FR3001801A1

FR3001801A1 - Device for simultaneously measuring axial force exerted by screw and screwing torque to characterize critical screw assemblies in aeronautical or space field, has bearing allowing relative rotation of force sensor relative to support

Info

Publication number: FR3001801A1
Application number: FR1351045A
Authority: FR
Inventors: Louedec Dominique Le
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2013-02-07
Filing date: 2013-02-07
Publication date: 2014-08-08
Anticipated expiration: 2033-02-07
Also published as: FR3001801B1

Abstract

The device (10) has a torque spanner (30) for screwing a screw (12) in threaded holes (22) of support (20). A torque sensor (40) determines the torque applied to the screw during screwing. A force sensor (50) determines axial force exerted by the screw. A bearing (60) allows rotation of the force sensor relative to the support during screwing. The sensor has a detection portion (52) placed partially around an axis (X) of the screw. The bearing is placed between a bearing surface (26) of the support and the portion or between a head (14) of the screw and the portion. The bearing is selected from one of needle or roller stop, ball bearing and centering part.

Description

L'invention concerne un dispositif pour mesurer simultanément une force axiale exercée par une vis et un couple de vissage appliqué à celle-ci. De tels dispositifs sont utilisés pour caractériser des assemblages par vis critiques, par exemple dans le domaine aéronautique ou spatial. En effet, pour de nombreux assemblages par vis, il est nécessaire de connaître précisément la force axiale exercée par la vis et résultant du vissage de celle-ci. Pour connaître cette force axiale, on se réfère habituellement à des tables indiquant pour un couple de vissage donné (facilement mesurable 10 lors du vissage), l'intensité de la force axiale exercée par la vis. On comprend naturellement qu'il est nécessaire au préalable d'établir ces tables : C'est la fonction des dispositifs objets de l'invention. Des dispositifs pour établir de telles tables existent déjà. De manière connue en soi, ces dispositifs associent un moyen 15 d'entraînement en rotation permettant de visser la vis ; un capteur de couple, pour déterminer le couple appliqué à la vis lors de son vissage ; et enfin un capteur de force pour déterminer la force axiale exercée par la vis. Cependant, ces dispositifs connus nécessitent une calibration 20 relativement minutieuse et compliquée. Cette calibration semble nécessaire pour réduire les incertitudes de mesure du capteur. Par suite, ces dispositifs sont d'emploi peu commode et s'avèrent relativement coûteux. Aussi, l'objectif de l'invention est de proposer un dispositif pour 25 mesurer simultanément une force axiale exercée par une vis et un couple de vissage appliqué à celle-ci ; le dispositif comprenant : - un moyen d'entraînement en rotation apte à permettre le vissage de la vis dans un trou fileté aménagé dans un support ; 30 - un capteur de couple apte à déterminer le couple appliqué à la vis lors de son vissage ; - un capteur de force apte à déterminer la force axiale exercée par la vis sous l'effet du vissage de celle-ci ; dispositif qui soit relativement simple, et qui ne nécessite pas une 35 calibration compliquée avant utilisation.The invention relates to a device for simultaneously measuring an axial force exerted by a screw and a tightening torque applied thereto. Such devices are used to characterize critical screw connections, for example in the aeronautical or space field. Indeed, for many screw connections, it is necessary to know precisely the axial force exerted by the screw and resulting from the screwing thereof. To know this axial force, one usually refers to tables indicating for a given screwing torque (easily measurable during screwing), the intensity of the axial force exerted by the screw. Naturally, it is necessary to establish these tables beforehand: This is the function of the devices that are the subject of the invention. Devices for establishing such tables already exist. In a manner known per se, these devices combine a rotational drive means 15 for screwing the screw; a torque sensor, for determining the torque applied to the screw during its screwing; and finally a force sensor for determining the axial force exerted by the screw. However, these known devices require a relatively thorough and complicated calibration. This calibration seems necessary to reduce the measurement uncertainties of the sensor. As a result, these devices are of inconvenient use and are relatively expensive. Also, the object of the invention is to provide a device for simultaneously measuring an axial force exerted by a screw and a screwing torque applied thereto; the device comprising: - a rotation drive means adapted to allow the screwing of the screw in a threaded hole arranged in a support; A torque sensor capable of determining the torque applied to the screw during its screwing; a force sensor able to determine the axial force exerted by the screw under the effect of screwing it; device which is relatively simple, and which does not require a complicated calibration before use.

Cet objectif est atteint grâce au fait que le dispositif comporte en outre un palier, apte à permettre une rotation relative dudit capteur de force par rapport audit support pendant ledit vissage. Grâce au palier, le capteur de force est à même de tourner par rapport au support lors du vissage de la vis. Par conséquent, aucun couple de torsion ne traverse le capteur de force. Il s'ensuit que même sans calibration minutieuse, le capteur de force est à même de fournir des valeurs relativement précises de la force axiale exercée par la vis sous l'effet du vissage. Le palier peut être (ou du moins comprendre) une butée à aiguilles 10 ou à rouleaux, un roulement à billes, une pièce de centrage avec des coussinets. Ces différents types de palier constituent en effet différents moyens pour rendre nul le couple de torsion appliqué au capteur de force du dispositif. 15 L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, de modes de réalisation représentés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue perspective éclatée d'un dispositif selon 20 l'invention ; - la figure 2 est une coupe axiale du dispositif de la figure 1. Les figures 1 et 2 représentent un dispositif 10 conforme à l'invention permettant de mesurer simultanément une force axiale exercée par une vis et un couple de vissage appliqué à celle-ci. Il permet donc de 25 déterminer la relation entre le couple de vissage et l'effort ou la force axiale dans l'assemblage entre la vis et le support sur lequel elle est vissée. Le dispositif 10 est représenté lors de son utilisation pour tester une vis 12. La vis 12 est une vis à tête cylindrique hexagonale creuse ou vis à 30 tête Allen (d'autres types de vis sont naturellement utilisables dans le cadre de l'invention). La vis 12 comporte une tête 14 et un corps 16 d'axe X, fileté dans une portion située du côté opposé à la tête 14. Le dispositif 10 comprend : - un support 20 constitué par une plaque dans laquelle sont percés une 35 pluralité de trous taraudés 22 ; - un moyen 30 d'entraînement en rotation qui permet le vissage de la vis 12 dans l'un des trous 22; - un capteur de couple 40 qui permet de déterminer le couple appliqué à la vis 12 lors de son vissage ; - un capteur de force 50 qui permet de déterminer la force axiale exercée par la vis 12 sous l'effet du vissage de celle-ci ; - un palier 60, qui permet une rotation relative du capteur de force 50 par rapport au support 20 pendant ledit vissage ; - une embase 70; - un équipement de prévention du basculement 80. Le dispositif 10 comporte en outre deux rondelles de butée 90 et 92. La rondelle 90, de petit diamètre, formée en matériau dur, sert à reprendre les efforts concentrés qui s'appliquent sur la surface inférieure 14S de la tête de vis 14. La rondelle 92 en matériau plus mou permet de répartir les efforts appliqués par la tête 14 sur une section plus grande du dispositif 10. La rondelle 92 comporte en outre une languette radiale antirotation 94, dont le fonctionnement sera précisé lors de la présentation de l'embase 70. Dans ce qui suit, pour simplifier, on considère que l'extrémité du dispositif 10 située du côté du support 20 est située vers le bas et dite 'extrémité inférieure', alors que l'extrémité du dispositif 10 située du côté de la tête de vis 14 est située vers le haut et dite 'extrémité supérieure'. Le dispositif 10 permet de mesurer conjointement la force axiale exercée par la vis et le couple de vissage appliqué à celle-ci pour tout type de vis susceptible d'être vissé dans l'un des trous du support 20. Le support 20 est constitué par une plaque métallique plane, dans laquelle sont percées plusieurs rangées de trous taraudés 22. Les différentes rangées de trous 22 sont séparées deux à deux par des rails ou nervures 24, dont le rôle sera précisé plus loin.This objective is achieved by the fact that the device further comprises a bearing, adapted to allow relative rotation of said force sensor relative to said support during said screwing. Thanks to the bearing, the force sensor is able to turn relative to the support when screwing the screw. Therefore, no torsional torque passes through the force sensor. It follows that even without careful calibration, the force sensor is able to provide relatively accurate values of the axial force exerted by the screw under the effect of screwing. The bearing may be (or at least include) a needle or roller stop, a ball bearing, a centering piece with bearings. These different types of bearing constitute in fact different means for rendering the torque of torsion applied to the force sensor of the device null. The invention will be better understood and its advantages will appear better on reading the following detailed description of embodiments shown by way of non-limiting examples. The description refers to the accompanying drawings, in which: - Figure 1 is an exploded perspective view of a device according to the invention; FIG. 2 is an axial section of the device of FIG. 1. FIGS. 1 and 2 show a device 10 according to the invention making it possible simultaneously to measure an axial force exerted by a screw and a screwing torque applied thereto. . It thus makes it possible to determine the relationship between the screwing torque and the force or the axial force in the connection between the screw and the support on which it is screwed. The device 10 is shown during its use for testing a screw 12. The screw 12 is a hollow hexagonal head screw or Allen screw (other types of screws are naturally usable in the context of the invention) . The screw 12 has a head 14 and a body 16 of axis X, threaded in a portion located on the opposite side to the head 14. The device 10 comprises: - a support 20 constituted by a plate in which a plurality of tapped holes 22; - A rotation drive means 30 which allows the screw 12 to be screwed into one of the holes 22; a torque sensor 40 which makes it possible to determine the torque applied to the screw 12 during its screwing; a force sensor 50 which makes it possible to determine the axial force exerted by the screw 12 under the effect of screwing it; - A bearing 60, which allows a relative rotation of the force sensor 50 relative to the support 20 during said screwing; a base 70; - An equipment for preventing tilting 80. The device 10 further comprises two thrust washers 90 and 92. The washer 90, of small diameter, formed of hard material, serves to take up the concentrated efforts that apply to the lower surface 14S of the screw head 14. The washer 92 softer material distributes the forces applied by the head 14 on a larger section of the device 10. The washer 92 further comprises a radial anti-rotation tongue 94, the operation will be specified in the presentation of the base 70. In what follows, for simplicity, it is considered that the end of the device 10 on the side of the support 20 is located downwards and said 'lower end', while the end of the device 10 located on the side of the screw head 14 is located upwards and said 'upper end'. The device 10 makes it possible to jointly measure the axial force exerted by the screw and the tightening torque applied thereto for any type of screw that can be screwed into one of the holes in the support 20. The support 20 is constituted by a flat metal plate, in which are drilled several rows of tapped holes 22. The different rows of holes 22 are separated in pairs by rails or ribs 24, whose role will be specified later.

Entre ces différentes nervures, la surface supérieure du support 20 constitue une surface d'appui 26 pour la mise en oeuvre du dispositif 10. Comme indiqué précédemment, le support 20 comporte une pluralité de trous filetés 22. Ces trous 22 peuvent être prévus pour permettre le vissage de vis différentes ou identiques, en fonction des types d'assemblages ou de vis que l'on souhaite évaluer.Between these different ribs, the upper surface of the support 20 constitutes a bearing surface 26 for the implementation of the device 10. As indicated above, the support 20 comprises a plurality of threaded holes 22. These holes 22 may be provided to allow the screwing different or identical screws, depending on the types of assemblies or screws that you want to evaluate.

Dans un autre mode de réalisation (non représenté), le support 20 est constitué par un simple écrou. Le moyen d'entraînement en rotation est constitué par une clé dynamométrique 30. Celle-ci permet à un opérateur, à la main, d'appliquer un couple de vissage à la vis de manière à visser celle-ci dans le support 20. Plus généralement, tout type de clé ou d'outillage motorisé, susceptible d'appliquer un couple de vissage approprié à la tête 14 de la vis 12 pour visser celle-ci peut être utilisé. Ainsi, le moyen d'entraînement en rotation peut être à entraînement manuel ou motorisé. 10 Le moyen d'entraînement en rotation 30 est associé à un capteur de couple de vissage 40. Celui-ci permet au cours du vissage, de préférence de manière continue, de mesurer le couple de vissage appliqué par le moyen d'entraînement 30 à la tête de vis 14. Le couple de vissage appliqué est affiché sur un afficheur 42 du capteur 40. Il est transmis en 15 outre à une centrale d'acquisition non représentée, via un câble 44. Le capteur de force 50 comprend une portion de détection 52, un câble de transmission d'information 54, et des moyens d'acquisition et de traitement de l'information non représentés. La portion de détection est sensiblement annulaire et est disposée au moins en partie autour de l'axe 20 X de la vis. Le capteur de force mesure la force de compression exercée par la vis 12 entre sa tête 14 et le support 20, force qui tend à rapprocher ces deux éléments. Dans ce but, le capteur de force 50 comporte deux surfaces d'appui opposées 56, disposées axialernent (par rapport à l'axe X) aux extrémités opposées de la portion de détection 52. La force mesurée 25 par le capteur 50 est celle qui s'exerce sur ces surfaces d'appui 56. Lors de la mise en oeuvre du dispositif 10, le capteur de force 50 est placé sur le palier 60. Celui-ci comprend une butée à aiguilles 62, interposée entre deux rondelles de butée 64. La butée à aiguilles 62 empêche qu'un couple de torsion ne s'applique à la portion de détection 30 52 du capteur de force 50. Comme indiqué précédemment, d'autres types de palier peuvent être utilisés pour réaliser cette même fonction. On peut noter qu'en ce qui concerne la position du palier par rapport à la portion de détection 52 du capteur 50, deux configurations sont possibles : Dans le dispositif 10, le palier 60 est disposé entre la 35 surface d'appui 26 du support 20 et la portion de détection 52 du capteur . Dans un autre mode de réalisation (non représenté), le palier 60 peut être disposé entre la tête 14 de la vis et la portion de détection 52. Par ailleurs, l'équipement 80 de prévention du basculement est interposé entre la tête 14 de la vis 12 et une surface d'appui 56 du capteur de force 50. Cet équipement 80 est apte à compenser un défaut d'alignement d'une surface inférieure 14S de la tête 14 de la vis 12 par rapport à l'axe X de la vis. En effet, il peut arriver que la surface inférieure 14S (généralement plane) de la vis ne soit pas perpendiculaire à l'axe X de celle-ci (axe X 10 défini essentiellement par le corps 16 de la vis). Si cela se produit, en l'absence d'un équipement de prévention du basculement tel que l'équipement 80, lors du vissage de la vis 12, une portion en saillie de la surface 14S viendrait au contact de la surface d'appui 56 du capteur 10 avant le reste de la surface 14S. Il s'ensuivrait 15 une concentration de contraintes sur la surface d'appui 14S au voisinage de ce point, et une répartition inégale des contraintes sur la surface 56. Par suite, la mesure de force réalisée par le capteur 56 serait moins précise, car le capteur 50 serait soumis non seulement à une force axiale, mais également à un moment de basculement (d'axe perpendiculaire à 20 l'axe X). Avantageusement, l'équipement 80 empêche qu'un moment de basculement ne s'applique au capteur 80. Pour cela, l'équipement de prévention du basculement 80 comprend deux rondelles 82, 84 qui, lorsque la vis est vissée, sont en contact mutuel via des surfaces d'appui 25 825,84S sphériques. Le fonctionnement précis de ces rondelle pour empêcher la transmission d'un moment de basculement au capteur de force 50 sera précisé plus loin. Enfin dans le dispositif 10, l'embase 70 a la forme générale d'un cylindre creux, c'est-à-dire a une forme tubulaire. L'embase 70 associée à 30 la rondelle 92, et en coopération avec les nervures 24 du support 20 constitue un dispositif de prévention de la rotation (d'axe X). Le fonctionnement de ce dernier dispositif va maintenant être précisé, dans le cadre de la description de la mise en oeuvre du dispositif 10. 35 La description qui suit concerne la mise en oeuvre du dispositif 10. Cette description fait donc référence à la situation dans laquelle une vis 12 est en cours de vissage dans le support 20, le dispositif 10 étant alors exploité pour mesurer le couple de vissage appliqué à la vis et la force axiale appliquée par la vis. La mise en oeuvre du dispositif 10 se fait de la manière suivante. L'extrémité inférieure de l'embase 70 est d'abord placée sur la surface d'appui 26 du support 20, autour du trou taraudé 22 dans lequel on prévoit de visser une vis 12 à tester. Sur la surface cylindrique extérieure 72 de l'embase 70 sont prévus deux méplats plans symétriques parallèles 74. Ces méplats sont aménagés 10 de telle sorte que la distance entre les méplats soit sensiblement égale à la distance entre deux nervures 24. Aussi, lorsque l'embase 70 est placée sur le support 20, les méplats doivent nécessairement être placés en regard des nervures 24 ; dans cette position, ils empêchent toute rotation de l'embase 70 autour de l'axe X. 15 Les autres éléments constituant le dispositif 10 (à l'exception des moyens d'entraînement 30 et du capteur de couple 40) sont alors montés dans l'embase 70. On monte ainsi successivement, en partant de la surface d'appui 26 du support 20 : le palier 60 ; la portion de détection 52 du capteur de force 50 ; l'équipement de prévention du basculement 80 ; 20 les rondelles 92 et 90. Tous ces éléments sont disposés de manière coaxiale autour de l'axe du trou 22 choisi pour visser la vis 12. Le câble 54 du capteur de force 50 est passé par un trou 78 aménagé dans la paroi de l'embase 70. La vis 12 est enfin passée à travers ces différents éléments et 25 vissée dans le trou 22 à l'aide des moyens d'entraînement en rotation 30. La vis 12 et l'embase 70 sont alors coaxiales, la vis passant à l'intérieur de l'embase 70. Pendant le vissage, le couple de vissage et la force axiale exercée sont mesurés par le capteur de couple 40 et le capteur de force 50. Les 30 valeurs sont enregistrées par une unité d'acquisition et de traitement reliée à ces capteurs (non représentée). Deux aspects du fonctionnement du dispositif 10 doivent être précisés. Tout d'abord, lors de la phase initiale du vissage de la vis 12, la 35 surface inférieure 14S de celle-ci se rapproche, puis entre en contact, avec la rondelle 90, et via celle-ci avec les rondelles 92 et 84. Faisons l'hypothèse (défavorable) que la surface 14S ne soit pas perpendiculaire à l'axe X. A cet instant, du fait du vissage, une force de compression commence à s'appliquer à travers les rondelles 82 et 84. La rondelle inférieure 82 ne peut basculer (ou pivoter autour d'un axe de rotation perpendiculaire à l'axe X) car elle est maintenue sur la surface supérieure 56 de la portion de détection 52 annulaire du capteur 50, elle-même astreinte à rester coaxiale à l'axe X. Aussi, comme la rondelle 84 est soumise à une force de compression asymétrique (par rapport à l'axe X), et est donc soumise à un 10 moment de basculement d'axe perpendiculaire à l'axe X, elle pivote légèrement autour de cet axe. Ce basculement ou pivotement est rendu possible par la forme sphérique identique des surfaces d'appui, respectivement convexe et concave, 82S et 84S. Le pivotement de la rondelle 84 par rapport à la rondelle 82 permet 15 donc d'annuler le moment de basculement appliqué à la rondelle 82. Il s'ensuit qu'aucun moment de basculement n'est transmis via celle-ci à la portion de détection 52 du capteur de force 50. Cette disposition contribue de manière significative au maintien de la précision de mesure du capteur 50. 20 D'autre part, la portion de détection 52 est mise à l'abri de tout moment de torsion parasite par deux dispositions complémentaires. D'une part, comme cela a été expliqué, le palier 60 permet d'empêcher qu'un moment de torsion ne s'applique à la portion de détection 52, 25 D'autre part, la rotation qu'effectue la surface inférieure 14S de la tête de vis 14 n'affecte ni l'équipement (80) de prévention du basculement, ni par conséquent le capteur de force 50, grâce à l'embase 70 et la rondelle 92, constituant les moyens essentiels d'un dispositif de prévention de la rotation d'axe X. 30 En effet, l'embase 70 agit vis-à-vis de la rondelle 92 de la manière suivante : La hauteur (suivant l'axe X) de l'embase 70 est voisine de celle de la vis 12. Par suite, la partie supérieure de l'embase 70 se trouve axialement au niveau de la rondelle 92. A ce niveau sur l'axe X, l'embase 35 comporte un passage radial 76.In another embodiment (not shown), the support 20 is constituted by a simple nut. The rotational drive means is constituted by a torque wrench 30. This allows an operator, by hand, to apply a torque screw to the screw so as to screw it into the support 20. More generally, any type of key or motorized tool, capable of applying a suitable screwing torque to the head 14 of the screw 12 to screw it can be used. Thus, the rotational drive means may be manual or motor driven. The rotational drive means 30 is associated with a screwdriver torque sensor 40. This allows during screwing, preferably continuously, to measure the screwdriving torque applied by the drive means 30. the screw head 14. The applied screwing torque is displayed on a display 42 of the sensor 40. It is furthermore transmitted to a data acquisition unit, not shown, via a cable 44. The force sensor 50 comprises a portion of detection 52, an information transmission cable 54, and unrepresented information acquisition and processing means. The detection portion is substantially annular and is disposed at least partly around the axis X of the screw. The force sensor measures the compressive force exerted by the screw 12 between its head 14 and the support 20, a force that tends to bring these two elements together. For this purpose, the force sensor 50 has two opposed bearing surfaces 56 disposed axially (relative to the X axis) at opposite ends of the sensing portion 52. The force measured by the sensor 50 is the is exercised on these bearing surfaces 56. During the implementation of the device 10, the force sensor 50 is placed on the bearing 60. It comprises a needle stop 62, interposed between two thrust washers 64 The needle stop 62 prevents a twisting torque from applying to the sensing portion 52 of the force sensor 50. As previously indicated, other types of bearing may be used to perform this same function. It may be noted that as regards the position of the bearing with respect to the detection portion 52 of the sensor 50, two configurations are possible: In the device 10, the bearing 60 is disposed between the bearing surface 26 of the support 20 and the sensor portion 52 of the sensor. In another embodiment (not shown), the bearing 60 can be disposed between the head 14 of the screw and the detection portion 52. Furthermore, the equipment 80 for preventing the tilting is interposed between the head 14 of the 12 and a bearing surface 56 of the force sensor 50. This equipment 80 is able to compensate for a misalignment of a lower surface 14S of the head 14 of the screw 12 relative to the axis X of the screw. Indeed, it may happen that the bottom surface 14S (generally flat) of the screw is not perpendicular to the axis X thereof (X axis 10 essentially defined by the body 16 of the screw). If this occurs, in the absence of tilt prevention equipment such as equipment 80, when screwing screw 12, a protruding portion of surface 14S would contact the bearing surface 56 of the sensor 10 before the rest of the surface 14S. This would result in a concentration of stresses on the bearing surface 14S in the vicinity of this point, and an unequal distribution of stresses on the surface 56. As a result, the force measurement made by the sensor 56 would be less precise because the sensor 50 would be subjected not only to an axial force, but also to a tilting moment (of axis perpendicular to the X axis). Advantageously, the equipment 80 prevents a tilting moment from being applied to the sensor 80. For this, the tilt prevention equipment 80 comprises two washers 82, 84 which, when the screw is screwed in, are in mutual contact. via spherical bearing surfaces 825.84S. The precise operation of these washers to prevent the transmission of a tilting moment to the force sensor 50 will be specified later. Finally in the device 10, the base 70 has the general shape of a hollow cylinder, that is to say has a tubular shape. The base 70 associated with the washer 92, and in cooperation with the ribs 24 of the support 20 is a device for preventing rotation (X axis). The operation of the latter device will now be specified, in the context of the description of the implementation of the device 10. The following description relates to the implementation of the device 10. This description therefore refers to the situation in which a screw 12 is being screwed into the support 20, the device 10 being then used to measure the tightening torque applied to the screw and the axial force applied by the screw. The implementation of the device 10 is as follows. The lower end of the base 70 is first placed on the bearing surface 26 of the support 20, around the threaded hole 22 in which it is intended to screw a screw 12 to be tested. On the outer cylindrical surface 72 of the base 70 are provided two parallel symmetrical plane flats 74. These flats are arranged so that the distance between the flats is substantially equal to the distance between two ribs 24. Also, when the base 70 is placed on the support 20, the flats must necessarily be placed opposite the ribs 24; in this position, they prevent any rotation of the base 70 about the axis X. The other elements constituting the device 10 (with the exception of the drive means 30 and the torque sensor 40) are then mounted in the base 70. Thus, successively, starting from the bearing surface 26 of the support 20: the bearing 60; the detection portion 52 of the force sensor 50; tipping prevention equipment 80; The washers 92 and 90. All these elements are arranged coaxially around the axis of the hole 22 chosen to screw the screw 12. The cable 54 of the force sensor 50 is passed through a hole 78 formed in the wall of the The screw 12 is finally passed through these different elements and screwed into the hole 22 by means of the rotary drive means 30. The screw 12 and the base 70 are then coaxial, the screw passing through. inside the base 70. During screwing, the tightening torque and the axial force exerted are measured by the torque sensor 40 and the force sensor 50. The values are recorded by an acquisition unit and treatment connected to these sensors (not shown). Two aspects of the operation of the device 10 must be specified. First, during the initial phase of the screwing of the screw 12, the lower surface 14S thereof approaches and then comes into contact with the washer 90, and via it with the washers 92 and 84 Suppose (unfavorable) that the surface 14S is not perpendicular to the X axis. At that moment, because of the screwing, a compressive force begins to apply through the washers 82 and 84. The washer lower 82 can not tilt (or pivot about an axis of rotation perpendicular to the X axis) because it is maintained on the upper surface 56 of the annular detection portion 52 of the sensor 50, itself compelled to remain coaxial with the axis X. Also, since the washer 84 is subjected to an asymmetric compression force (with respect to the X axis), and is thus subjected to a tilting moment of axis perpendicular to the axis X, it rotates slightly around this axis. This tilting or pivoting is made possible by the identical spherical shape of the bearing surfaces, respectively convex and concave, 82S and 84S. The pivoting of the washer 84 relative to the washer 82 thus makes it possible to cancel the tilting moment applied to the washer 82. It follows that no tilting moment is transmitted via this one to the portion of Detection 52 of the force sensor 50. This arrangement contributes significantly to maintaining the measurement accuracy of the sensor 50. On the other hand, the detection portion 52 is protected from any parasitic twisting moment by two complementary provisions. On the one hand, as has been explained, the bearing 60 makes it possible to prevent a torsion moment from being applied to the detection portion 52. On the other hand, the rotation that the lower surface 14S makes is of the screw head 14 does not affect the equipment (80) preventing tilt, and therefore the force sensor 50, through the base 70 and the washer 92, constituting the essential means of a device prevention of the rotation of axis X. Indeed, the base 70 acts vis-à-vis the washer 92 in the following manner: The height (along the X axis) of the base 70 is close to that of the screw 12. As a result, the upper part of the base 70 is axially at the level of the washer 92. At this level on the X axis, the base 35 comprises a radial passage 76.

La languette radiale 94 de la rondelle 92 est positionnée dans ce passage 76. Par conséquent, la rondelle 92 est bloquée en rotation autour de l'axe X par sa languette 94. Aussi, quelle que soit la rotation éventuelle de la rondelle 90, la rondelle 92 quant à elle ne peut effectuer une rotation autour de l'axe X. Ainsi dans le dispositif 10, le dispositif de prévention de la rotation comporte la rondelle 92 interposée entre la tête 14 de la vis 12 et la surface d'appui 56 du capteur de force, et des moyens de blocage en rotation de ladite rondelle. Ces moyens de blocage en rotation sont 10 constitués principalement par l'embase 70. Avantageusement, le dispositif de prévention de la rotation ainsi constitué (par l'embase 70 et la rondelle 92, l'embase 70 coopérant avec les nervures 24 du support 20) empêche la transmission d'un couple de torsion entre la tête 14 de la vis 12 et la surface d'appui 56 du capteur de 15 force 50. Ce dispositif permet d'éviter qu'un couple de torsion parasite ne vienne réduire la précision de mesure du capteur de force 50. Enfin, avantageusement dans le dispositif 10, le moyen d'entraînement 30 peut être démonté sans outil (c'est-à-dire à la main) du reste du dispositif. De manière plus globale, le dispositif 10 est un 20 dispositif démontable sans outils, qui avantageusement n'immobilise pas en permanence les moyens d'entraînement de vis en rotation, le capteur de force et le capteur de couple.The radial tongue 94 of the washer 92 is positioned in this passage 76. Therefore, the washer 92 is locked in rotation about the axis X by its tongue 94. Also, whatever the possible rotation of the washer 90, the washer 92 as for it can not rotate around the axis X. Thus in the device 10, the rotation prevention device comprises the washer 92 interposed between the head 14 of the screw 12 and the bearing surface 56 the force sensor, and rotational locking means of said washer. These rotational locking means consist mainly of the base 70. Advantageously, the rotation prevention device thus constituted (by the base 70 and the washer 92, the base 70 cooperating with the ribs 24 of the support 20 ) prevents the transmission of a torsion torque between the head 14 of the screw 12 and the bearing surface 56 of the force sensor 50. This device makes it possible to prevent a parasitic torsional torque from reducing the accuracy Finally, advantageously in the device 10, the drive means 30 can be disassembled without tools (that is to say by hand) from the rest of the device. More generally, the device 10 is a demountable device without tools, which advantageously does not permanently immobilize the screw drive means in rotation, the force sensor and the torque sensor.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif (10) pour mesurer simultanément une force axiale exercée par une vis et un couple de vissage appliqué à celle-ci ; le dispositif comprenant : - un moyen (30) d'entraînement en rotation apte à permettre le vissage de la vis dans un trou fileté (22) aménagé dans un support ; - un capteur de couple (40) apte à déterminer le couple appliqué à la vis lors de son vissage ; 10 - un capteur de force (50) apte à déterminer la force axiale exercée par la vis sous l'effet du vissage de celle-ci ; le dispositif se caractérisant en ce qu'il comporte en outre un palier (60), apte à permettre une rotation relative dudit capteur de force par rapport audit support pendant ledit vissage. 15REVENDICATIONS1. Device (10) for simultaneously measuring an axial force exerted by a screw and a tightening torque applied thereto; the device comprising: - a means (30) for driving in rotation adapted to allow the screwing of the screw in a threaded hole (22) arranged in a support; a torque sensor (40) capable of determining the torque applied to the screw during its screwing; A force sensor (50) capable of determining the axial force exerted by the screw under the effect of screwing it; the device being characterized in that it further comprises a bearing (60), adapted to allow relative rotation of said force sensor relative to said support during said screwing. 15

2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le palier (60) est choisi dans le groupe comprenant une butée à aiguilles ou à rouleaux, un roulement à billes, une pièce de centrage avec des coussinets. 202. Device according to claim 1, wherein the bearing (60) is selected from the group comprising a needle or roller stop, a ball bearing, a centering piece with bearings. 20

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le capteur de force (50) présente une portion de détection (52) sensiblement annulaire disposée au moins en partie autour d'un axe (X) de la vis, et le palier est disposé entre une surface d'appui (26) du support et ladite portion de détection, ou entre une tête (14) de la vis et ladite portion de détection. 253. Device according to claim 1 or 2, wherein the force sensor (50) has a substantially annular detection portion (52) disposed at least partly around an axis (X) of the screw, and the bearing is disposed between a support surface (26) of the support and said detection portion, or between a head (14) of the screw and said detection portion. 25

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le moyen d'entraînement en rotation (30) est à entraînement manuel ou motorisé. 304. Device according to any one of claims 1 to 3, wherein the rotational drive means (30) is manual or motorized drive. 30

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel un équipement (80) de prévention du basculement est interposé entre une tête de la vis et une surface d'appui (56) dudit capteur de force (50), ledit équipement étant apte à compenser un défaut d'alignement d'une surface inférieure (14S) d'une tête (14) de la vis (12) par rapport à un axe (X) de 35 la vis.5. Device according to any one of claims 1 to 4, wherein a device (80) for preventing the tilting is interposed between a head of the screw and a bearing surface (56) of said force sensor (50), said equipment being adapted to compensate for misalignment of a lower surface (14S) of a head (14) of the screw (12) with respect to an axis (X) of the screw.

6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel l'équipement (80) de prévention du basculement comprend deux rondelles (82,84) qui, lorsque la vis est vissée, sont en contact mutuel via des surfaces d'appui (82S,84S) sphériques.6. Device according to claim 5, wherein the equipment (80) for preventing the tilting comprises two washers (82,84) which, when the screw is screwed, are in contact with each other via bearing surfaces (82S, 84S). ) spherical.

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le moyen d'entraînement (30) peut être démonté sans outil du reste du dispositif. 107. Device according to any one of claims 1 to 6, wherein the drive means (30) can be removed without tools from the rest of the device. 10

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dont le support comporte une pluralité de trous (22) filetés, permettant le vissage de vis différentes ou identiques.8. Device according to any one of claims 1 to 7, the support comprises a plurality of holes (22) threaded, allowing the screwing of different or identical screws.

9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comportant 15 en outre un dispositif de prévention de la rotation (70,92), apte à empêcher la transmission d'un couple de torsion entre une tête (14) de la vis (12) et une surface d'appui (56) du capteur de force (50).9. Device according to any one of claims 1 to 8, further comprising a rotation prevention device (70,92), adapted to prevent the transmission of a torsion torque between a head (14) of the screw (12) and a bearing surface (56) of the force sensor (50).

10. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel ledit dispositif de 20 prévention de la rotation comporte une rondelle (92) interposée entre la tête (14) de la vis (12) et la surface d'appui (56) du capteur de force, et des moyens (70,76) de blocage en rotation de ladite rondelle.Apparatus according to claim 9, wherein said rotational prevention device comprises a washer (92) interposed between the head (14) of the screw (12) and the bearing surface (56) of the force sensor. , and means (70,76) for locking in rotation of said washer.