Brevet FR3021673A1 — publié le 20151204

L'invention concerne le domaine du serrage de tirefonds ou boulons sur rails ferroviaires par des machines spécialisées appelées tirefonneuse ou machine de tirefonnage. Plus particulièrement, l'invention concerne le domaine des moyens de contrôle du serrage de ces machines. Il est connu de vérifier le couple de serrage des boulons ou tirefonds à l'aide de moyens de mesure mécaniques spécifiques. Ces moyens mécaniques peuvent se présenter sous la forme d'un système « vis-écrou-rondelle » dans lequel une vis comprime un empilage de rondelles élastiques contenues dans un cylindre dont la base est en forme d'écrou. Ce système enregistre l'intégralité du couple développé par la machine et la valeur de couple est visible sur indicateur mécanique avec flèche. Cependant, ce système est encombrant, onéreux et nécessite une mise en place longue et fastidieuse sur un rail ferroviaire. En outre, la lecture de la valeur de couple est fonction de l'opérateur et il n'existe aucune manière d'enregistrer la valeur pour garantir une traçabilité. Une autre solution de contrôle mécanique du couple de serrage consiste à équiper les machines d'un contrôleur comportant quatre éléments de caoutchouc positionnées autour d'une pièce carrée. La partie basse du contrôleur est fixe et la partie haute tourne contre la résistance du caoutchouc, le couple étant affiché sur un indicateur à aiguille. Cette solution présente l'inconvénient d'être peu précise car liée d'une part à la lecture de l'opérateur et d'autre part aux caractéristiques du matériau caoutchouc peu homogène. En outre, cette solution ne présente pas de sauvegarde des valeurs relevées. De plus, les solutions présentées et décrites ci-dessus sont influencées par la température ambiante qui agit sur les matériaux du contrôleur, ce qui peut fausser les valeurs relevées. L'invention a pour but de remédier à tout ou partie des inconvénients précités. L'invention a pour objet une clé instrumentée de tirefonds comprenant 35 un arbre de transmission présentant une extrémité destinée à coopérer avec un embout conçu pour coopérer avec un tirefond ou un boulon ferroviaire, la clé 3021673 2 instrumentée comprenant en outre un contrôleur de couple de serrage configuré pour mesurer et contrôler le couple du tirefond ou du boulon, caractérisée en ce que le contrôleur de couple comprend au moins un élément de mesure configuré pour mesurer une valeur de couple de serrage en convertissant la déformation de l'arbre 5 de transmission de la clé instrumentée en variation de résistance électrique. La clé instrumentée selon l'invention permet de mesurer des couples en dynamique et en statique. En outre, de par l'utilisation d'au moins un élément de mesure selon l'invention, le relevé des valeurs est précis et répétable au sens où les 10 valeurs sont relevées et mesurées non pas par l'opérateur mais par un élément de mesure objectif. De plus, selon l'invention, le contrôleur de couple est peu encombrant et permet un usage rapide et direct sur les machines et les tirefonds ou boulons/écrous. 15 Selon une caractéristique de l'invention, le contrôleur de couple comprend au moins un deuxième élément de mesure, le deuxième élément de mesure étant positionné de manière diamétralement opposée par rapport au premier élément de mesure. Ainsi, la mesure du couple de serrage est plus précise qu'avec un seul élément de mesure. En outre, grâce cette configuration à au moins deux 20 éléments de mesure, on obtient une mesure de couple qui, par le biais de l'unité de gestion électronique, compense les effets des variations de température. Ainsi, le contrôleur de couple peut mesurer le couple sans être soumis à l'influence de la variation de température ambiante. 25 Préférentiellement, le contrôleur de couple comprend au moins quatre éléments de mesure dont deux au moins sont conçus pour mesurer le couple de serrage et deux autres au moins sont conçus pour compenser les variations de température. 30 Selon une caractéristique de l'invention, au moins un élément de mesure est un extensomètre, également appelé jauge de déformation. Préférentiellement, tous les éléments de mesure sont des extensomètres. Selon une caractéristique de l'invention, au moins un élément de mesure 35 est positionné sur l'arbre de transmission de la clé instrumentée, de manière à mesurer directement la déformation de l'arbre de transmission de la clé 3021673 3 instrumentée. Préférentiellement, tous les éléments de mesure sont positionnés sur l'arbre de transmission de la clé instrumentée. Selon une caractéristique de l'invention, au moins un élément de mesure 5 est collé au moins en partie sur l'arbre de transmission de la clé instrumentée. Préférentiellement, tous les éléments de mesure sont collés au moins en partie sur l'arbre de transmission de la clé instrumentée. Selon une caractéristique de l'invention, le contrôleur de couple 10 comprend un boitier, de préférence cylindrique, dans lequel est positionnée une unité de gestion électronique reliée à au moins un élément de mesure. Avantageusement, le boitier du contrôleur de couple est positionné au niveau de l'arbre de transmission de la clé instrumentée. 15 Selon une caractéristique de l'invention, le boitier comprend un interrupteur conçu pour la mise en fonctionnement du contrôleur de couple de serrage. Selon une caractéristique de l'invention, le contrôleur de couple comprend au moins un organe de communication de données destiné à coopérer avec 20 une unité de gestion de données configurée pour recueillir et stocker des données de valeur de couple mesurées par le contrôleur de couple. De préférence, l'organe de communication est placé dans le boitier du contrôleur de couple. Avantageusement, l'organe de communication transmet les données par ondes radio ou WIFI ou tout autre système sans fil d'envoi de données. 25 Selon une caractéristique de l'invention, le contrôleur de couple est autonome électriquement et comprend une batterie. Selon une caractéristique de l'invention, la clé instrumentée est 30 escamotable facilitant ainsi le retrait de la clé de la machine. L'invention a également pour objet un ensemble de contrôle de couple comportant une clé instrumentée selon l'invention et une unité de gestion de données configurée pour recueillir, stocker et préférentiellement afficher les données 35 de valeur de couple mesurées par le contrôleur de couple. Ainsi, les valeurs de couple 3021673 4 mesurées sont enregistrées, ce qui permet de garder une trace des opérations effectuées par les opérateurs. L'invention a également pour objet une machine de tirefonnage 5 comprenant au moins une clé instrumentée selon l'invention ou au moins un ensemble de contrôle de couple comme décrit plus haut selon l'invention. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation selon la présente invention, donné à titre 10 d'exemple non limitatif et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels: la figure 1 représente une vue partielle en perspective de la clé instrumentée selon l'invention, la figure 2 représente une vue en perspective d'un contrôleur de 15 couple équipant la clé instrumentée représentée en figure 1, la figure 3 est une vue en perspective du contrôleur de couple représenté en figure 2 sans le boitier, la figure 4 est une vue en perspective d'une machine de tirefonnage en utilisation comportant une clé instrumentée selon l'invention et, 20 la figure 5 est un schéma illustrant la gestion des données de valeur de couple au sein de la clé instrumentée selon l'invention. Comme illustré aux figures 1 à 4, l'invention concerne une clé instrumentée 1 comportant un arbre de transmission 5 présentant une extrémité 5b. 25 L'arbre de transmission 5 de la clé instrumentée 1 présente à son extrémité 5b un embout 3 appelé aussi douille destiné à coopérer avec un tirefond 200 ou un boulon de forme complémentaire. Selon l'invention, la clé instrumentée 1 est équipée d'un contrôleur de 30 couple 4 positionné au niveau de l'arbre de transmission 5 de la clé instrumentée 1. Plus précisément le contrôleur de couple 4 est fixé sur l'arbre de transmission 5 de la clé instrumentée 1 qui le traverse de part en part. Avantageusement, la clé instrumentée 1 comprend un dispositif de solidarisation (non référencé) conçu pour solidariser au moins en rotation la clé instrumentée 1 avec la machine de tirefonnage 100. Le dispositif de solidarisation 3021673 5 peut être par exemple un assemblage mâle/femelle maintenu assemblé par une goupille. En figure 2 est représenté le contrôleur de couple 4 comprenant un 5 boitier 11 et deux portions 5a, 5b saillantes positionnées de part et d'autre du boitier 11, formant l'arbre de transmission 5 de la clé instrumentée 1. La portion 5a est destinée à la coopération avec l'arbre de transmission 2 de la machine de tirefonnage 100. Selon l'invention, l'arbre de transmission 2 de la machine de tirefonnage 10 100 transmet le couple de la machine à l'arbre de transmission 5 de la clé instrumentée 1. Comme illustré en figure 2, un interrupteur 8 est saillant du boitier 9 et est configuré pour la mise en route de la clé instrumentée. 15 Pour plus de visibilité, le contrôleur 4 est représenté en figure 3 sans le boitier 11. Dans l'exemple illustré en figure 3, le contrôleur de couple 4 comprend deux éléments de mesure 7 configurés pour mesurer une valeur de couple de serrage en convertissant la déformation de l'arbre de transmission 5 de la clé instrumentée 1 20 en variation de résistance électrique. Les éléments de mesure 7 selon l'invention sont reliés à l'unité de gestion électronique 6 qui les contrôle (voir traits plein et discontinu figure 5). En outre, les éléments de mesure 7 sont positionnés sur l'arbre de transmission 5 de la clé instrumentée 1 de manière diamétralement opposée. 25 Avantageusement, les éléments de mesure 7 sont des extensomètres ou jauges de déformation. Lesdits éléments de mesure 7 sont collés au moins en partie sur l'arbre de transmission 5 de la clé instrumentée 1 avec une colle spécifique. Selon l'invention, l'élément de mesure 7 est positionné directement sur 30 l'arbre de transmission 5 de la clé instrumentée 1 afin de mesurer la déformation dudit arbre de transmission 5 de la clé instrumentée 1 et de le traduire en variation de résistance électrique. La variation de résistance électrique sera ensuite interprétée par une unité de gestion électronique 6 (voir figure 5) en une valeur de couple. Ensuite, l'unité de gestion électronique 6 transmet la variation de résistance 35 interprétée à l'unité de gestion de données 20 de sorte que les données soient mémorisées et affichées pour l'opérateur. Cette unité de gestion de données 20 peut 3021673 6 prendre la forme de PDA, de tablette ou tout autre support d'affichage capable de remplir les fonctions précitées. Selon l'invention, le contrôleur de couple 4 comprend au moins un 5 organe de communication tel qu'un émetteur (non représenté) conçu pour transmettre les valeurs de couple mesurées à l'unité de gestion de données 20 comme représenté en figure 5. Préférentiellement, l'organe de communication est placé dans le boitier 11 du contrôleur de couple 4. Avantageusement, l'émetteur communique avec un récepteur de l'unité de gestion de données 20 via un mode de 10 transmission sans fil qui peut être par WIFI, Bluetooth, ondes radios, ou analogues. Comme illustré en détail à la figure 3, le contrôleur de couple 4 comprend une platine solidaire des portions 5a, 5b de l'arbre de transmission 5 de la clé instrumentée 1. Sur cette platine est fixée l'unité de gestion électronique 6 15 matérialisée par un interrupteur 8 relié à une carte électronique 9 et une batterie 10. L'interrupteur 8 est représenté sur la figure 2 et l'évidement 8a dans lequel ledit interrupteur 8 se positionne sur la platine est représenté en figure 3. De même, la batterie 10 20 Selon l'invention, l'opérateur, positionne sur l'arbre de transmission 2 de la machine de tirefonnage 100 (représentée en figure 4) la clé instrumentée 1. Une fois positionné, le contrôleur 4 est mis en fonctionnement grâce à l'interrupteur placé sur le boitier 9. L'opération de contrôle du serrage peut commencer. Les valeurs recueillies par l'élément de mesure 7 sont interprétées par l'unité de gestion 25 électronique 6, puis stockées et affichées via l'unité de gestion de données 20. L'opérateur peut ainsi savoir si le serrage est conforme et s'assurer que les opérations de serrage sont réalisées conformément à la norme. Bien entendu, la clé instrumentée peut être installée sur n'importe quelle 30 machine nécessitant un étalonnage préalable au serrage et l'invention ne se limite pas au domaine des machines de tirefonnage. En effet, la clé instrumentée selon l'invention, permet d'étalonner les outils de mesure déjà présent sur les machines de serrage par exemple ou bien d'étalonner la machine elle-même lorsque ladite machine n'est pas équipée de tels outils de mesure. 35 3021673 7 Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux figures annexées. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de 5 l'invention. REVENDICATIONS1. Clé instrumentée (1) de tirefonds comprenant un arbre de transmission (5) présentant une extrémité (5b) destinée à coopérer avec un embout 5 (3) conçu pour coopérer avec un tirefond ou un boulon ferroviaire (200), la clé instrumentée (1) comprenant en outre un contrôleur de couple (4) de serrage configuré pour mesurer et contrôler le couple du tirefond ou du boulon (200), caractérisée en ce que le contrôleur de couple (4) comprend au moins un premier élément de mesure (7) configuré pour mesurer une valeur de couple de serrage en 10 convertissant la déformation de l'arbre de transmission (5) de la clé instrumentée (1) en variation de résistance électrique. 2. Clé instrumentée selon la revendication 1, caractérisée en ce que le contrôleur de couple (4) comprend au moins un deuxième élément de mesure (7), le 15 deuxième élément de mesure (7) étant positionné de manière diamétralement opposée par rapport au premier élément de mesure (7). 3. Clé instrumentée selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'au moins un élément de mesure (7) est un extensomètre. 20 4. Clé instrumentée selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'au moins un élément de mesure (7) est positionné sur l'arbre de transmission (5). 25 5. Clé instrumentée selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'au moins un élément de mesure (7) est collé au moins en partie sur l'arbre de transmission (5). 6. Clé instrumentée selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, 30 caractérisée en ce que le contrôleur de couple (4) comprend un boitier (11) dans lequel est positionnée une unité de gestion électronique (6) reliée à au moins un élément de mesure (7). 7. Clé instrumentée selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, 35 caractérisée en ce que le contrôleur de couple (4) comprend des moyens de communication de données, les moyens de communication étant destinés à coopérer 3021673 9 avec une unité de gestion de données (20) configurée pour recueillir et stocker des données de valeur de couple mesurées par le contrôleur de couple (4). 8. Clé instrumentée selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, 5 caractérisée en ce que la clé instrumentée (1) est escamotable. 9. Ensemble de contrôle de couple de serrage comportant une clé instrumentée selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 et une unité de gestion de données (20) configurée pour recueillir et stocker des données de valeur de couple 10 mesurées par le contrôleur de couple (4). 10. Machine de tirefonnage (100) comprenant au moins une clé instrumentée (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 ou au moins un ensemble de contrôle de couple de serrage selon la revendication 9.