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Etre
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Tric
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DANS
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Est-a
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Lic
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Cer
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Molecule
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carbon
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DES
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protec
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Physical
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7 s
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100 ohms
(1)
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Generic
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metal
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Polymer
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Silicone
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2515344A1
Family ID 2015355
Probable Assignee Black And Decker Inc
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title OUTIL ELECTRIQUE A CONTROLEUR DE COUPLE
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION CONCERNE UN OUTIL ELECTRIQUE, NOTAMMENT UN OUTIL PORTATIF,
POURVU D'UN CONTROLEUR DE COUPLE.
LE CONTROLEUR DE COUPLE UTILISE UN ELEMENT DE MESURE 6 POUR REAGIR SUR
LE MOTEUR ELECTRIQUE 1, 2 DE L'OUTIL, CET ELEMENT DE MESURE 6 ETANT
CONSTITUE PAR AU MOINS UN DETECTEUR DE PRESSION FORME D'UNE MATIERE
PLASTIQUE ELECTRIQUEMENT CONDUCTRICE, DONT LA RESISTANCE ELECTRIQUE
VARIE EN FONCTION DE LA PRESSION EXERCEE, LEDIT ELEMENT DE MESURE
ETANT DISPOSE DANS AU MOINS UN DES PALIERS PORTEURS SOLLICITES PAR LE
COUPLE DE REACTION DU MOTEUR DANS LE CARTER 4 DE L'OUTIL.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention concerne d'une facon generale des outils
electriques, notamment des outils portatifs, et elle a trait plus
particulierement a l'incorporation a un tel outil d'un controleur de
couple pour agir sur le moteur electrique de l'outil. Dans la demande
de brevet allemand publiee sous le No 24 42 260, on decrit un outil
electrique dans lequel la deformation de la poignee par rapport au
carter est mesuree pour le controle, et facultativement, pour la
limitation du couple et pour reduire ainsi le risque d'accidents lors
d'une augmentation excessive de la puissance et du couple de tels
outils Le moteur d'entrainement est commande en fonction de la valeur
mesuree L'outil utilise, pour obtenir cette valeur
de mesure, des jauges de mesure de contraintes ou des resis-
tances piezo-electriques qui sont de preference disposees dans une
zone de section reduite du carter Une determination du couple de cette
maniere presente d'abord l'inconvenient que des jauges de mesure de
contraintes et des detecteurs agissant piezo-electriquement produisent
seulement des
valeurs de mesure tres petites dont le traitement est com-
plique et sujet a des perturbations Une mesure de la con-
trainte du carter dans la zone de la poignee signifie en outre qu'il
est necessaire d'adapter le capteur de mesure,
en meme temps que le circuit, a chaque conception de carter.
En outre, il existe un risque que le systeme de controle ne fonctionne
pas si l'outil, dans des circonstances speciales ou du fait d'une
negligence, n'est pas saisi par la poignee, ou bien si les accessoires
reduisent ou arretent la contrainte
s'exercant sur la poignee.
La presente invention a pour but de resoudre les pro-
blemes precites.
Une matiere plastique conductrice et sensible a une
pression, qui est egalement appelee "matiere plastique con-
ductrice", est connue sous de nombreuses variantes.
Par exemple, dans la demande de brevet allemand mise a l'ins-
pection publique sous le No 25 43 455, on decrit l'utilisa-
tion de caoutchouc de silicone melange avec des particules metalliques
ou de la poudre de carbon pour former une telle
251-5344
matiere L'utilisation d'une matiere plastique conductrice
comme contacteur sensible a la pression en vue d'une protec-
tion contre des surcharges a ete decrite dans le brevet allemand No
'20 45 385 En outre, l'utilisation d'une telle matiere comme
resistance variable de facon continue en vue de la commande de
l'intensite du courant consomme par des dispositifs, par exemple pour
la commande de la vitesse de perceuses portatives, a ete decrite dans
le brevet des
Etats-Unis d'Amerique No 3 386 067.
L'invention a pour but de fournir un outil electrique comportant un
controleur de couple qui soit simple, d'un fonctionnement sur et
sensible et qui puisse etre utilise universellement. Une
caracteristique de la presente invention grace a laquelle cet objectif
est atteint consiste dans l'utilisation d'une matiere plastique
conductrice sensible a une pression
dans un ou plusieurs paliers porteurs du moteur electrique.
En consequence, la presente invention concerne un outil electrique
comportant un carter dans lequel un moteur
electrique est supporte par des paliers, ainsi qu'un contro-
leur de couple pourvu d'un element de mesure servant a four-
nir un signal de sortie agissant sur le moteur electrique.
L'element de mesure comprend au moins un detecteur de pres-
sion comprenant une matiere plastique electriquement con-
ductrice, dont la resistance varie en fonction de la pression exercee
sur elle, et l'element de mesure est associe a au moins un des paliers
porteurs et est sensible au couple de
reaction du moteur electrique dans le carter.
La determination du couple dans le moteur electrique d'entralnement
proprement dit permet d'utiliser commodement l'invention dans des
outils de formes et types differents, par exemple dans des perceuses
portatives electriques, dans des scies portatives, etc Les valeurs de
mesure qui
sont fournies par les detecteurs de pression sont relative-
ment grandes du fait que les variations de resistance Electrique
presentees par la matiere plastique conductrice en fonction des
variations de pression, sont relativement
grandes de plusieurs puissances de dix par exemple.
En consequence, le circuit d'evaluation peut etre simple et
d'un fonctionnement snr Les detecteurs de pression propre-
ment dits peuvent etre robustes, d'un fonctionnement sulr et avoir une
longue duree de service et ils conviennent, par consequent, pour
fonctionner dans les conditions dif- ficiles auxquelles peuvent etre
soumis des outils electriques portatifs. On va decrire differents
modes de realisation de la
presente invention Les detecteurs de pression peuvent com-
prendre des plaquettes de matiere plastique conductrice sensible a la
pression qui sont disposees, en meme temps que deux electrodes, dans
une enceinte formee par deux coquilles mobiles l'une par rapport a
l'autre Au lieu
d'utiliser des coquilles qui sont mobiles l'une par rap-
port a l'autre, on peut employer un carter monobloc elastique. Le
moteur electrique peut avantageusement comporter deux paliers porteurs
places dans des positions opposees et dont un ou bien les deux
contiennent deux detecteurs de pression entre lesquels un element de
pression est place, cet element de pression etant fixe sur le moteur
et les detecteurs de pression etant bloques contre le carter, ou
inversement Les deux detecteurs de pression, qui sont
chacun pourvus d'une plaquette de matiere plastique con-
ductrice sensible a la pression et de deux electrodes, peuvent de
preference etre loges dans un carter commun qui comporte une ouverture
par laquelle passe l'element de pression Les paires de detecteurs de
pression se presentent
alors sous la forme d'un composant maniable et protege.
Si, conformement a un agencement frequemment utilise pour des outils
electriques portatifs, le moteur de l'outil comporte deux meplats qui
sont places l'un a l'oppose de l'autre en section droite, un autre
mode de realisation de
la presente invention consiste a disposer des paliers por-
teurs formes par au moins un detecteur de pression entre
chaque meplat du moteur et une paroi adjacente du carter.
De preference, deux detecteurs de pression sont prevus pour chaque
meplat, les detecteurs etant disposes dans des evidements menages dans
la paroi du carter Si le moteur a tendance a se tordre lorsqu'il est
charge par le couple
de reaction, les paliers porteurs, qui constituent simul-
tanement les detecteurs de pression, sont charges par les meplats
alors inclines et ils fournissent des valeurs de
mesure correspondantes.
Dans le cas le plus simple, on peut utiliser n'importe quel circuit de
mesure qui effectue la mesure de la resistance electrique du detecteur
de pression Cependant, de preference, pour obtenir une augmentation de
sensibilite tout en reduisant simultanement les perturbations, on
branche quatre detecteurs de pression dans un circuit a pont de
maniere que, pour chaque sens de rotation du moteur, les deux
detecteurs de pression sollicites dans le meme sens soient places dans
des diagonales opposees du pont, la tension d'alimentation du circuit
a pont etant appliquee dans une diagonale du pont et la tension de
mesure influencant le moteur etant prise a l'autre diagonale
du pont.
D'autres avantages et caracteristiques de l'invention
seront mis en evidence, dans la suite de la description,
donnee a titre d'exemple non limitatif, en reference aux
dessins annexes dans lesquels:-
la Fig 1 est une coupe schematique d'un moteur elec-
tric comportant quatre detecteurs de pression pour con-
troler le couple, conformement a la presente invention;
-la Fig 2 est une coupe schematique d'un moteur elec-
tric comportant un autre mode de realisation d'un con-
troleur de couple, conforme a la presente invention; la Fig 3 est une
vue en coupe a echelle agrandie
du detecteur de pression utilise dans les-modes de reali-
sation des Fig 1 et 2;
la Fig 4 est une coupe schematique d'un moteur elec-
tric comportant un troisieme mode de realisation d'un con-
troleur de couple, conforme a la presente invention; la Fig 5 est une
vue a echelle agrandie du palier porteur de gauche du moteur de la Fig
4; et la Fig 6 est un schema d'un circuit a pont de mesure utilisable
dans les modes de realisation de la presente invention.
A 5344
La Fig 1 represente schematiquement un moteur elec-
tric d'un outil portatif, par exemple une perceuse elec-
tric, comportant un stator 1 et un rotor 2 qui sont re-
presentes schematiquement sans enroulements et sans autres details
tels que des paliers, des collecteurs, des balais en carbon, des fils,
etc Le stator 1 a une forme exterieure cylindrique pourvue de deux
meplats 3 qui forment des surfaces
planes s'etendant sur le cote superieur et sur le cote infe-
rieur dans la direction de l'axe de rotation Le moteur est supporte
dans un carter d'outil 4 en matiere plastique, qui est represente
seulement schematiquement et dont la forme
est adaptee a celle du stator 1.
A l'oppose des meplats 3, le carter 4 comporte des cavites 5 en forme
de chambres dans lesquelles sont disposes
des detecteurs de pression 6 de section droite rectangulaire.
Sur la Fig 3, on a represente de facon plus detail-
lee les detecteurs de pression Une plaquette 6 a formee d'une matiere
plastique conductrice sensible a une pression est disposee entre deux
demi-coquilles 7 de matiere isolante
qui peuvent etre deplacees l'une par rapport a l'autre.
Entre chaque demi-coquille 7 et la plaquette 6 a, il est prevu une
electrode 8 se presentant sous la forme d'une feuille metallique ou
d'une plaquette metallique Des fils electriques 9 relient l'electrode
8 a l'exterieur du detecteur 6 Surla Fig 3, le detecteur de pression 6
a ete represente dans une position legerement ecartee pour faciliter
la comprehension du dessin En fonctionnement,
les coquilles 7 s'appliquent etroitement contre la pla-
quette 6 a, avec interposition des electrodes 8 La resis-
tance mesuree entre les electrodes 8 varie fortement avec la pression
exercee-sur les coquilles 7, par exemple entre 1 megohm en l'absence
de pression et 100 ohms pour la pression maximale La gamme de
resistance peut etre influencee par le choix de la matiere plastique
conductrice sensible a la pression ainsi que par les dimensions et la
forme de la plaquette 6 a, ainsi que les dimensions et la forme de
l'electrode 8, et elle peut etre adaptee a une valeur desiree.
Les detecteurs de pression 6 de la Fig 3, lorsqu'ils sont places dans
les cavites 5, deviennent les paliers porteurs
pour le stator 1 dans le carter 6.
Lorsque le moteur de la Fig 1 est charge, le stator 1 a tendance a
tourner par rapport au carter 4 sous l'effet du couple de reaction du
moteur et, en consequence, ses meplats 3 exercent une pression sur les
paliers porteurs, c'est-a-dire sur les deux detecteurs de pression 6
places dans des positions diagonalement opposees La variation de
resistance en resultant peut etre utilisee dans un circuit suivant
pour limiter le couple, et eventuellement egalement, pour arreter le
moteur De tels circuits sont connus dans
ce domaine et peuvent etre adaptes ou mis au point, en fonc-
tion des proprietes desirees, par un specialiste en la matiere Lorsque
le sens de rotation est inverse, l'autre
paire de detecteurs de pression 6 est sollicitee.
Avantageusement, les detecteurs de pression 6 sont connectes ensemble
pour former un circuit a pont, comme indique sur la Fig 6 Les
resistances sensibles a la pression R qui sont placees dans des
positions mutuellement opposees dans le moteur sont egalement placees
dans des branches diagonalement opposees du circuit a pont De la
maniere classique, une tension d'alimentation est appliquee a une
diagonale du pont, tandis que l'autre diagonale du pont
fournit la tension de mesure.
La Fig 2 represente un autre mode de realisation de l'invention Le
stator 1 et le rotor 2 du moteur sont concus d'une maniere semblable
au mode de realisation de la Fig 1 Cependant, le stator 1 a une
section droite cylindrique sans meplats Le moteur est entretoise a
l'aide de deux broches ou courroies 10 qui sont fixees sur le stator
1, entre des paires de detecteurs de pression 6 qui peuvent a nouveau
etre concus conformement a la Fig 3
et qui sont disposes dans des evidements 11 du carter 4.
Des fils 9 assurent la liaison avec un circuit de mesure qui peut a
nouveau contenir un circuit a pont conforme a la Fig 6 Quand le moteur
est charge, deux detecteurs de pression 6, places dans des positions
diagonalement opposees, sont sollicites d'une facon semblable au mode
de realisation de la Fig 1, tandis que les autres detecteurs ne sont
pas
soumis a une charge.
f Le mode de realisation de l'invention represente sur la Fig 4 montre
schematiquement un moteur electrique un peu
different qui comporte a nouveau un stator 1 et un rotor 2.
Dans ce cas egalement, les details du moteur ont ete omis du fait
qu'ils ne sont pas necessaires pour la comprehension de l'invention Le
moteur est supporte dans le carter 4, qui est represente seulement
schematiquement par des parties d'une paroi, a l'aide de paliers
porteurs qui comprennent des paires de detecteurs de pression 12 dont
la structure est representee en detail sur la Fig 5 Chaque paire 12 de
detecteurs de pression represente un composant ferme qui est dispose
dans un evidement 13 du stator 1 et qui est maintenu en place par un
element de pression se presentant sous la forme d'une plaque 14
engagee dans une fente 15 menagee dans la paroi 4 Comme le montre la
Fig 5, deux plaquettes 6 a de section droite rectangulaire, et deux
paires d'electrodes 8 sont chacune disposees dans un carter
ou enceinte 16 se composant d'une matiere isolante.
Entre les deux electrodes interieures 8, la plaque metal-
lic 14 est disposee de facon a former l'element de pression qui
transmet la pression aux plaquettes 6 a en matiere plastique
conductrice La plaque 14 est engagee dans une ouverture laterale 17
pour sortir du carter 16
et elle est fixee dans la fente 15 menagee dans la paroi 4.
Le mode de realisation des Fig 4 et 5 fonctionne de la meme maniere
que ce qui a ete precedemment decrit pour les
modes de realisation des Fig 1 et 2.
Bien entendu, la presente invention n'est nullement limitee aux modes
de realisation decrits et representes; elle est susceptible de
nombreuses variantes accessibles a l'homme de l'art, suivant les
applications envisagees
et sans que l'on ne s'ecarte de l'esprit de l'invention.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONSi. outil electrique, notamment outil portatif,
com-portant un controleur de couple utilisant un element de mesure (
6) pour produire un signal de sortie agissant sur le moteur electrique
( 1, 2) de l'outil, caracterise en ce que ledit element de mesure ( 6)
est constitue par au moins un detecteur de pression ( 6) forme d'une
matiere plastique electriquement conductrice, dont la resistance
electrique varie en fonction de la pression exercee, ledit element de
mesure etant dispose dans au moins un des paliers porteurs absorbant
le couple de reaction du moteur electrique dansle carter ( 4) de
l'outil.2. Outil electrique selon la revendication 1, carac-terise en
ce que chaque detecteur de pression ( 6) comprendune plaquette ( 6 a)
formee d'une matiere plastique conduc-trice sensible a une pression et
deux electrodes ( 8), ladite matiere plastique conductrice et deux
electrodes ( 8) etant disposees dans une enceinte formee par deux
coquilles( 7) qui sont mobiles l'une par rapport a l'autre. 3 Outil
electrique selon la revendication 1, carac-terise en ce qu'il est
prevu deux detecteurs de pression ( 6) entre lesquels un element de
pression ( 10) est dispose, un desdits elements de pression ( 10) et
lesdits detecteurs de pression ( 6) etant fixes sur le moteur ( 1, 2)
tandis quel'autre est maintenu en place dans le carter ( 4).
4. Outil electrique selon la revendication 3, carac-terise en ce que
les deux detecteurs de pression ( 12) precites comprennent chacun une
plaquette ( 6 a) formee d'une matiere plastique conductrice sensible a
'une pression et disposee, en meme temps que deux electrodes ( 8),
dans une enceinte commune ( 16) et en ce que l'element de pression (
14) depasse exterieurement au travers d'une ouverture ( 17) de
laditeenceinte ( 16).
5. Outil electrique selon la revendication 1, carac-terise en ce que
le moteur ( 1, 2) comporte, en section droite, deux meplats ( 3)
places dans des positions opposees et en ce que lesdits paliers
porteurs sont formes par au moins un 9 2515344detecteur de pression (
6) qui est dispose entre chaque meplat ( 3) du moteur ( 1,2) et une
paroi adjacente ducarter ( 4).
6. Outil electrique selon la revendication 5, carac-terise en ce qu'il
est prevu deux detecteurs de pression ( 6) pour chaque meplat ( 3),
lesdits detecteurs de pression ( 6)etant disposes dans des cavites (
5) de la paroi de carter ( 4).
7. Outil electrique selon l'une quelconque des re-vendications l a 6,
caracterise en ce qu'il est prevu quatre detecteurs de pression (R),
lesdits detecteurs de pression etant connectes de facon a former un
circuit a pont de maniere que, pour chaque sens de rotation du moteur,
les deux detecteurs de pression sollicites dans le meme sens soient
places dans des positions diagonalement opposees, en ce que des bornes
d'alimentation en tension du circuit a pont sont reliees a une
diagonale du pont, et en ce quedes bornes de prise d'une tension
mesuree servant a influen-cer le moteur sont reliees al'autre
diagonale du pont.
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