Brevet FR2795984A1 — publié le 20010112

DESCRIPTION La présente invention concerne un procédé pour identifier des défaillances fonctionnelles sur des dispositifs de serrage, notamment des dispositifs de serrage à genouillère à utiliser pour la construction de carrosseries dans l'industrie automobile. L'invention concerne en outre un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Etat de la technique On connait des dispositifs de serrage à genouillère dans de multiples constructions. Ils servent par exemple, pour la construction de carrosseries dans l'industrie automobile, à serrer et maintenir les unes contre les autres des tôles et autres pièces constituées de tôles, afin de pouvoir assembler durablement ces pièces entre elles, par exemple par soudage par points, sertissage ou analogues. De tels dispositifs de serrage à genouillère sont le plus souvent entraînés par pression d'air, ou bien encore électriquement (documents DEU 91 04 532.0, DE-U 93 11 132.0, DE-C 36 13 644). Lorsque des dispositifs de serrage, notamment des dispositifs de serrage à genouillère, sont mis en place dans des installations de production, ils sont non seulement soumis à l'usure habituelle, mais sont aussi exposés, par exemple, à de la poussière et de l'humidité, ou encore à des projections de soudure, ce qui peut engendrer des défaillances fonctionnelles. S'il se produit des défaillances fonctionnelles, en particulier dans des installations de production de l'industrie automobile, un seul dispositif de serrage peut engendrer l'arrêt de l'ensemble de la chaîne de fabrication, de sorte qu'un nombre considérable d'automobiles ne peuvent pas être fabriquées dans les délais prescrits. La conséquence en est une perte de production considérable, et donc des frais importants. L'expérience montre que, sur des dispositifs de serrage, les remises en cause du fonctionnement ne se produisent pas brusquement, mais s'établissent progressivement, jusqu'à arriver à une panne totale du dispositif de serrage concerné, par exemple d'un dispositif de serrage à genouillère. Un joint d'étanchéité endommagé peut en être responsable, tout comme la pénétration d'eau dans l'entraînement motorisé d'un dispositif de serrage à genouillère, le blocage de paliers ou analogues. Des pannes typiques pour des dispositifs de serrage à genouillère pour la construction de carrosseries dans l'industrie automobile sont par exemple: - I'encrassement par des projections de soudure (tôles galvanisées) - les dégâts causés par des collisions de robots, - les détériorations de paliers par nettoyage à la neige carbonique, - I'usure suite à des réglages et/ou une précontrainte incorrects, - la corrosion du mécanisme par de l'eau de refroidissement. On connait par le document DE-C 196 16 441 un dispositif de serrage à genouillère pour la construction de carrosseries, avec une tête de serrage qui est de forme rectangulaire dans une section dirigée orthogonalement à l'axe longitudinal de la tige de piston et qui est constituée de deux parties de boîtier, et avec un cylindre qui se raccorde en prolongement axial à l'extrémité côté cylindre de la tête de serrage, cylindre dans lequel est guidé en déplacement longitudinal et en étanchéité un piston à mettre sous pression en alternance de chaque côté au moyen d'un fluide sous pression, en particulier d'air comprimé, piston dont la tige de piston traverse axialement le cylindre et une cavité de la tête de serrage, une articulation à genouillère étant fixée à l'extrémité libre de la tige de piston, cette articulation étant couplée à un bras de serrage, avec des commutateurs de fin de course ou transmetteurs de position sous la forme de commutateurs miniatures, commutateurs inductifs, commutateurs pneumatiques ou capteurs, qui sont intégrés dans une cavité de la tête de serrage, ces commutateurs étant réglables les uns par rapport aux autres et étant disposés et fixés dans le sens axial de la tête de serrage sur un support qui constitue leur élément de recouvrement et forme une cassette d'interrogation interchangeable en entier sous forme de platine située dans la région d'une fente, la cassette d'interrogation possédant, vue de dessus, une forme de "T" avec un rail de fixation et une bride, à laquelle se raccorde un profil dont l'axe longitudinal s'étend parallèlement à l'axe longitudinal de la tige de piston, la cassette d'interrogation étant enfilée par le côté arrière du boîtier de la tête de serrage, par une étroite fente s'étendant dans la direction de l'axe longitudinal de la tige de piston et en conservant la possibilité de rapporter le dispositif de serrage à genouillère par les quatre côtés, notamment par le côté arrière, la cassette étant enfilée de telle sorte que le profilé étanche la fente vers l'extérieur le plus hermétiquement possible. On connaît déjà par le document US-C 5 875 417 un procédé pour identifier des défaillances fonctionnelles sur des dispositifs de serrage, pour lesquels on se sert également d'une valeur différentielle dont le dépassement ou sous-dépassement engendre le déclenchement automatique d'un signal d'alarme. On utilise ici des appareils de mesure de déplacement compliqués, qui sont coûteux. Les coûts de ces systèmes complexes ne sont en particulier pas en rapport avec le prix total de dispositifs de serrage, notamment de dispositifs de serrage à genouillère. Des appareils de mesure de déplacement d'une telle complexité peuvent être utilisés par exemple sur des presses qui sont très coûteuses, par exemple qui coûtent plusieurs millions de francs, de sorte qu'un appareil de mesure de déplacement dont le prix est, par exemple, de 60.000,-- francs ne comptera pas trop. Mais il est totalement exclu de monter des systèmes d'une telle complexité sur des dispositifs de serrage à genouillère, dont le prix n'est égal qu'à une faible fraction de celui de ces dispositifs de mesure de déplacement; en effet, I'ensemble de l'appareil serait alors invendable. A titre d'exemple, on a ainsi défini pour des presses coûteuses de grande taille, par formation de valeurs de référence, des courbes enveloppantes qui déclenchent des signaux donnés en cas de dépassement ou de sousdépassement. Mais ces systèmes de mesure sont eux aussi beaucoup trop coûteux et complexes pour pouvoir être utilisés dans des dispositifs de serrage, par exemple des dispositifs de serrage à genouillère. On connaît déjà, par la brochure de la société Pressotechnik à Weingarten intitulée " Einpress berwachung Typ SEW " (dispositif de surveillance de pressage type SEW), N 10.09 de mai 1993, un procédé pour identifier des défaillances fonctionnelles pour des dispositifs de mesure et de réglage ou encore comme dispositif de surveillance de pressage. On y renvoie également à l'interprétation statique et à sa consignation. Dans 80% des cas de détérioration, on constate d'abord une diminution de la vitesse de déplacement du dispositif de serrage. La panne totale se produit avec un décalage dans le temps. Le procédé selon l'invention permet d'intervenir à temps, et d'éviter des dégâts plus importants. But de l'invention La présente invention a pour but de fournir un procédé qui permette d'identifier précocement et de manière fiable des défaillances fonctionnelles sur des dispositifs de serrage individuels, notamment des dispositifs de serrage à genouillère à utiliser pour la construction de carrosseries dans l'industrie automobile. L'invention a également pour but de fournir un dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. Atteinte du but concernant le procédé Concernant le procédé, le but fixé est atteint par le fait que le procédé selon l'invention comprend les étapes suivantes: 1.1 définition d'une grandeur de référence, 1.2 parcours d'un nombre prédéterminé de cycles de serrage et enregistrement de la grandeur de référence, 1.3 détermination d'une valeur de référence moyenne pour la grandeur de référence choisie, 1.4 définition d'une valeur de référence maximale et d'une valeur de référence minimale, et 1. 5 exécution de cycles de serrage de telle sorte qu'un signal d'alarme est automatiquement déclenché en cas de dépassement de la valeur de référence maximale ou de sous-dépassement de la valeur de référence minimale. Quelques avantages Le procédé selon l'invention fournit un procédé d'avertissement précoce des pannes, chaque dispositif de serrage individuel étant surveillé en continu pendant toute sa durée d'utilisation. En cas de dépassement d'une valeur de référence minimale ou maximale, une alarme sonore etlou optique correspondante est déclenchée. On peut alors intervenir à temps, avant que des dégâts encore plus importants se produisent. On peut aussi de cette manière déplacer les travaux d'entretien devenus nécessaires dans une période non critique, par exemple lors du changement d'équipe en travail posté ou après une journée de travail, de sorte que les coûts autrement engendrés par la perte de production n'entrent pas en compte, ou du moins de façon moins importante. Dans le cas du procédé selon l'invention, chaque dispositif de serrage possède une microplaquette qui est dotée d'un programme adaptatif. On peut ainsi prédéterminer, par exemple, qu'on va se servir d'un nombre donné de cycles de serrage pour former une valeur moyenne calculée ou encore formée par la microplaquette elle-même. Dans le cas d'un dispositif de serrage à genouillère à utiliser pour la construction de carrosseries dans l'industrie automobile, on pourrait par exemple déterminer pendant les trente mille premiers cycles du dispositif concerné de serrage à genouillère le temps nécessaire pour un cycle, afin de définir ensuite une valeur moyenne, à laquelle on ajoutera éventuellement de façon empirique une majoration de sécurité afin de former une valeur de référence maximale ou minimale. Ces valeurs de référence sont ensuite consignées dans le programme de la microplaquette, et une alarme optique et/ou sonore est déclenchée en cas de dépassement de la valeur de référence maximale ou minimale, afin de pouvoir intervenir sur le dispositif de serrage à genouillère concerné. Avec le procédé selon l'invention, les différents dispositifs de serrage sont donc séparément surveillés en continu, de sorte qu'on peut intervenir à temps sur chaque dispositif de serrage individuel lorsque, du fait du dépassement ou sous- dépassement de la valeur de référence maximale ou minimale, s'annonce le risque d'une panne du dispositif de serrage concerné. L'équipement électronique nécessaire pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention peut être intégré d'une manière simple dans une boite logique existante, la dépense système sur le dispositif de serrage étant relativement faible, puisqu'on n'a pas besoin d'équipement de détection supplémentaire. On peut au contraire utiliser à cet effet les capteurs qui sont aujourd'hui de toute façon présents dans des dispositifs de serrage à genouillère ou analogues et qui sont destinés à détecter le bras de serrage ou encore le piston. De tels capteurs peuvent être disposés de façon inter- changeable sur le dispositif de serrage, par exemple selon la technique dite " à cassette ". On en trouvera des exemples dans les documents DE-C 196 16 441 et DE-U 93 11 132.0. Cette manière simple de procéder permet ainsi des mesures d'entretien préventif, qui permettent d'envisager de faibles durées d'immobilisation de l'installation. La signalisation de panne peut s'effectuer sous forme d'information en retour vers une commande par programme enregistré, par l'intermédiaire du système de bus ou de lignes supplémentaires. Autres formes de réalisation Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, on utilise comme grandeur de référence le temps nécessaire pour le cycle de serrage. A titre d'exemple, le programme de la microplaquette peut, pendant les trente mille premiers cycles déjà cités, apprendre quel est le temps nécessaire pour chaque cycle. Le programme de la microplaquette compare ensuite à chaque cycle le temps nécessaire pour ce cycle à la valeur moyenne formée, à laquelle on a éventuellement ajouté une majoration de sécurité. En cas de dépassement ou respectivement de sous-dépassement de la valeur de référence maximale ou respectivement minimale constituée de la valeur moyenne et de la majoration, I'alarme est déclenchée. Par exemple, une diode sur le capteur concerné peut s'allumer, ou un autre signal être mis en marche. Mais on peut aussi, selon une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, utiliser comme grandeur de référence la force qui est exercée lors du mouvement de va-et-vient de l'organe d'entraînement, par exemple d'un piston d'un dispositif de serrage à genouillère. Pour des tôles en aluminium par exemple, on peut prendre comme critère la sollicitation en pression des tôles, afin de déclencher un signal correspondant en cas de dépassement de la pression. Il est également possible, en cas de rouillure d'un cylindre et du grippage qui en résulte, de déclencher un signal pour le dispositif de serrage concerné lorsque la valeur de référence est dépassée ou sous-dépassée. Selon une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, on peut aussi se servir comme grandeur de référence d'une température, par exemple mesurée sur un entraînement. L'alarme est déclenchée en cas de dépassement ou de sous- dépassement de la valeur de référence maximale ou minimale concernée. Selon une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, à la suite du dépassement de la valeur de référence minimale ou maximale, une signalisation est transmise à une commande par programme enregistré. Atteinte du but concernant le dispositif Concernant le dispositif de serrage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, notamment un dispositif de serrage à genouillère à utiliser pour la construction de carrosseries dans l'industrie automobile, avec une tête de serrage à laquelle se raccorde un organe d'entraînement qui consiste en un piston à solliciter en alternance de chaque côté par pression de fluide, notamment par pression d'air, ou en un moteur électrique ou analogue, avec des capteurs sans contact tels que des commutateurs miniatures, des commutateurs inductifs, des commutateurs de fin de course ou analogues, qui lors du déplacement en va-et-vient de l'organe d'entraînement enregistrent alternativement la situation ou position respective de l'organe d'entraînement et/ou d'un organe de serrage et/ou d'un bras de serrage; concernant ce dispositif donc, le but fixé est atteint par le fait qu'une microplaquette à programme adaptatif est associée à un ou plusieurs des capteurs, laquelle surveille une grandeur de référence choisie du cycle de serrage et, en cas de dépassement ou de sousdépassement d'une valeur de référence prédéfinie, déclenche un signal vers une commande par programme enregistré. Quelques avantages Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, à la suite du déclenchement d'un signal, le capteur concerné peut être remis à une grandeur nulle par sa microplaquette. Cela permet une construction simple. Si, par exemple, la diode ou analogue pour le dispositif de serrage concerné est alimentée en énergie à la suite du déclenchement d'une alarme, I'appareil concerné peut être ultérieurement remis à zéro, après avoir remédié à la défaillance. On peut par exemple mettre à zéro la valeur de référence qui se trouve en mémoire. Il est en outre possible de mettre à zéro l'état du compteur des actionnements d'ouverture détectés. Le processus de remise à zéro peut être déclenché en enfonçant une touche de commande. Un capteur raccordé est, dès qu'une touche est enfoncée, alimenté en tension électrique. Lorsque la touche n'est plus enfoncée, tant le capteur que l'appareil de commande sont hors tension. Dans les capteurs concernés, on peut trouver des données mémorisées concernant le nombre d'actionnements d'ouverture détectés et éventuellement une valeur de référence pour évaluer le temps nécessaire pour l'ouverture d'un dispositif de serrage à force, et/ou la force et/ou la température. Ces données peuvent être entrées dans le capteur au moyen d'un appareil électronique correspondant. Un tel appareil est compact et facilement transportable. L'invention est illustrée - pour partie de façon schématique - sur les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une représentation du genre diagramme pour un système d'avertissement précoce par l'évaluation en continu du temps de fermeture du dispositif de serrage, et la figure 2 est une représentation schématique du temps de fermeture pour l'évaluation indirecte de l'état du mécanisme de serrage. Sur la figure 1, on a représenté en ordonnée les temps de fermeture AT, et en abscisse les cycles de serrage n d'un dispositif de serrage à genouillère. Comme on peut le constater, on forme d'abord une valeur de référence sur un certain nombre de cycles de serrage (mouvement d'ouverture et de fermeture d'un bras de serrage = un cycle). Les cycles de serrage n sur lesquels on détermine la valeur de référence sont désignés par la section A sur la figure 1. A partir des valeurs différentielles maximales et minimales, on peut calculer une valeur moyenne respective par course de serrage pour le dispositif de serrage concerné. En partant de cette valeur moyenne, on peut fournir une certaine majoration de sécurité, par exemple vers le haut et vers le bas, qui a été indiquée sur la figure 1 respectivement par max + x % et min - x %. Cette majoration de sécurité peut être par exemple de + 30% sur la figure 1. Le risque de panne totale apparaît en cas de dépassement de la valeur de majoration de 30%, donc AT + 30%. Cela est représenté par un petit cercle à l'atteinte par la courbe de temps de la valeur de référence + 30%, ce cercle étant désigné par la référence numérique 1. La référence 1 désigne, pour notre exemple supposé, le temps de fermeture AT + 30%, et signale le risque d'une panne totale. Une signalisation est alors immédiatement transmise à la commande par programme enregistré. La section B désigne la comparaison continue entre valeur réelle et valeur de consigne. A l'inverse, on peut supposer une rupture du bras de serrage en cas d'atteinte de la valeur inférieure - x %, donc dans l'exemple supposé de la ligne inférieure - 30%. Bien évidemment, on peut déterminer différemment les majorations + 30%, également de façon empirique, par exemple les prévoir plus grandes ou plus petites. La figure 2 représente le temps de fermeture pour l'évaluation indirecte de l'état du mécanisme de serrage. On a porté en ordonnée les signaux et en abscisse les temps de fermeture AT. L'état régnant au-dessus du point zéro en ordonnée est l'état " commutateur fermé ", tandis que l'état régnant en dessous de ce point zéro est l'état " commutateur ouvert ". Par analogie, on a représenté au-dessus du système de coordonnées un dispositif de serrage à genouillère à l'état ouvert (bras de serrage pivoté à 45 vers le haut) et à l'état fermé (bras de serrage horizontal). Liste des documents cités DE-C 196 16 441 DE-C 36 13 644 DE-U 93 11 132.0 DE-U 91 04 532.0 US-C 5 875 417 Brochure de la société Pressotechnik à Weingarten intitulée " Einpress berwachung Typ SEW " (dispositif de surveillance de pressage type SEW), N 10.09 de mai 1993. REVENDICATIONS 1. Procédé pour identifier des défaillances fonctionnelles sur des dispositifs de serrage, notamment des dispositifs de serrage à genouillère à utiliser pour la construction de carrosseries dans l'industrie automobile, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: 1.1 définition d'une grandeur de référence, 1.2 parcours d'un nombre prédéterminé de cycles de serrage et enregistrement de la grandeur de référence, 1.3 détermination d'une valeur de référence moyenne pour la grandeur de référence choisie, 1.4 définition d'une valeur de référence maximale et d'une valeur de référence minimale, et 1.5 exécution de cycles de serrage de telle sorte qu'un signal d'alarme est automatiquement déclenché en cas de dépassement de la valeur de référence maximale ou de sous-dépassement de la valeur de référence minimale. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise comme grandeur de référence le temps nécessaire pour le cycle de serrage. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise comme grandeur de référence la force qui est exercée lors du mouvement de va-et- vient de l'organe d'entraînement, par exemple d'un piston d'un dispositif de serrage à genouillère. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on se sert comme grandeur de référence d'une température, par exemple mesurée sur un entraînement. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à la suite du dépassement de la valeur de référence minimale ou maximale, une signalisation est transmise à une commande par programme enregistré. 6. Dispositif de serrage, notamment dispositif de serrage à genouillère à utiliser pour la construction de carrosseries dans l'industrie automobile, pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, avec une tête de serrage à laquelle se raccorde un organe d'entraînement qui consiste en un piston à solliciter en alternance de chaque côté par pression de l fluide, notamment par pression d'air, ou en un moteur électrique ou analogue, avec des capteurs sans contact tels que des commutateurs miniatures, des commutateurs inductifs, des commutateurs de fin de course ou analogues, qui lors du déplacement en va-et-vient de l'organe d'entraînement enregistrent alternativement la situation ou position respective de l'organe d'entraînement et/ou d'un organe de serrage et/ou d'un bras de serrage, caractérisé en ce qu'une microplaquette à programme adaptatif est associée à un ou plusieurs des capteurs, laquelle surveille une grandeur de référence choisie du cycle de serrage et, en cas de dépassement ou de sous-dépassement d'une valeur de référence prédéfinie, déclenche un signal vers une commande par programme enregistré. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'à la suite du déclenchement d'un signal, le capteur concerné peut être remis à une grandeur nulle par sa microplaquette.