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EP0293310B1 - Procédé d'étallonage pour clé dynamométrique - Google Patents

Procédé d'étallonage pour clé dynamométrique Download PDF

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Publication number
EP0293310B1
EP0293310B1 EP88420167A EP88420167A EP0293310B1 EP 0293310 B1 EP0293310 B1 EP 0293310B1 EP 88420167 A EP88420167 A EP 88420167A EP 88420167 A EP88420167 A EP 88420167A EP 0293310 B1 EP0293310 B1 EP 0293310B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
couple
point
wrench
torque
force
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP88420167A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0293310A1 (fr
Inventor
Georges Heyraud
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SAM Outillage SAS
Original Assignee
SAM Outillage SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SAM Outillage SAS filed Critical SAM Outillage SAS
Priority to AT88420167T priority Critical patent/ATE63251T1/de
Publication of EP0293310A1 publication Critical patent/EP0293310A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0293310B1 publication Critical patent/EP0293310B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25BTOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B23/00Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/14Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
    • B25B23/142Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for hand operated wrenches or screwdrivers
    • B25B23/1422Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for hand operated wrenches or screwdrivers torque indicators or adjustable torque limiters
    • B25B23/1425Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for hand operated wrenches or screwdrivers torque indicators or adjustable torque limiters by electrical means

Definitions

  • the present invention relates to a calibration method for an electronic torque wrench fitted with strain gauges arranged on a part forming a sensor and supplying an electrical output voltage which, depending on the torque exerted on the key, reacts on electronic means indicating this couple.
  • FIG. 1 which partially and very schematically represents an electronic torque wrench of this type, are referenced at 1 the sensor-forming part, at 2 the hollow handle closed by a removable plug 3, and at 4 the electronic measurement circuit and display which is associated with the strain gauges 5, 6 placed on the collecting piece 1 on either side of the transverse plane 7.
  • a key is for example structurally as described in document FR-A-2,568 009.
  • the removable drive head which adapts to the part 1 to exert the torque at point A, has not been shown.
  • FIG. 2 Another case of improper use of the key has been shown in FIG. 2 attached.
  • the operator applies, in addition to the force F oriented from top to bottom and applied to point B with the four fingers of the hand except the thumb, a parasitic force F ′ equal to F but oriented from bottom to top and located at a point E closer to A.
  • the torque C applied at A is zero and it s 'exerts on this point a tangential displacement force f, applied from bottom to top.
  • the point A being fixed by definition, the equilibrium of the key results in a reaction force R in A, this force being equal and opposite to the force f.
  • the strain gauges 5 and 6 nevertheless measure a non-zero bending, so that the value of the torque displayed by the key is not zero, which should however be the case since the effective torque C to be measured is indeed zero.
  • a force F is exerted from bottom to top at point B located at the end of the key, it generates at A a torque of value C.
  • the strain gauges 5 and 6 measure bending torques C1 and C2 respectively.
  • this analog subtractor On the output 23 of this analog subtractor therefore appears a voltage representative of C1 _ C2.
  • This voltage is applied, through a manually adjustable input resistor 25 (constituted by a potentiometer), to the input terminal (_) of another differential amplifier 26.
  • This differential amplifier 26, which is mounted as an adder, is also equipped with a feedback resistor 27, connected between its output 28 and its input terminal (_).
  • the resistor 27 is in this example adjusted to give this stage a gain equal to 1. Obviously, it could be adjusted to give it a gain greater than 1 for an additional purpose of amplifying the signal.
  • the input terminal (_) of the differential amplifier 26 also receives, through an input resistor 29 of fixed value, the voltage representative of C1 which appears at 11.
  • the constant factor k is determined by adjusting the potentiometer 25 during the calibration operation which was previously defined with reference to FIG. 4.
  • this potentiometer 25 is mounted on the card electronics 4 so as to be accessible by an adjustment screwdriver, for example after removing the end plug 3 from the key.
  • the circuit of FIG. 7 constitutes only an input circuit, and it is followed by the amplification and adaptation circuits necessary to allow the display of the torque C on the screen of the digital display. of the key.
  • the signals at the output of the Weatstone bridge 8 are very weak, so that in addition to the fact previously mentioned, that the last stage 26 can also operate as an amplifier, it is possible to introduce, between the outputs 11, 12 of the bridge 8 and the input resistors 19, 20 of stage 21, an amplification stage 30, shown in detail in FIG. 8 and known per se in the field of instrumentation.
  • This stage 30 conventionally comprises two differential amplifiers 31 and 32, one per channel, with feedback resistors 33 and 34 respectively, and a gain adjustment potentiometer 35.
  • the calibration will be done by adjusting, under the conditions of FIG. 4, the value of the potentiometer 37 so that the displayed torque C is equal to 0.
  • the value actually calculated thereafter will be each time equal to: VS 1 + k that is to say that the calculated value will be equal to C to the nearest other constant, equal to: 1 1 + k which in fact does not present any drawback with regard to the display by the key of the applied torque C.
  • FIG. 10 shows a first embodiment of this variant of the invention.
  • the bridge 8 of this input circuit is identical, electrically speaking to that of FIG. 7, so that it has the same references.
  • C1 a measurement substantially higher than that obtained for C2.
  • This can be obtained either by spreading the gauges 5 and 6 enough, or by making the sensor 1 with a moment of inertia lower at the level of the gauge 5 (measurement C1) than at the level of the gauge 6 (measurement C2): for example in FIG. 11, this is achieved by a longitudinal asymmetry of the sensor 1 in the vertical longitudinal section plane, and in FIG. 12, this is achieved by a longitudinal asymmetry of this sensor in the horizontal longitudinal section plane.
  • FIG. 13 shows an embodiment which gives the same analog result as the circuit of FIG. 10, but with the resistors R5 and R6 in opposite branches of the bridge 8: the realization of this figure is, compared to that of figure 10, what is the realization of figure 9 compared to that of figure 7.
  • FIG. 14 shows a simplified device which carries out the preceding equation directly in bridge 8.
  • two adjacent branches comprise the Zener diodes 13 and 14
  • a third branch comprises the resistance R5
  • the fourth branch comprises the resistance R6, in series with a potentiometer resistance 44 whose value must correspond, after calibration according to the Figure 4, to the value: k 1 + k .
  • the electronic card 4 comprises at least a microprocessor and a memory, and the key is equipped with an order input socket.
  • the calibration is carried out, under the conditions of FIG. 4, by entering, during this calibration operation where the torque C is zero, an order of calculation and storage of the constant factor k or k k + 1 . Thereafter, the microprocessor calculates at each measurement the value of the torque C using this value of k, memorized for this key once and for all.
  • the calibration also takes account of the constructive characteristics of the key, such as actual dimensions of the elements within the manufacturing tolerance ranges, various functional clearances, real moment of inertia of the section carrying the gauges. stress, sensitivity and characteristics of these gauges, actual positions of these gauges depending on the conditions of their bonding to the sensor.
  • the electronic means according to the invention make it possible to produce the key with manufacturing methods which do not require tight tolerances for the metallurgical, mechanical and electrical characteristics of its various constituent elements, without this influencing the final measurement precision, since this depends solely on the calibration of the k factor taking these data into account.

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Description

  • La présente invention se rapporte à un procédé d'étalonnage pour clé dynamométrique électronique équipée de jauges de contrainte disposées sur une pièce formant capteur et fournissant une tension électrique de sortie qui, dépendant du couple exercé sur la clé, réagit sur des moyens électroniques indicateurs de ce couple.
  • Sur la figure 1 jointe, qui représente partiellement et très schématiquement une clé dynamométrique électronique de ce type, sont référencés en 1 la pièce formant capteur, en 2 la poignée creuse fermée par un bouchon amovible 3, et en 4 le circuit électronique de mesure et d'affichage qui est associé aux jauges de contrainte 5, 6 placées sur la pièce de captage 1 de part et d'autre du plan transversal 7. Une telle clé est par exemple structurellement telle que décrite dans le document FR-A-2 568 009. Sur le dessin, la tête d'entrainement amovible, qui s'adapte sur la pièce 1 pour exercer le couple de rotation au point A, n'a pas été représentée.
  • Dans les conditions normales d'utilisation de cette clé, l'opérateur, pour appliquer en A un couple de rotation C, exerce une force F en un point déterminé B de la clé. Le couple effectivement mesuré par les jauges de contrainte 5 et 6 est alors le couple de flexion C′ au point D qui est situé à une distance axiale L′ du point d'application de la force F. Le couple C se déduit du couple mesuré C′ par la relation:
    C = C′ · L L′
    Figure imgb0001

  • Dans le cas où l'opérateur applique la force F en un point B′ de la poignée 2 qui est par exemple plus rapproché du point A d'une distance axiale x, le couple affiché par la clé sera égal au couple mesuré en D, multiplié par le facteur précédent L L′
    Figure imgb0002
    , puisque les circuits électroniques de mesure et d'affichage contenus dans 4 sont réglés en conséquence. Cette mesure est inexacte puisqu'en réalité, le couple que l'on devrait afficher serait égal au couple effectivement mesuré par les jauges 5 et 6, multiplié par le facteur L _ x L _ x′
    Figure imgb0003
    , et non pas par le facteur L L′
    Figure imgb0004
    .
  • On a représenté, sur la figure 2 jointe, un autre cas de mauvaise utilisation de la clé. Dans ce cas, l'opérateur applique, outre la force F orientée de haut en bas et appliquée au point B avec les quatre doigts de la main sauf le pouce, une force parasite F′ égale à F mais orientée de bas en haut et localisée en un point E plus proche de A. Dans ce cas, le couple C appliqué en A est nul et il s'exerce sur ce point une force de déplacement tangentielle f, appliquée de bas en haut. Le point A étant fixe par définition, l'équilibre de la clé se traduit par une force de réaction R en A, cette force étant égale et opposée à la force f.
  • Au point de mesure D précédemment défini, les jauges de contrainte 5 et 6 mesurent néanmoins une flexion non nulle, de sorte que la valeur du couple affichée par la clé n'est pas nulle, ce qui devrait pourtant être le cas puisque le couple effectif C à mesurer est bien nul.
  • Dans le cas où F est supérieur à F′, il y aura bien apparition d'un couple en A, mais la mesure de ce couple sera entachée d'une erreur systématique due à la flexion parasite engendrée par l'application de la force "parasite" F′.
  • Comme état de la technique, peuvent être cités les documents DEA 3139374 et U.S. 4006629.
  • Conformément à l'invention le procédé d'étalonnage pour clé dynamométrique électronique équipée d'au moins deux jauges de contrainte, disposées de part et d'autre d'un plan transversal, sur une pièce 1 formant capteur et fournissant chacune une tension électrique de sortie qui, dépendant du couple appliqué par l'intermédiaire de la clé au point d'actionnement, réagit sur des moyens électroniques disposés en amont d'un afficheur, et prenant en compte un facteur constant pour communiquer à cet afficheur la valeur représentative du couple, comprend les phases suivantes:
    • effectuer une mesure d'étalonnage pour laquelle le couple appliqué au point d'actionnement est rendu nul par une force parasite, appliquée en sens inverse de la force d'actionnement et en un autre point de la clé que le point d'application de cette force,
    • déterminer et mémoriser par les moyens électroniques (4) au cours de cette mesure, un facteur constant K correspondant à la valeur nulle du couple affiché,
    • utiliser à chaque mesure suivante ce facteur constant pour déterminer par application de la formule:
      C = C1 + K (C1 _ C2)
      Figure imgb0005

      la valeur du couple C appliqué au point d'actionnement, comme une fonction des couples C1 et C2 effectivement mesurés par les jauges.
  • Les avantages de l'invention ressortiront, au cours de la description suivante de quelques exemples non limitatifs de réalisation par voie analogique, en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels:
    • Figure 3 est un graphique explicatif de la mesure du couple exercé par la clé, la force étant appliquée en un premier point puis en un deuxième point de la clé;
    • Figure 4 est un graphisme similaire au précédent, mais montrant l'opération test de détermination du facteur k;
    • Figure 5 est une vue de dessus d'un capteur à deux jauges de contrainte;
    • Figure 6 est une vue de dessus d'un capteur à deux couples de jauges de contrainte;
    • Figure 7 est un schéma électrique d'un premier exemple de circuit électronique de mesure et de calcul du couple qui forme le circuit d'entrée du circuit électronique de cette clé;
    • Figure 8 est un schéma d'une portion de circuit qui peut être ajouté au circuit de la figure 7;
    • Figure 9 est une variante du circuit de la figure 7;
    • Figure 10 est un schéma électrique d'un autre exemple de ce circuit d'entrée;
    • Figure 11 est une vue latérale du capteur dans une forme particulière de réalisation de celui-ci;
    • Figure 12 est une vue de dessus du capteur dans une autre forme particulière de réalisation de celui-ci;
    • Figure 13 est une première variante de réalisation du circuit de la figure 10;
    • Figure 14 est une autre variante très simplifiée de réalisation d'un circuit d'entrée réalisant la même fonction que celui de la figure 10.
  • Sur le graphisme de la figure 3 sont portées, à partir du point A où l'on exerce le couple de rotation, en abscisses les différents points de l'axe longitudinal de la clé dynamométrique, et en ordonnées les différentes valeurs de couples en ces points. La clé est supposée équipée d'un capteur comportant les deux jauges 5 et 6 des figures 1 et 2 précédemment décrites, et le graphique de la figure 3 n'est autre qu'un diagramme des moments fléchissants.
  • Si une force F est exercée de bas en haut au point B situé à l'extrémité de la clé, elle engendre en A un couple de valeur C. Les jauges de contrainte 5 et 6 mesurent quant à elles des couples de flexion C₁ et C₂ respectivement.
  • Si l'on considère, sur la figure 3, les segments:
    • a = C _ C₁ sur la verticale C
      et
    • b = C₁ _ C₂ sur la verticale C₁,

    l'application du théorème de Thalès donne:
    a = k · b
    Figure imgb0006

    soit C = C₁ + k (C₁ _ C₂),
    Figure imgb0007

    cette relation étant vérifiée pour toujours la même valeur du facteur k, quelle que soit la position de la force F. Par exemple, pour une force F˝ appliquée en B˝ en vue de créer en A le même couple C, on aura une relation de la forme:
    C = C′₁ + k (C′₁ _ C′₂).
    Figure imgb0008

  • L' invention est basée sur la constatation que la détermination du facteur k permet finalement de calculer la valeur de C en fonction des valeurs mesurées C₁ et C₂, quel que soit le point d'application de la force F.
  • Le diagramme de la figure 4 a pour objet de faire comprendre le principe de la détermination, une fois pour toutes, pour la clé considérée, de ce facteur k.
  • Pour effectuer cette opération d'étalonnage, on se place exactement dans les conditions de la figure 2 précédemment décrite: une force active F est appliquée en B, tandis qu'une force parasite F′ est appliquée en E de manière à créer en A un couple nul. Les jauges 5 et 6 mesurent néanmoins des couples de flexion C˝₁ et C˝₂.
  • La relation précédente: C = C₁ + k (C₁ _ C₂) donne, dans ce cas de figure où le couple C est nul:
    O = C˝₁ + k (C˝₁ _ C˝₂)
    Figure imgb0009

    d'où: k = C˝₁ C˝₂ _ C˝₁
    Figure imgb0010

  • Conformément à l'invention, on calcule et mémorise, par des moyens analogiques et/ou numériques, cette valeur de k à partir de la mesure de C˝₁ et C˝₂ lors de cette opération d'étalonnage, ensuite de quoi toutes les mesures qui suivront du couple C appliqué par la clé au point A s'effectueront par un calcul, analogique et/ou numérique, de ce couple par application de la formule:
    C = C₁ + k(C₁ _ C₂)
    Figure imgb0011

    ou d'une formule dérivée de celle-ci par exemple par une mise en facteur d'un ou plusieurs éléments.
  • Les figures 5 à 8, auxquelles on se reportera maintenant, donnent un premier exemple pratique de réalisation de cette clé. Les figures 5 et 6 montrent que cette clé peut être par exemple équipée d'un capteur de flexion 1 comportant deux jauges de contrainte 5 et 6 situées de part et d'autre du plan transversal médian 7, ou comportant, pour obtenir une plus grande sensibilité, deux paires, respectivement 5′ 5˝ et 6′ 6˝, de jauges de contraintes, respectivement en série (5′ est en série avec 5˝, et 6′ est en série avec 6˝).
  • Le dispositif qui met en oeuvre l'invention est le circuit d'entrée de la carte électronique 4 qui est placée dans le manche de la clé. Ce circuit d'entrée est représenté à la figure 7, et il s'agit là d'une mise en oeuvre analogique de l'invention.
  • Les jauges de contraintes 5 et 6 sont représentées par leurs résistances ohmiques R₅ et R₆, et sont placées, de manière très classique, dans deux branches adjacentes d'un pont de Wheatstone 8.
  • Le pont 8 est, de manière en soi connue, alimenté par une tension stabilisée réglable v, qui est telle qu'elle permet de définir, en un point milieu 9, une masse analogique 10 qui est à un potentiel identique à celui de chacun des points 11 et 12 du pont 8 à l'équilibre de celui-ci. Dans cet exemple, l'alimentation est réalisée au moyen de deux diodes Zener réglables 13, 14 qui sont branchées en série entre la borne positive d'alimentation V et la masse, par l'intermédiaire de deux résistances de polarisation 15 et 16.
  • L'équilibrage du pont 8 est réalisé au moyen des résistances 17 et 18 qui sont égales respectivement à R₅ et R₆ à vide, c'est à dire en l'absence de flexion.
  • A l'équilibre du pont, en l'absence de toute contrainte de flexion, sur les jauges 5 et 6, les potentiels en 11 et 12 sont égaux, et les diodes Zener 13 et 14 sont réglées pour que ces potentiels soient tous deux égaux au potentiel au point 9 qui définit la masse analogique 10 du circuit.
  • Lorsque les jauges 5 et 6 sont soumises à une contrainte de flexion, leurs résistances R₅ et R₆ varient, de sorte que le pont 8 est déséquilibré et qu'il apparait en 11 et 12 des tensions respectivement représentatives des couples C₂ et C₁ précédemment définis. Ces deux tensions sont respectivement appliquées, au travers des résistances 19 et 20, aux bornes d'entrée (_) et (+) d'un amplificateur différentiel analogique 21 agencé pour fonctionner en soustracteur analogigue. Le gain de l'amplificateur 21 est égal à 1 et est réglé par la résistance de contre-réaction 22, branchée entre sa borne de sortie 23 et sa borne d'entrée (_), tandis que sa borne d'entrée (+) est reliée à la masse analogique par une résistance d'équilibrage 24.
  • Sur la sortie 23 de ce soustracteur analogique apparait donc une tension représentative de C₁ _ C₂. Cette tension est appliquée, à travers un résistance d'entrée manuellement réglable 25 (constituée par un potentiomètre), à la borne d'entrée (_) d'un autre amplificateur différentiel 26. Cet amplificateur différentiel 26, qui est monté en additionneur, est lui aussi équipé d'une résistance de contre-réaction 27, branchée entre sa sortie 28 et sa borne d'entrée (_). La résistance 27 est dans cet exemple réglée pour donner à cet étage un gain égal à 1. Bien évidemment, elle pourrait être réglée pour lui conférer un gain supérieur à 1 dans un but annexe d'amplification du signal.
  • La borne d'entrée (_) de l'amplificateur différentiel 26 reçoit en outre, à travers une résistance d'entrée 29 de valeur fixe, la tension représentative de C₁ qui apparait en 11.
  • La borne (+) de l'amplificateur différentiel 26 étant reliée directement à la masse analogique, la tension analogique qui apparait en 28 est égale à:
    [_C₁ + k (C₁ _ C₂)],
    Figure imgb0012

    soit l'inverse de C,
    où k est égal au rapport des valeurs des résistances 25 et 29 (la résistance de 25 est égale à k fois la résistance de 29). On obtient donc en 28 une tension représentative, au signe près, du couple C.
  • Le facteur constant k est déterminé par réglage du potentiomètre 25 au cours de l'opération d'étalonnage qui a été définie précédemment en référence à la figure 4. Dans le but de pouvoir procéder à ce réglage, ce potentiomètre 25 est monté sur la carte électronique 4 de façon à être accessible par un tournevis de réglage, par exemple après avoir retiré le bouchon d'extrémité 3 de la clé. Bien entendu, le circuit de la figure 7 ne constitue qu'un circuit d'entrée, et il est suivi des circuits d'amplification et d'adaptation nécessaires à permettre l'affichage du couple C sur l'écran de l'afficheur numérique de la clé.
  • Les signaux en sortie du pont de Weatstone 8 sont très faibles, de sorte qu'outre le fait précédemment mentionné, que le dernier étage 26 puisse aussi fonctionner en amplificateur, il est possible d'introduire, entre les sorties 11, 12 du pont 8 et les résistances d'entrée 19, 20 de l'étage 21, un étage d'amplification 30, représenté en détails sur la figure 8 et connu en soi dans le domaine de l'instrumentation.
  • Cet étage 30 comporte classiquement deux amplificateurs différentiels 31 et 32, un par voie, avec résistances de contre-réaction 33 et 34 respectivement, et un potentiomètre de réglage de gain 35.
  • Dans le montage selon la figure 9, les jauges de résistances R₅ et R₆ sont placées respectivement dans deux branches opposées du pont 8. Aux bornes de sorties 11 et 12 du pont 8 apparaissent alors des tensions respectivement représentatives de C₁ et de _C₂. L'étage additionneur 26 est placé dans ce cas avant l'étage soustracteur 21 mais, en ce qui concerne l'étage 26, le potentiomètre 25 est remplacé par une résistance fixe 36 égale à la résistance 29 et la résistance fixe de contre-réaction 27 est remplacée par un potentiomètre 37 dont la valeur définit pour cet étage un gain égal à k.
  • Dans ces conditions, la tension analogique en sortie de l'étage 26 est égale à:
    _k (C₁ _ C₂)
    Figure imgb0013

    et la tension sur la sortie 28 est égale à:
    C₁ + k (C₁ _ C₂) = C.
    Figure imgb0014

  • Là encore, conformément à l'invention, l'étalonnage se fera en réglant, dans les conditions de la figure 4, la valeur du potentiomètre 37 pour que le couple C affiché soit égal à 0.
  • Dans ce qui précède, on a décrit plusieurs circuits d'entrée qui calculent, de manière analogique, le couple C directement par la formule:
    C = C₁ + k (C₁ _ C₂)
    Figure imgb0015

  • Il est possible, conformément à l'invention, de calculer ce couple C par la formule:
    C = C₁ (1 + k) _ k C₂
    Figure imgb0016

    qui est une autre manière d'écrire la formule précédente. Cette dernière formule peut aussi s'écrire:
    C 1+k = C₁ _ k 1+k C₂
    Figure imgb0017

    de sorte que, en réalisant, selon l'invention, l'opération d'étalonnage de la figure 4 pour laquelle le couple C est nul, c'est à dire que:
    C₁ _ K 1+k C₂ = 0
    Figure imgb0018

    il est possible de ne régler ou déterminer qu'une seule constante égale à:
    k 1+k
    Figure imgb0019

    Cette dernière constante étant définie par l'opération d'étalonnage de la figure 4, la valeur effectivement calculée par la suite sera à chaque fois égale à:
    C 1+k
    Figure imgb0020

    c'est à dire que la valeur calculée sera égale à C à une autre constante près, égale à:
    1 1+k
    Figure imgb0021

    ce qui en fait ne présente pas d'inconvénient en ce qui concerne l'affichage par la clé du couple appliqué C.
  • La figure 10 montre un premier exemple de réalisation de cette variante de l'invention. Le pont 8 de ce circuit d'entrée est identique, électriquement parlant à celui de la figure 7, de sorte qu'il porte les mêmes références.
  • Aux bornes de sorties 12 et 11 du pont 8 est connecté un amplificateur 38 qui est pratiquement identique à celui de la figure 8, la résistance 33 de ce dernier étant toutefois remplacée par une résistance manuellement variable 39, constituée par un potentiomètre, et de valeur que l'on règlera, par l'étalonnage selon la figure 4, à:
    k 1+k
    Figure imgb0022

    Sur les deux bornes de sorties 40 et 41 de cet étage 38 apparaissent, au gain près de l'étage que l'on supposera pour simplifier égal à 1, les tensions respectives suivantes:
    • en 40: k 1+k C₂
      Figure imgb0023
    • en 41: C₁
  • Ces deux tensions sont appliquées aux deux entrées d'un étage soustracteur 42, par exemple identique à celui de la figure 7 (comportant l'amplificateur différentiel 21).
  • Sur la sortie 43 de ce soustracteur apparait donc une tension égale à:
    C₁ _ k 1+k C₂
    Figure imgb0024

    c'est à dire à:
    C 1+k
    Figure imgb0025

    Bien évidemment, cette solution nécessite une amplification du signal pour aboutir à C.
  • Dans toutes ces solutions, et surtout dans la dernière, on aura avantage à avoir pour C1 une mesure sensiblement plus élevée que celle obtenue pour C₂. Ceci peut être obtenu soit en écartant suffisamment les jauges 5 et 6, soit en réalisant le capteur 1 avec un moment d'inertie inférieur au niveau de la jauge 5 (mesure C₁) à celui au niveau de la jauge 6 (mesure C₂): par exemple sur la figure 11, ceci est réalisé par une dissymétrie longitudinale du capteur 1 dans le plan de section longitudinale vertical, et sur la figure 12, ceci est réalisé par une dissymétrie longitudinale de ce capteur dans le plan de section longitudinale horizontal.
  • La figure 13 montre une forme de réalisation qui donne le même résultat analogique que le circuit de la figure 10, mais avec les résistances R₅ et R₆ dans des branches opposées du pont 8: la réalisation de cette figure est, par rapport à celle de la figure 10, ce qu'est la réalisation de la figure 9 par rapport à celle de la figure 7.
  • Ce circuit utilise un additionneur à amplificateur différentiel 26 identique à celui de la figure 1, mais son potentiomètre 25 est ici réglé, par l'étalonnage selon la figure 4, à la valeur:
    k k+1
    Figure imgb0026

    de sorte que sur la sortie 43 apparait au signe près la valeur
    C₁ _ k k+1 C₂ = C k+1
    Figure imgb0027

    comme c'est le cas pour le circuit de la figure 10.
  • La figure 14 montre un dispositif simplifié qui réalise directement dans le pont 8 l'équation précédente.
  • Dans ce pont, deux branches adjacentes comportent les diodes Zener 13 et 14, une troisième branche comporte la résistance R₅, tandis que la quatrième branche comporte la résistance R₆, en série avec une résistance potentiomètre 44 dont la valeur doit correspondre, après étalonnage selon la figure 4, à la valeur:
    k 1+k .
    Figure imgb0028

    Le point 12 du pont est relié à la masse analogique 10, tandis que le point 11 est la borne de sortie du circuit, où apparait bien un signal égal à:
    C₁ _ C₂ k 1+k = C 1+k
    Figure imgb0029

  • L'invention n'est bien entendu pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits. Rien n'oblige à procéder de manière analogique, comme c'est le cas dans tous les exemples qui précèdent, et l'on peut très bien réaliser l'invention avec des moyens numériques. Dans ce cas, la carte électronique 4 comporte au moins un microprocesseur et une mémoire, et la clé est équipée d'une prise d'entrée d'ordre. L'étalonnage s'effectue, dans les conditions de la figure 4, en entrant au cours de cette opération d'étalonnage où le couple C est nul, un ordre de calcul et mémorisation du facteur constant k ou k k+1
    Figure imgb0030
    . Par la suite, le microprocesseur calcule à chaque mesure la valeur du couple C en utilisant cette valeur de k, mémorisée pour cette clé une fois pour toutes.
  • Dans tous les exemples qui précèdent, l'étalonnage tient compte également des caractéristiques constructives de la clé, tels que dimensions réelles des éléments dans les plages de tolérance de fabrication, jeux fonctionnels divers, moment d'inertie réel de la section portant les jauges de contrainte, sensibilité et caractéristiques de ces jauges, positions réelles de ces jauges dépendant des conditions de leur collage sur le capteur.
  • En d'autres termes, les moyens électroniques, selon l'invention, permettent de réaliser la clé avec des méthodes de fabrication ne requérant pas des tolérances serrées pour les caractéristiques métallurgiques, mécaniques et électriques de ses différents éléments constitutifs, sans que cela influence la précision finale de mesure, puisque celle-ci dépend uniquement de l'étalonnage du facteur k prenant en compte ces données. La solution électronique retenue, simple, peu encombrante et pouvant utiliser des capteurs courants, conduit donc également à une simplification de la fabrication et à une réduction de son coût et du coût final de la clé.

Claims (6)

1. Procédé d'étalonnage pour clé dynamométrique électronique équipée d'au moins deux jauges de contrainte (5 et 6), disposées de part et d'autre d'un plan transversal (7), sur une pièce (1) formant capteur et fournissant chacune une tension électrique de sortie (respectivement C1 et C2) qui, dépendant du couple (C) appliqué par l'intermédiaire de la clé au point d'actionnement (A), réagit sur des moyens électroniques (4) disposés en amont d'un afficheur, et prenant en compte un facteur constant pour communiquer à cet afficheur la valeur représentative du couple (C), caractérisé en ce que ledit procédé comprend les phases suivantes:
- effectuer une mesure d'étalonnage pour laquelle le couple (C) appliqué au point d'actionnement (A) est rendu nul par une force parasite (F′), appliquée en sens inverse de la force d'actionnement (F) et en un autre point (E) de la clé que le point (B) d'application de cette force (F),
- déterminer et mémoriser par les moyens électroniques (4) au cours de cette mesure, un facteur constant (K, K K+1′
Figure imgb0031
,...) correspondant à la valeur nulle du couple affiché,
- utiliser à chaque mesure suivante ce facteur constant pour déterminer par application de la formule:
C = C1 + K (C1 _ C2)
Figure imgb0032

la valeur du couple (C) appliqué au point d'actionnement (A), comme une fonction des couples C1 et C2 effectivement mesurés par les jauges (5 et 6).
2. Procédé d'étalonnage pour clé dynamométrique électronique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens électroniques de mesure, de mémorisation et de calcul sont constitués par un même circuit analogique (10 à 28, 10 à 43) apte à calculer le couple C par application de la formule:
C = C1 + K (C1 _ C2).
Figure imgb0033

3. Procédé d'étalonnage pour clé dynamométrique électronique selon la revendication 2, caractérisée en ce que le circuit analogique comprend:
- un pont de wheatstone (8) dont deux des branches comportent les jauges de contraintes (5-6), et dont les deux autres branches comportent des résistances (17-18), de valeurs ohmiques égales, respectivement, à celles des résistances (R5, R6) à vide des jauges (5 et 6), de façon que le pont (8) soit à l'équilibre en l'absence du couple (C),
- et, sur le circuit de sortie du pont (8), au moins deux amplificateurs, respectivement additionneur (26, 30, 31) et soustracteur (21), dont l'un est associé à une résistance potentiométrique (25, 37, 39) de réglage à zéro de l'indication fournie par la clé lorsque son couple (C) est rendu nul par l'application de la force parasite (F′), le réglage de cette résistance déterminant et mémorisant le facteur constant (K, K K+1′
Figure imgb0034
,...).
4. Procédé d'étalonnage pour clé dynamométrique électronique selon la revendication 2, caractérisée en ce que le circuit analogique comprend un pont de Wheatstone (8) dont deux des branches comportent des diodes Zener (13-14), et une troisième branche la jauge de contrainte (5), de valeur ohmique (R5), tandis que la quatrième branche comporte, en série sur la jauge de contrainte (6), une résistance variable (44) de réglage à zéro de l'indication fournie par la clé lorsque son couple (C) est rendu nul par l'application de la force parasite (F′).
5. Procédé d'étalonnage pour clé dynamométrique électronique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de mesure, de mémorisation et de calcul sont des moyens numériques et la clé est équipée d'une prise d'entrée d'ordre de calcul et de mémorisation du facteur constant (K, K K+1′
Figure imgb0035
), cet ordre étant appliqué lors de l'opération d'étalonnage.
6. Procédé d'étalonnage pour clé dynamométrique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le capteur (1) et/ou les jauges (5, 6) sont agencés pour fournir des tensions de mesure qui sont sensiblement plus élevées pour celle représentative du couple (C₁) que pour celle représentative du couple (C₂).
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