Brevet FR2894172A1 — publié le 20070608

Outil de vissage à tête d'angle, incluant un capteur de couple monté sur l'arbre de sortie, et module de transmission correspondant. Le domaine de l'invention est celui de l'outillage. Plus précisément, l'invention concerne l'outillage industriel, et plus particulièrement 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, ceux-ci sont reliés par une connectique appropriée à un contrôleur électronique (sous forme d'un coffret) 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 permettant 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. Selon une autre technique connue, l'outil est relié au secteur électrique de 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. On comprend que, dans l'une ou l'autre des technologies décrites précédemment, les données concernant le couple de serrage sont essentielles pour commander correctement les outils et pour pouvoir obtenir un suivi des résultats de vissage. En effet, les données sur le couple de serrage sont utilisées à de nombreuses reprises, pour assurer bien entendu la qualité de l'assemblage à réaliser par vissage, mais également pour permettre une traçabilité des opérations et pour procéder à un traitement statistique des données de serrage. Actuellement, les capteurs de couple mis en oeuvre dans les outils de vissage sont constitués par des jauges de contraintes (généralement montées en pont). Comme illustré par la figure 1, ces jauges de contraintes sont montées sur 15 un support constitué par un élément cylindrique 1 dont on mesure, par l'intermédiaire des jauges, la déformation en torsion, cette déformation étant traduite en une mesure du couple de serrage. Classiquement, cet élément cylindrique est associé à un réducteur à train épicycloïdal dont la structure est rappelée ci-après. 20 Une réduction à train épicycloïdal à un étage comprend : un tube avec une couronne interne appelée couronne de réduction ; un ou plusieurs pignons satellites ; un porte-satellite ; un solaire. 25 Une visseuse telle celle illustrée par la figure 1, selon laquelle le capteur de couple est intégré sur la couronne de réduction, correspond à la technique la plus courante pour mesurer le couple de vissage. Selon cette technique, le mouvement de la couronne de réduction est ensuite transmis à l'arbre de sortie via un engrenage à couple conique 2. 30 Or, suivant l'état d'usure ou de lubrification de cet engrenage, il se produit à ce niveau une perte de couple qui engendre une dérive entre le couple mesuré sur la couronne et le couple appliqué sur la vis à serrer. Ceci conduit les utilisateurs de ce type d'outil à effectuer des contrôles fréquents et coûteux sur ces outils. Selon une autre technique connue, illustrée par la figure 2, la mesure du couple de serrage d'une visseuse est obtenue par l'intermédiaire d'un capteur de couple 3 intégré sur l'arbre de sortie de la tête d'angle, en sortie de l'accouplement conique 2. Par ailleurs, selon cette technique, la technologie du capteur de couple est 10 du type mettant en oeuvre : des jauges de contraintes collées sur l'arbre de sortie ; un circuit électronique embarqué sur l'arbre de sortie ; un transformateur tournant. Le transformateur tournant fournit au circuit embarqué une tension qui 15 une fois redressée alimente le pont de jauges de contraintes, qui lui-même produit un signal de sortie sous la forme d'une tension qui est transformée en signal fréquence par le circuit embarqué pour ensuite être récupéré via le transformateur tournant. Ce type de capteur est décrit dans le document de brevet publié sous le 20 numéro DE-1 980 4695. Cette solution permet de mesurer le couple réellement appliqué sur la vis dans la mesure où il n'y a pas d'organe perturbateur entre la vis et le capteur. En revanche, la présence de ce capteur en sortie de tête d'angle a pour inconvénient d'augmenter de façon importante la hauteur de tête et, par 25 conséquent, de réduire l'accessibilité de l'outil dans des zones étroites. L'invention a notamment pour objectif de pallier les inconvénients de l'art antérieur. Plus précisément, l'invention a pur objectif de proposer une visseuse d'angle qui permette de mesurer le couple réellement appliqué sur une vis, ceci 30 sans que cela entraîne une augmentation sensible de la hauteur de la tête d'angle. L'invention a également pour objectif de fournir une telle visseuse qui puisse être fabriquée plus aisément que les visseuses classiques, notamment en ce qu'elle peut être fabriquée avec un minimum de contraintes logistiques, en ayant recours à des centre de production et/ou de compétences distants. L'invention a aussi pour objectif de fournir une telle visseuse qui permette d'envisager des gains notables en termes de maintenance. Un autre objectif de l'invention, est de fournir une telle visseuse qui soit simple de conception et facile à mettre en oeuvre. Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite sont atteints grâce à l'invention qui a pour objet un outil de vissage comprenant : un arbre moteur ; une tête d'angle comprenant un arbre de sortie dont l'axe de rotation est sensiblement orthogonal à l'axe dudit arbre moteur ; des moyens de transmission reliant ledit arbre moteur audit arbre de sortie ; au moins un capteur de couple intégré sur ledit arbre de sortie ; caractérisé en ce que lesdits moyens de transmission comprennent au moins un engrenage intermédiaire d'axe sensiblement parallèle audit arbre de sortie et coopérant avec un engrenage destiné à entraîner en rotation un arbre de sortie, et au moins un accouplement conique reliant, directement ou indirectement, ledit arbre moteur et ledit ou lesdits engrenages intermédiaires. De cette façon, une serreuse selon l'invention permet d'intégrer un capteur de couple sur l'arbre de sortie pour mesurer le couple réellement appliqué à la vis, tout en conservant une hauteur de tête comparable à l'outil standard décrit dans l'état de la technique (dans lequel le capteur de couple est monté sur la couronne de réduction). De plus, une telle visseuse évite la mise en oeuvre d'un accouplement conique directement en sortie de tête d'angle, ce type de mise en oeuvre induisant des inconvénients en termes de durabilité (outre son encombrement). Selon une solution avantageuse, lesdits moyens de transmission comprennent un train d'engrenages intermédiaires parallèles dont les axes sont parallèles audit arbre de sortie. On peut ainsi adapter aisément la réduction entre l'arbre moteur et l'arbre de sortie, ceci par le choix des engrenages. On rappelle qu'une réduction a pour but d'augmenter le couple final par rapport au couple moteur, et de diminuer en sortie d'outil la vitesse de rotation par rapport à celle de l'axe moteur. On détermine donc le ratio de réduction en fonction du coupe de vissage que l'on souhaite atteindre et du couple moteur disponible. En outre, la présence et la longueur du train d'engrenages permettent de déporter plus largement l'encombrement de l'accouplement conique par rapport à la tête d'angle, ce qui assurer une bonne accessibilité de l'outil dans des espaces réduits. Selon une caractéristique avantageuse, lesdits moyens de transmission 15 sont montés au sein d'un module désolidarisable d'un organe intégrant ledit capteur de couple Selon une autre caractéristique avantageuse, lesdits moyens de transmission sont montés au sein d'un module désolidarisable d'un corps intégrant ledit arbre moteur et des moyens moteurs. 20 Selon l'une ou l'autre de ces caractéristiques, préférentiellement selon une combinaison de celles-ci, on obtient une visseuse de conception modulaire où les trois constituants principaux de l'outil (moteur, réduction et capteur) peuvent être fabriqués indépendamment et réunis à la fin du montage par quelques vis. 25 Une telle conception permet de séparer les composants de technologie différentes et permet leur réalisation dans des centres de production séparés. De plus, les avantages pour la maintenance sont évidents, les composants défectueux pouvant être changés rapidement. Préférentiellement, lesdits moyens de transmission sont associés à des 30 roulements à billes étanches. Un tel module est donc étanche et peut être parfaitement indépendant du bloc moteur et/ou du couple module capteur de couple. Selon une solution avantageuse, ledit capteur de couple comprend au moins une jauge de contrainte collée sur ledit arbre de sortie. Préférentiellement, ledit capteur de couple comprend un circuit électronique embarqué sur ledit arbre de sortie. Selon une autre caractéristique, ledit capteur de couple comprend un transformateur tournant. L'invention concerne également un module de transmission destiné à être 10 intégré dans un outil de vissage comprenant : un arbre moteur ; une tête d'angle comprenant un arbre de sortie dont l'axe de rotation est sensiblement orthogonal à l'axe dudit arbre moteur ; des moyens de transmission reliant ledit arbre moteur audit arbre de 15 sortie ; au moins un capteur de couple intégré sur ledit arbre de sortie, caractérisé en ce qu'il intègre lesdits moyens de transmission, ceux-ci comprenant au moins un engrenage intermédiaire dont l'axe est destiné à s'étendre parallèlement audit arbre de sortie et destiné à coopérer avec un 20 engrenage porté par ledit arbre de sortie, et au moins un accouplement conique destiné à relier, directement ou indirectement, ledit arbre moteur et ledit ou lesdits engrenages. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation 25 préférentiel de l'invention, donné à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un outil de vissage à tête d'angle selon un premier mode de réalisation de l'art antérieur ; la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un outil de vissage à 30 tête d'angle selon un deuxième mode de réalisation de l'art antérieur ; la figure 3 est une vue en couple longitudinale d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention ; la figure 4 est une vue de l'invention selon le mode de réalisation illustré par la figure 3, montrant le montage en modules séparables de l'outil. En référence à la figure 3, l'invention s'applique à un outil de vissage comprenant un arbre moteur 4 et une tête d'angle 5 dont l'arbre de sortie 51 présente un axe de rotation 511 sensiblement orthogonal à l'axe de l'arbre moteur 4. L'arbre moteur 4 et l'arbre de sortie 5 sont reliés en rotation par des moyens de transmission. Selon le principe de l'invention, ces moyens de transmission comprennent un accouplement conique 2 reliant l'arbre moteur 4 directement ou indirectement avec un engrenage intermédiaire dont l'axe de rotation est parallèle à l'axe de rotation de l'arbre de sortie, cet engrenage intermédiaire coopérant avec l'arbre de sortie par l'intermédiaire d'un autre engrenage porté par l'arbre de sortie. On comprend qu'ainsi, on rapproche l'accouplement conique du bloc moteur intégrant l'arbre. Cet accouplement conique est, en d'autres termes, prévu au voisinage de l'extrémité de l'arbre moteur (ou est porté par cette extrémité) de façon que l'encombrement de celui-ci ne soit pas préjudiciable à l'accessibilité de la tête d'angle dans des espaces réduits. Encore en d'autre termes, l'accouplement conique est éloigné de la tête d'angle, un ou plusieurs engrenages d'axe parallèle à l'arbre de sortie étant intercalés entre l'arbre de sortie et l'accouplement conique. Selon le mode de réalisation de l'invention illustré par la figure 3, l'accouplement conique 2 est monté à une extrémité de l'arbre moteur 4 (constitué ici d'un corps principal 41 et d'un prolongement 42), et un train d'engrenages parallèles 6 est monté entre l'accouplement conique 2 et un engrenage 512 destiné à entraîner en rotation l'arbre de sortie 51. L'outil utilise une technologie de capteur de couple décrite précédemment en référence à l'état de la technique (c'est-à-dire du type de celle décrite dans le document publié sous le numéro DE-1 980 4695). On rappelle qu'un tel capteur comprend : des jauges de contraintes collées sur l'arbre de sortie ; un circuit électronique embarqué sur l'arbre de sortie ; un transformateur tournant. Le transformateur tournant fournit au circuit embarqué une tension qui une fois redressée alimente le pont de jauges de contraintes, qui lui-même produit un signal de sortie sous la forme d'une tension qui est transformée en signal fréquence par le circuit embarqué pour ensuite être récupéré via le transformateur tournant. Un capteur de couple d'une autre technologie pourra toutefois être mis en oeuvre selon un autre mode de réalisation envisageable. En référence à la figure 4, le capteur de couple est conçu sous la forme d'un module indépendant 7 fixé par deux vis sur un module de transmission 8 de l'outil. L'arbre de ce capteur comporte des cannelures mâles pour la transmission du couple, ces cannelures étant destinées à s'emboîter dans l'engrenage à denture parallèle 512 (figure 3) permettant la transmission du couple. Cet engrenage 512 est lui-même entraîné par un train d'engrenages à denture parallèle, tel que mentionné précédemment. Cette disposition permet de conserver une hauteur de tête comparable à l'outil standard , et s'avère bien plus compact que l'outil illustré par la figure 2. La réduction comporte donc des engrenages 6 formant une réduction dont le ratio est adapté au niveau de couple que l'on souhaite atteindre en sorte d'outil. Les engrenages 6 et l'accouplement conique 2, sont intégrés au module 8, lui même séparable du bloc moteur 40 comme cela va être expliqué plus en détail parla suite. On note que le prolongement 42 de l'axe moteur est intégré au module 8, celui-ci présentant une extrémité destinée à venir se loger dans l'extrémité du corps principal 4, de l'arbre moteur de façon à rendre le corps principal et le prolongement solidaires en rotation. Ce module 8 est muni de roulements à billes étanches permettant de contenir la graisse nécessaire à la lubrification des engrenages. Ce module 8 est aussi étanche et indépendant. La fixation du module sur le bloc moteur 40 est réalisée par trois vis 9 réparties à 120 et inclinées de 15 par rapport à l'axe moteur. Cette disposition permet de réduire l'encombrement extérieur de cette fixation, et autorise un montage et démontage facile, ne nécessitant ni clé spéciale ni fort couple de serrage ni collage supposant l'utilisation d'un chauffage au pistolet à air chaud de l'outil au moment du démontage. REVENDICATIONS 1. Outil de vissage comprenant : un arbre moteur (4) ; une tête d'angle (5) comprenant un arbre de sortie (51) dont l'axe de rotation (511) est sensiblement orthogonal à l'axe dudit arbre moteur (4) ; des moyens de transmission reliant ledit arbre moteur (4) audit arbre de sortie (51) ; au moins un capteur de couple intégré sur ledit arbre de sortie (51), caractérisé en ce que lesdits moyens de transmission comprennent au moins un engrenage intermédiaire (6) d'axe sensiblement parallèle audit arbre de sortie (51) et coopérant avec un engrenage (512) destiné à entraîner en rotation ledit arbre de sortie (51), et au moins un accouplement conique (2) reliant, directement ou indirectement, ledit arbre moteur (4) et ledit ou lesdits engrenages intermédiaires (6). 2. Outil de vissage selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits moyens de transmission comprennent un train d'engrenages intermédiaires parallèles (6) dont les axes sont parallèles audit arbre de sortie (51). 3. Outil de vissage selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de transmission sont montés au sein d'un module (8) désolidarisable d'un organe (7) intégrant ledit capteur de couple. 4. Outil de vissage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de transmission sont montés au sein d'un module (8) désolidarisable d'un corps (40) intégrant ledit arbre moteur (4) et des moyens moteurs. 5. Outil de vissage selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de transmission sont associés à des roulements à billes étanches. 6. Outil de vissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit capteur de couple comprend au moins une jauge de contrainte collée sur ledit arbre de sortie. 7. Outil de vissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit capteur de couple comprend un circuit électronique embarqué sur ledit arbre de sortie. 8. Outil de vissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit capteur de couple comprend un transformateur tournant. 9. Module de transmission destiné à être intégré dans un outil de vissage comprenant : un arbre moteur (4) ; une tête d'angle (5) comprenant un arbre de sortie (51) dont l'axe de rotation est sensiblement orthogonal à l'axe dudit arbre moteur (4); des moyens de transmission reliant ledit arbre moteur (4) audit arbre de sortie (51) ; au moins un capteur de couple intégré sur ledit arbre de sortie (51) ; caractérisé en ce qu'il intègre lesdits moyens de transmission, ceux-ci comprenant au moins un engrenage intermédiaire (6) dont l'axe est destiné à s'étendre parallèlement audit arbre de sortie (51) et destiné à coopérer avec un engrenage (512) porté par ledit arbre de sortie (51), et au moins un accouplement conique (2) destiné à relier, directement ou indirectement, ledit arbre moteur (4) et ledit ou lesdits engrenages intermédiaires (6).