Brevet FR2908342A3 — publié le 20080516

FR 2908342 A3 20080516 FR 0758722 A 20071031 DESCRIPTION L'invention concerne un outil pour le façonnage de pièces à usiner, localisant chaque position de l'outil. Pour le contrôle de la qualité, il est souvent nécessaire de localiser la position d'un outil à un moment précis. La position d'un outil permet d'identifier une étape de travail précise et de prédéfinir ou de contrôler des valeurs de consigne. Par exemple, dans le cas d'un montage en plusieurs opérations de vissage, la localisation de la position de l'outil pour chaque opération de vissage permet de prédéfinir et de contrôler le couple de rotation ou l'angle de rotation correspondant. Par ailleurs, il est possible de contrôler le bon ordre ou le bon moment de chaque vissage. Dans ce cas-là, l'outil est capable de se préparer de lui-même à la prochaine étape de vissage. On connaît la détermination de la position d'outils par systèmes optiques ou acoustiques. Dans ce but, on enregistre par exemple des données vidéo et on les exploite dans une unité de traitement. On connaît également la génération et l'enregistrement de signaux à ultra-sons destinés à déterminer la position. Une référence externe indispensable à l'outil ou un appareil externe, comme par exemple des émetteurs ou des récepteurs ultrasons ou des systèmes vidéo montés fixement, représentent un inconvénient dans les systèmes connus de détermination de la position d'outils. L'installation de la référence externe ou de l'appareil externe à chaque poste de travail est très coûteuse ; de plus, ces appareils et leurs unités de traitement occupent bien trop de place. Par ailleurs, la référence externe doit concorder avec chaque étape de travail. Toute modification de l'étape de travail à un poste de travail nécessite une adaptation coûteuse et longue. Par conséquent, l'invention a pour but de localiser à tout moment la position momentanée d'un outil en pouvant se passer de systèmes compliqués et coûteux. Conformément à l'invention, le problème est résolu par le fait que, dans le cas d'un outil pour le façonnage de pièces à usiner de l'espèce nommée ci-dessus, il est prévu un dispositif pour la détermination spontanée de la position ou de l'emplacement de l'outil. 2908342 -2- La présente invention concerne donc un outil pour le façonnage de pièces à usiner localisant chaque position de l'outil caractérisé : - en ce qu'il est prévu un dispositif pour la détermination spontanée de la position ou de l'emplacement de l'outil, 5 - en ce que le dispositif pour la détermination spontanée de la position ou de l'emplacement de l'outil comprend un capteur d'accélération, - en ce que le dispositif pour la détermination spontanée de la position ou de l'emplacement de l'outil comprend au moins trois capteurs d'accélération, chaque capteur d'accélération étant prévu pour une 10 dimension spatiale, - en ce que le dispositif pour la détermination spontanée de la position ou de l'emplacement de l'outil comprend une disposition optique, la disposition optique présentant une source lumineuse dont le pouvoir de propagation de la lumière et/ou de réflexion sert à déterminer la position, 15 - en ce que le dispositif pour la détermination spontanée de la position ou de l'emplacement de l'outil comprend une disposition acoustique, la disposition acoustique présentant une source sonore dont le pouvoir de propagation du son et/ou de réflexion sert à déterminer la position, 20 -en ce que l'outil est configuré sous forme de clé dynamométrique, - par des moyens de processeur et/ou de mémoire destinés à traiter les données de position qui sont générées par le dispositif pour la détermination spontanée de la position ou de l'emplacement de l'outil, 25 - par des moyens de transmission destinés à transmettre les données de position à une unité de traitement externe et/ou une unité d'archivage, - par le fait que les moyens de transmission transmettent les données de position par l'intermédiaire d'une connexion radio ou infrarouge, 30 - en ce qu'il est prévu des moyens pour la détermination d'une position angulaire et/ou d'une vitesse ou accélération de l'outil, - en ce qu'il est prévu des moyens pour la détermination de l'accélération de rotation et/ou de la vitesse de rotation. Le principe de l'invention réside dans le fait qu'elle n'utilise aucun système ni dispositif externe, comme ceci est le cas pour l'état de la technique. Au contraire, tout le processus de détermination de la position se produit à l'intérieur de l'outil ou sur celui-ci. L'avantage résultant de 2908342 -3- l'invention réside dans le fait que chaque position ou chaque emplacement de l'outil peut être déterminé en pouvant se passer de systèmes supplémentaires. Par exemple, cela permet de définir l'ordre des pièces à façonner. L'outil peut alors être configuré de sorte à générer en cas de 5 mauvaise position un signal approprié à l'aide d'un transmetteur de signaux de sorte à avertir immédiatement l'utilisateur s'il a placé son outil au mauvais endroit. La génération de données de position à l'intérieur de l'outil renferme bien d'autres avantages, p. ex. la possibilité de localiser la position même dans le cas de pièces à usiner d'accès malaisé. Pour cela, aucun 10 accessoire qui limiterait l'espace de travail, déjà faible, n'est nécessaire. Une forme d'exécution de l'outil conforme à l'invention pour le façonnage de pièces à usiner s'est avérée être avantageuse lorsque le dispositif pour la détermination de la position ou de l'emplacement de l'outil comprend un capteur d'accélération. Les capteurs d'accélération permettent 15 de détecter facilement et rapidement les déplacements d'un outil. Un aspect avantageux résulte du fait qu'au moins trois capteurs d'accélération sont prévus, chaque capteur d'accélération étant prévu pour une dimension spatiale. L'accélération permet ainsi de déterminer à tout moment la position. Par exemple, pour chaque direction cartésienne d'un système de 20 coordonnées cartésiennes on utilise un capteur d'accélération. Chaque position dans l'espace peut être déterminée de cette manière. Une autre configuration préférée d'un outil conforme à l'invention pour le façonnage de pièces à usiner est obtenue grâce au fait que le dispositif pour la détermination de la position ou de l'emplacement 25 de l'outil comprend une disposition optique, la disposition optique présentant une source lumineuse dont le pouvoir de propagation de la lumière et/ou de réflexion sert à déterminer la position. De telles dispositions optiques sont connues pour être suffisamment petites et permettent de réaliser de façon simple et peu coûteuse le dispositif pour la 30 détermination de la position ou de l'emplacement dans l'outil. En outre, dans le cas de l'outil conforme à l'invention, un mode d'exécution préféré résulte du fait que le dispositif pour la détermination de la position ou de l'emplacement de l'outil comprend une disposition acoustique, la disposition acoustique présentant une source sonore dont le 35 pouvoir de propagation du son et/ou de réflexion sert à déterminer la position. Cette disposition acoustique permet également de réaliser un 2908342 -4- dispositif bon marché destiné à déterminer la position ou l'emplacement de l'outil. Une forme d'exécution particulièrement avantageuse de l'outil conforme à l'invention pour le façonnage de pièces à usiner résulte du fait 5 que l'outil est configuré en clé dynamométrique. Une clé dynamométrique permet de réaliser souvent plusieurs vissages à la suite qui présentent différents couples ou angles de rotation prédéfinis. Le système de détermination de la position ou de l'emplacement intégré permet de prédéfinir et de contrôler automatiquement un couple ou un angle de 10 rotation pour chaque vissage. Par ailleurs, ce moyen permet de contrôler l'ordre des vissages ou le moment de visser. Une configuration préférée de l'outil conforme à l'invention prévoit des moyens de processeur et/ou de mémoire pour le traitement des données de position qui sont générées par le dispositif de détermination 15 spontanée de la position ou de l'emplacement de l'outil. D'une part, ces moyens permettent simplement de prédéfinir et de contrôler de façon spontanée les valeurs de consigne pour des étapes de travail précises à l'aide de l'outil. D'autre part, ceci permet d'archiver sans complication dans l'outil des paramètres mesurés en fonction de la position respective de l'outil ou de 20 l'étape de travail associée. Dans une forme d'exécution particulièrement avantageuse de l'invention, l'outil comprend des moyens de transmission pour la transmission des données de position à une unité de traitement et/ou d'archivage externe. Une unité de traitement ou une unité d'archivage 25 externe présentant des dimensions sensiblement plus importantes que l'unité correspondante placée dans l'outil. De plus, il est parfaitement possible de raccorder une unité externe stationnaire à un réseau d'ordinateurs. Les données de position peuvent être ainsi archivées à long terme. Il est également possible de commander l'ensemble du montage en prenant 30 compte de toutes les données de position. Il est possible de réagir rapidement et par commande centralisée à toute donnée de position erronée. Conformément à un mode d'exécution préféré de l'invention, les moyens de transmission transmettent les données de position par l'intermédiaire d'une connexion radio ou infrarouge. Les moyens de 35 transmission se présentant sous forme de connexion sans fil ne restreignent en rien la mobilité de l'outil. L'utilisateur de l'outil en cours de travail ne sera pas entravé ni même mis en danger par un câble. 2908342 -5- Une autre forme d'exécution conforme à l'invention de l'outil prévoit des moyens pour la détermination d'une position angulaire et/ou d'une vitesse ou accélération de l'outil. La détermination de ces valeurs supplémentaires permet de contrôler de façon encore plus précise toute 5 étape de travail. Ainsi, l'angle de positionnement d'un outil sur une pièce à usiner peut être contrôlé avec plus de précision. En outre, il s'avère être avantageux de prévoir des moyens pour la détermination de l'accélération et/ou vitesse de rotation. Ce moyen permet de mettre facilement en évidence les rotations de l'outil pour en 10 déterminer la position. Ces moyens sont configurés sous forme de capteurs d'accélération de rotation ou de vitesse angulaire. Ceci sert notamment également à rendre la détermination de la position plus précise. On peut combiner au choix des capteurs destinés également aux déplacements linéaires ou rotatifs. 15 D'autres formes d'exécution de l'invention et d'autres avantages résultent du dessin et de leurs descriptions associées. La fig. 1 montre, en schéma de principe, un exemple d'exécution d'un outil à système de détermination de position intégré se présentant sous forme de clé dynamométrique. 20 Une clé dynamométrique est désignée par 10 sur la fig. 1. La clé dynamométrique 10 se compose d'un bras de clé 12 dont l'une des extrémités est configurée en tête de clé 14. La tête de clé 14 possède un logement d'outil 16 dans lequel on peut fixer différents embouts, comme par exemple une clé à fourche ou une douille six pans creux pour têtes ou 25 écrous de vis six pans creux. Une poignée 18 pour une meilleure maniabilité est prévue à l'autre extrémité du bras de clé 12. Un capteur dynamométrique 20 destiné à mesurer le couple de rotation exercé momentané sur une pièce à usiner est intégré dans le bras de clé 12. Le capteur dynamométrique 20 est configuré p. ex. en jauge 30 d'extensométrie ou en composant piézoélectrique. En outre, le bras de clé 12 comprend un capteur d'angle de rotation 22 destiné à déterminer un angle de rotation. Pour ce faire, le capteur d'angle de rotation 22 dispose par exemple d'un gyroscope optique ou électronique. Au lieu de cela, le capteur dynamométrique 20 et/ou le capteur d'angle de rotation 22 peuvent être 35 montés dans la tête de clé 14. Le capteur dynamométrique 20 et le capteur d'angle de rotation 22 transmettent par voie électronique ou optique des valeurs mesurées à une unité de commande 23. 2908342 -6- La clé dynamométrique 10 comprend un dispositif 25 de détermination spontanée de la position et de l'emplacement de la clé dynamométrique 10. Pour ce faire, ce dispositif 25 possède pour chacune des trois directions spatiales à chaque fois deux capteurs d'accélération 26, 5 c'est à dire au total six capteurs d'accélération 26. Les axes de mesure de chacun des deux capteurs d'accélération 26 qui sont éloignés le plus possible l'un de l'autre sont parallèles l'un par rapport à l'autre. Ce moyen permet de déterminer à partir des valeurs mesurées aussi bien une translation qu'une rotation de la clé dynamométrique 10 pour chaque 10 direction spatiale. Les capteurs d'accélération 26 peuvent être par exemple des capteurs d'accélération piézoélectriques ou des microsystèmes électromécaniques (MEMS). En outre, il est possible d'utiliser des capteurs d'accélération optiques ou acoustiques. Ces capteurs comprennent une source lumineuse ou sonore et déterminent une accélération grâce au 15 pouvoir de propagation des ondes ou de réflexion. Un mode d'exécution avantageux de la clé dynamométrique 10 utilise trois capteurs d'accélération 26 à deux axes. Pour des coûts de fabrication égaux, ceci permet de réduire de moitié l'encombrement ainsi que les frais de fourniture. Dans une autre exécution plus simple de la clé 20 dynamométrique 10, le dispositif 25 de détermination spontanée de la position et de l'emplacement ne comprend que trois capteurs d'accélération 26, à savoir un pour chaque dimension spatiale. Cette forme d'exécution est peu coûteuse et de construction simple, mais ne permet pas de déterminer avec grande précision l'emplacement de la clé dynamométrique 10 pendant 25 ou après une rotation. Le dispositif 25 pour la détermination spontanée de la position et de l'emplacement dispose de plus d'une unité de commande 23 munie d'un processeur 24 et d'une mémoire 28. Les capteurs d'accélération 26 transmettent par voie électronique ou optique des valeurs d'accélération 30 mesurées à l'unité de commande 23. Une mémorisation des valeurs de consigne ou des valeurs mesurées s'effectue à l'intérieur de la mémoire 28. Un dispositif d'affichage 30 permet de représenter les valeurs mesurées, les valeurs de consigne ou des fonctions de commande et des états de fonctionnement que l'utilisateur pourra visualiser. Dans ce but, le dispositif 35 d'affichage 30 comprend un display graphique. D'autres configurations de la clé dynamométrique 10 peuvent contenir en plus des diodes lumineuses, un 2908342 -7- haut-parleur ou un vibreur servant notamment de signaux avertissant l'utilisateur. Un module d'entrée 32 permettant à l'utilisateur d'entrer manuellement des valeurs de consigne ou de commander des fonctions de 5 contrôle est prévu à proximité de la poignée 18. Dans ce cas-là, le module d'entrée 32 est configuré par exemple en clavier, en boutons-pression individuels ou en bouton rotatif En outre, une interface radio bidirectionnelle 34 est implantée dans la zone de la poignée 18. L'interface radio est couplée à l'unité de 10 commande 23. Au lieu d'entrer manuellement les valeurs de consigne par le module d'entrée 32, celles-ci peuvent être également transmises par le biais de l'interface radio 34. L'interface radio 34 est également en mesure de transmettre des valeurs mesurées et/ou des protocoles de mesure à un appareil externe muni de l'interface correspondante. Si besoin est, ces 15 valeurs peuvent être mémorisées temporairement dans la mémoire 28. Au lieu de cela, on peut utiliser une interface infrarouge. L'alimentation en courant électrique 36 des dispositifs électroniques de la clé dynamométrique 10 est assurée par des piles ou un accumulateur placés de préférence à l'intérieur de la poignée 18. Pour 20 pouvoir remplacer les piles ou l'accumulateur, ceux-ci sont fixés dans la clé dynamométrique 10 au moyen d'un cache amovible 40. Pour charger l'accumulateur, il est envisageable de prévoir sur la clé dynamométrique 10 une autre interface qui n'est pas représentée sur le présent schéma. Un mode d'exécution de la clé dynamométrique 10 prévoit des 25 moyens supplémentaires 38 de détermination d'une position angulaire et/ou d'une vitesse ou accélération de la clé dynamométrique 10. Ceci permet de déterminer avec encore plus de précision dans l'espace la position et l'emplacement de la clé dynamométrique 10. Lors d'une mise en marche de la clé dynamométrique 10, il faut 30 d'abord réaliser une détermination du point zéro. Pour cela, l'utilisateur amène la clé dynamométrique 10 à un endroit marqué du point zéro du poste de travail ou de la pièce à usiner. En actionnant le module d'entrée 30, p. ex. en pressant une touche, l'utilisateur signale alors à l'unité de commande 23 que la clé dynamométrique 10 se trouve au point zéro. Les 35 coordonnées de lieu du point zéro sont mémorisées dans la mémoire 28 et peuvent être appelées par l'unité de commande 23. Si, pour finir, la clé dynamométrique 10 est déplacée dans l'espace, l'unité de commande 23 2908342 -8- calcule en continu le lieu et l'emplacement de la clé dynamométrique 10 à partir des coordonnées de lieu du point zéro et des valeurs d'accélération qui sont transmises par les capteurs d'accélération. Si, au cours d'une étape de travail suivante, la clé 5 dynamométrique 10 est amenée à l'endroit d'un vissage, l'unité de commande 23 identifie le vissage au moyen des coordonnées de lieu et va chercher dans la mémoire 28 les valeurs de consigne correspondantes pour le couple de rotation et/ou l'angle de rotation. L'utilisateur peut visualiser les valeurs de consigne sur le dispositif d'affichage 30. Si les valeurs de 10 consigne ne sont pas disponibles dans la mémoire 28, l'unité de commande 23 peut exiger les valeurs d'un appareil externe par le biais de l'interface radio 34. Pendant le vissage, le couple de rotation momentané et/ou l'angle de rotation sont calculés en continu par le capteur dynamométrique 15 20 ou le capteur d'angle de rotation 22 et envoyés à l'unité de commande 23. L'unité de commande 23 peut représenter ces valeurs effectives à l'aide du dispositif d'affichage 30. Si une valeur effective atteint la valeur de consigne correspondante, l'unité de commande 23 déclenche un signal optique, acoustique ou tactile. Suite à cela, l'utilisateur achève le vissage. 20 Les valeurs mesurées et mémorisées temporairement dans la mémoire 28 peuvent être transmises par l'interface radio 34 à des appareils externes qui les inscriront dans un protocole et les archiveront. Pour ce qui est des vissages suivants, le procédé est le même. Ceci permet de toujours prédéfinir les bonnes valeurs de consigne pour un 25 couple de rotation ou un angle de rotation. Il n'y a pas besoin d'inscrire de valeurs préréglées sur les vis ni les clés dynamométriques. De plus, on peut contrôler le bon ordre des vissages ou le bon moment de visser. La clé dynamométrique 10 signale à l'utilisateur toute erreur par le biais du dispositif d'affichage 30. Au lieu de cela, les erreurs peuvent être signalées 30 par le biais de l'interface radio 34 à un central externe. Le central peut alors indiquer à l'utilisateur la marche à suivre par le biais de l'interface radio 34 et du dispositif d'affichage 30. Le dispositif 25 pour la détermination spontanée de la position et de l'emplacement de la clé dynamométrique 10 fonctionne sans référence 35 ou appareil externe coûteux et exigeant de l'entretien, comme par exemple des champs à ultrasons ou des dispositifs vidéo. Le travail fourni pour adapter ces références ou appareils externes à de nouvelles pièces à usiner 2908342 -9- est partiellement important. Au contraire, à chaque changement de pièce à usiner, les nouvelles valeurs de consigne et coordonnées de lieu peuvent être reportées simplement par le biais de l'interface radio 34 à la clé dynamométrique 10. REVENDICATIONS 1. Outil (10) pour le façonnage de pièces à usiner, localisant chaque position de l'outil (10), caractérisé en ce qu'il est prévu un dispositif (25) pour la détermination spontanée de la position ou de l'emplacement de l'outil (10). 2. Outil (10) pour le façonnage de pièces à usiner selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif (25) pour la détermination spontanée de la position ou de l'emplacement de l'outil (10) comprend un capteur d'accélération (26). 3. Outil (10) pour le façonnage de pièces à usiner selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif (25) pour la détermination spontanée de la position ou de l'emplacement de l'outil (10) comprend au moins trois capteurs d'accélération (26), chaque capteur d'accélération (26) étant prévu pour une dimension spatiale. 4. Outil (10) pour le façonnage de pièces à usiner selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif (25) pour la détermination spontanée de la position ou de l'emplacement de l'outil (10) comprend une disposition optique (26), la disposition optique présentant une source lumineuse dont le pouvoir de propagation de la lumière et/ou de réflexion sert à déterminer la position. 5. Outil (10) pour le façonnage de pièces à usiner selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif (25) pour la détermination spontanée de la position ou de l'emplacement de l'outil (10) comprend une disposition acoustique (26), la disposition acoustique présentant une source sonore dont le pouvoir de propagation du son et/ou de réflexion sert à déterminer la position. 6. Outil (10) pour le façonnage de pièces à usiner selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'outil (10) est configuré sous forme de clé dynamométrique (10). 7. Outil (10) pour le façonnage de pièces à usiner selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par des moyens de processeur (24) et/ou de mémoire (28) destinés à traiter les données de position qui sont générées par le dispositif (25) pour la détermination spontanée de la position ou de l'emplacement de l'outil (10). 2908342 -11- 8. Outil (10) pour le façonnage de pièces à usiner selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par des moyens de transmission (34) destinés à transmettre les données de position à une unité de traitement externe et/ou une unité d'archivage. 5 9. Outil (10) pour le façonnage de pièces à usiner selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les moyens de transmission (34) transmettent les données de position par l'intermédiaire d'une connexion radio ou infrarouge. 10. Outil (10) pour le façonnage de pièces à usiner selon l'une 10 quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens (38) pour la détermination d'une position angulaire et/ou d'une vitesse ou accélération de l'outil. 11. Outil (10) pour le façonnage de pièces à usiner selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il est prévu des 15 moyens pour la détermination de l'accélération de rotation et/ou de la vitesse de rotation.