (35) en forme de corde de cercle dans la direction tangentielle par rapport à la rainure annulaire (33) passant dans l'ou- til de vissage (13) pour couper le polygone intérieur (32) au niveau d'une arête (40) de l'outil de vissage (13). 4) Dispositif de vissage selon l'une des reven- dications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un or- gane de liaison (34) est en forme de broche. ) Dispositif de vissage selon l'une des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de fixation (37) est au moins partiellement en forme d'anneau et s'applique extérieurement contre la périphérie de l'ou- til de vissage (13). 6) Dispositif de vissage selon la revendication , caractérisé en ce que l'élément de fixation (37) est réalisé par un étrier (37a) en un matériau élastique qui s'étend sur un arc de cercle de plus d'un quart de cercle et dont une extrémité fait corps avec l'organe de liaison (34) 7) Dispositif de vissage selon l'une des reven- dications 4 ou 5, caractérisé en ce que l'outil de vissage (13) comporte au niveau d'au moins un perçage (35), au moins une rainure partiellement périphérique (38) pour re- cevoir l'élément de blocage (37). 8) Dispositif de vissage selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément de fixation annulaire (37) est constitué par un anneau torique. 9) Dispositif de vissage selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'au niveau du polygone intérieur (31), dans la paroi il y a deux perçages (35) recevant cha- que fois un organe de liaison (34) en forme de broche arri- vant jusque dans la rainure annulaire (33) et les deux organes de liaison (34) sont reliés par un élément de blo- cage (37) en forme d'étrier. ) Dispositif de vissage selon l'une des re- vendications précédentes, caractérisé en ce que l'outil de vissage (13) comporte à son extrémité opposée à l'axe d'en- traînement en rotation (11), une forme de six pans creux en coquille, et frontalement il comporte une cavité périphéri- que (30), axiale, dont le diamètre est supérieur à celui du cercle circonscrit à la tête de vis (16). 11) Dispositif de vissage selon l'une des re- vendications précédentes, caractérisé en ce que l'outil de vissage (13) est muni d'un six pans extérieur (45) en forme de clé alêne.