FR3021673A1 - INSTRUMENTAL KEY FOR GROUND WIRE EQUIPPED WITH A TIGHTENING TORQUE MEASURING ELEMENT - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une clé instrumentée (1) de tirefonds comprenant un arbre de transmission (5) présentant une extrémité (5b) destinée à coopérer avec un embout (3) conçu pour coopérer avec un tirefond ou un boulon ferroviaire (200), la clé instrumentée (1) comprenant en outre un contrôleur de couple (4) de serrage configuré pour mesurer et contrôler le couple du tirefond ou du boulon (200), caractérisée en ce que le contrôleur de couple (4) comprend au moins un élément de mesure (7) configuré pour mesurer une valeur de couple de serrage en convertissant la déformation de l'arbre de transmission (5) de la clé instrumentée (1) en variation de résistance électrique.The invention relates to an instrumented wrench (1) comprising a transmission shaft (5) having an end (5b) intended to cooperate with a tip (3) designed to cooperate with a lag bolt or a rail bolt (200), the an instrumented key (1) further comprising a torque controller (4) configured to measure and control the torque of the lag bolt or bolt (200), characterized in that the torque controller (4) comprises at least one torque element measurement (7) configured to measure a tightening torque value by converting the deformation of the transmission shaft (5) of the instrumented key (1) into variation of electrical resistance.
Description
1 L'invention concerne le domaine du serrage de tirefonds ou boulons sur rails ferroviaires par des machines spécialisées appelées tirefonneuse ou machine de tirefonnage. Plus particulièrement, l'invention concerne le domaine des moyens de contrôle du serrage de ces machines.The invention relates to the field of tightening lag bolts or bolts on railway rails by specialized machines called dragfonneuse or tire pulling machine. More particularly, the invention relates to the field of tightening control means of these machines.
Il est connu de vérifier le couple de serrage des boulons ou tirefonds à l'aide de moyens de mesure mécaniques spécifiques. Ces moyens mécaniques peuvent se présenter sous la forme d'un système « vis-écrou-rondelle » dans lequel une vis comprime un empilage de rondelles élastiques contenues dans un cylindre dont la base est en forme d'écrou. Ce système enregistre l'intégralité du couple développé par la machine et la valeur de couple est visible sur indicateur mécanique avec flèche. Cependant, ce système est encombrant, onéreux et nécessite une mise en place longue et fastidieuse sur un rail ferroviaire. En outre, la lecture de la valeur de couple est fonction de l'opérateur et il n'existe aucune manière d'enregistrer la valeur pour garantir une traçabilité. Une autre solution de contrôle mécanique du couple de serrage consiste à équiper les machines d'un contrôleur comportant quatre éléments de caoutchouc positionnées autour d'une pièce carrée. La partie basse du contrôleur est fixe et la partie haute tourne contre la résistance du caoutchouc, le couple étant affiché sur un indicateur à aiguille. Cette solution présente l'inconvénient d'être peu précise car liée d'une part à la lecture de l'opérateur et d'autre part aux caractéristiques du matériau caoutchouc peu homogène. En outre, cette solution ne présente pas de sauvegarde des valeurs relevées. De plus, les solutions présentées et décrites ci-dessus sont influencées par la température ambiante qui agit sur les matériaux du contrôleur, ce qui peut fausser les valeurs relevées.It is known to check the tightening torque of the bolts or lag bolts using specific mechanical measuring means. These mechanical means may be in the form of a "screw-nut-washer" system in which a screw compresses a stack of elastic washers contained in a cylinder whose base is nut-shaped. This system records the entire torque developed by the machine and the torque value is visible on mechanical indicator with arrow. However, this system is bulky, expensive and requires a long and tedious implementation on a rail rail. In addition, the reading of the torque value depends on the operator and there is no way to record the value to ensure traceability. Another solution for mechanical control of the tightening torque consists in equipping the machines with a controller comprising four rubber elements positioned around a square piece. The lower part of the controller is fixed and the upper part turns against the resistance of the rubber, the torque being displayed on a pointer indicator. This solution has the disadvantage of being imprecise because linked on the one hand to the reading of the operator and on the other hand to the characteristics of the rubber material not homogeneous. In addition, this solution does not present a backup of the read values. In addition, the solutions presented and described above are influenced by the ambient temperature which acts on the materials of the controller, which can distort the values recorded.
L'invention a pour but de remédier à tout ou partie des inconvénients précités. L'invention a pour objet une clé instrumentée de tirefonds comprenant 35 un arbre de transmission présentant une extrémité destinée à coopérer avec un embout conçu pour coopérer avec un tirefond ou un boulon ferroviaire, la clé 3021673 2 instrumentée comprenant en outre un contrôleur de couple de serrage configuré pour mesurer et contrôler le couple du tirefond ou du boulon, caractérisée en ce que le contrôleur de couple comprend au moins un élément de mesure configuré pour mesurer une valeur de couple de serrage en convertissant la déformation de l'arbre 5 de transmission de la clé instrumentée en variation de résistance électrique. La clé instrumentée selon l'invention permet de mesurer des couples en dynamique et en statique. En outre, de par l'utilisation d'au moins un élément de mesure selon l'invention, le relevé des valeurs est précis et répétable au sens où les 10 valeurs sont relevées et mesurées non pas par l'opérateur mais par un élément de mesure objectif. De plus, selon l'invention, le contrôleur de couple est peu encombrant et permet un usage rapide et direct sur les machines et les tirefonds ou boulons/écrous.The object of the invention is to remedy all or some of the aforementioned drawbacks. The invention relates to an instrumented key lag bolt comprising a drive shaft having an end intended to cooperate with a tip designed to cooperate with a lag bolt or a rail bolt, the instrumented key 3021673 2 further comprising a torque control device. clamp configured to measure and control the torque of the lag bolt or bolt, characterized in that the torque controller comprises at least one measuring element configured to measure a torque value by converting the deformation of the transmission shaft the instrumented key in electrical resistance variation. The instrumented key according to the invention makes it possible to measure couples dynamically and statically. In addition, by the use of at least one measuring element according to the invention, the reading of the values is precise and repeatable in the sense that the values are recorded and measured not by the operator but by an element of objective measure. In addition, according to the invention, the torque controller is compact and allows quick and direct use on machines and lag screws or bolts / nuts.
15 Selon une caractéristique de l'invention, le contrôleur de couple comprend au moins un deuxième élément de mesure, le deuxième élément de mesure étant positionné de manière diamétralement opposée par rapport au premier élément de mesure. Ainsi, la mesure du couple de serrage est plus précise qu'avec un seul élément de mesure. En outre, grâce cette configuration à au moins deux 20 éléments de mesure, on obtient une mesure de couple qui, par le biais de l'unité de gestion électronique, compense les effets des variations de température. Ainsi, le contrôleur de couple peut mesurer le couple sans être soumis à l'influence de la variation de température ambiante.According to one characteristic of the invention, the torque controller comprises at least one second measuring element, the second measuring element being positioned diametrically opposite to the first measuring element. Thus, the measurement of the tightening torque is more accurate than with a single measuring element. In addition, thanks to this configuration with at least two measuring elements, a torque measurement is obtained which, by means of the electronic management unit, compensates for the effects of temperature variations. Thus, the torque controller can measure the torque without being influenced by the variation of ambient temperature.
25 Préférentiellement, le contrôleur de couple comprend au moins quatre éléments de mesure dont deux au moins sont conçus pour mesurer le couple de serrage et deux autres au moins sont conçus pour compenser les variations de température.Preferably, the torque controller comprises at least four measuring elements of which at least two are designed to measure the tightening torque and at least two others are designed to compensate for temperature variations.
30 Selon une caractéristique de l'invention, au moins un élément de mesure est un extensomètre, également appelé jauge de déformation. Préférentiellement, tous les éléments de mesure sont des extensomètres. Selon une caractéristique de l'invention, au moins un élément de mesure 35 est positionné sur l'arbre de transmission de la clé instrumentée, de manière à mesurer directement la déformation de l'arbre de transmission de la clé 3021673 3 instrumentée. Préférentiellement, tous les éléments de mesure sont positionnés sur l'arbre de transmission de la clé instrumentée. Selon une caractéristique de l'invention, au moins un élément de mesure 5 est collé au moins en partie sur l'arbre de transmission de la clé instrumentée. Préférentiellement, tous les éléments de mesure sont collés au moins en partie sur l'arbre de transmission de la clé instrumentée. Selon une caractéristique de l'invention, le contrôleur de couple 10 comprend un boitier, de préférence cylindrique, dans lequel est positionnée une unité de gestion électronique reliée à au moins un élément de mesure. Avantageusement, le boitier du contrôleur de couple est positionné au niveau de l'arbre de transmission de la clé instrumentée.According to a characteristic of the invention, at least one measuring element is an extensometer, also called a strain gauge. Preferably, all the measuring elements are extensometers. According to a characteristic of the invention, at least one measuring element 35 is positioned on the transmission shaft of the instrumented key, so as to directly measure the deformation of the transmission shaft of the instrumented key 3021673. Preferably, all the measuring elements are positioned on the transmission shaft of the instrumented key. According to a characteristic of the invention, at least one measuring element 5 is glued at least in part on the transmission shaft of the instrumented key. Preferably, all the measuring elements are glued at least in part on the transmission shaft of the instrumented key. According to a characteristic of the invention, the torque controller 10 comprises a housing, preferably cylindrical, in which is positioned an electronic management unit connected to at least one measuring element. Advantageously, the housing of the torque controller is positioned at the transmission shaft of the instrumented key.
15 Selon une caractéristique de l'invention, le boitier comprend un interrupteur conçu pour la mise en fonctionnement du contrôleur de couple de serrage. Selon une caractéristique de l'invention, le contrôleur de couple comprend au moins un organe de communication de données destiné à coopérer avec 20 une unité de gestion de données configurée pour recueillir et stocker des données de valeur de couple mesurées par le contrôleur de couple. De préférence, l'organe de communication est placé dans le boitier du contrôleur de couple. Avantageusement, l'organe de communication transmet les données par ondes radio ou WIFI ou tout autre système sans fil d'envoi de données.According to one characteristic of the invention, the housing comprises a switch designed for operating the tightening torque controller. According to a feature of the invention, the torque controller comprises at least one data communication member for cooperating with a data management unit configured to collect and store torque value data measured by the torque controller. Preferably, the communication member is placed in the housing of the torque controller. Advantageously, the communication element transmits the data by radio waves or WIFI or any other wireless data sending system.
25 Selon une caractéristique de l'invention, le contrôleur de couple est autonome électriquement et comprend une batterie. Selon une caractéristique de l'invention, la clé instrumentée est 30 escamotable facilitant ainsi le retrait de la clé de la machine. L'invention a également pour objet un ensemble de contrôle de couple comportant une clé instrumentée selon l'invention et une unité de gestion de données configurée pour recueillir, stocker et préférentiellement afficher les données 35 de valeur de couple mesurées par le contrôleur de couple. Ainsi, les valeurs de couple 3021673 4 mesurées sont enregistrées, ce qui permet de garder une trace des opérations effectuées par les opérateurs. L'invention a également pour objet une machine de tirefonnage 5 comprenant au moins une clé instrumentée selon l'invention ou au moins un ensemble de contrôle de couple comme décrit plus haut selon l'invention. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation selon la présente invention, donné à titre 10 d'exemple non limitatif et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels: la figure 1 représente une vue partielle en perspective de la clé instrumentée selon l'invention, la figure 2 représente une vue en perspective d'un contrôleur de 15 couple équipant la clé instrumentée représentée en figure 1, la figure 3 est une vue en perspective du contrôleur de couple représenté en figure 2 sans le boitier, la figure 4 est une vue en perspective d'une machine de tirefonnage en utilisation comportant une clé instrumentée selon l'invention et, 20 la figure 5 est un schéma illustrant la gestion des données de valeur de couple au sein de la clé instrumentée selon l'invention. Comme illustré aux figures 1 à 4, l'invention concerne une clé instrumentée 1 comportant un arbre de transmission 5 présentant une extrémité 5b.According to one characteristic of the invention, the torque controller is electrically autonomous and comprises a battery. According to a feature of the invention, the instrumented key is retractable thus facilitating the removal of the key from the machine. The invention also relates to a torque control assembly comprising an instrumented key according to the invention and a data management unit configured to collect, store and preferentially display the torque value data measured by the torque controller. Thus, the measured torque values 3021673 4 are recorded, which makes it possible to keep a record of the operations performed by the operators. The invention also relates to a tying machine 5 comprising at least one instrumented key according to the invention or at least one torque control assembly as described above according to the invention. The invention will be better understood from the following description, which refers to an embodiment according to the present invention, given by way of nonlimiting example and explained with reference to the appended diagrammatic drawings, in which: FIG. FIG. 1 shows a partial perspective view of the instrumented key according to the invention, FIG. 2 represents a perspective view of a torque controller fitted to the instrumented key shown in FIG. 1, FIG. 3 is a perspective view of FIG. torque controller shown in FIG. 2 without the case, FIG. 4 is a perspective view of a drawing machine in use comprising an instrumented key according to the invention and FIG. 5 is a diagram illustrating the management of the data of FIG. torque value within the instrumented key according to the invention. As illustrated in FIGS. 1 to 4, the invention relates to an instrumented key 1 comprising a transmission shaft 5 having an end 5b.
25 L'arbre de transmission 5 de la clé instrumentée 1 présente à son extrémité 5b un embout 3 appelé aussi douille destiné à coopérer avec un tirefond 200 ou un boulon de forme complémentaire. Selon l'invention, la clé instrumentée 1 est équipée d'un contrôleur de 30 couple 4 positionné au niveau de l'arbre de transmission 5 de la clé instrumentée 1. Plus précisément le contrôleur de couple 4 est fixé sur l'arbre de transmission 5 de la clé instrumentée 1 qui le traverse de part en part. Avantageusement, la clé instrumentée 1 comprend un dispositif de solidarisation (non référencé) conçu pour solidariser au moins en rotation la clé instrumentée 1 avec la machine de tirefonnage 100. Le dispositif de solidarisation 3021673 5 peut être par exemple un assemblage mâle/femelle maintenu assemblé par une goupille. En figure 2 est représenté le contrôleur de couple 4 comprenant un 5 boitier 11 et deux portions 5a, 5b saillantes positionnées de part et d'autre du boitier 11, formant l'arbre de transmission 5 de la clé instrumentée 1. La portion 5a est destinée à la coopération avec l'arbre de transmission 2 de la machine de tirefonnage 100. Selon l'invention, l'arbre de transmission 2 de la machine de tirefonnage 10 100 transmet le couple de la machine à l'arbre de transmission 5 de la clé instrumentée 1. Comme illustré en figure 2, un interrupteur 8 est saillant du boitier 9 et est configuré pour la mise en route de la clé instrumentée.The transmission shaft 5 of the instrumented key 1 has at its end 5b a tip 3 also called socket intended to cooperate with a tie rod 200 or a bolt of complementary shape. According to the invention, the instrumented key 1 is equipped with a torque controller 4 positioned at the transmission shaft 5 of the instrumented key 1. More precisely, the torque controller 4 is fixed on the transmission shaft 5 of the instrumented key 1 which passes through it from side to side. Advantageously, the instrumented key 1 comprises a securing device (not referenced) designed to secure at least in rotation the instrumented key 1 with the tapping machine 100. The securing device 3021673 5 may be for example a male / female assembly held together. by a pin. In FIG. 2 is represented the torque controller 4 comprising a housing 11 and two protruding portions 5a, 5b positioned on either side of the housing 11, forming the transmission shaft 5 of the instrumented key 1. The portion 5a is intended for cooperation with the transmission shaft 2 of the tugging machine 100. According to the invention, the transmission shaft 2 of the tugging machine 100 transmits the torque of the machine to the transmission shaft 5 of the machine. the instrumented key 1. As illustrated in FIG. 2, a switch 8 protrudes from the housing 9 and is configured to start the instrumented key.
15 Pour plus de visibilité, le contrôleur 4 est représenté en figure 3 sans le boitier 11. Dans l'exemple illustré en figure 3, le contrôleur de couple 4 comprend deux éléments de mesure 7 configurés pour mesurer une valeur de couple de serrage en convertissant la déformation de l'arbre de transmission 5 de la clé instrumentée 1 20 en variation de résistance électrique. Les éléments de mesure 7 selon l'invention sont reliés à l'unité de gestion électronique 6 qui les contrôle (voir traits plein et discontinu figure 5). En outre, les éléments de mesure 7 sont positionnés sur l'arbre de transmission 5 de la clé instrumentée 1 de manière diamétralement opposée.For more visibility, the controller 4 is represented in FIG. 3 without the box 11. In the example illustrated in FIG. 3, the torque controller 4 comprises two measuring elements 7 configured to measure a torque value by converting the deformation of the transmission shaft 5 of the instrumented key 1 20 in variation of electrical resistance. The measuring elements 7 according to the invention are connected to the electronic management unit 6 which controls them (see solid lines and discontinuous figure 5). In addition, the measuring elements 7 are positioned on the transmission shaft 5 of the instrumented key 1 in a diametrically opposite manner.
25 Avantageusement, les éléments de mesure 7 sont des extensomètres ou jauges de déformation. Lesdits éléments de mesure 7 sont collés au moins en partie sur l'arbre de transmission 5 de la clé instrumentée 1 avec une colle spécifique. Selon l'invention, l'élément de mesure 7 est positionné directement sur 30 l'arbre de transmission 5 de la clé instrumentée 1 afin de mesurer la déformation dudit arbre de transmission 5 de la clé instrumentée 1 et de le traduire en variation de résistance électrique. La variation de résistance électrique sera ensuite interprétée par une unité de gestion électronique 6 (voir figure 5) en une valeur de couple. Ensuite, l'unité de gestion électronique 6 transmet la variation de résistance 35 interprétée à l'unité de gestion de données 20 de sorte que les données soient mémorisées et affichées pour l'opérateur. Cette unité de gestion de données 20 peut 3021673 6 prendre la forme de PDA, de tablette ou tout autre support d'affichage capable de remplir les fonctions précitées. Selon l'invention, le contrôleur de couple 4 comprend au moins un 5 organe de communication tel qu'un émetteur (non représenté) conçu pour transmettre les valeurs de couple mesurées à l'unité de gestion de données 20 comme représenté en figure 5. Préférentiellement, l'organe de communication est placé dans le boitier 11 du contrôleur de couple 4. Avantageusement, l'émetteur communique avec un récepteur de l'unité de gestion de données 20 via un mode de 10 transmission sans fil qui peut être par WIFI, Bluetooth, ondes radios, ou analogues. Comme illustré en détail à la figure 3, le contrôleur de couple 4 comprend une platine solidaire des portions 5a, 5b de l'arbre de transmission 5 de la clé instrumentée 1. Sur cette platine est fixée l'unité de gestion électronique 6 15 matérialisée par un interrupteur 8 relié à une carte électronique 9 et une batterie 10. L'interrupteur 8 est représenté sur la figure 2 et l'évidement 8a dans lequel ledit interrupteur 8 se positionne sur la platine est représenté en figure 3. De même, la batterie 10 20 Selon l'invention, l'opérateur, positionne sur l'arbre de transmission 2 de la machine de tirefonnage 100 (représentée en figure 4) la clé instrumentée 1. Une fois positionné, le contrôleur 4 est mis en fonctionnement grâce à l'interrupteur placé sur le boitier 9. L'opération de contrôle du serrage peut commencer. Les valeurs recueillies par l'élément de mesure 7 sont interprétées par l'unité de gestion 25 électronique 6, puis stockées et affichées via l'unité de gestion de données 20. L'opérateur peut ainsi savoir si le serrage est conforme et s'assurer que les opérations de serrage sont réalisées conformément à la norme. Bien entendu, la clé instrumentée peut être installée sur n'importe quelle 30 machine nécessitant un étalonnage préalable au serrage et l'invention ne se limite pas au domaine des machines de tirefonnage. En effet, la clé instrumentée selon l'invention, permet d'étalonner les outils de mesure déjà présent sur les machines de serrage par exemple ou bien d'étalonner la machine elle-même lorsque ladite machine n'est pas équipée de tels outils de mesure.Advantageously, the measuring elements 7 are extensometers or strain gauges. Said measuring elements 7 are glued at least in part on the transmission shaft 5 of the instrumented key 1 with a specific adhesive. According to the invention, the measuring element 7 is positioned directly on the transmission shaft 5 of the instrumented key 1 in order to measure the deformation of said transmission shaft 5 of the instrumented key 1 and translate it into resistance variation. electric. The variation of electrical resistance will then be interpreted by an electronic management unit 6 (see FIG. 5) into a torque value. Then, the electronic management unit 6 transmits the interpreted resistance variation 35 to the data management unit 20 so that the data is stored and displayed to the operator. This data management unit 20 may take the form of a PDA, tablet or other display medium capable of performing the above functions. According to the invention, the torque controller 4 comprises at least one communication element such as a transmitter (not shown) designed to transmit the measured torque values to the data management unit 20 as shown in FIG. Preferably, the communication element is placed in the housing 11 of the torque controller 4. Advantageously, the transmitter communicates with a receiver of the data management unit 20 via a wireless transmission mode which may be by WIFI , Bluetooth, radio waves, or the like. As illustrated in detail in FIG. 3, the torque controller 4 comprises a plate integral with the portions 5a, 5b of the transmission shaft 5 of the instrumented key 1. On this plate is fixed the electronic management unit 6 15 materialized by a switch 8 connected to an electronic card 9 and a battery 10. The switch 8 is shown in Figure 2 and the recess 8a wherein said switch 8 is positioned on the plate is shown in Figure 3. Similarly, the According to the invention, the operator positions the instrumented key 1 on the transmission shaft 2 of the tugging machine 100 (shown in FIG. 4). Once positioned, the controller 4 is put into operation thanks to the switch placed on the housing 9. The tightening control operation can begin. The values collected by the measuring element 7 are interpreted by the electronic management unit 6, then stored and displayed via the data management unit 20. The operator can thus know if the clamping is compliant and ensure that the tightening operations are performed according to the standard. Of course, the instrumented key can be installed on any machine requiring calibration before tightening and the invention is not limited to the field of drawing machines. Indeed, the instrumented key according to the invention makes it possible to calibrate the measuring tools already present on the clamping machines for example or to calibrate the machine itself when said machine is not equipped with such tools. measured.
35 3021673 7 Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux figures annexées. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de 5 l'invention.Of course, the invention is not limited to the embodiment described and shown in the accompanying figures. Modifications are possible, in particular from the point of view of the constitution of the various elements or by substitution of technical equivalents, without departing from the scope of protection of the invention.
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