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EP1954447A1 - Outil de vissage a tete d'angle, incluant un capteur de couple monte sur l'arbre de sortie, et module de transmission correspondant - Google Patents

Outil de vissage a tete d'angle, incluant un capteur de couple monte sur l'arbre de sortie, et module de transmission correspondant

Info

Publication number
EP1954447A1
EP1954447A1 EP06830243A EP06830243A EP1954447A1 EP 1954447 A1 EP1954447 A1 EP 1954447A1 EP 06830243 A EP06830243 A EP 06830243A EP 06830243 A EP06830243 A EP 06830243A EP 1954447 A1 EP1954447 A1 EP 1954447A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
output shaft
gear
tool according
screwing tool
shaft
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.)
Granted
Application number
EP06830243A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP1954447B1 (fr
Inventor
Nicolas Le Du
Jean-Clair Leme
Benoît ALLENOU
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.)
Georges Renault SAS
Original Assignee
Georges Renault 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 Georges Renault SAS filed Critical Georges Renault SAS
Publication of EP1954447A1 publication Critical patent/EP1954447A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1954447B1 publication Critical patent/EP1954447B1/fr
Ceased legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B21/00—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B13/00—Spanners; Wrenches
    • B25B13/48—Spanners; Wrenches for special purposes
    • B25B13/481—Spanners; Wrenches for special purposes for operating in areas having limited access
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B21/00—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose
    • B25B21/002—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose for special purposes

Definitions

  • Angle head screwing tool including a torque sensor mounted on the output shaft, and corresponding transmission module.
  • the field of the invention is that of the tooling. More specifically, the invention relates to industrial tools, and more particularly the tools provided to exert a screwing with a determined torque.
  • the screwing tools are widely used in the industrial sector, the tools are fixed (which includes tools mounted on machines or manipulators) or portable.
  • each cycle is connected by appropriate connectors to an electronic controller (in the form of a cabinet) for programming a large number of operating cycles (for example 250 cycles), each cycle can be composed of 20 phases of operation.
  • an electronic controller in the form of a cabinet
  • These cycles can be programmed directly from a keyboard that includes the electronic box or by associated programming software (the box or boxes are then connected to the programming system by a network type field, Ethernet or other).
  • These systems make it possible to ensure traceability of the operations performed by the tool, for example by ensuring the recording of results such as the final tightening torque, the final tightening angle, the date and time of the operations or else the representative curves of the quality (good or bad, according to predetermined parameters) of the screwing done.
  • the tool itself may also include means for indicating the quality of screwing, for example by providing a report "Good / Bad" viewable using LEDs.
  • the tool is connected to the electrical sector of way to power a control electronics integrated into the tool.
  • the tool has a small display and some buttons.
  • the torque sensors implemented in the screwdrivers are constituted by strain gauges (generally mounted in bridge).
  • these strain gauges are mounted on a support consisting of a cylindrical element 1 whose torsional deformation is measured by means of the gauges, this deformation being translated into a measurement of the tightening torque.
  • a single stage epicyclic reduction comprises:
  • a screwdriver such as that illustrated in Figure 1, in which the torque sensor is integrated on the reduction ring, corresponds to the most common technique for measuring the torque screw.
  • the measurement of the tightening torque of a screwdriver is obtained by means of a torque sensor 3 integrated on the output shaft of the angle head, outlet of conical coupling 2.
  • the technology of the torque sensor is of the type using: strain gauges stuck on the output shaft; an electronic circuit embedded on the output shaft; a rotating transformer.
  • the rotating transformer supplies the onboard circuit with a voltage which, once rectified, feeds the strain gage bridge, which itself produces an output signal in the form of a voltage which is converted into a frequency signal by the onboard circuit and then recovered via the rotating transformer.
  • the sensor technology used in this solution eliminates the problems of wear and signal continuity conventionally encountered with rotating collectors (because of the use of brushes in rotating contact with the collector tracks, generating friction necessarily causing wear of the brushes).
  • the invention particularly aims to overcome the disadvantages of the prior art. More specifically, the invention aims to provide an angle screwdriver that is more reliable than existing solutions, particularly in that it allows to measure the torque actually applied to a screw.
  • Another object of the invention is to provide such a screwdriver which offers a satisfactory and durable level of precision in the measurement of the torque.
  • the invention also aims to provide such a screwdriver which avoids causing a significant increase in the height of the angle head.
  • Another object of the invention is to provide such a screwdriver which can be manufactured more easily than conventional screwdrivers, especially in that it can be manufactured with a minimum of logistical constraints, by using production centers and / or or remote skills.
  • Yet another object of the invention is to provide such a screwdriver that allows to consider significant gains in terms of maintenance.
  • a screwing tool comprising: a motor shaft; an angle head comprising an output shaft whose axis of rotation is substantially orthogonal to the axis of said motor shaft; transmission means connecting said motor shaft to said output shaft; at least one torque sensor integrated on said output shaft; characterized in that said transmission means comprise at least one intermediate gear with an axis substantially parallel to said output shaft and cooperating with a gear for driving in rotation an output shaft, and at least one conical coupling connecting, directly or indirectly, said motor shaft and said one or more intermediate gears.
  • a screwdriver makes it possible to integrate a torque sensor on the output shaft to precisely measure (the sensor being placed closer to the screw) the torque actually applied to the screw, while retaining a head height comparable to the standard tool described in the state of the art (in which the torque sensor is mounted on the reduction ring).
  • the invention thus proposes a design of angle head more durable than existing solutions, this by the implementation of a drive of the output shaft via parallel gears, rather than by a conical coupling.
  • parallel gears are simpler to manufacture, control and adjust.
  • they provide a more homogenous tooth contact and a larger contact area. This results in a durability superior to that of a conical coupling.
  • the conical coupling placed at the output of the motor shaft turns faster but is subject to a significantly lower torque than when it is placed in the corner head. It is therefore less subject to wear and / or breakage.
  • said transmission means comprise a parallel intermediate gear train whose axes are parallel to said output shaft.
  • the presence and length of the gear train makes it possible to more widely deport the size of the conical coupling relative to the angle head, which ensures good accessibility of the tool in small spaces.
  • said transmission means are mounted within a detachable module of a member incorporating said torque sensor. According to another advantageous characteristic, said transmission means are mounted within a detachable module of a body. integrating said motor shaft and motor means.
  • a screwdriver of modular design is obtained in which the three main constituents of the tool (motor, reduction and sensor) can be manufactured independently and combined. at the end of the assembly by a few screws.
  • said transmission means are associated with sealed ball bearings.
  • Such a module is therefore waterproof and can be perfectly independent of the engine block and / or torque sensor torque module.
  • said torque sensor comprises at least one strain gauge bonded to said output shaft.
  • said torque sensor comprises an electronic circuit embedded on said output shaft.
  • said torque sensor comprises a rotating transformer.
  • said gear is guided in an upper portion of said angle head by at least one ball bearing on either side of the toothing of said gear.
  • said output shaft is guided in a lower portion of said corner head by at least one bearing with two rows of balls.
  • said gear is guided in an upper part of said angle head by at least one ball bearing on either side of the toothing of said gear, said output shaft being guided in one part. bottom of said corner head by at least one bearing with two rows of balls.
  • said one or more guide bearings of said gear are sealed bearings. In this way, the risk of possible grease leakage from the gear train and / or the gear coupled to the output shaft towards the sensor is avoided (which limits the risk of disturbances of the measurement).
  • said member comprises a housing, said tool comprising stop means for diffusing into said housing axial stresses exerted on said output shaft.
  • the invention also relates to a transmission module intended to be integrated in a screwdriver comprising: a motor shaft; an angle head comprising an output shaft whose axis of rotation is substantially orthogonal to the axis of said motor shaft; transmission means connecting said motor shaft to said output shaft; at least one torque sensor integrated on said output shaft, characterized in that it integrates said transmission means, these comprising at least one intermediate gear whose axis is intended to extend parallel to said output shaft and intended to cooperate with a gear carried by said output shaft, and at least one conical coupling intended to connect, directly or indirectly, said motor shaft and said one or more gears.
  • Figure 1 is a longitudinal sectional view of a screwdriver head tool according to a first embodiment of the prior art
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of an angle head screwing tool according to a second embodiment of the prior art
  • Figure 3 is a longitudinal torque view of a preferred embodiment of the invention
  • FIG. 4 is a view of the invention according to the embodiment illustrated in FIG. 3, showing the mounting in separable modules of the tool
  • Figures 5 and 6 are views of a screwing tool according to the invention, respectively from above and in longitudinal section
  • - Figure 7 is another view of a screwing tool according to the invention; showing the separate transmission and sensor modules
  • - Figure 8 is a top view of the sensor module.
  • the invention applies to a screwing tool comprising a motor shaft 4 and an angle head 5 whose output shaft 51 has an axis of rotation 511 substantially orthogonal to the axis of rotation. the motor shaft 4.
  • the motor shaft 4 and the output shaft 5 are connected in rotation by transmission means.
  • these transmission means comprise a conical coupling 2 connecting the drive shaft 4 directly or indirectly with an intermediate gear whose axis of rotation is parallel to the axis of rotation of the output shaft. , this intermediate gear cooperating with the output shaft via another gear carried by the output shaft.
  • This conical coupling is brought closer to the engine block incorporating the shaft.
  • This conical coupling is, in other words, provided in the vicinity of the end of the motor shaft (or is carried by this end) so that the bulk of it is not detrimental to the accessibility of the angle head in small spaces.
  • the conical coupling is remote from the angle head, one or more parallel axis gears to the output shaft being interposed between the output shaft and the conical coupling.
  • the conical coupling 2 is mounted at one end of the drive shaft 4 (here constituted by a main body 41 and an extension 42), and a parallel gear train 6 is mounted between the conical coupling 2 and a gear 512 for rotating the output shaft 51.
  • the screwing tool thus constituted comprises a reduction chain coupling the motor and the output shaft and that this reduction chain has the conical coupling as input member.
  • the tool uses a torque sensor technology described above with reference to the state of the art (that is to say of the type described in the document published under the number DE-I 980 4695). It is recalled that such a sensor comprises:
  • strain gauges bonded to the output shaft; an on-board electronic circuit on the output shaft; a rotating transformer.
  • the rotating transformer supplies the onboard circuit with a voltage which, once rectified, feeds the strain gage bridge, which itself produces an output signal in the form of a voltage which is converted into a frequency signal by the onboard circuit and then recovered via the rotating transformer.
  • a torque sensor of another technology may, however, be implemented according to another possible embodiment.
  • the torque sensor is designed as an independent module 7 fixed by two screws to a transmission module 8 of the tool.
  • the shaft of this sensor comprises male splines for transmitting the torque, these splines being intended to fit into the gear with parallel teeth 512 (FIG. 3) allowing the transmission of the torque.
  • This gear 512 is itself driven by a gear train with parallel teeth, as mentioned above.
  • This arrangement makes it possible to maintain a head height comparable to the standard tool, and is much more compact than the tool illustrated in FIG.
  • the reduction therefore comprises gear 6 forming a reduction whose ratio is adapted to the level of torque that it is desired to reach as output tool.
  • the gears 6 and the conical coupling 2 are integrated in the module 8, itself separable from the engine block 40 as will be explained in more detail later.
  • the extension 42 of the motor axis is integrated in the module 8, the latter having an end intended to be housed in the end of the main body 4 of the motor shaft so as to make the main body and the extension solidarity in rotation.
  • This module 8 is equipped with sealed ball bearings to contain the grease necessary for the lubrication of the gears.
  • This module 8 is also waterproof and independent.
  • Fixing the module on the engine block 40 is achieved by three screws 9 distributed at 120 ° and inclined by 15 ° relative to the motor axis (a higher number of screws can of course be considered). This arrangement makes it possible to reduce the external dimensions of this fastener, and allows easy assembly and disassembly, requiring no special wrench or high tightening torque or gluing, assuming the use of a hot-air tool heater. at the time of disassembly.
  • FIGS. 6 and 7 illustrate an alternative embodiment of a screwing tool according to the invention.
  • the output gear 512 is supported on either side of its toothing (5122) by two ball bearings 52, completely taking up the transmission stresses exerted on the gear 512, these stresses being generated by the intermediate gear train 6. Therefore, the gear 512 does not transmit any bending force to the output shaft (any bending forces on the output shaft being of a nature to disrupt the torque measurement) via the female splines 5121 (of the gear 512) and the male splines 513.
  • the output shaft is supported at its lower part by a ball bearing which can alternatively be a rigid ball bearing (as in FIG. 3) or a double row of ball bearings 53 (FIG. 7).
  • this bearing is a double-row ball bearing which makes it possible to fully recover the bending forces generated by the outlet bushing on the drive square 514 and thus eliminate external disturbances on the sensor, which would not be the case with a bearing with an oblique contact.
  • stop means 531, 532 are provided for diffusing into the housing 70 of the sensor module axial stresses exerted from outside on the square. This avoids transmitting these forces to the active part of the sensor.
  • a locking ring 531 is mounted in a groove on the shaft 51, this ring bearing against the inner ring of the bearing 53.
  • a second ring stop 532 is mounted in a groove formed inside the housing 70, this ring bearing against the outer ring of the bearing 53.
  • the sensor module 7 is designed as an independent module and fixed by two screws 71 to the rest of the tool. This results in obvious advantages for manufacture and maintenance, the sensor module and its internal organs thus being easily accessible and / or replaceable. More specifically, the module 7 comprises a housing 70 having two wings 701 delimiting between them a concave shape for receiving the correspondingly shaped end 81 of the transmission module. These wings 701 provide a seat on the transmission module, and contribute to ensuring the stability of the attachment of the sensor module on the transmission module in the event of lateral or longitudinal impact.
  • the holes 711 for receiving the fastening screws 71 are substantially centered with respect to the length L of the casing 70 of the module, contributing, with the general shape of the casing, to the stability of the attachment of the sensor module to the transmission module.
  • the power supply of the sensor module and the recovery of the frequency signal is achieved by only two wires that do not require special electromagnetic protection, in view of the sensor technology used. These two son pass through a duct formed in the thickness of the transmission module casing for reasons of mechanical protection.
  • the wires are connected to a power supply and a frequency signal processing module, both present in the handle of the tool.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Details Of Spanners, Wrenches, And Screw Drivers And Accessories (AREA)

Abstract

L'invention a pour objet un outil de vissage comprenant : - un arbre moteur ; - une tête d'angle (5) comprenant un arbre de sortie (51) dont l'axe de rotation (511) est sensiblement orthogonal à l'axe dudit arbre moteur (4) ; - des moyens de transmission reliant ledit arbre moteur (4) audit arbre de sortie (51) ; - au moins un capteur de couple intégré sur ledit arbre de sortie (51), caractérisé en ce que lesdits moyens de transmission comprennent au moins un engrenage intermédiaire (6) d'axe sensiblement parallèle audit arbre de sortie (51) et coopérant avec un engrenage (512) destiné à entraîner en rotation ledit arbre de sortie (51), et au moins un accouplement conique (2) reliant, directement ou indirectement, ledit arbre moteur (4) et ledit ou lesdits engrenages intermédiaires (6).

Description

Outil de vissage à tête d'angle, incluant un capteur de couple monté sur l'arbre de sortie, et module de transmission correspondant.
Le domaine de l'invention est celui de l'outillage. Plus précisément, l'invention concerne l'outillage industriel, et plus particulièrement les outillages prévus pour exercer un vissage avec un couple déterminé.
Dans le domaine de l'invention, les outils de vissage sont très largement utilisés dans le secteur industriel, que les outils soient fixes (ce qui comprend les outils montés sur machines ou sur les manipulateurs) ou portatifs.
Ces outils peuvent intégrer des moyens moteurs électriques ou pneumatiques selon les applications envisagées.
Selon une mise en œuvre répandue de ces outils, ceux-ci sont reliés par une connectique appropriée à un contrôleur électronique (sous forme d'un coffret) permettant de programmer un nombre important de cycles de fonctionnement (par exemple 250 cycles), chaque cycle pouvant être composé de 20 phases de fonctionnement.
Ces cycles peuvent être programmés directement à partir d'un clavier que comporte le coffret électronique ou par un logiciel de programmation associé (le ou les coffrets étant alors reliés au système de programmation par un réseau de type terrain, Ethernet ou autres). Ces systèmes permettant d'assurer une traçabilité des opérations effectuées par l'outil, en assurant par exemple l'enregistrement de résultats tels que le couple final de vissage, l'angle final de vissage, la date et l'heure des opérations ou encore les courbes représentatives de la qualité (bonne ou mauvaise, en fonction de paramètres prédéterminés) du vissage effectué. L'outil lui-même peut également comporter des moyens d'indications de la qualité de vissage, par exemple en fournissant un compte-rendu « Bon/Mauvais » visualisable à l'aide de leds.
On comprend que les systèmes de ce type permettent d'effectuer une gamme étendue d'opérations de paramétrage et de contrôle. Selon une autre technique connue, l'outil est relié au secteur électrique de façon à alimenter une électronique de commande intégrée à l'outil. Dans ce cas, l'outil dispose d'un petit afficheur et de quelques boutons de commande.
On comprend que, dans l'une ou l'autre des technologies décrites précédemment, les données concernant le couple de serrage sont essentielles pour commander correctement les outils et pour pouvoir obtenir un suivi des résultats de vissage.
En effet, les données sur le couple de serrage sont utilisées à de nombreuses reprises, pour assurer bien entendu la qualité de l'assemblage à réaliser par vissage, mais également pour permettre une traçabilité des opérations et pour procéder à un traitement statistique des données de serrage.
Actuellement, les capteurs de couple mis en œuvre dans les outils de vissage sont constitués par des jauges de contraintes (généralement montées en pont).
Comme illustré par la figure 1, ces jauges de contraintes sont montées sur un support constitué par un élément cylindrique 1 dont on mesure, par l'intermédiaire des jauges, la déformation en torsion, cette déformation étant traduite en une mesure du couple de serrage.
Classiquement, cet élément cylindrique est associé à un réducteur à train épicycloïdal dont la structure est rappelée ci-après. Une réduction à train épicycloïdal à un étage comprend :
- un tube avec une couronne interne appelée couronne de réduction ;
- un ou plusieurs pignons satellites ; un porte-satellite ; un solaire. Une visseuse telle celle illustrée par la figure 1, selon laquelle le capteur de couple est intégré sur la couronne de réduction, correspond à la technique la plus courante pour mesurer le couple de vissage.
Selon cette technique, le mouvement de la couronne de réduction est ensuite transmis à l'arbre de sortie via un engrenage à couple conique 2. Or, suivant l'état d'usure ou de lubrification de cet engrenage, il se produit à ce niveau une perte de couple qui engendre une dérive entre le couple mesuré sur la couronne et le couple appliqué sur la vis à serrer.
Ceci conduit les utilisateurs de ce type d'outil à effectuer des contrôles fréquents et coûteux sur ces outils. Selon une autre technique connue, illustrée par la figure 2, la mesure du couple de serrage d'une visseuse est obtenue par l'intermédiaire d'un capteur de couple 3 intégré sur l'arbre de sortie de la tête d'angle, en sortie de l'accouplement conique 2.
Par ailleurs, selon cette technique, la technologie du capteur de couple est du type mettant en œuvre : des jauges de contraintes collées sur l'arbre de sortie ; un circuit électronique embarqué sur l'arbre de sortie ; un transformateur tournant.
Le transformateur tournant fournit au circuit embarqué une tension qui une fois redressée alimente le pont de jauges de contraintes, qui lui-même produit un signal de sortie sous la forme d'une tension qui est transformée en signal fréquence par le circuit embarqué pour ensuite être récupéré via le transformateur tournant.
Ce type de capteur est décrit dans le document de brevet publié sous le numéro DE-I 980 4695.
Cette solution permet de mesurer le couple réellement appliqué sur la vis dans la mesure où il n'y a pas d'organe perturbateur entre la vis et le capteur.
De plus, la technologie de capteur utilisée dans cette solution s'affranchit des problèmes d'usure et de continuité du signal rencontrés classiquement avec des collecteurs tournants (du fait de la mise en œuvre de balais en contact tournant avec les pistes du collecteur, générant un frottement entraînant nécessairement une usure des balais).
En revanche, la présence de ce capteur en sortie de tête d'angle a pour inconvénient d'augmenter de façon importante la hauteur de tête et, par conséquent, de réduire l'accessibilité de l'outil dans des zones étroites. De façon générale, lors de la conception d'une visseuse à tête d'angle, on cherche le meilleur compromis notamment entre les paramètres suivants : fiabilité, en particulier en ce qui concerne le couple réellement appliqué sur la vis par rapport au couple mesuré. Des pertes de couple peuvent en effet apparaître du fait de l'usure de l'accouplement conique, son rendement variant alors en fonction de l'usure. Or, une incertitude existe quant à l'état d'usure de l'accouplement conique de la visseuse, cette incertitude étant palliée en pratique par des contrôles quotidiens (la prédiction et/ou la compensation automatique du niveau d'usure n'existant pas actuellement) ; précision de la mesure du couple de serrage ; durabilité de la visseuse.
L'invention a notamment pour objectif de pallier les inconvénients de l'art antérieur. Plus précisément, l'invention a pour objectif de proposer une visseuse d'angle qui soit plus fiable que les solutions existantes, notamment en ce qu'elle permet de mesurer le couple réellement appliqué sur une vis.
L'invention a également pour objectif de fournir une telle visseuse qui offre un niveau satisfaisant et durable de précision de la mesure du couple. L'invention a aussi pour objectif de fournir une telle visseuse qui évite d'entraîner une augmentation sensible de la hauteur de la tête d'angle.
Un autre objectif de l'invention est de fournir une telle visseuse qui puisse être fabriquée plus aisément que les visseuses classiques, notamment en ce qu'elle peut être fabriquée avec un minimum de contraintes logistiques, en ayant recours à des centre de production et/ou de compétences distants.
Encore un autre objectif de l'invention est de fournir une telle visseuse qui permette d'envisager des gains notables en termes de maintenance.
Encore un autre objectif de l'invention est de fournir une telle visseuse qui soit simple de conception et facile à mettre en œuvre. Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite sont atteints grâce à l'invention qui a pour objet un outil de vissage comprenant : un arbre moteur ; une tête d'angle comprenant un arbre de sortie dont l'axe de rotation est sensiblement orthogonal à l'axe dudit arbre moteur ; - des moyens de transmission reliant ledit arbre moteur audit arbre de sortie ; au moins un capteur de couple intégré sur ledit arbre de sortie ; caractérisé en ce que lesdits moyens de transmission comprennent au moins un engrenage intermédiaire d'axe sensiblement parallèle audit arbre de sortie et coopérant avec un engrenage destiné à entraîner en rotation un arbre de sortie, et au moins un accouplement conique reliant, directement ou indirectement, ledit arbre moteur et ledit ou lesdits engrenages intermédiaires.
De cette façon, une visseuse selon l'invention permet d'intégrer un capteur de couple sur l'arbre de sortie pour mesurer précisément (le capteur étant placé au plus près de la vis) le couple réellement appliqué à la vis, tout en conservant une hauteur de tête comparable à l'outil standard décrit dans l'état de la technique (dans lequel le capteur de couple est monté sur la couronne de réduction).
De plus, une telle visseuse évite la mise en œuvre d'un accouplement conique directement dans la tête d'angle, ce type de mise en œuvre induisant des inconvénients en termes de durabilité (outre son encombrement).
L'invention propose donc une conception de tête d'angle plus durable que les solutions existantes, ceci par la mise en œuvre d'un entraînement de l'arbre de sortie par l'intermédiaire d'engrenages parallèles, plutôt que par un accouplement conique. En effet, les engrenages parallèles sont plus simples à fabriquer, à contrôler et à régler. De plus, ils offrent un contact entre les dents plus homogène et une surface de contact plus importante. Il en résulte une durabilité supérieure à celle d'un accouplement conique.
Parallèlement, l'accouplement conique placé en sortie d'arbre moteur tourne certes plus vite mais est soumis à un couple notablement plus faible que quand il est placé dans la tête d'angle . Il est par conséquent moins sujet à l'usure et/ou à la rupture.
Selon une solution avantageuse, lesdits moyens de transmission comprennent un train d'engrenages intermédiaires parallèles dont les axes sont parallèles audit arbre de sortie.
On peut ainsi adapter aisément la réduction entre l'arbre moteur et l'arbre de sortie, ceci par le choix des engrenages.
On rappelle qu'une réduction a pour but d'augmenter le couple final par rapport au couple moteur, et, par conséquent, de diminuer en sortie d'outil la vitesse de rotation par rapport à celle de l'axe moteur. On détermine donc le ratio de réduction en fonction du coupe de vissage que l'on souhaite atteindre et du couple moteur disponible.
En outre, la présence et la longueur du train d'engrenages permettent de déporter plus largement l'encombrement de l'accouplement conique par rapport à la tête d'angle, ce qui assurer une bonne accessibilité de l'outil dans des espaces réduits.
Selon une caractéristique avantageuse, lesdits moyens de transmission sont montés au sein d'un module désolidarisable d'un organe intégrant ledit capteur de couple Selon une autre caractéristique avantageuse, lesdits moyens de transmission sont montés au sein d'un module désolidarisable d'un corps intégrant ledit arbre moteur et des moyens moteurs.
Selon l'une ou l'autre de ces caractéristiques, préférentiellement selon une combinaison de celles-ci, on obtient une visseuse de conception modulaire où les trois constituants principaux de l'outil (moteur, réduction et capteur) peuvent être fabriqués indépendamment et réunis à la fin du montage par quelques vis.
Une telle conception permet de séparer les composants de technologie différentes et permet leur réalisation dans des centres de production séparés. De plus, les avantages pour la maintenance sont évidents, les composants défectueux pouvant être changés rapidement.
Préférentiellement, lesdits moyens de transmission sont associés à des roulements à billes étanches.
Un tel module est donc étanche et peut être parfaitement indépendant du bloc moteur et/ou du couple module capteur de couple.
Selon une solution avantageuse, ledit capteur de couple comprend au moins une jauge de contrainte collée sur ledit arbre de sortie.
Préférentiellement, ledit capteur de couple comprend un circuit électronique embarqué sur ledit arbre de sortie. Selon une autre caractéristique, ledit capteur de couple comprend un transformateur tournant.
Selon une solution préférée, ledit engrenage est guidée dans une partie supérieure de ladite tête d'angle par au moins un roulement à billes de part et d'autre de la denture dudit engrenage. Avantageusement, ledit arbre de sortie est guidée dans une partie inférieure de ladite tête d'angle par au moins un roulement à deux rangées de billes.
Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, ledit engrenage est guidée dans une partie supérieure de ladite tête d'angle par au moins un roulement à billes de part et d'autre de la denture dudit engrenage, ledit arbre de sortie étant guidée dans une partie inférieure de ladite tête d'angle par au moins un roulement à deux rangées de billes.
Préférentiellement, ledit ou lesdits roulements de guidage dudit engrenage sont des roulements étanches. De cette façon, on évite les risques de fuite de graisse possible du train d'engrenages et/ou de l'engrenage couplé à l'arbre de sortie vers le capteur (ce qui limite le risque de perturbations de la mesure).
Avantageusement, ledit organe comprend un carter, ledit outil comprenant des moyens d'arrêt permettant de diffuser dans ledit carter des contraintes axiales s 'exerçant sur ledit arbre de sortie. L'invention concerne également un module de transmission destiné à être intégré dans un outil de vissage comprenant : un arbre moteur ; une tête d'angle comprenant un arbre de sortie dont l'axe de rotation est sensiblement orthogonal à l'axe dudit arbre moteur ; des moyens de transmission reliant ledit arbre moteur audit arbre de sortie ; au moins un capteur de couple intégré sur ledit arbre de sortie, caractérisé en ce qu'il intègre lesdits moyens de transmission, ceux-ci comprenant au moins un engrenage intermédiaire dont l'axe est destiné à s'étendre parallèlement audit arbre de sortie et destiné à coopérer avec un engrenage porté par ledit arbre de sortie, et au moins un accouplement conique destiné à relier, directement ou indirectement, ledit arbre moteur et ledit ou lesdits engrenages. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, donné à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un outil de vissage à tête d'angle selon un premier mode de réalisation de l'art antérieur ;
- la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un outil de vissage à tête d'angle selon un deuxième mode de réalisation de l'art antérieur ; la figure 3 est une vue en couple longitudinale d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention ; - la figure 4 est une vue de l'invention selon le mode de réalisation illustré par la figure 3, montrant le montage en modules séparables de l'outil ; les figures 5 et 6 sont des vues d'un outil de vissage selon l'invention, respectivement de dessus et en coupe longitudinale ; - la figure 7 est une autre vue d'un outil de vissage selon l'invention ; montrant les modules de transmission et de capteur séparés ; - la figure 8 est une vue de dessus du module de capteur. En référence à la figure 3, l'invention s'applique à un outil de vissage comprenant un arbre moteur 4 et une tête d'angle 5 dont l'arbre de sortie 51 présente un axe de rotation 511 sensiblement orthogonal à l'axe de l'arbre moteur 4.
L'arbre moteur 4 et l'arbre de sortie 5 sont reliés en rotation par des moyens de transmission.
Selon le principe de l'invention, ces moyens de transmission comprennent un accouplement conique 2 reliant l'arbre moteur 4 directement ou indirectement avec un engrenage intermédiaire dont l'axe de rotation est parallèle à l'axe de rotation de l'arbre de sortie, cet engrenage intermédiaire coopérant avec l'arbre de sortie par l'intermédiaire d'un autre engrenage porté par l'arbre de sortie. On comprend qu'ainsi, on rapproche l'accouplement conique du bloc moteur intégrant l'arbre. Cet accouplement conique est, en d'autres termes, prévu au voisinage de l'extrémité de l'arbre moteur (ou est porté par cette extrémité) de façon que l'encombrement de celui-ci ne soit pas préjudiciable à l'accessibilité de la tête d'angle dans des espaces réduits. Encore en d'autre termes, l'accouplement conique est éloigné de la tête d'angle, un ou plusieurs engrenages d'axe parallèle à l'arbre de sortie étant intercalés entre l'arbre de sortie et l'accouplement conique.
Selon le mode de réalisation de l'invention illustré par la figure 3, l'accouplement conique 2 est monté à une extrémité de l'arbre moteur 4 (constitué ici d'un corps principal 41 et d'un prolongement 42), et un train d'engrenages parallèles 6 est monté entre l'accouplement conique 2 et un engrenage 512 destiné à entraîner en rotation l'arbre de sortie 51.
On comprend que l'outil de vissage ainsi constitué comprend une chaîne de réduction couplant le moteur et l'arbre de sortie et que cette chaîne de réduction a pour organe d'entrée l'accouplement conique. Le couple s'exerçant sur les éléments de la chaîne allant croissant en se rapprochant de l'arbre de sortie, le positionnement de l'accouplement conique directement en sortie d'arbre moteur permet de réduire au maximum le couple supporté par l'accouplement conique. L'outil utilise une technologie de capteur de couple décrite précédemment en référence à l'état de la technique (c'est-à-dire du type de celle décrite dans le document publié sous le numéro DE-I 980 4695). On rappelle qu'un tel capteur comprend :
- des jauges de contraintes collées sur l'arbre de sortie ; - un circuit électronique embarqué sur l'arbre de sortie ; un transformateur tournant.
Le transformateur tournant fournit au circuit embarqué une tension qui une fois redressée alimente le pont de jauges de contraintes, qui lui-même produit un signal de sortie sous la forme d'une tension qui est transformée en signal fréquence par le circuit embarqué pour ensuite être récupéré via le transformateur tournant.
Un capteur de couple d'une autre technologie pourra toutefois être mis en œuvre selon un autre mode de réalisation envisageable.
En référence à la figure 4, le capteur de couple est conçu sous la forme d'un module indépendant 7 fixé par deux vis sur un module de transmission 8 de l'outil.
L'arbre de ce capteur comporte des cannelures mâles pour la transmission du couple, ces cannelures étant destinées à s'emboîter dans l'engrenage à denture parallèle 512 (figure 3) permettant la transmission du couple. Cet engrenage 512 est lui-même entraîné par un train d'engrenages à denture parallèle, tel que mentionné précédemment.
Cette disposition permet de conserver une hauteur de tête comparable à l'outil standard , et s'avère bien plus compact que l'outil illustré par la figure 2.
La réduction comporte donc des engrenages 6 formant une réduction dont le ratio est adapté au niveau de couple que l'on souhaite atteindre en sortie d'outil.
Les engrenages 6 et l'accouplement conique 2, sont intégrés au module 8, lui même séparable du bloc moteur 40 comme cela va être expliqué plus en détail parla suite. On note que le prolongement 42 de l'axe moteur est intégré au module 8, celui-ci présentant une extrémité destinée à venir se loger dans l'extrémité du corps principal 4, de l'arbre moteur de façon à rendre le corps principal et le prolongement solidaires en rotation. Ce module 8 est muni de roulements à billes étanches permettant de contenir la graisse nécessaire à la lubrification des engrenages. Ce module 8 est aussi étanche et indépendant.
La fixation du module sur le bloc moteur 40 est réalisée par trois vis 9 réparties à 120° et inclinées de 15° par rapport à l'axe moteur (un nombre supérieur de vis pouvant bien entendu être envisagé). Cette disposition permet de réduire l'encombrement extérieur de cette fixation, et autorise un montage et démontage facile, ne nécessitant ni clé spéciale ni fort couple de serrage ni collage supposant l'utilisation d'un chauffage au pistolet à air chaud de l'outil au moment du démontage.
Les figures 5 à 8 illustrent une variante de réalisation d'un outil de vissage selon l'invention. Tel que cela apparaît sur les figures 6 et 7, l'engrenage de sortie 512 est supporté de part et d'autre de sa denture (5122) par deux roulements à billes 52, reprenant intégralement les contraintes de transmission s 'exerçant sur l'engrenage 512, ces contraintes étant générées par le train d'engrenages intermédiaires 6. Par conséquent, l'engrenage 512 ne transmet aucun effort de flexion à l'arbre de sortie (des éventuels efforts de flexion sur l'arbre de sortie étant de nature à perturber la mesure du couple) via les cannelures femelles 5121 (de l'engrenage 512) et les cannelures maies 513.
On note que la présence de deux roulements à billes 52 (au lieu d'un seul) évite un montage en porte-à-faux de l'engrenage 512, évitant par conséquent un effet « rotule » qui serait présent dans le cas d'un roulement unique. En d'autres termes, ce montage d'un roulement de part et d'autre de l'engrenage 512 améliore la rigidité du guidage (en étant distants l'un de l'autre) et assure une répartition homogène des contraintes sur les roulements, tout en s 'inscrivant dans un encombrement réduit. Un tel montage limite donc les efforts transmis à l'arbre de sortie par l'engrenage 512 au seul couple de vissage.
L'arbre de sortie est supporté en sa partie inférieure par un roulement à bille qui peut alternativement être un roulement rigide à billes (cas de la figure 3) ou un roulement à double rangés de billes 53 (figure 7). Préférentiellement, ce roulement est un roulement à double rangée de billes qui permet de reprendre intégralement les efforts de flexion générés par la douille de sortie sur le carré d'entraînement 514 et donc éliminent les perturbations extérieures sur le capteur, ce qui ne serait pas le cas avec un roulement avec un contact oblique.
Selon une autre caractéristique, on prévoit des moyens d'arrêt 531, 532 permettant de diffuser dans le carter 70 du module capteur des contraintes axiales s'exerçant depuis l'extérieur sur le carré. On évite ainsi de transmettre ces efforts à la partie active du capteur.
Ces moyens comprennent, selon le présent mode de réalisation, un anneau d'arrêt 531 est monté dans une gorge ménagée sur l'arbre 51, cet anneau venant en appui contre la bague intérieure du roulement 53. Parallèlement, un deuxième anneau d'arrêt 532 est montée dans une gorge ménagée à l'intérieur du carter 70, cet anneau venant en appui contre la bague extérieure du roulement 53.
De plus, on note que les roulements à billes 52 sont étanches. Il n'y a pas de fuite de graisse possible du train d'engrenages 6 et/ou de l'engrenage 512 vers le capteur (ce qui limite le risque de perturbations de la mesure).
De la même façon, on prévoit que le roulement 53 est étanche, évitant ainsi les remontées éventuelles de fluide extérieur vers le capteur.
La technologie d'alimentation du pont de jauges 72 et du circuit électronique embarqué 74 et de récupération du signal est basée sur l'utilisation d'un transformateur tournant 73. Il n'y a donc pas d'usure de balais possible. Tel qu'indiqué précédemment, le module capteur 7 est conçu comme un module indépendant et fixé par deux vis 71 au reste l'outil. Il en résulte des avantages évidents pour la fabrication et la maintenance, le module capteur et ses organes internes étant ainsi aisément accessibles et/ou remplaçables. Plus précisément, le module 7 comprend un carter 70 présentant deux ailes 701 délimitant entre elles une forme concave destinée à accueillir l'extrémité 81 de forme correspondante du module de transmission. Ces ailes 701 procurent une assise sur le module de transmission, et contribuent à assurer la stabilité de la fixation du module capteur sur le module de transmission en cas de choc latéral ou longitudinal.
On note que de plus que les trous 711 de réception des vis de fixation 71 sont sensiblement centrés par rapport à la longueur L du carter 70 du module, contribuant, avec la forme générale du carter, à la stabilité de la fixation du module capteur sur le module de transmission. Par ailleurs, l'alimentation du module capteur et la récupération du signal fréquence est réalisée par seulement deux fils ne nécessitant pas de protection électro-magnétique particulière compte-tenu de la technologie du capteur utilisée. Ces deux fils passent dans un conduit ménagé dans l'épaisseur du carter du module de transmission pour des raisons de protection mécanique. Les fils sont reliés à une alimentation et à un module de traitement du signal fréquence, tous deux présents dans la poignée de l'outil.

Claims

REVENDICATIONS
1. Outil de vissage comprenant : - un arbre moteur (4) ; une tête d'angle (5) comprenant un arbre de sortie (51) dont l'axe de rotation (511) est sensiblement orthogonal à l'axe dudit arbre moteur
(4) ; des moyens de transmission reliant ledit arbre moteur (4) audit arbre de sortie (51) ; au moins un capteur de couple intégré sur ledit arbre de sortie (51), caractérisé en ce que lesdits moyens de transmission comprennent au moins un engrenage intermédiaire (6) d'axe sensiblement parallèle audit arbre de sortie (51) et coopérant avec un engrenage (512) destiné à entraîner en rotation ledit arbre de sortie (51), et au moins un accouplement conique (2) reliant, directement ou indirectement, ledit arbre moteur (4) et ledit ou lesdits engrenages intermédiaires (6).
2. Outil de vissage selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits moyens de transmission comprennent un train d'engrenages intermédiaires parallèles (6) dont les axes sont parallèles audit arbre de sortie (51).
3. Outil de vissage selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de transmission sont montés au sein d'un module (8) désolidarisable d'un organe (7) intégrant ledit capteur de couple.
4. Outil de vissage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de transmission sont montés au sein d'un module (8) désolidarisable d'un corps (40) intégrant ledit arbre moteur (4) et des moyens moteurs.
5. Outil de vissage selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de transmission sont associés à des roulements à billes étanches.
6. Outil de vissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit capteur de couple comprend au moins une jauge de contrainte collée sur ledit arbre de sortie.
7. Outil de vissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit capteur de couple comprend un circuit électronique embarqué sur ledit arbre de sortie.
8. Outil de vissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit capteur de couple comprend un transformateur tournant.
9. Outil de vissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit engrenage (512) est guidée dans une partie supérieure de ladite tête d'angle par au moins un roulement à billes (52) de part et d'autre de la denture (5122) dudit engrenage (512).
10. Outil de vissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit arbre de sortie (51) est guidée dans une partie inférieure de ladite tête d'angle par au moins un roulement (53) à deux rangées de billes.
11. Outil de vissage selon les revendications 9 et 10, ledit engrenage (512) est guidée dans une partie supérieure de ladite tête d'angle par au moins un roulement à billes (52) de part et d'autre de la denture (5122) dudit engrenage
(512), ledit arbre de sortie (51) étant guidée dans une partie inférieure de ladite tête d'angle par au moins un roulement à deux rangées de billes.
12. Outil de vissage selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que ledit ou lesdits roulements de guidage dudit engrenage (512) sont des roulements étanches.
13 Outil de vissage selon les revendications 3 et 10, caractérisé en ce que ledit organe (7) comprend un carter (70), ledit outil comprenant des moyens d'arrêt (531), (532) permettant de diffuser dans ledit carter (70) des contraintes axiales s'exerçant sur ledit arbre de sortie (51). 14. Module de transmission destiné à être intégré dans un outil de vissage comprenant : un arbre moteur (4) ; une tête d'angle (5) comprenant un arbre de sortie (51) dont l'axe de rotation est sensiblement orthogonal à l'axe dudit arbre moteur (4); - des moyens de transmission reliant ledit arbre moteur (4) audit arbre de sortie (51) ; au moins un capteur de couple intégré sur ledit arbre de sortie (51) ; caractérisé en ce qu'il intègre lesdits moyens de transmission, ceux-ci comprenant au moins un engrenage intermédiaire (6) dont l'axe est destiné à s'étendre parallèlement audit arbre de sortie (51) et destiné à coopérer avec un engrenage (512) porté par ledit arbre de sortie (51), et au moins un accouplement conique (2) destiné à relier, directement ou indirectement, ledit arbre moteur (4) et ledit ou lesdits engrenages intermédiaires (6).
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