Brevet FR2894505A1 — publié le 20070615

Ensemble d'outillage comprenant au moins un outil et un bloc de contrôle de l'outil, reliés par une liaison câblée assurant le transfert d'alimentation et de données. Le domaine de l'invention est celui de l'outillage. Plus précisément, l'invention concerne l'outillage industriel, et en particulier, mais non exclusivement, les outillages prévus pour exercer un vissage avec un couple déterminé. Dans le domaine de l'invention, les outils de vissage sont très largement utilisés dans le secteur industriel, que les outils soient fixes (ce qui comprend les outils montés sur machines ou sur les manipulateurs) ou portatifs. Ces outils peuvent intégrer des moyens moteurs électriques ou pneumatiques selon les applications envisagées. Selon une mise en oeuvre répandue de ces outils illustrée par la figure 1, les outils sont reliés par une connectique 2 appropriée à un contrôleur électronique 3 (sous forme d'un coffret relié à une alimentation électrique) permettant de programmer un nombre important de cycles de fonctionnement (par exemple 250 cycles), chaque cycle pouvant être composé de 20 phases de fonctionnement. Ces cycles peuvent être programmés directement à partir d'un clavier que comporte le coffret électronique ou par un logiciel de programmation associé (le ou les coffrets étant alors reliés au système de programmation par un réseau de type terrain, ethernet ou autres). Ces systèmes permettent d'assurer une traçabilité des opérations effectuées par l'outil, en assurant par exemple l'enregistrement de résultats tels que le couple final de vissage, l'angle final de vissage, la date et l'heure des opérations ou encore les courbes représentatives de la qualité (bonne ou mauvaise, en fonction de paramètres prédéterminés) du vissage effectué. L'outil lui-même peut également comporter des moyens d'indications de la qualité de vissage, par exemple en fournissant un compte-rendu Bon/Mauvais visualisable à l'aide de leds. On comprend que les systèmes de ce type permettent d'effectuer une gamme étendue d'opérations de paramétrage et de contrôle. Toutefois, comme cela a été mentionné précédemment, les ensembles d'outillage tels que ceux qui viennent d'être décrits nécessitent le recours à des 5 réseaux de connectique plus ou moins conséquents pour relier les contrôleurs aux outils et, les contrôleurs aux matériels de programmation. Ces réseaux connectiques comprennent des câbles du type multiconducteurs, généralement assez gros et chers, ce qui tend à : augmenter le coût global de l'ensemble d'outillage correspondant ; nuire à la maniabilité de l'outil. De plus, des dispositifs optionnels ajoutés sur l'outil (lecteur de codes à barres, système de lecture d'étiquette radio fréquence, ...) demandent des liaisons supplémentaires, qui sont soit passées sur un deuxième câble, soit intégrées dans le câble principal, mais au prix de l'ajout de conducteurs. 15 Certaines réalisations permettent de transférer sur liaison série, plusieurs de ces signaux (accès mémoire, boutons, ...) mais en aucun cas l'alimentation de l'électronique nécessaire au fonctionnement de la carte électronique implantée dans l'outil. Bien entendu, ces réseaux connectiques impliquent des contraintes en 20 termes d'installation et d'implantation, ceci d'autant plus dans des environnements industriels encombrés et/ou soumis à des perturbations électromagnétiques. On comprend que ces contraintes peuvent se traduire par une augmentation du coût d'exploitation. 25 De plus, dans certaines applications industrielles, le nombre d'outils sur site peut atteindre un nombre important, ce qui tend à alourdir considérablement l'installation, la maintenance et le suivi des réseaux de connectique. En outre, ce type de mise en oeuvre ne va pas dans le sens d'une grande souplesse lorsqu'il s'agit de réorganiser l'implantation d'un site. 30 Selon une autre technique connue, l'outil est relié au secteur électrique de 10 façon à alimenter une électronique de commande intégrée à l'outil. Dans ce cas, l'outil dispose d'un petit afficheur et de quelques boutons de commande. Toutefois, les outils de ce type ne permettent de paramétrer qu'un nombre limité de fonctions. Ceci est notamment dû au fait que l'espace disponible sur l'outil pour l'afficheur et les boutons de commande est nécessairement limité. Par conséquent, on ne dispose pas avec ces outils de moyens simples permettant d'effectuer un paramétrage complet et/ou de visualiser des données de fonctionnement (résultat de serrage, diagnostic de panne...). En effet, ces outils n'intègrent pas de moyens de raccordement autres que ceux permettant leur alimentation électrique. L'invention a notamment pour objectif de pallier les inconvénients de l'art antérieur. Plus précisément, l'invention a pour objectif de proposer une technique de liaison entre les outils et les blocs de contrôle qui soit notablement moins chère et plus simple à mettre en oeuvre que les réseaux de connectique de l'art antérieur. L'invention a également pour objectif de fournir une telle technique de liaison dont les effets sur la maniabilité des outils soient limités. L'invention a aussi pour objectif de fournir une telle technique de liaison qui soit compatible avec l'ajout et/ou des évolutions de fonctions sur l'outil. Encore un autre objectif de l'invention est de fournir une telle technique de liaison qui soit simple de conception et qui puisse être mise en oeuvre avec des composants courants. Ces objectifs ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints grâce à l'invention qui a pour objet un ensemble d'outillage comprenant au moins un outil incluant des moyens moteurs reliés à une alimentation électrique et des moyens de commande et/ou de contrôle embarqués desdits moyens moteurs, ledit ensemble comprenant au moins un bloc de contrôle distinct dudit outil et incluant des moyens de commande primaires destinés à communiquer avec lesdits moyens de commande et/ou de contrôles embarqués, ledit bloc de contrôle incluant au moins une alimentation électrique, une liaison câblée reliant ledit outil audit bloc de contrôle, caractérisé en ce que ladite liaison câblée est prévue pour transférer du courant électrique dudit bloc de contrôle au moins auxdits moyens de commande et/ou de contrôle et pour transférer des données entre lesdits moyens de commande primaires et lesdits moyens de commande embarqués. De cette façon, on peut mettre en oeuvre, entre les outils et les blocs de contrôle, une liaison câblée qui soit notablement plus simple et moins coûteuse que les câbles multiconducteurs de l'art antérieur. Une liaison câblée selon l'invention assure donc tant l'alimentation des composants électriques de l'outil que le transfert de données. Comme cela va apparaître plus clairement par la suite, une telle technique de liaison permet de passer tous les signaux de contrôle de l'outil, ainsi que l'alimentation de la carte électronique à travers quatre fils seulement. Le câble complet ne comporte donc plus que quatre fils pour l'alimentation du moteur (trois phases et une masse) et quatre fils pour la liaison numérique et l'alimentation de l'électronique embarquée de l'outil. Comparée aux câbles multiconducteurs classiquement mis en oeuvre, une liaison câblée selon l'invention peut présenter une section de dimensions réduites, ce qui améliore la maniabilité de l'outil ou à tout le moins limite les effets négatifs sur celle-ci. Selon une solution préférée, ladite liaison câblée est du type Power Over Ethernet . Une telle technologie, permet de superposer et de passer sur un même support filaire : l'alimentation de la carte de l'outil : 48V 350 mA sur quatre fils (deux paires torsadées) ; - les données numériques sur un support filaire (deux paires de fils torsadées) adapté à une liaison fiabilisée. De plus, cette technologie permet d'utiliser des composants électroniques intégrés et standard, ainsi qu'un protocole de communication également standard. Selon une solution avantageuse, ledit outil comprend des moyens embarqués de numérisation desdites données. Ainsi, l'ensemble des données nécessaires au contrôle de l'outil (signaux des boutons de commande, signaux du capteur de position du rotor du moteur, mesure de couple, ...) est numérisé dans celui-ci. Dans ce cas, lesdits moyens embarqués de numérisation sont préférentiellement reliés à l'un au moins des organes appartenant au groupe suivant : capteur (s) de couple ; bouton (s) de commande ; capteur de position desdits moyens moteur. On note que la liaison câblée selon l'invention permet le transfert de données simultanées, en particulier sous formes numériques, et que, par conséquent, tout composant susceptible d'émettre un signal ou une donnée peut communiquer avec le bloc de contrôle. En d'autres termes, une telle liaison est adaptée pour le transfert d'un nombre important de données entre le bloc de contrôle et l'outil, quelque soit le nombre de composants et/ou la configuration de l'outil. En outre, le transfert des données sous forme numérique assure une liaison fiabilisée entre les moyens de commande primaire du bloc de contrôle et les moyens de commande et/ou de contrôle embarqués dans l'outil. L'invention peut ainsi être appliquée à des outils différents, voire qui évoluent. Selon une caractéristique avantageuse, ladite liaison câblée comprend au moins une liaison filaire destinée à relier une alimentation basse tension 30 intégrée audit bloc de contrôle à une alimentation desdits moyens de commande et/ou de contrôle embarqués dans ledit outil. Selon une autre caractéristique avantageuse, ladite liaison câblée comprend au moins une liaison filaire destinée au transfert des données entre lesdits moyens de commande primaires et lesdits moyens de commande embarqués. Avantageusement, cette liaison filaire est la même que celle reliant l'alimentation basse tension du bloc de contrôle et l'alimentation des moyens de commande et/ou de contrôle embarqués dans l'outil. Selon encore une autre caractéristique avantageuse, ladite liaison câblée comprend au moins une liaison filaire destinée à relier une alimentation de puissance intégrée audit bloc de contrôle auxdits moyens moteur dudit outil. Selon un mode de réalisation préférentiel, ledit outil est un outil de vissage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : la figure 1 est une vue d'un ensemble d'outillage du type de ceux auxquels s'applique l'invention ; - la figure 2 est une vue sous forme de représentation fonctionnelle d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention. En référence à la figure 2, l'ensemble d'outillage auquel s'applique l'invention comprend un outil 1 relié par une liaison câblée 21, 22 à un bloc de contrôle 3. L'outil 1 comprend des moyens moteur 11 (un moteur électrique) et des moyens de commande et/ou de contrôle embarqués 12 sous forme d'un microcontrôleur. Le bloc de commande inclut quant à lui des moyens de commande primaires 31, sous forme d'un microprocesseur, destinés à communiqués avec le microcontrôleur 12, et une alimentation électrique 32, 33. Selon le présent mode de réalisation, l'outil est un outil de vissage, le moteur électrique 11 étant associé à un système de réduction 13 associé, de façon connue en soi, à un capteur de couple 14, et le bloc de contrôle 3 est un contrôleur de vissage tel que celui décrit en référence à l'art antérieur. Selon le principe de l'invention, la liaison câblée 21, 22 entre l'outil 1 et le bloc de contrôle 3 assure le transfert : de courant électrique du bloc de contrôle aux moyens moteurs 11 et aux moyens de commande et/ou de contrôle embarqués 12 (par la liaison 21) ; - de données entre les moyens de commande primaires 31 et les moyens de commande et/ou de contrôle embarqués 12, ainsi que de courant électrique aux moyens de commande et/ou de contrôle embarqués 12 (par la liaison 22). Selon une solution préférée, la liaison câblée 22 est du type Power Over Ethernet , l'outil 1 et le bloc de contrôle 3 intégrant chacun un adaptateur Power Over Ethernet , respectivement 15, 34. On rappelle que le terme Power Over Ethernet , correspond à une norme (802.3af) qui définit, par ce terme, le fait de transférer du courant électrique et des données. Les câbles utilisés par cette technologie sont des câbles courants du type RJ45, catégorie 3 ou 5. On note que le microcontrôleur de commande 12 est prévu pour assurer la numérisation des données provenant des différents organes de l'outil, tel que le capteur du couple 14. Le microcontrôleur de commande 12 peut également être paramétré pour traiter des données transmises par : un ou plusieurs boutons de commande 16 de 1"outil ; un capteur de position 17 du rotor du moteur ; Tel que cela apparaît, la liaison câblée se décompose en deux liaisons : 5 10 15 - une liaison 21 comprenant quatre fils (trois phases et une masse) pour relier l'alimentation électrique de puissance 32 intégrée au bloc moteur aux moyens moteurs 11 ; une liaison 22 constituée en l'occurrence par deux paires de fils torsadés assurant : la liaison entre l'alimentation basse tension (48V ; 350 mA) du bloc de contrôle et l'alimentation 18 de l'outil associée aux moyens de commande et/ou de contrôle embarqués 12 ; - le transfert de données entre les moyens de commande primaires 31 et les moyens de commandes et/ou de contrôle 12 embarqués dans l'outil 1. On comprend donc que l'invention permet l'alimentation et le transfert de données entre les moyens de commande et/ou de contrôle embarqués dans l'outil et le bloc de contrôle par une simple liaison Ethernet. 20 REVENDICATIONS 1. Ensemble d'outillage comprenant au moins un outil (1) incluant des moyens moteurs (11) reliés à une alimentation électrique et des moyens de commande et/ou de contrôle (12) embarqués desdits moyens moteurs (11), ledit ensemble comprenant au moins un bloc de contrôle (3) distinct dudit outil (1) et incluant des moyens de commande primaires (31) destinés à communiquer avec lesdits moyens de commande et/ou de contrôles embarqués (12), ledit bloc de contrôle (3) incluant au moins une alimentation électrique (32), une liaison câblée reliant ledit outil (1) audit bloc de contrôle (3), caractérisé en ce que ladite liaison câblée est prévue pour transférer du courant électrique dudit bloc de contrôle (3) au moins auxdits moyens de commande et/ou de contrôle (12) et pour transférer des données entre lesdits moyens de commande primaires (31) et lesdits moyens de commande embarqués (12). 2. Ensemble d'outillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite liaison câblée est du type Power Over Ethernet . 3. Ensemble d'outillage selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit outil (1) comprend des moyens embarqués de numérisation desdites données. 4. Ensemble d'outillage selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens embarqués de numérisation sont reliés à l'un au moins des organes appartenant au groupe suivant : - capteur (s) de couple (14) ; bouton (s) de commande (16) ; capteur de position desdits moyens moteur (17). 5. Ensemble d'outillage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite liaison câblée comprend au moins une liaison filaire (22) destinée à 30 relier une alimentation basse tension (33) intégrée audit bloc de contrôle (3) àune alimentation (18) desdits moyens de commande (12) et/ou de contrôle embarqués dans ledit outil (1). 6. Ensemble d'outillage selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que ladite liaison câblée comprend au moins une liaison filaire (22) destinée au transfert des données entre lesdits moyens de commande primaires (31) et lesdits moyens de commande embarqués (12). 7. Ensemble d'outillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite liaison câblée comprend au moins une liaison filaire (21) destinée à relier une alimentation de puissance (32) intégrée audit bloc de contrôle (3) auxdits moyens moteur (11) dudit outil (1). 8. Ensemble d'outillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit outil (1) est un outil de vissage.