Brevet FR2970200A1 — publié le 20120713

Outil de serrage d'un organe de fixation La présente invention concerne un outil de serrage d'un organe de fixation tel q'une vis ou un écrou comportant des moyens de préhension et des moyens d'engagement sur l'organe de fixation pour son entraînement en rotation, cet outil étant par exemple une clef de serrage ou une visseuse électrique, pneumatique ou hydraulique. Les liaisons boulonnées ou vissées sont très importantes pour la tenue mécanique des ensembles montés quels que soient leurs domaines d'application. Dans plusieurs domaines, tels que l'industrie aéronautique et l'industrie automobile, un défaut de serrage (serrage insuffisant) ou l'absence de serrage de ces liaisons se produit régulièrement et peut entraîner des problèmes importants. Un défaut de serrage peut provenir d'une défaillance ou d'une dérive de l'outil de serrage utilisé (clef de serrage, visseuse ou outillage annexe) mais encore plus fréquemment du facteur humain, tel qu'un oubli d'un opérateur après une interruption ou un manque de concentration de l'opérateur enchaînant des opérations. Dans les domaines industriels préoccupés par la perte de fiabilité due à ce type de défaut, la spécialisation des outils (qui sont maintenant dédiés à une opération) comme la surveillance régulière des outillages (étalonnages à intervalles réguliers) ont souvent permis d'éliminer pratiquement voire de circonscrire les risques liés à ces outillages. Toutefois, le facteur humain reste encore un sujet de préoccupation et les solutions qui ont été mises en place ne sont pas complètement satisfaisantes ou ont un coût trop important. Une première solution pour limiter les risques de défaut de serrage de liaisons peut consister à doubler l'effectif du personnel affecté aux opérations de serrage : soit par la présence d'un opérateur destiné à accomplir les opérations de serrage et d'un contrôleur destiné à surveiller ces opérations, soit par la présence de deux opérateurs, qui doivent chacun appliquer un couple de serrage maximum sur chaque liaison. Cependant, cette solution augmente trop fortement le coût des opérations de serrage et peut ralentir les cycles de production tout en ne constituant pas une solution absolue contre l'erreur humaine. Une autre solution au problème précité consiste à utiliser un outil de serrage équipé de moyens de détection du couple de serrage appliqué à une liaison, ces moyens de détection étant configurés pour émettre un signal électrique lorsque le couple de serrage atteint une valeur prédéterminée. Ces moyens de détection sont reliés à des moyens d'enregistrement des signaux électriques précités, qui peuvent donc déterminer le nombre d'applications du couple de serrage. La comparaison de ce nombre au nombre de liaisons à serrer d'une pièce permet de déterminer si le serrage d'une ou plusieurs liaisons de cette pièce a été oublié. Toutefois, cette solution n'est pas totalement fiable car elle ne permet pas de traiter le cas où plusieurs couples de serrage seraient appliqués successivement sur une même liaison, ce qui générerait un nombre de couples de serrage supérieur à un alors qu'une seule liaison aurait été serrée. On a déjà proposé d'asservir ce type d'outil de serrage de façon à ce que plusieurs signaux électriques soient émis et enregistrés à mesure du serrage d'une liaison. Cette solution permet de répondre au problème précité lié à la comptabilisation du nombre d'applications du couple de serrage. Cependant, elle n'est pas entièrement satisfaisante car, en cas de desserrage intermédiaire d'une liaison, réalisé volontairement, le comptage devient inefficace ou difficile à gérer et nécessite une réinitialisation entraînant la vérification des serrages de toutes les autres liaisons. Une troisième solution au problème ci-dessus consiste à utiliser un outil de serrage portant des moyens de marquage d'une liaison boulonnée, ces moyens de marquage étant activés par un système mécanique qui se déclenche lorsqu'un couple de serrage prédéterminé de la liaison est atteint. La vérification du serrage des liaisons se fait visuellement, ce qui est simple et rapide. Tous les opérateurs qui interviennent sur une pièce à la suite d'une opération de serrage peuvent visualiser les marques et le cas échéant constater l'absence d'une marque. Cette solution est considérée comme fiable car elle entraîne une nette diminution du nombre de défauts liés au facteur humain. Malheureusement, ce type d'outil est très encombrant, en particulier à cause du système mécanique de déclenchement des moyens de marquage. Par ailleurs, l'utilisation de ce type d'outil est limitée car il n'est en général pas possible d'y adapter des interfaces mécaniques du type rallonge, douille spéciale, cardan, etc. Une dernière solution connue au problème précité consiste à réaliser un repérage spatial d'un outil de serrage lors d'une opération de serrage. Le poste de travail est alors équipé d'un système qui permet de situer (par triangulation) la position des moyens d'engagement précités sur la liaison. La corrélation de ce positionnement avec l'enregistrement de l'application du couple permet d'obtenir un historique des liaisons serrées avec leur position et la séquence de serrage. L'outil de serrage peut être équipé d'un gyroscope pour détecter les mouvements des moyens d'engagement sur la liaison. Cependant, ce type d'installation est relativement complexe et coûteux et requiert un poste de travail dédié. Il ne peut être envisagé que pour des montages en grande série. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace, fiable et économique à ce problème de serrage. Elle propose à cet effet un outil de serrage d'un organe de fixation tel qu'une vis ou un écrou, comportant des moyens de préhension ou de liaison, des moyens d'engagement sur l'organe de fixation pour son entraînement en rotation, et des moyens de détection du couple de serrage appliqué à l'organe de fixation, ces moyens de détection étant configurés pour émettre un signal électrique lorsque le couple de serrage atteint au moins une valeur prédéterminée, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de marquage de l'organe de fixation, qui sont commandés par les moyens de détection de façon à apposer une marque sur l'organe de fixation lorsque ledit signal électrique est émis, les moyens de marquage comprenant une tête d'impression à jet d'encre portée par l'outil et raccordée par au moins un conducteur électrique aux moyens de détection. L'outil de serrage selon l'invention combine donc deux technologies différentes de la technique antérieure, la première dans laquelle un signal électrique est émis à chaque application d'un couple de serrage prédéterminé sur une liaison et est éventuellement enregistré dans une base de données pour notamment comptabiliser le nombre liaisons serrées, et la seconde dans laquelle des moyens de marquage apposent avec la technologie d'impression à jet d'encre une marque sur chaque liaison à laquelle le couple de serrage précité a été appliqué. Selon l'invention, les moyens de marquage sont commandés par le signal électrique émis par les moyens de détection. L'utilisation de la technologie d'impression jet d'encre simplifie et fiabilise le fonctionnement de l'outil de serrage. La vérification de l'application des couples de serrage se fait ensuite visuellement, par observation des marques sur les liaisons, et peut être éventuellement confirmée par les données enregistrées par des moyens d'enregistrement et de traitement, ce qui augmente la fiabilité des opérations de serrage et permet également d'avoir une traçabilité des outils de serrage utilisés. L'outil selon l'invention est économique car il peut être utilisé pour serrer tout type d'organe de fixation. Il suffit pour cela de l'équiper des moyens d'engagement appropriés. L'outil selon l'invention peut être une clef de serrage ou une visseuse électrique, pneumatique ou hydraulique. La tête d'impression jet d'encre peut être du type pièzo-électrique, thermique ou bubble-jet, thermofusion, ou valve-jet. Les caractéristiques de ces technologies sont bien connues dans le domaine de l'impression jet d'encre. La tête d'impression peut être située à distance des moyens d'engagement sur l'organe de fixation à serrer. Des moyens de distribution d'encre peuvent alors s'étendre entre la sortie d'encre de la tête d'impression et les moyens d'engagement. Ces moyens de distribution d'encre comprennent par exemple au moins un tube capillaire, qui peut avoir une longueur inférieure ou égale à 20cm environ et un diamètre inférieur ou égal à l mm environ. La tête d'impression est reliée à au moins un réservoir d'encre qui est porté par l'outil ou qui est au contraire déporté pour rendre les moyens d'engagement de l'outil moins encombrants et ne pas gêner la manipulation de l'outil. La tête d'impression peut être reliée à un réservoir d'encre de couleur ou un réservoir d'encre phosphorescente. L'encre phosphorescente a l'avantage d'être facilement visualisable sur des clichés photographiques, qui sont par exemple pris pour obtenir des preuves de serrage de liaisons. En variante, elle peut être reliée à au moins deux réservoirs d'encres de couleurs différentes. L'encre est avantageusement volatile, par exemple sous l'effet de la chaleur, ou est du type effaçable ou diluable. Cela permet de supprimer toutes les marques d'une pièce après qu'une vérification visuelle du serrage des liaisons de cette pièce a été effectuée ou avant qu'un desserrage des liaisons soit effectué, par exemple en vue du démontage d'une pièce. Dans le cas de l'utilisation d'encre volatile, les marques peuvent être effacées en chauffant l'encre, par exemple à une température supérieure ou égale à 94°C environ. Dans le cas de l'utilisation d'une encre diluable, les marques peuvent être effacées au moyen d'un tampon imbibé d'un diluant et appliqué sur les marques ou par pulvérisation de diluant sur les marques. Le tampon ou la buse de pulvérisation peut être porté par un outil spécifique comportant une cartouche de diluant alimentant le tampon ou la buse. Pour certaines applications, comme c'est le cas des turboréacteurs, la suppression des marques sur les liaisons boulonnées peut être faite de façon automatique pendant des essais du moteur lorsque l'encre utilisée pour les marques est volatile (lors de ces essais, le moteur s'échauffe et l'encre disparaît automatiquement). Cela permet d'effacer toutes traces des opérations de serrage. Les marques sur les liaisons ne sont donc plus visibles pour le client qui reçoit le turboréacteur, ou lors des opérations de maintenance de ce turboréacteur. Les moyens de détection sont avantageusement reliés par liaison filaire ou sans fil à des moyens d'enregistrement et de traitement de données. Les moyens de détection peuvent être configurés pour émettre un premier signal lorsqu'une première valeur de couple de serrage est atteinte, tel qu'un couple d'approche ou de pré-serrage, et un second signal lorsqu'une seconde valeur de couple de serrage est atteinte, la seconde valeur étant supérieure à la première. Ces signaux peuvent être enregistrés par les moyens d'enregistrement et de traitement de données. Les moyens de détection sont avantageusement du type réglable de façon à pouvoir modifier la ou chaque valeur du couple de serrage pour laquelle un signal électrique est émis. On peut ainsi envisager d'utiliser un même outil pour visser plusieurs liaisons avec des couples de serrage différents. Les marques apposées sur ces liaisons peuvent être de couleurs et/ou de formes différentes, qui peuvent être produites par une ou plusieurs têtes d'impression. Préférentiellement, l'outil selon l'invention comprend une première partie comprenant les moyens de préhension ou de liaison et une seconde partie comprenant les moyens d'engagement et qui est fixée de manière amovible à la première partie de façon à pouvoir remplacer la seconde partie par une autre seconde partie portant des moyens d'engagement différents, en fonction du type et de la taille de l'organe de fixation à serrer, et en ce que la tête d'impression est portée par l'une desdites première et seconde parties. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit faite à titre d'exemple non limitatif et en référence à la figure unique qui est une vue très schématique de côté d'un outil de serrage selon l'invention. Cette figure représente un outil de serrage 10 selon l'invention, tel qu'une clef à cliquet, comportant essentiellement deux parties 12, 14 : une première partie (un manche 12) comportant des moyens de préhension 16, tels qu'une poignée, ou de liaison, par exemple à un bras robotisé, et une seconde partie (un embout 14) fixée de manière amovible à une extrémité du manche 12 et comportant des moyens 18 d'engagement sur la tête d'un organe de fixation tel qu'une vis 20 ou un écrou pour son entraînement en rotation. Le manche 12 de l'outil a une forme allongée et comprend à l'une de ses extrémités des moyens 22 de fixation amovible à une extrémité de l'embout 14, ces moyens de fixation étant par exemple des moyens d'encliquetage élastique à bille. Les dimensions du manche dépendent notamment du couple de serrage à appliquer à l'organe de fixation. A titre d'exemple, le manche peut avoir une longueur de 152mm et un diamètre de 22mm lorsque l'outil est utilisé pour appliquer des couples de serrage compris entre 1 et 7Nm, une longueur de 231 mm et un diamètre de 30mm lorsque l'outil est utilisé pour appliquer des couples de serrage compris entre 13 et 68Nm, et une longueur de 700mm et un diamètre de 45mm lorsque l'outil est utilisé pour appliquer des couples de serrage compris entre 135 et 406Nm L'embout 14 a une forme allongée et s'étend perpendiculairement au manche 12. Cet embout 14 peut comprendre une rallonge dont une extrémité porte les moyens d'engagement 18 précités et dont l'autre extrémité coopère avec les moyens de fixation 22 du manche. L'embout 14 peut avoir une longueur comprise entre 100 et 250mm par exemple. Les moyens d'engagement 18 comportent une partie pleine ou creuse complémentaire d'une partie correspondante de l'organe de fixation telle que la tête de la vis 20 pour son entraînement en rotation. Selon l'invention, l'outil de serrage 10 comporte des moyens 22 de détection du couple de serrage appliqué à la vis 20 ou à l'écrou ainsi que des moyens de marquage 24 à jet d'encre, qui sont commandés par les moyens de détection. Les moyens de détection 22 peuvent être reliés à des moyens 26 d'enregistrement et de traitement de données, tels qu'un ordinateur. La liaison 28 entre les moyens de détection 22 et les moyens d'enregistrement 26 peut se faire par fil au moyen de conducteurs électriques, ou sans fil, par exemple par liaison Wi-Fi, Bluetooth, etc. Les moyens 22 de détection du couple de serrage comprennent par exemple des jauges extensométriques et des moyens de détection de seuil ou un accéléromètre qui réagit sur le déclenchement mécanique de l'outil. Les moyens de marquage 24 comprennent une tête 30 d'impression à jet d'encre qui est raccordée par un conducteur électrique 32 aux moyens de détection 22. La tête d'impression 30 est par exemple du type piézo-électrique et est destinée à générer une goutte d'encre ou un ensemble de gouttes d'encre à chaque réception d'un signal électrique provenant des moyens de détection 22. La tête d'impression 30 comprend une chambre alimentée en encre et qui comprend un cristal piezo-électrique qui va se déformer à chaque réception d'une excitation électrique, cette déformation provoquant une surpression qui produit l'éjection d'une goutte d'encre. A titre d'exemple, la tête d'impression 30 peut avoir les dimensions suivantes : - un diamètre de 18mm et une longueur de 100mm ; - une longueur de 100mm, une largeur de 40mm et une hauteur de 27mm ; ou - une longueur de 95mm, une largeur de 20mm et une hauteur de 70mm. L'encre provient d'un réservoir 34 qui peut être intégré à la tête d'impression 30 ou être séparé de la tête d'impression et relié à cette tête par un conduit approprié. Dans l'exemple représenté, la tête d'impression 30 est portée par un support 36 fixé sur le manche 12 et est donc située à distance des moyens d'engagement 18 précités. La sortie d'encre 38 de la tête d'impression 30 est raccordée à une extrémité d'un tube capillaire 40 dont l'autre extrémité débouche dans les moyens d'engagement 18. Ce tube capillaire 40 s'étend le long de l'embout 14 de l'outil. L'extrémité du tube capillaire 40 située dans les moyens d'engagement 18 est positionnée de façon à affleurer ou être à faible distance de la tête de vis 20 ou de l'écrou lorsque les moyens 18 sont engagés sur cette tête de vis ou sur l'écrou. Le tube capillaire 40 a par exemple un diamètre interne inférieur à I mm. L'outil de serrage 10 peut être utilisé de la façon suivante. Un embout 14 portant des moyens d'engagement 18 appropriés est fixé sur le manche 12 de l'outil. Ces moyens d'engagement 18 sont engagés sur la tête d'une vis 20 ou d'un écrou pour son vissage. Lorsque le couple de serrage de la tête de vis ou de l'écrou atteint une valeur prédéterminée, par exemple compris entre 1 et 500Nm, un signal électrique est émis par les moyens de détection 22 et est transmis par la liaison 28 aux moyens d'enregistrement 26 et par le fil conducteur 32 à la tête d'impression 30. A réception de ce signal, la tête d'impression 30 produit et éjecte au moins une goutte d'encre qui est transmise par le tube capillaire 40 et est déposée sur la tête de la vis 20 ou sur l'écrou. Dans le cas où les moyens de détection 22 sont configurés pour délivrer des signaux électriques pour au moins deux valeurs différentes du couple de serrage, la tête d'impression 30 peut être conçue pour produire une quantité d'encre prédéterminée ou bien une encre d'une couleur prédéterminée à chaque signal reçu. Dans ce dernier cas, la tête d'impression comprend ou est reliée à au moins deux réservoirs d'encres de couleurs différentes. Dans une autre variante non représentée, les moyens de marquage 24 sont portés par l'embout 14 de l'outil et non plus par son manche 12. Dans encore une autre variante, les moyens de détection 22 sont du type réglable de façon à pouvoir modifier la ou chaque valeur du couple de serrage pour laquelle un signal électrique est émis. La tête d'impression à jet d'encre est avantageusement d'un type disponible dans le commerce, en particulier pour l'équipement des imprimantes associées à des ordinateurs. Une telle tête d'impression présente de nombreuses fonctionnalités, dont certaines peuvent être utilisées dans le cadre de l'invention pour réaliser des marquages particuliers sur des organes de fixation.15 REVENDICATIONS1. Outil (10) de serrage d'un organe de fixation tel qu'une vis (20) ou un écrou, comportant des moyens de préhension ou de liaison (16), des moyens (18) d'engagement sur l'organe de fixation pour son entraînement en rotation, et des moyens (22) de détection du couple de serrage appliqué à l'organe de fixation, ces moyens de détection étant configurés pour émettre un signal électrique lorsque le couple de serrage atteint au moins une valeur prédéterminée, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (24) de marquage de l'organe de fixation, qui sont commandés par les moyens de détection de façon à apposer une marque sur l'organe de fixation lorsque ledit signal électrique est émis, ces moyens de marquage comprenant une tête (30) d'impression à jet d'encre portée par l'outil et raccordée par au moins un conducteur électrique (32) aux moyens de détection (22) 2. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tête d'impression (30) est située à distance des moyens (18) d'engagement de l'organe de fixation, et en ce que des moyens (40) de distribution d'encre s'étendent entre la sortie d'encre (38) de la tête d'impression et les moyens d'engagement. 3. Outil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de distribution d'encre comprennent au moins un tube capillaire (40), ce tube capillaire ayant par exemple une longueur inférieure ou égale à 20cm et un diamètre inférieur ou égal à I mm. 4. Outil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la tête d'impression (30) est reliée à au moins un réservoir d'encre (34) qui est ou non porté par l'outil. 5. Outil selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tête d'impression (30) est reliée à un réservoir d'encre de couleur ou d'encre phosphorescente, ou est reliée à au moins deux réservoirs d'encres de couleurs différentes. 6. Outil selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'encre est volatile, par exemple sous l'effet de la chaleur, ou est du type effaçable ou diluable. 7. Outil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de détection (22) sont reliés par liaison (28) filaire ou sans fil à des moyens (26) d'enregistrement et de traitement de données. 8. Outil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de détection (22) sont du type réglable de façon à pouvoir modifier la ou chaque valeur du couple de serrage pour laquelle un signal électrique est émis. 9. Outil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une première partie (12) comprenant les moyens de préhension ou de liaison (16) et une seconde partie (14) comprenant les moyens d'engagement (18) et qui est fixée de manière amovible à la première partie de façon à pouvoir remplacer la seconde partie par une autre seconde partie portant des moyens d'engagement différents, en fonction du type et de la taille de l'organe de fixation à serrer, et en ce que la tête d'impression est portée par l'une desdites première et seconde parties. 10.0util selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'outil (10) est une clef de serrage ou une visseuse électrique, pneumatique ou hydraulique. 11.0util selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tête (30) d'impression jet d'encre est du type pièzo-électrique, thermique ou bubble-jet, thermofusion, ou valve-jet.