1. Domaine de l'invention

Le domaine de l'invention est celui de la conception et de la fabrication des visseuses à impulsions ou en mode puisé, ainsi que celui des procédés de pilotage de telles visseuses.

2. Art antérieur

Des outils de vissage sont couramment utilisés dans divers secteurs industriels, comme la construction automobile, pour réaliser le serrage d'assemblages.

Au rang de ces outils de vissage figurent les visseuses hydropneumatiques. Les visseuses de ce type comprennent classiquement un moteur pneumatique qui est relié, via une transmission comprenant un embrayage hydraulique intermittent, à un organe terminal susceptible d'être entraîné en rotation et prévu pour coopérer avec une douille destinée à coopérer avec un élément à visser.

Les visseuses hydro-pneumatiques permettent d'atteindre un couple de serrage compris entre 10 et 200 N.m. tout en induisant un couple de réaction très faible dans la main de l'opérateur. Elles présentent encore l'avantage d'être compactes de part leur architecture de type poignée de pistolet.

La mise en œuvre de ces visseuses hydro-pneumatiques suppose toutefois la mise en place d'un équipement de production et d'acheminement d'air comprimé, ce qui n'est pas toujours possible ou souhaité. De plus, ces visseuses n'offrent pas la possibilité de contrôler la valeur de la fréquence de rotation de la vis et seulement rarement la valeur du couple de serrage et celle de l'angle de serrage.

En parallèle de ces visseuses hydro-pneumatiques ont été développées des visseuses électriques asservies à serrage continu afin de permettre la mise en œuvre de stratégies de vissage complexes en autorisant le contrôle au cours du vissage de la valeur de la vitesse, du couple et de l'angle de vissage. Les visseuses de ce dernier type, encore appelée visseuses électriques asservies à serrage continu, comprennent classiquement un moteur électrique relié via une réduction ou transmission, généralement constituée de trains épicycloïdaux, à un organe terminal susceptible d'être entraîné en rotation et prévu pour coopérer avec une douille destinée à coopérer avec un élément à visser, la couronne desdits train épicycloïdaux étant immobilisée en rotation dans le corps de la visseuse par un capteur de couple. Ce dernier mesure donc une information représentative du couple appliqué à la vis par l'organe terminal de la visseuse.

Pour réaliser le serrage d'un assemblage au moyen d'une visseuse électrique asservie à serrage continu, le moteur de celle-ci est alimenté en continu au cours de la phase de vissage.

Les visseuses de ces deux types, à savoir les visseuses hydropneumatiques et les visseuses électriques asservies à serrage continu, sont couramment utilisées dans le secteur de l'industrie automobile. Le choix du type de visseuse est effectué d'une part en fonction des exigences de l'application et d'autre part en fonction des habitudes des entreprises utilisatrices.

Au cours de ces dernières années, les entreprises utilisant des visseuses hydropneumatiques ont formulé deux critiques à l'égard de ces dernières :

- le rendement énergétique des moteurs pneumatiques associés au compresseur en tant que source d'énergie est mauvais et contribue au réchauffement climatique global ;

les transmissions hydrauliques mises en œuvre dans ces outils nécessitent une maintenance fréquente et coûteuse pour bénéficier d'une durabilité convenable.

Afin de répondre à ces critiques, des visseuses électriques hybrides ont été développées. Ces visseuses hybrides utilisent une architecture identique à celle des visseuses électriques asservies. L'alimentation en électricité de leur moteur est toutefois réalisée de façon discontinue pour générer des impulsions de couple sur la vis plutôt qu'une montée en couple longue et continue. Ceci permet de diminuer le couple de réaction de l'outil dans la main de l'opérateur et de se rapprocher à cet égard du comportement des visseuses hydropneumatiques tout en répondant aux critiques précédentes.

Les visseuses hybrides, encore appelées visseuses électriques en mode puisé ou à impulsions, comprennent une transmission qui présente classiquement un jeu de fonctionnement. Le moteur est alimenté par des impulsions électriques. A chaque impulsion électrique, le rotor du moteur accélère, et rattrape le jeu dans la transmission. Une fois ce jeu rattrapé dans le sens du vissage, un impact se produit dans la transmission. Le rotor transmet ainsi une impulsion de couple de vissage à la vis coopérant avec l'organe terminal et entraine celle-ci en rotation. Le rotor rebondit alors contre la transmission et recule vers une position de recul maximum dans laquelle le jeu de la transmission est rattrapé dans le sens inverse du sens de vissage, offrant de nouveau un jeu d'accélération pour générer le prochain impact.

Au cours d'une phase de vissage, plusieurs cycles d'impact sont mis en œuvre de manière répétée selon une fréquence donnée jusqu'à ce que la vis soit serrée au couple de serrage souhaité. Chaque cycle d'impact comprend une impulsion électrique d'alimentation du moteur, une accélération du rotor, un rattrapage du jeu dans la transmission par le rotor dans le sens du vissage, un impact du rotor dans la transmission au cours duquel une impulsion de couple de vissage est transmise à l'organe terminal, un rebond du rotor, un retour de celui-ci vers sa position de recul maximal.

Le rotor est donc mobile entre :

une position de recul maximal dans laquelle le jeu dans la transmission est maximal dans le sens du vissage, cette position étant obtenue lorsque l'arbre de sortie et la poignée de la visseuse étant immobiles, le rotor du moteur, à l'issue d'une rotation dans le sens inverse du vissage, est immobilisé en butée sur la transmission, le jeu de cette dernière ayant été rattrapé dans le sens du dévissage, et

- une position d'impact dans laquelle le jeu est rattrapé dans le sens du vissage, cette position étant obtenue lorsque l'arbre de sortie et la poignée de la visseuse étant immobiles, le rotor du moteur, à l'issue d'une rotation dans le sens du vissage, est immobilisé en butée sur la transmission, le jeu de cette dernière ayant été rattrapé dans le sens du vissage.

Lors de son passage de sa position de recul maximal à sa position d'impact, le rotor emmagasine de l'énergie cinétique alors qu'il accélère pour rattraper le jeu dans la transmission. Une fois ce jeu rattrapé, le rotor transmet partiellement, durant une impulsion de couple de vissage ou un impact de couple de vissage, cette énergie cinétique à la vis via la transmission.

Les expressions « impact de couple de vissage » ou « impulsion de couple de vissage » désignent de la même façon la transmission d'un couple durant une période de courte durée.

Durant cette impulsion, le rotor transmet à la transmission un couple qui, multiplié par le ratio et le coefficient de rendement de la réduction du dispositif de vissage, génère un couple de vissage transmis à la vis par l'organe terminal.

La vis, par réaction, génère un couple résistant qui, s 'appliquant au dispositif de vissage tend à faire tourner son corps dans le sens inverse du couple appliqué sur la vis si le maintien par l'opérateur du corps du dispositif de vissage est insuffisant.

Par conséquent, le corps tourne légèrement, par réaction à cette impulsion de couple de vissage, autour de l'axe de l'organe terminal dans le sens du dévissage.

Inversement, dans le cas d'un couple de dévissage appliqué à la vis, le corps sera amené à tourner dans le sens du vissage.

Suivant l'élasticité de l'assemblage formé par la vis et les composants à assembler, le serrage peut demander d'une à plusieurs dizaines impulsions de couple ou impacts.

Afin de réduire la perception par l'opérateur de la réaction de la visseuse au cours d'une phase de vissage, celle-ci peut être conçue de telle sorte que les impulsions de couple délivrées par la visseuse soient d'une durée suffisamment faible pour que, compte tenu de l'inertie rotorique du corps de la visseuse, le déplacement angulaire de celui-ci dans la main de l'opérateur soit très faible.

Entre chaque impact de vissage, l'action de la main de l'opérateur tend à remettre la poignée de la visseuse dans sa position initiale de vissage et donc annuler le déplacement angulaire du corps de l'outil. De ce fait les déplacements angulaires du corps de la visseuse ne se cumulent donc pas d'un impact à l'autre et donc le déplacement angulaire global au cours d'un vissage reste très faible, soit de l'ordre de quelques degrés.

Dans ces conditions, les visseuses électriques en mode puisé permettent d'atteindre des couples de serrage plus important que si le moteur était alimenté en continu, tout en générant un effort de réaction relativement faible dans la main de l'opérateur, sans en présenter les inconvénients des visseuses hydropneumatiques .

Bien qu'elles présentent de nombreuses qualités, les visseuses électriques en mode puisé peuvent toutefois encore être améliorées.

3. Inconvénients de l'art antérieur

Si le couple de réaction, dans la main de l'opérateur, des visseuses électrique en mode puisé de type à poignée pistolet reste généralement suffisamment faible pour ne pas occasionner de gêne chez l'opérateur au cours d'une opération de vissage, ceci n'est plus le cas dès lors que le couple de serrage excède 50 N. m..

A ces niveaux de couple le déplacement angulaire du corps de la visseuse après chaque impact devient trop important pour que l'opérateur puisse ramener le corps de la visseuse dans sa position initiale après chaque impact.

L'importance de ce déplacement angulaire est amplifiée par 3 facteurs :

-l'importance de l'impulsion de couple de vissage transmise au corps de la visseuse lors de l'impact de serrage ;

-l'importance de la durée de l'impulsion de couple de vissage ;

-la faiblesse de l'inertie rotorique du corps de visseuse. De ce fait les déplacements angulaires du corps de la visseuse au cours des impacts de vissage successifs tendent à se cumuler et résultent en un déplacement global de plusieurs dizaines de degrés à la fin du serrage.

Un tel déplacement n'est pas acceptable d'un point de vue ergonomique. Les visseuses électriques en mode puisé, à poignée pistolet, ne permettent donc pas à l'heure actuelle d'atteindre un niveau de confort suffisant pour les couples supérieurs à 50N.m.

Le serrage de certains assemblages peut ainsi nécessiter, dans le souci d'améliorer le confort des opérateurs, le recours à l'utilisation de visseuses hydropneumatiques avec les inconvénients que cela implique.

4. Objectifs de l'invention

L'invention a notamment pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur.

L'objectif de cette invention est de réduire le déplacement du corps des visseuses électriques à impulsions au cours d'un serrage pour permettre l'extension de cette technologie à des visseuses de couple supérieur à 50 N.m.

Plus précisément, l'objectif de cette invention est de faire en sorte que le cumul des déplacements angulaires résultant de la succession des impacts d'un serrage de vis soit réduit.

L'invention a encore pour objectif de procurer une telle technique qui soit, dans au moins un mode de réalisation, fiable et/ou efficace et/ou simple de conception et/ou simple à mettre en œuvre.

5. Exposé de l'invention

Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints à l'aide d'un procédé de pilotage d'un dispositif de vissage à impulsions comprenant corps logeant un moteur électrique dont le rotor est relié, au moyen d'une transmission présentant un jeu, à un organe terminal susceptible d'être entraîné en rotation, ledit rotor étant mobile en rotation entre :

une position de recul maximal dans laquelle ledit jeu est maximal dans le sens du vissage, et une position d'impact dans laquelle ledit jeu est rattrapé dans le sens du vissage,

ledit procédé comprenant au moins une phase de vissage comprenant au moins un cycle d'impact comprenant :

- une étape d'alimentation, plus précisément d'alimentation de vissage, dudit moteur par une impulsion électrique, ledit rotor passant de ladite position de recul maximal à ladite position d'impact de telle sorte qu'il accumule de l'énergie cinétique en rattrapant ledit jeu puis transmet celle- ci durant un impact de couple de vissage audit organe terminal via ladite transmission ledit corps ayant tendance à tourner par réaction autour de l'axe de rotation dudit organe terminal dans le sens du dévissage ;

une étape de stabilisation comprenant une étape de contrôle de l'alimentation dudit moteur, ladite étape de contrôle permettant de ramener ledit corps sensiblement dans la position angulaire autour de l'axe de rotation dudit organe terminal qu'il occupait au début dudit cycle d'impact.

Sous l'effet de l'impact de couple de vissage, le corps du dispositif de vissage tend à tourner par réaction dans le sens du dévissage autour de l'axe de l'organe terminal depuis sa position initiale au début du cycle.

Selon l'invention, l'étape de stabilisation permet, en contrôlant l'alimentation du moteur, de ramener en fin de cycle le corps du dispositif de vissage essentiellement dans la position qu'il occupait en début de cycle.

La technique selon l'invention permet ainsi d'annuler, ou à tout le moins de réduire fortement l'effort que doit développer l'opérateur pour maintenir en position la visseuse au cours d'une opération de vissage.

Par conséquent, il devient possible, grâce à l'invention, d'augmenter le couple de serrage auquel un assemblage peut être serré au moyen d'une visseuse électrique en mode puisé sans générer de gène chez l'opérateur.

Une visseuse selon l'invention peut ainsi permettre d'atteindre des couples de serrage supérieurs à 50 N.m. et même de l'ordre de 200 N.m. sans générer de gène ou de sensation d'inconfort chez l'opérateur. La technique selon l'invention permet donc de proposer des visseuses électriques en mode puisé ayant un niveau de performance équivalent à celui des visseuses hydropneumatiques :

d'une part en conservant l'avantage de celles-ci qui réside dans la possibilité d'atteindre un fort couple de serrage en générant une réaction négligeable dans la main de l'opérateur, et

d'autre part en ne présentant pas leurs inconvénients (faible rendement, mise en œuvre d'une réseau de production et d'acheminement d'air comprimé...)

Ladite étape de contrôle de l'alimentation dudit moteur comprend préférentiellement une étape d'alimentation dudit moteur permettant de générer un couple de stabilisation dans le sens du dévissage, ledit corps ayant tendance à tourner par réaction autour de l'axe de rotation dudit organe terminal dans le sens du vissage.

Sous l'effet de la transmission d'un tel couple de dévissage, le corps du dispositif de vissage tend à tourner par réaction dans le sens du vissage autour de l'axe de l'organe terminal. En fin de cycle, le corps du dispositif de vissage retourne ainsi sensiblement dans sa position d'origine qu'il occupait en début de cycle.

Ladite étape de stabilisation comprend préférentiellement au moins les sous étapes successives suivantes :

sous étape 1 : première alimentation dudit moteur de telle sorte que ledit rotor tourne dans le sens de dévissage et rejoigne ladite position de recul maximale selon une fréquence de rotation W ; sous étape 2 : transmission, par ledit rotor en position de recul maximal, d'un impact de couple de stabilisation dans le sens du dévissage à ladite transmission.

Ladite sous étape 2 est préférentiellement suivie d'une sous étape 3 de deuxième alimentation dudit moteur de telle sorte qu'il transmette à ladite transmission un couple électromagnétique de stabilisation dans le sens du dévissage.

Ainsi, l'invention repose sur une approche tout à fait originale qui consiste à transmettre à l'organe terminale :

un impact de couple de stabilisation dans le sens du dévissage résultant du rebond du rotor contre la transmission lors de son retour en position de recul maximal, puis éventuellement

un couple électromagnétique de stabilisation dans le sens du dévissage.

Comme cela a été expliqué plus haut, le couple de vissage transmis à l'organe terminal lors de l'impact de vissage tend à entraîner par réaction le corps de la visseuse en rotation dans le sens inverse du vissage. Ceci oblige l'opérateur à développer un effort pour ramener en position d'origine la visseuse afin de la maintenir essentiellement stable en position à l'issue de l'impact de vissage.

L'impact de couple de stabilisation et le couple électromagnétique de stabilisation tendent à entraîner par réaction le corps de la visseuse en rotation dans le sens du vissage et à ramener le corps de la visseuse dans sa position angulaire d'avant l'impact de vissage.

Ainsi, sous l'effet de l'impact de couple de stabilisation et du couple électromagnétique de stabilisation, la position angulaire du corps de la visseuse autour de l'axe de vissage est sensiblement stable à l'issue de l'impact de vissage de chaque cycle, et par conséquent à l'issue de la série d'impact de vissage d'une opération de vissage.

La technique selon l'invention permet ainsi d'annuler, ou à tout le moins de réduire fortement l'effort que doit développer l'opérateur pour maintenir en position la visseuse au cours d'une opération de vissage.

La valeur de la fréquence de rotation W dudit moteur est préférentiellement déterminée de manière telle que la valeur dudit impact de couple de stabilisation soit inférieure à la valeur dudit impact de couple de vissage précédent dudit cycle d'impact en cours. On garantit ainsi qu'un cycle d'impact conduise à augmenter le niveau de serrage de l'assemblage tout en stabilisant la position du corps du dispositif de vissage dans l'espace.

La valeur de la fréquence de rotation W dudit moteur est préférentiellement telle que la valeur dudit impact de couple de stabilisation soit inférieure ou égale à 80% de la valeur dudit impact de couple de vissage précédent dudit cycle d'impact en cours.

Ceci permet d'obtenir un excellent compromis entre d'une part la progression dans le niveau de serrage d'un assemblage au cours d'un cycle d'impact et d'autre part l'effet de stabilisation en position du corps du dispositif de vissage.

Un procédé selon l'invention comprend préférentiellement une étape de mesure de la valeur dudit impact de couple de vissage précédent dudit cycle d'impact en cours, et une étape de calcul de la valeur de ladite fréquence de rotation W en fonction de la valeur dudit impact de couple de vissage précédent dudit cycle d'impact en cours.

On détermine ainsi de manière précise la valeur de la fréquence de rotation du moteur dans le sens du dévissage de manière telle que le niveau de dévissage mis en œuvre pour la stabilisation soit inférieur au niveau de vissage préalablement atteint au cours du cycle d'impact.

Un procédé selon l'invention comprend préférentiellement:

une étape de détermination d'une information représentative de la valeur du déplacement angulaire dudit corps dans l'espace dans le sens de dévissage autour de l'axe de rotation dudit organe terminal, résultant dudit impact de couple de vissage ;

une étape de détermination d'une information représentative de la valeur du déplacement angulaire dudit corps dans l'espace dans le sens de vissage autour de l'axe de rotation dudit organe terminal résultant dudit impact de couple de stabilisation et dudit couple électromagnétique de stabilisation ; - une étape d'arrêt de ladite deuxième alimentation dudit moteur de ladite étape de stabilisation lorsque la valeur du déplacement angulaire dudit corps autour de l'axe de rotation dudit organe terminal dans le sens du vissage, résultant dudit impact de couple de stabilisation et dudit couple électromagnétique de stabilisation, devient égale à la valeur du déplacement angulaire dudit corps autour de l'axe de rotation dudit organe terminal dans le sens du dévissage, résultant de ladite impulsion de couple de vissage.

Ces étapes de détermination pourront par exemple comprendre des calculs mettant en œuvre le principe fondamental de la dynamique appliqué au corps du dispositif de vissage. Alternativement, elles pourront utiliser les résultats de mesures réalisées au moyen d'au moins un gyroscope. Elles pourront encore consister à régler manuellement les paramètres de l'outil dans son boîtier de contrôle.

Le corps du dispositif de vissage retrouve ainsi à l'issue de chaque cycle d'impact sa position initiale. Ainsi, l'opérateur peut serrer de manière confortable des assemblages y compris selon de forts couples de serrage.

La présente invention concerne également un dispositif de pilotage pour la mise en œuvre d'un procédé de pilotage d'un dispositif de vissage à impulsions comprenant un corps logeant un moteur électrique dont le rotor est relié, au moyen d'une transmission présentant un jeu, à un organe terminal susceptible d'être entraîné en rotation, ledit rotor étant mobile en rotation entre :

une position de recul maximal dans laquelle ledit jeu est maximal dans le sens du vissage, et

une position d'impact dans laquelle ledit jeu est rattrapé dans le sens du vissage,

caractérisé en ce que ledit dispositif de pilotage comprend :

des moyens d'alimentation dudit moteur au cours d'au moins un cycle d'impact conçus pour transmettre une alimentation de vissage par impulsion électrique audit moteur, de telle sorte que ledit rotor passe de ladite position de recul maximal à ladite position d'impact et accumule de l'énergie cinétique en rattrapant ledit jeu puis transmet celle-ci durant un impact de couple de vissage audit organe terminal via ladite transmission, ledit corps ayant tendance à tourner par réaction autour de l'axe de rotation dudit organe terminal dans le sens du dévissage ;

des moyens stabilisation comprenant des moyens de contrôle de l'alimentation dudit moteur, lesdits moyens de contrôle étant conçus pour transmettre audit moteur une alimentation permettant de ramener ledit corps sensiblement dans la position angulaire autour de l'axe de rotation dudit organe terminal qu'il occupait au début dudit cycle d'impact.

Lesdits moyens de contrôle de l'alimentation dudit moteur sont préférentiellement conçus pour transmettre audit moteur une alimentation permettant de générer un couple de stabilisation dans le sens du dévissage.

Lesdits moyens de contrôle sont préférentiellement conçus pour transmettre une première alimentation audit moteur de telle sorte que ledit rotor tourne vers ladite position de recul maximale selon une fréquence W, et que ledit rotor en position de recul maximal transmettre un impact de couple de stabilisation dans le sens du dévissage à ladite transmission.

Lesdits moyens de contrôle sont en outre préférentiellement conçus pour transmettre une deuxième alimentation audit moteur de telle sorte qu'il transmette à ladite transmission un couple électromagnétique de stabilisation dans le sens du dévissage.

La valeur de la première alimentation délivrée par lesdits moyens de stabilisation est préférentiellement choisie pour entraîner ledit moteur selon une fréquence de rotation W de manière telle que la valeur dudit impact de couple de stabilisation soit inférieure à la valeur dudit impact de couple de vissage précédent dudit cycle d'impact en cours.

La valeur de la fréquence de rotation W dudit moteur est préférentiellement déterminée de manière telle que la valeur dudit impact de couple de stabilisation soit inférieure ou égale à 80% de la valeur dudit impact de couple de vissage précédent dudit cycle d'impact en cours. Un tel dispositif comprend préférentiellement des moyens de mesure de la valeur dudit impact de couple de vissage précédent dudit cycle d'impact en cours, et des moyens de calcul de la valeur de ladite fréquence de rotation W en fonction de la valeur dudit impact de couple de vissage précédent dudit cycle d'impact en cours.

Un tel dispositif comprend préférentiellement :

des moyens de détermination d'une information représentative de la valeur du déplacement angulaire dudit corps dans l'espace dans le sens de dévissage autour de l'axe de rotation dudit organe terminal, résultant dudit impact de couple de vissage ;

des moyens de détermination d'une information représentative de la valeur du déplacement angulaire dudit corps dans l'espace dans le sens de vissage autour de l'axe de rotation dudit organe terminal résultant dudit impact de couple de stabilisation et dudit couple électromagnétique de stabilisation ; - des moyens d'arrêt de ladite deuxième alimentation dudit moteur de ladite étape de stabilisation lorsque la valeur du déplacement angulaire dudit corps autour de l'axe de rotation dudit organe terminal, dans le sens du vissage, résultant dudit impact de couple de stabilisation et dudit couple électromagnétique de stabilisation, devient égale à la valeur du déplacement angulaire dudit corps autour de l'axe de rotation dudit organe terminal dans le sens du dévissage, résultant de ladite impulsion de couple de vissage.

Lesdits moyens de détermination desdits déplacements angulaires comprennent préférentiellement au moins un gyroscope.

Une telle mise en œuvre permet d'obtenir de manière simple et précise une information représentative des déplacements angulaire du corps du dispositif de vissage.

L'invention couvre également un dispositif de vissage à impulsions comprenant un corps logeant un moteur électrique dont le rotor est relié, au moyen d'une transmission présentant un jeu, à un organe terminal susceptible d'être entraîné en rotation, ledit rotor étant mobile en rotation entre :

une position de recul maximal dans laquelle ledit jeu est maximal dans le sens du vissage, et

une position d'impact dans laquelle ledit jeu est rattrapé dans le sens du vissage,

caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de pilotage selon l'une quelconque des variantes exposées précédemment.

Dans une dernière variante, l'arrêt de la deuxième alimentation sera réalisé au bout d'une durée choisie de façon expérimentale pour obtenir un bon effet de stabilisation du corps du dispositif de vissage.

6. Liste des figures

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :

la figure 1 illustre un schéma d'un dispositif de vissage selon l'invention vu de côté ;

la figure 2 représente des courbes illustrant la variation dans le temps de vitesse du rotor et la variation dans le temps du couple délivré par le dispositif de vissage au cours de cycles d'impact.

7. Description d'un exemple de mode de réalisation de l'invention 7.1. Architecture

Une visseuse en mode puisé selon l'invention comprend un corps 1 présentant préférentiellement la forme d'un pistolet et comprenant une poignée 2. Ce corps 1 loge un moteur électrique 3 qui est relié, via une transmission, à un organe terminal 4 susceptible d'être entraîné en rotation. Cet organe terminal 4 est prévu pour coopérer, soit directement, soit par l'intermédiaire d'une douille, avec un élément à visser comme une vis ou un écrou. Dans ce mode de réalisation, la transmission comprend un unique train épicycloïdal 7 dont le solaire est solidaire du rotor 5 du moteur 3. Les satellites de ce train sont montés mobiles en rotation sur des axes solidaires d'un porte- satellites. Ce porte-satellites est solidaire de l'organe terminal 4.

La visseuse comprend un capteur de couple 8 permettant de mesurer une information représentative du couple de serrage.

La couronne du train épicycloïdal est reliée au corps 1 de la visseuse au moyen d'un élément déformant constituant en partie ce capteur de couple 8. Ce capteur de couple permet de mesurer le couple de réaction de la couronne au cours d'une opération de vissage, ce couple de réaction étant proportionnel au couple de serrage.

La visseuse comprend un capteur d'angle permettant de mesurer une information représentative de l'angle de serrage. Dans ce mode de réalisation, ce capteur mesure l'angle de rotation entre le rotor et le stator du moteur.

La transmission présente un jeu fonctionnel, c'est-à-dire un jeu mécanique nécessaire au déplacement relatif des différentes pièces composant la transmission. Compte tenu de ce jeu, le rotor du moteur est mobile entre :

une position de recul maximal dans laquelle le jeu est maximal dans le sens du vissage, et

- une position d'impact dans laquelle le jeu est rattrapé dans le sens du vissage.

La position de recul maximal est obtenue lorsque l'arbre de sortie (ou l'organe terminal) et la poignée de la visseuse étant immobiles, le rotor du moteur, à l'issue d'une rotation dans le sens inverse du vissage, est immobilisé en butée sur la transmission, le jeu de cette dernière ayant été rattrapé.

La position d'impact est obtenue lorsque l'arbre de sortie et la poignée de la visseuse étant immobiles, le rotor du moteur, à l'issue d'une rotation dans le sens du vissage, est immobilisé en butée sur la transmission, le jeu de cette dernière ayant été rattrapé. La visseuse comprend une gâchette d'actionnement qui peut permettre à un opérateur de lancer une opération de vissage.

Une opération de vissage comprend une phase de prévissage suivie d'une phase de vissage.

Pendant la phase de prévissage, le moteur est alimenté pour obtenir une rotation du moteur en vitesse continue jusqu'à ce que le couple de serrage atteigne une valeur seuil prédéterminée dite de pré vissage.

Pendant la phase de vissage, le moteur est alimenté par des impulsions électriques. Une phase de vissage comprend ainsi une pluralité de cycles d'impact mis en œuvre de manière répétée selon une fréquence prédéterminée jusqu'à ce que l'assemblage soit serré au couple souhaité.

Chaque cycle d'impact comprend une impulsion électrique d'alimentation du moteur, une accélération du rotor, un rattrapage du jeu dans la transmission par le rotor dans le sens du vissage, un impact dans la transmission au cours duquel un impact de couple de vissage est transmise à l'organe terminal, un rebond du rotor, un retour de celui-ci vers sa position de recul maximal.

La visseuse est connectée à un boîtier de commande. Ce boîtier de commande comprend un dispositif de pilotage de la visseuse comprenant des moyens de pilotage pour commander la mise en œuvre de la visseuse après actionnement de la gâchette par un opérateur.

Ces moyens de pilotage comprennent des moyens d'alimentation du moteur de manière à obtenir une rotation du moteur en vitesse continue lorsqu'une phase de prévissage est lancée par action d'un opérateur sur la gâchette. Ils comprennent des moyens de comparaison de la valeur représentative du couple de serrage mesurée par le capteur à une valeur seuil prédéterminée de pré vissage, l'alimentation du moteur se poursuivant jusqu'à ce que la valeur du couple de serrage mesurée soit égale à la valeur seuil de prévissage. La phase de prévissage s'arrête alors au profit de la phase de vissage.

Les moyens de pilotage comprennent des moyens d'alimentation du moteur qui alimentent le moteur, au cours de chaque cycle d'impact, par une impulsion électrique, de telle sorte que le rotor passe de la position de recul maximal à la position d'impact et accumule de l'énergie cinétique en rattrapant le jeu puis transmet celle-ci durant un impact de couple de vissage à l'organe terminal via la transmission.

Les moyens de pilotage comprennent des moyens de détection de l'impact de couple de vissage.

Les moyens de pilotage comprennent également des moyens de stabilisation conçus pour, après que l'impact de couple de vissage a été détectée :

transmettre une première alimentation électrique d'intensité I _÷ au moteur de telle sorte que le rotor tourne vers la position de recul maximale selon une fréquence W, puis que le rotor arrivé en position de recul maximal transmet à la transmission un impact de couple de stabilisation dans le sens du dévissage;

transmettre une deuxième alimentation électrique d'intensité I _a au moteur de telle sorte qu'il transmette à la transmission un couple électromagnétique de stabilisation dans le sens du dévissage d'un niveau compatible.

Cette deuxième alimentation électrique peut être :

à un niveau d'intensité constant, ce niveau étant déterminé en fonction de ce que le système d'alimentation du moteur peut supporter ;

éventuellement associé à une consigne de vitesse moteur donnée. Les moyens de pilotage comprennent des moyens de calcul de la valeur de la fréquence de rotation W en fonction de la valeur mesurée de l'impact de couple de vissage précédent du cycle d'impact en cours. Ce calcul peut être réalisé de la manière suivante après que l'impact de couple de vissage a été détecté.

La valeur de l'impact de couple de stabilisation C est tel que :

C = k. C

Avec :

k<\ C : valeur de L'impact de couple de vissage précédent durant de cycle d'impact en cours (N.m.)

La transmission, soumise à un couple, se déforme en absorbant une énergie potentielle Ep telle que :

Ep = C ² /(2. r)

Avec :

C : valeur de l'impact de couple de stabilisation (N.m.)

r : raideur de la transmission mesurée sur l'arbre moteur (N.m./rd)

Le transfert de l'énergie cinétique Ec contenue dans le rotor vers la transmission est tel que :

μ. Ec = Ep

Avec :

μ : rendement de transfert.

L'énergie cinétique Ec contenue dans le rotor s'exprime en fonction de la fréquence de rotation W (rd/s) du rotor tel que :

Ec = 0,5. J. W ²

Il en est déduit :

Le coefficient k peut être choisi à environ 0,8+/-0,l de façon à obtenir un impact de stabilisation efficace sans risque de dévissage.

Les moyens de pilotage sont configurés pour déterminer, en fonction de la valeur de la fréquence de rotation W préalablement calculée, la valeur de la première alimentation électrique et pour la transmettre au moteur en sorte qu'il atteigne la fréquence de rotation W.

Les moyens de pilotage comprennent des moyens de détection de l'impact de couple de stabilisation. Dans ce mode de réalisation, ces moyens de détection comprennent le capteur de couple dont la mise en œuvre peut permettre de connaître l'instant où le couple de dévissage est le plus important au cours d'un cycle l'impact, ce qui correspond à l'impact de couple de stabilisation. Les moyens de pilotage sont configurés pour transmettre, après que l'impact de couple de stabilisation a été détecté, la deuxième alimentation électrique au moteur de telle sorte qu'il transmette à la transmission un couple électromagnétique de stabilisation dans le sens du dévissage.

Le dispositif de vissage comprend des moyens de détermination de la rotation de son corps autour de l'axe de rotation de l'organe terminal. Ces moyens comprennent préférentiellement au moins un gyroscope de type MEMS. Ce gyroscope est fixe par rapport au corps du dispositif de vissage. Il permet de mesurer la rotation du corps de la visseuse dans l'espace.

Les moyens de stabilisation sont configurés pour arrêter la deuxième alimentation du moteur lorsque le corps du dispositif de vissage atteint la position angulaire qu'il occupait au début du cycle d'impact en cours.

Ces moyens de pilotage comprennent également des moyens de comparaison de la valeur représentative du couple de serrage mesurée avec une valeur seuil de couple objectif et des moyens d'arrêt de la phase de vissage, en d'autres termes, d'arrêt de l'alimentation du moteur, lorsque la valeur mesurée atteint cette valeur seuil. Ainsi, la phase de vissage est stoppée lorsque le couple de serrage souhaité est atteint. La valeur de ce seuil pourra être déterminée par expérience en sorte que lorsqu'il est atteint, le couple de serrage auquel l'élément à visser est serré soit le couple de serrage souhaité.

Les moyens de pilotage pourront comprendre une unité centrale 6 programmée ou micro-programmée pour exécuter les différentes étapes d'un procédé selon l'invention, et piloter le fonctionnement des moyens mis en œuvre à cet effet.

7.2. Fonctionnement

Une visseuse à impulsions selon l'invention peut être utilisée pour réaliser le serrage d'un élément à visser comme une vis.

Une opération de vissage de la vis est activée par l'actionnement de la gâchette par un opérateur. Elle débute par une phase de prévissage durant laquelle les moyens de pilotage agissent sur le moteur de la visseuse de manière telle que celui-ci tourne à une vitesse continue jusqu'à ce qu'un niveau de couple prédéterminé, en l'occurrence le couple de prévissage, soit atteint. L'opération de vissage se prolonge ensuite par une phase de vissage pendant laquelle les moyens de pilotage alimentent le moteur en mode impulsionnel générant une vitesse discontinue jusqu'à ce que le couple de serrage final souhaité, ou couple objectif, soit atteint.

Pour cela, le procédé de pilotage comprend une étape de détermination d'une information représentative du couple de serrage auquel la vis est vissée au moyen de la visseuse. Cette étape est mise en œuvre tout au long de l'opération de vissage. Dans ce mode de réalisation, cette information est le couple de réaction mesuré à l'aide du capteur de couple placé entre le corps de la visseuse et la couronne du train épicycloïdal de la transmission. Le procédé comprend également une étape de comparaison de la valeur de l'information représentative du couple mesurée avec une valeur seuil de couple de prévissage et une étape d'enclenchement de la phase de vissage lorsque la valeur mesurée atteint cette valeur seuil de couple objectif. Les moyens de pilotage stoppent donc l'alimentation du moteur en mode continu lorsque le couple de serrage atteint le couple de prévissage : la phase de prévissage est alors achevée ce qui marque le début de la phase de vissage.

Les moyens de pilotage alimentent alors le moteur de la visseuse par des impulsions de courant électrique à une fréquence préférentiellement comprise entre 10 et 100 Hz.

Cette fréquence de génération des impulsions est choisie en fonction de critères de productivité ou d'ergonomie.

La phase de vissage comprend une pluralité de cycles d'impact qui se répètent selon une fréquence prédéterminée, chaque cycle d'impact comprenant une impulsion d'alimentation électrique du moteur.

Plus précisément, chaque cycle d'impact comprend une étape d'alimentation de vissage du moteur par une impulsion électrique. Il en découle : - une accélération du rotor (cf. figure repères A) ; un rattrapage du jeu dans la transmission par le rotor dans le sens du vissage ;

un impact dans la transmission au cours duquel un impact de couple de vissage (cf. figure repères B) est transmis à l'organe terminal ;

un rebond du rotor ;

un retour de celui-ci vers sa position de recul maximal.

Au cours d'un cycle d'impact, le rotor est donc mobile entre :

une position de recul maximal dans laquelle le jeu dans la transmission est maximal, cette position étant obtenue lorsque l'arbre de sortie et la poignée de la visseuse étant immobiles, le rotor du moteur, à l'issue d'une rotation dans le sens inverse du vissage, est immobilisé en butée sur la transmission, le jeu de cette dernière ayant été rattrapé, et

une position d'impact dans laquelle le jeu est rattrapé, cette position étant obtenue lorsque l'arbre de sortie et la poignée de la visseuse étant immobiles, le rotor du moteur, à l'issue d'une rotation dans le sens du vissage, est immobilisé en butée sur la transmission, le jeu de cette dernière ayant été rattrapé.

Lors de son passage de sa position de recul maximal à sa position d'impact, le rotor emmagasine de l'énergie cinétique alors qu'il accélère pour rattraper le jeu dans la transmission. Une fois ce jeu rattrapé, un impact se produit dans la transmission et le rotor transmet, durant un impact de couple de vissage, cette énergie cinétique à la vis via la transmission.

Au cours de la phase de vissage, le couple de serrage augmente progressivement d'un cycle d'impact à l'autre.

Le procédé comprend une étape de détermination d'une information représentative du couple de serrage auquel la vis est vissée au moyen de la visseuse. Cette étape est mise en œuvre tout au long de l'opération de vissage. Dans ce mode de réalisation, cette information est le couple de réaction mesuré à l'aide du capteur de couple placé entre le corps de la visseuse et la couronne du train épicycloïdal de la transmission. Le procédé comprend également une étape de comparaison de la valeur de l'information représentative du couple mesurée avec une valeur seuil de couple objectif et une étape d'arrêt du moteur lorsque la valeur mesurée atteint cette valeur seuil de couple objectif. Les moyens de pilotage stoppent donc l'alimentation impulsionnelle du moteur lorsque le couple de serrage souhaité est atteint : la phase de vissage est alors achevée ce qui marque la fin de l'opération de vissage.

A chaque cycle d'impact, lorsque le rotor atteint sa position d'impact, un impact de couple de vissage est transmis à l'organe terminal qui entraine en rotation la vis. Le rotor rebondit et tend à retourner depuis sa position d'impact vers sa position de recul maximal.

Le procédé de pilotage comprend une étape de mesure de cet impact de couple de vissage. Celui-ci est mesuré au moyen du capteur de couple lorsque l'arrêt de la rotation de la vis est détecté au moyen du capteur d'angle (la variation dans le temps de l'angle de vissage est alors nulle).

Après que l'impact de couple de vissage a été détecté, les moyens de pilotage mettent en œuvre une étape de stabilisation comprenant au moins les sous étapes suivantes :

sous étape 1 : première alimentation du moteur de telle sorte que le rotor tourne vers la position de recul maximale selon une fréquence W ;

sous étape 2 : transmission par la rotor en position de recul maximal d'un impact de couple de stabilisation (cf. figure repères C) dans le sens du dévissage à la transmission ;

sous étape 3 : deuxième alimentation du moteur de telle sorte qu'il transmette à la transmission un couple électromagnétique de stabilisation (cf. figure repères D) dans le sens du dévissage.

Durant la sous étape 1 , le rotor est accéléré, avant qu'il atteigne sa position de recul maximum, à une vitesse telle que l'impact de couple de stabilisation dans le sens de dévissage ne génère pas de desserrage de la vis. Pour garantir ceci, la valeur de l'impact de couple de stabilisation dans le sens de dévissage, doit être inférieure à la valeur de l'impact de couple de vissage précédent atteint pendant le cycle en cours.

La fréquence de rotation W du moteur est donc calculée par les moyens de pilotage, à l'issue de chaque étape d'alimentation de vissage, de telle sorte que l'énergie cinétique permette une mise en tension de la transmission jusqu'au niveau de couple souhaité. Ce calcul suit le processus suivant :

La valeur de l'impact de couple de stabilisation C est tel que :

C = k. C

Avec :

k<\

C : valeur de l'impact de couple de vissage précédent durant de cycle d'impact en cours (N.m.) mesuré à l'aide du capteur de couple

La transmission, soumise à un couple, se déforme en absorbant une énergie potentielle Ep telle que :

Ep = C ² /(2. r)

Avec :

C : valeur de l'impact de couple de stabilisation (N.m.)

r : raideur de la transmission mesurée sur l'arbre moteur (N.m./rd) Le transfert de l'énergie cinétique Ec contenue dans le rotor vers la transmission est tel que :

μ. Ec = Ep

Avec :

μ : rendement de transfert.

L'énergie cinétique Ec contenue dans le rotor s'exprime en fonction de la fréquence de rotation W du rotor tel que :

Ec = 0,5. J. W ²

Il en est déduit :

W = k. C'/faJ. r) ⁰ - ⁵ Les moyens de pilotage déterminent alors la valeur de d'alimentation du moteur de sorte que le moteur atteigne la fréquence de rotation W, cette fréquence de rotation étant proportionnelle à la valeur de l'alimentation.

Le coefficient k peut être choisi à environ 0,8+/-0,l de façon à obtenir un impact de stabilisation efficace sans risque de dévissage.

La valeur du rendement de transmission μ entre énergie cinétique et potentielle est évaluée de façon expérimentale.

Les valeurs de k et/ou μ peuvent être réajustées par apprentissage soit de façon automatique durant un serrage soit durant la programmation de l'outil sur une application réelle avant de le mettre en production.

Les moyens de pilotage détectent ensuite l'instant auquel l'impact de couple de stabilisation se produit. Cet instant correspond au moment où le couple de dévissage mesuré par le capteur de couple devient le plus important durant du cycle d'impact en cours.

A cet instant, les moyens de pilotage enclenchent la phase 3 au cours de laquelle ils alimentent le moteur avec une alimentation correspondant sensiblement à l'alimentation nominale du moteur.

Durant la phase 3, l'alimentation du moteur dans le sens du dévissage permettant de générer un niveau de couple électromagnétique (proportionnel à cette alimentation) est maintenue pendant une période de temps de l'ordre de quelques millisecondes après l'impact de couple de stabilisation pour amplifier le retour du corps de visseuse dans sa position initiale.

Ce faisant le corps de la visseuse tend à tourner dans le sens du vissage sur un certain angle et l'angle de cette rotation vient se retrancher à l'angle de rotation du corps de la visseuse résultant de l'impact de vissage du cycle d'impact en cours.

En d'autres termes l'impact de couple de stabilisation et le couple électromagnétique de stabilisation appliqués à la vis assistent l'opérateur dans le fait de ramener le corps de l'outil vers sa position initiale de début de serrage. En résumé, trois paramètres déterminent l'amplitude du retour de stabilisation :

-la fréquence de rotation du rotor W avant impact en position de recul maximum.

-le niveau de couple électromagnétique de stabilisation durant la phase 3.

-la durée de la phase 3.

Ces trois paramètres peuvent être modulés de façon à ce que le corps de l'outil revienne à l'issue de la phase de stabilisation dans sa position initiale qu'il occupait avant l'impact de couple de vissage précédent, c'est-à-dire au début du cycle d'impact en cours.

La modulation de ces trois paramètres peut ressortir du processus suivant.

Les deux premiers paramètres sont ajustés dans les paramètres outils à leur maximum de façon à obtenir une phase de stabilisation efficace.

Concernant la durée de la phase 3, les moyens de pilotage mesurent, à l'aide du gyroscope, la position angulaire de la visseuse autour de l'axe de rotation de l'organe terminal. Ils stoppent l'alimentation du moteur et ainsi la phase 3, dès que la visseuse retourne dans sa position dans laquelle elle se trouvait au début du cycle d'impact.

Dans une variante, les moyens de pilotage pourront appliquer le principe fondamental de la dynamique pour :

-calculer en temps réel du déplacement du corps de la visseuse dans le sens anti-horaire durant l'impact de vissage en appliquant le principe fondamental de la dynamique au corps de la visseuse soumise au couple de réaction de son capteur de couple.

-calculer en temps réel du déplacement du corps de la visseuse dans le sens horaire durant la phase de stabilisation suivant le même principe que précédent.

Ils commanderont alors l'arrêt de l'alimentation du moteur durant la phase 3 lorsque le déplacement dans le sens horaire est de même amplitude que le déplacement antihoraire signifiant que le corps de l'outil est revenu à sa place initiale de début du cycle d'impact en cours. Si ce processus génère un retour tel que l'outil dépasse sa position d'origine, alors il est possible de diminuer les deux premiers paramètres. Ceci peut par exemple être obtenu en ajustant les paramètres de l'outil dans le boîtier de commande.