FR2887166A1 - SCREW TIGHTENING METHOD USING AN AUTOMATIC TOOL - Google Patents
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Abstract
Procédé de serrage de vis à l'aide d'un outil automatique, caractérisé en ce qu'il comporte :- une première étape dite de préserrage pendant laquelle l'outil provoque la rotation de la vis jusqu'à ce qu'un signal représentatif de la valeur de couple soit égal à une consigne de préserrage,- une deuxième étape dite de serrage final pendant laquelle l'outil provoque la rotation de la vis jusqu'à ce que le signal représentatif de la valeur de couple soit égal à une consigne de serrage final, et pendant laquelle un signal représentatif de la valeur d'angle de rotation est pris en compte,- une étape de validation pendant laquelle le signal représentatif de la valeur d'angle de rotation est comparé à une consigne d'angle de rotation.A method of tightening screws with the aid of an automatic tool, characterized in that it comprises: a first so-called pre-tightening step during which the tool causes the screw to rotate until a representative signal the torque value is equal to a pre-tightening setpoint, - a second so-called final tightening step during which the tool causes the screw to rotate until the signal representative of the torque value is equal to a setpoint final tightening, and during which a signal representative of the angle of rotation value is taken into account, - a validation step during which the signal representative of the angle of rotation value is compared to an angle command of rotation.
Description
PROCEDE DE SERRAGE DE VIS A L'AIDE D'UN OUTIL AUTOMATIQUESCREW TIGHTENING METHOD USING AN AUTOMATIC TOOL
La présente invention concerne les procédés de serrage de vis à l'aide d'un outil automatique, et aussi les procédés d'assemblage de composants d'automobile à l'aide de ces vis de fixation. The present invention relates to methods of tightening screws with the aid of an automatic tool, and also methods of assembling automobile components using these fastening screws.
Pour le montage du carter de distribution sur la face distribution d'un moteur, on utilise le plus souvent des vis de fixation. Ces vis sont disposées sur la périphérie de ce carter. Le carter de distribution protège les éléments d'entraînement de distribution contre l'environnement extérieur, par exemple contre la poussière les projections d'eau, et il réalise une étanchéité dans le cas où les éléments de la face distribution du moteur sont lubrifiés, empêchant l'huile de s'échapper de cet espace de distribution. Pour améliorer l'étanchéité du carter, on peut enduire l'une des surfaces de contact, soit du carter de distribution, soit du moteur, avec un produit d'étanchéité. Un des problèmes liés à cette solution est que l'on maîtrise approximativement la tension dans les vis de fixation qui doit être la même pour garantir un serrage uniforme et une bonne étanchéité, car le produit d'étanchéité peut changer le coefficient de frottement des vis, influençant le couple de serrage de celles-ci. For mounting the timing cover on the distribution side of an engine, fastening screws are most often used. These screws are arranged on the periphery of this housing. The timing case protects the distribution drive elements against the external environment, for example against dust splashing water, and provides a seal in the case where the elements of the distribution face of the motor are lubricated, preventing the oil to escape from this dispensing space. To improve the seal of the housing, it can coat one of the contact surfaces, either of the timing case or the engine, with a sealant. One of the problems with this solution is that we control approximately the tension in the fixing screws which must be the same to guarantee a uniform tightening and a good seal, because the sealant can change the coefficient of friction of the screws , influencing the tightening torque thereof.
Un des objectifs de l'invention est de permettre un serrage uniforme des vis, plus précisément d'appliquer une tension uniforme dans les vis qui entraîne une force d'appui uniforme sur le carter de distribution. One of the objectives of the invention is to allow uniform tightening of the screws, specifically to apply a uniform tension in the screws which causes a uniform bearing force on the timing case.
L'invention fournit dans ce but un procédé de serrage de vis à l'aide d'un outil automatique qui comporte: - une première étape dite de préserrage pendant laquelle l'outil provoque la rotation de la vis jusqu'à ce qu'un signal représentatif de la valeur de couple soit égal à une consigne de préserrage, une deuxième étape dite de serrage final pendant laquelle l'outil provoque la rotation de la vis jusqu'à ce que le signal représentatif de la valeur de couple soit égal à une consigne de serrage final, et pendant laquelle un signal représentatif de la valeur d'angle de rotation est pris en compte, - une étape de validation pendant laquelle le signal représentatif de la valeur d'angle de rotation est comparé à une consigne d'angle de rotation. The invention provides for this purpose a screw tightening method using an automatic tool which comprises: a first so-called pre-tightening step during which the tool causes the screw to rotate until a signal representative of the torque value is equal to a pre-tightening setpoint, a second so-called final tightening step during which the tool causes the screw to rotate until the signal representative of the torque value is equal to one final tightening setpoint, and during which a signal representative of the angle of rotation value is taken into account, - a validation step during which the signal representative of the angle of rotation value is compared to an angle setpoint of rotation.
Selon une caractéristique additionnelle, la rotation de l'outil lors de la deuxième étape peut être stoppée lorsque le signal représentatif de la valeur d'angle de rotation est égal à la consigne d'angle de rotation. According to an additional characteristic, the rotation of the tool during the second step can be stopped when the signal representative of the angle of rotation value is equal to the rotation angle setpoint.
L'invention fournit également un procédé d'assemblage de composants d'automobile à l'aide de vis, qui comporte une étape de mise en place d'une surface d'assemblage d'un premier composant contre une surface d'assemblage d'un deuxième composant, une étape de mise en place des vis de fixation dans des trous correspondants, une étape de serrage des vis à l'aide du procédé de serrage décrit ci-dessus. Le procédé d'assemblage peut également comporter, préalablement à l'étape de mis en place d'une surface d'assemblage de la pièce contre une surface d'assemblage du composant, une étape d'application d'un produit d'étanchéité sur l'une des surfaces d'assemblage. The invention also provides a method of assembling automotive components using screws, which comprises a step of placing an assembly surface of a first component against an assembly surface of a second component, a step of placing the fixing screws in corresponding holes, a step of tightening the screws using the clamping method described above. The assembly method may also include, prior to the step of setting up an assembly surface of the workpiece against an assembly surface of the component, a step of applying a sealant to one of the assembly surfaces.
La présente invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple et nullement limitatif, et illustré par le schéma de la figure unique qui représente graphiquement le procédé de serrage. The present invention and its advantages will be better understood on reading the detailed description of an embodiment taken by way of example and in no way limiting, and illustrated by the diagram of the single figure which graphically represents the clamping process.
Le procédé de serrage peut s'inscrire dans le cadre d'un procédé de montage d'un carter de distribution (premier composant) sur un moteur à combustion interne (deuxième composant), ou plus précisément sur la face distribution d'un moteur à combustion interne. Le carter de distribution et la face distribution du moteur comportent chacun une surface d'assemblage. The clamping process can be part of a method of mounting a distribution casing (first component) on an internal combustion engine (second component), or more precisely on the distribution side of a combustion engine. internal combustion. The timing case and the engine timing face each have an assembly surface.
Dans une première étape du procédé de montage selon l'invention, on vient mettre en place la surface d'assemblage du carter de distribution contre la surface d'assemblage de la face distribution du moteur. On peut aussi envisager une étape préalable dans laquelle on applique un produit d'étanchéité sur l'une des deux surfaces d'assemblages, pour avoir une meilleure étanchéité. In a first step of the assembly method according to the invention, it comes to set up the assembly surface of the timing case against the assembly surface of the engine distribution face. It is also possible to envisage a preliminary step in which a sealant is applied to one of the two joining surfaces, in order to have a better seal.
Ensuite, le procédé d'assemblage comporte une étape de mise en place des vis de fixation dans des trous correspondant, puis on procède au serrage des vis de fixation selon le procédé ci-dessous. Then, the assembly method comprises a step of placing the fixing screws in corresponding holes, and then tightening the fixing screws according to the method below.
Le procédé de serrage améliore le serrage des vis, améliore et homogénéise la tension qui est exercée par les vis sur la surface d'assemblage du carter de distribution. C'est un élément essentiel pour garantir une bonne étanchéité du carter de distribution, et aussi pour éviter de casser des vis à cause d'une tension trop importante. The clamping process improves tightening of the screws, improves and homogenizes the tension that is exerted by the screws on the assembly surface of the timing case. It is an essential element to guarantee a good sealing of the timing case, and also to avoid breaking screws due to too much tension.
En effet, on cherche à obtenir une force d'appui constante et homogène sur toute la surface d'assemblage du carter de distribution. Cette force dépend de la valeur de couple de serrage des vis. Or la relation entre la force appliquée et le couple de serrage n'est pas toujours uniforme d'une vis à l'autre, car elle dépend du coefficient de frottement qui peut varier d'un assemblage de vis à l'autre. Indeed, it seeks to obtain a constant and homogeneous bearing force over the entire assembly surface of the timing case. This force depends on the torque value of the screws. But the relationship between the applied force and the tightening torque is not always uniform from one screw to another, because it depends on the coefficient of friction that can vary from one screw assembly to another.
Par exemple le moteur peut être considéré, avant assemblage du carter, comme un composant qui comporte plusieurs pièces, et ces pièces peuvent être dans des matières différentes. Ainsi, le moteur peut comporter une culasse en alliage d'aluminium et un bloc-cylindres en fonte. Les taraudages, qui sont réalisés sur la face distribution de ces pièces, et qui reçoivent les vis de fixation, n'offrent pas la même valeur de coefficient de frottement lorsque le filet de chaque vis glisse dans le filet de chaque taraudage. For example the engine can be considered, before assembly of the housing, as a component that has several parts, and these parts can be in different materials. Thus, the engine may include an aluminum alloy cylinder head and a cast iron cylinder block. The threads, which are made on the distribution face of these parts, and which receive the fixing screws, do not offer the same coefficient of friction value when the thread of each screw slides in the thread of each tapping.
Un autre exemple est que lorsque l'on utilise un produit d'étanchéité, une partie de ce produit peut s'insérer dans les taraudages, modifiant également le coefficient de frottement. Another example is that when a sealant is used, some of this product can be inserted into the threads, also changing the coefficient of friction.
Dans ce cas, si on effectue un serrage au couple avec surveillance du couple, on peut ne pas avoir la bonne valeur de force d'appui sur le carter, et la tension de certaines vis peut être trop importante. In this case, if you perform torque tightening with torque monitoring, you may not have the right amount of support force on the housing, and the voltage of some screws may be too large.
Le procédé de serrage selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients. Ce procédé est reproduit par un outil de type visseuse automatique. Cet outil comporte deux types de capteurs: un capteur de couple qui fournit un signal représentatif de la valeur de couple, et un capteur d'angle qui fournit un signal représentatif de la valeur de rotation de la tête de vissage de l'outil (c'est-à-dire de la vis). Une unité électronique de commande utilise les informations fournies par ces deux capteurs. The clamping method according to the invention overcomes these disadvantages. This process is reproduced by an automatic screwdriver type tool. This tool comprises two types of sensors: a torque sensor that provides a signal representative of the torque value, and an angle sensor that provides a signal representative of the value of rotation of the screwing head of the tool (c that is, the screw). An electronic control unit uses the information provided by these two sensors.
En référence à l'unique figure, le procédé de serrage comporte une première étape, dite de préserrage, pendant laquelle l'outil provoque la rotation de la vis jusqu'à ce que le signal représentatif de la valeur de couple soit égal à une consigne de préserrage. L'unité électronique de commande actionne à cet effet un moteur électrique qui entraîne la tête de vissage de l'outil. Pendant cette étape, l'unité électronique compare le signal représentatif de la valeur de couple à la consigne de préserrage. Cette consigne peut être préenregistrée en mémoire. Elle peut aussi provenir d'un pourcentage d'une consigne de serrage final préenregistrée en mémoire. Par exemple, la consigne de préserrage peut être égale à 30% de la consigne de serrage final. Referring to the single figure, the clamping method comprises a first step, called pre-tightening, during which the tool causes rotation of the screw until the signal representative of the torque value is equal to a set point prestressing. The electronic control unit actuates for this purpose an electric motor which drives the screwing head of the tool. During this step, the electronic unit compares the signal representative of the torque value with the pre-tightening setpoint. This instruction can be prerecorded in memory. It can also come from a percentage of a final tightening setpoint prerecorded in memory. For example, the pre-tightening instruction can be equal to 30% of the final tightening setpoint.
Une fois que le signal représentatif de la valeur de couple est égal à cette consigne de préserrage, l'unité de commande stoppe la rotation de la tête de vissage de l'outil. Once the signal representative of the torque value is equal to this pre-tightening setpoint, the control unit stops the rotation of the screwing head of the tool.
Le procédé de serrage comporte ensuite une deuxième étape, appelée étape de serrage final, pendant laquelle l'outil provoque la rotation de la vis jusqu'à ce que le signal représentatif de la valeur de couple soit égal à une consigne de serrage final. On procède de la même façon que pour la première étape. De plus, lors de cette étape, le signal représentatif de la valeur d'angle de rotation est pris en compte, c'est-à-dire que lorsque la deuxième étape commence, l'unité électronique commence à compter l'angle de rotation de la tête de vissage. The clamping method then comprises a second step, called final clamping step, during which the tool causes the rotation of the screw until the signal representative of the torque value is equal to a final tightening setpoint. We proceed in the same way as for the first step. Moreover, during this step, the signal representative of the angle of rotation value is taken into account, that is to say that when the second step begins, the electronic unit starts counting the rotation angle of the screwing head.
Une fois que la consigne de couple est atteinte et que l'unité de commande stoppe la rotation de l'outil, le procédé comporte une étape de validation pendant laquelle le signal représentatif de la valeur d'angle de rotation est comparé à une consigne d'angle de rotation. On effectue ainsi une deuxième vérification afin de garantir un serrage conforme. Si ce n'est pas le cas, c'est-à-dire que le signal représentatif de la valeur d'angle de rotation est supérieur à la consigne d'angle de rotation, le procédé peut comporter une étape de création d'un signal d'avertissement que le serrage n'est pas conforme. On peut envisager que l'outil émette un signal sonore ou lumineux par exemple. Once the torque setpoint is reached and the control unit stops the rotation of the tool, the method includes a validation step during which the signal representative of the angle of rotation value is compared to a setpoint d angle of rotation. This is followed by a second check to ensure proper tightening. If this is not the case, that is to say that the signal representative of the angle of rotation value is greater than the rotation angle setpoint, the method may comprise a step of creating a Warning signal that the tightening is not in conformity. We can consider that the tool emits a sound or light signal for example.
Selon une caractéristique supplémentaire du procédé de serrage, la rotation de l'outil lors de la deuxième étape est stoppée lorsque le signal représentatif de la valeur d'angle de rotation est égal à la consigne d'angle de rotation. On enclenche ainsi ce que l'on appelle une double gamme de serrage, car l'unité électronique de commande surveille d'une part le couple et d'autre part l'angle de rotation lors du serrage final de la vis. Cette double gamme de serrage évite ainsi d'avoir un serrage uniquement avec surveillance du couple qui pourrait entraîner une tension dans la vis trop importante par exemple dans le cas où le coefficient de frottement réel serait inférieur au coefficient de frottement théorique. According to an additional characteristic of the clamping method, the rotation of the tool during the second step is stopped when the signal representative of the angle of rotation value is equal to the rotation angle setpoint. This triggers what is called a double clamping range, because the electronic control unit monitors the torque on the one hand and the angle of rotation on the other hand during the final tightening of the screw. This double clamping range thus avoids having a tightening only with torque monitoring which could cause a tension in the screw too high, for example in the case where the actual coefficient of friction would be lower than the theoretical coefficient of friction.
Selon une caractéristique supplémentaire, lorsque la deuxième étape se termine parce que le signal représentatif de la valeur d'angle de rotation est égal à la consigne d'angle de rotation et que la rotation de la vis est stoppée, le signal représentatif de la valeur du couple peut être comparé à la consigne de serrage dans une étape de validation du procédé. Il s'agit toujours de faire une deuxième vérification. Si ce n'est pas le cas, c'est-à-dire que le signal représentatif de la valeur de couple est supérieur à la consigne de couple, le procédé peut comporter une étape de création d'un signal d'avertissement de la même façon que pour le signal d'avertissement décrit dans les paragraphes précédents. According to an additional characteristic, when the second step ends because the signal representative of the angle of rotation value is equal to the rotation angle setpoint and the rotation of the screw is stopped, the signal representing the value the torque can be compared to the clamping setpoint in a process validation step. It's always a second check. If this is not the case, that is to say that the signal representative of the torque value is greater than the torque setpoint, the method may comprise a step of creating a warning signal of the same as for the warning signal described in the previous paragraphs.
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