FR2467059A1

FR2467059A1 - Circuit de commande de declenchement et outil portatif de fixation d'agrafes a commande electronique

Info

Publication number: FR2467059A1
Application number: FR8021717A
Authority: FR
Inventors: Edward Eugene Barrett; Steven Hahn; Albert Lensky; Morris Pinczewski; Seymour Sobelman
Original assignee: Swingline Inc
Current assignee: Swingline Inc
Priority date: 1979-10-12
Filing date: 1980-10-10
Publication date: 1981-04-17
Also published as: JPS5695589A; IT1130531B; IT8068570A0; FR2467059B1; US4293088A; NL8005513A; DE3038857A1; CA1153450A

Abstract

L'invention concerne un outil portatif de fixation d'agrafes à commande électronique. Elle se rapporte à un outil dans lequel deux courses d'enfoncement d'une même agrafe sont commandées par un circuit électronique qui comporte un thyristor monté en série avec la bobine d'un électro-aimant. Un transistor Q1 commande la conduction du thyristor, grâce à la charge accumulée dans un condensateur C1, mais un transistor Q3 permet la décharge de ce condensateur de manière que le thyristor ne soit déclenché que pendant deux demi-cycles successifs de même polarité. Application aux agrafeuses électriques. (CF DESSIN DANS BOPI)

Description

La présente invention concerne les outils de

mise en place d'organes de fixation à commande électri-

que et plus précisément des dispositifs de ce type ayant un circuit électronique de commande de l'application de plusieurs impulsions électroniques unidirectionnelles à un électro-aimant qui commandent une lame d'entraînement

d'organes de fixation ou agrafes de l'outil. De cette ma-

nière, une agrafe unique subit un même nombre déterminé

de courses d'entraînement à chaque commande de l'outil.

Un dispositif empêche aussi l'avance de plusieurs agrafes

sur le trajet de la lame d'entraînement pendant les cour-

ses commandées par une seule mise en action de l'outil.

La demande de brevet français n0 78.15 618 dépo-

sée le 25 mai 1978 décrit un instrument d'entraînement d'agrafes à commande électronique. Cette demande de brevet

décrit un circuit comprenant uniquement des diodes, des ré-

sistances, des condensateurs et un seul thyristor triode

à blocage inverse, pour la transmission d'un nombre pré-

déterminé d'impulsions unidirectionnelles de courant à l'électro-aimant pendant des demi-cycles consécutifs de même polarité d'un courant alternatif si bien que la lame d'entraînement commande un nombre prédéterminé de courses d'entraînement, deux de préférence, pour une seule mise

en action de l'outil. Cette demande de brevet décritaus-

si une variante de dispositif mécanique, commandé par le mécanisme de mise en action de l'outil et destiné à empêcher l'avance de plus d'un organe de fixation ou d'une agrafe d'une bande d'agrafes sur le trajet de la lame

d'entraînement pour une seule mise en action de l'outil.

L'invention concerne un outil de fixation d'agrafes à commande électrique et à double isolement, ayant un circuit électronique de commande de déclenchement monté à l'intérieur et destiné à provoquer deux courses d'entraînement d'une agrafe, et un dispositif empêchant

l'avance d'une seconde agrafe suivant le trajet d'entraine-

ment lorsqu'une première agrafe est en cours d'entraînement.

L'invention met en oeuvre un circuit de commande de déclenchement à deux coups dans lequel un thyristor triode à blocage inverse est déclenché deux fois par un

circuit de synchronisation qui contient des transducteurs.

Le circuit de déclenchement peut être utilisé avec une excitation par le réseau d'alimentation en courant alterna- tif à 110 ou 220 V, suivant les valeurs des différents composants du circuit. Le redressement dans le circuit, quel que soit son mode de fonctionnement, est assuré par

un condensateur.

D'autres caractéristiques et avantages de l'in-

vention ressortiront mieux de la description qui va suivre,

faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une coupe transversale d'un outil de fixation à double isolement selon l'invention

- la figure 2 est une perspective éclatée repré-

sentant la disposition relative de l'ensemble à électro-

aimant et lame d'entraînement à double isolement de l'ou-

til de la figure 1; - la figure 3A est une coupe verticale suivant la ligne 3-3 de la figure 1,.représentant une construction moulée autour des conducteurs qui rejoignent une borne; - la figure 3B est une coupe verticale analogue à la figure 3A dans laquelle les conducteurs rejoignant la borne sont isolés individuellement;

- la figure 4 est une perspective sous forme écla-

tée des parties avant du boîtier externe de l'outil;

- la figure 5 est un schéma électrique d'un cir-

cuit générateur d'impulsions qui commande deux courses pour

chaque mise en action de la gâchette et qui peut être ali-

menté par un courant alternatif à 110 V ou 220 V; et

- la figure 5A représente une variante d'une par-

tie du circuit électrique de la figure 5 dans laquelle un composant supplémentaire est ajouté entre les deux bornes

d'alimentation en courant alternatif, sous forme d'une ca-

ractéristique de sécurité pouvant être utilisée quelle que soit la tension d'alimentation alternative, 110 V ou 220 V. On considère d'abord le circuit électronique de

l'outil selon l'invention.

Les circuits des figures 5 et 5A représentent

deux variantes assurant la commande de deux courses d'en-

trainement d'une agrafe pour chaque mise en action de la gâchette, dans l'outil électrique selon l'invention. Le circuit peut être alimenté parun courant alternatif en V ou 220 V suivant les valeurs des composants, comme

indiqué dans la suite du présent mémoire.

La figure 5 indique qu'un condensateur Ci est destiné à conserver l'énergie utilsée pour la commande de la gâchette du thyristor triode à blocage inverse. Ce condensateur Ci est chargé lorsque le commutateur SW est

ouvert (comme indiqué par la position A), par l'intermé-

diaire d'un circuit diviseur de tension contenant des ré-

sistances R4 et R3, le composant redresseur Dl et la ré-

sistance RI, jusqu'à une tension de l'ordre de 35 V (cette

valeur correspondant à la tension de crête du courant al-

ternatif multipliée par la fraction R3R4). Lorsque le commutateur SW est fermé comme indiqué pour la position

B, cette tension est disponible au collecteur du transis-

tor Qi et une charge supplémentaire du condensateur Cl est empêchée par le circuit peu résistif formé entre le commutateur SW et le condensateur Cl par l'intermédiaire

de la résistance R9.

Les transistors Qi et Q2 et les circuits RC

associés à leurs bases assurent la mise à l'état conduc-

teur du transistor Qi (et en conséquence du thyristor lorsque le commutateur SW est fermé) pendant quelques dizaines de millisecondes suivant immédiatement chaque passage à zéro vers les valeurs positives de la tension

alternative.Les transistors QI et Q2 sont protégés cha-

cun par une diode D2, D3 respectivement.

Le circuit RC qui pilote la base du transistor QI a une constante de temps qui est approximativement 10 fois inférieure à celle du circuit RC qui pilote la base du transistor Q2. Lorsque ce dernier conduit, il verrouille la base du transistor Qi à une valeur telle que ce dernier ne conduit pas. Le transistor Ql ne conduit

donc que pendant le court temps correspondant à la diffé-

rence entre les constantes de temps des circuits R8C2 et R7C3. Le résultat est que, lorsque le commutateur SW est fermé et le condensateur Cl est chargé, le transistor Qi

transmet une impulsion à la gâchette du thyristor et pro-

voque sa conduction juste après chaque passage à zéro de

la tension alternative vers les valeurs positives.

Le condensateur Cl accumule suffisamment d'éner-

gie pour qu'il permette au transistor QI de transmettre une

impulsion au thyristor pendant un certain nombre de demi-

cycles positifs consécutifs. La charge extraite du conden-

sateur Ci chaque fois que le transistor Qi provoque la conduction du thyristor est relativement faible car le

transistor Qi ne conduit que pendant un court moment, comp-

te non tenu du fonctionnement du transistor Q3, décrit dans

la suite du présent mémoire.

Le condensateur Cl doit être déchargé avant le

troisième demi-cycle positif afin que le thyristor ne puis-

se pas être déclenché pendant plus de deux demi-cycles positifs consécutifs. Un circuit amortisseur RC comprenant une résistance R2 et un condensateur C5, placé aux bornes

du thyristor, est destiné à empêcher un déclenchement er-

roné du thyristor par les pointes de tension de faible va-

leur.

Le condensateur C4 et la résistance R6 sont sou-

mis à la tension d'alimentation lorsque le thyristor ne

conduit pas. Ce condensateur C4 reçoit une onde sinusol-

dale ayant une tension de crête de 3,3 V en retard de 900 par rapport à la tension de ligne. Lorsque le thyristor conduit, lamoitié positive de la tension de ligne n'est

pas appliquée au condensateur C4 et à la résistance R6.

Lorsque le thyristor passe à l'état conducteur, la ten-

sion appliquée au condensateur C4 est égale à -3,3 V. Pendant le demicycle de conduction du thyristor, ce condensateur se décharge légèrement. Pendant le premier demi-cycle négatif après la conduction du thyristor, le condensateur C4 se charge à -9,9 V. Le transistor Q3 est utilisé dans son mode de fonctionnement à claquage inverse. Ainsi, son électrode de commande est coupée afin que son fonctionnement soit analogue à celui d'une diode de Zener. Le transistor Q3 ne conduit que lorsque la tension appliquée entre son collecteur et son émetteur dépasse 6,6 V environ (pour

1 PA environ).

Lorsque le transistor Q3 conduit, il empêche la conduction par la base du transistor Q2 pendant un temps supérieur à celui quepermet normalement la constante de

temps fixée par la résistance R7 et le condensateur C3.

Comme le transistor Q2 est maintenu à l'état non conduc-

teur pendant plus longtemps qu'il n'est normal, le tran-

sistor Qi reste plus longtemps à l'état conducteur après

le passage à zéro vers les valeurs positives de la ten-

sion alternative. Ce temps supplémentaire de conduction du transistor Qi lui permet de décharger convenablement le condensateur Cl et limite donc le fonctionnement du circuit à la transmission de deux demi-cycles positifs

consécutifs à la bobine de l'outil.

Le circuit se rétablit pour son prochain déclen-

chement à deux coups lorsque le commutateur est relaché et le condensateur Cl peut se recharger. En même temps que cette charge, le condensateur C4 se décharge de sa tension continue à travers la résistance R6 puisqu'il ne subit alors que la tension alternative. Un circuit alternatif

de 12 V nécessite un tiers de seconde environ pour le re-

tour dans des conditions permettant un nouveau cycle de deux courses. Si le circuit doit être déclenché avant

l'écoulement de ce temps de récupération d'un tiers de se-

conde, il peut être déclenché avec une seule course au lieu

de deux.

Le tableau I indique les valeurs des composants dans le cas d'un circuit alimenté en courant alternatif à Hz et 110 V.

TABLEAU I

Composant Valeur R-1 100 kR

R-2 470 Q

R-3 27 kn R-4 100 kO

R-5 1 000

R-6 560 kP R-7 1 000 kP R-8 100 kS C-1 1 pF C-2 0,001 pF

C-3 0,001 VF

C-4 0,15 pF C-5 0,047 pF La diode D1 est une diode au silicium de 75 V et mA (par exemple de type IN914 ou IN914A). La diode D2 est une diode au silicium de 400 V et

3 A (par exemple de type MR 504 de "Motorola").

Les transistors Q1 et Q2 sont des transistors au silicium de type NPN ayant les paramètres suivants: Vceo = 40, hfe = 50 à 300, intensité maximale = 200 mA (il

s'agit par exemple de transistors 2N3904 ou équivalent).

Le thyristor triode à blocage inverse est du type 200 PRV, 8 A, ayant un courant de gâchette Igt max=25 mA pour un circuit à 120 V.

Le transistor Q3 est un transistor de signalisa-

tion au silicium ayant une tension de claquage en inverse Vceo = 6,6 V 20 % à 1 mA avec une dissipation maximale r

de 25 mW.

Dans un circuit alternatif à 60 Hz et 220 V, les valeurs des composants sont les mêmes que dans le tableau

I, à l'exception des composants du tableau II.

TABLEAU II

Composant Valeur R-4 220 k2 R-6 1 200 kn R-7 2 200 kP R-8 220 kO Le thyristor utilisé dans le circuit à 220 V

est du type 400 PRV, 15 A avec un courant maximal de gâ-

chette de 25 m.A.

Dans le circuit à 220 V, le thyristor doit être protégé contre le dépassement par les tensions parasites de réseau des tensions nominales de claquage et inverse maximale. Un condensateur ou une varistance doit être monté directement aux bornes du réseau comme indiqué par le rectangle sur la figure 5A afin que la tension de crête du réseau soit limitée. Un condensateur de 0,1 pF assure la protection contre une tension parasite du réseau de 3 A pendant 10 ps ou 10 A pendant 3 ps, coincidant avec une crête de la tension du réseau, la valeur nominale absolue du thyristor étant de 600 V. Une varistance donne une

reilleure protection et elle est préférable à un condensateur.

Bien qu'on ait décrit et représenté les différents circuits sous forme séparée, ils peuvent évidemment être

sous forme d'un circuit intégré.

On considère maintenant la réalisation mécanique

de l'outil selon l'invention. La figure 1 indique la par-

tie avant comporte un ensemble ayant une armature et faisant

partie d'un pistolet électronique d'agrafage de type porta-

tif, appliquant deux impulsions et à double isolement.

L'ensemble à armature est représenté plus en détail sur la perspective éclatée de la figure 2. Cet ensemble comporte

un cylindre ou une enceinte interne 280 de matière plas-

tique ayant deux orifices 282 de grande dimension et deux orifices circulaires 284 qui sont utiles pour la réduction de l'échauffement de l'outil en cours d'utilisation. Les orifices circulaires 284 facilitent aussi l'alignement convenable du cylindre 280 par mise en butée contre une découpe 285 qui est représentée sur la figure 4. Un tampon isolant déformable 290 est emmanché avec frottement sous

la partie supérieure du cylindre 280. Ce tampon 290 a aus-

si deux orifices circulaires 292 alignés sur les orifices 284 du cylindre 280 et facilitant, en coopération avec

ce dernier, la ventilation de l'outil.

L'ensemble comprenant la lame d'entraînement com-

porte un plongeur 260, un capuchon 270 et une lame 320

d'entraînement. Le capuchon 270 relie la lame 320 au plon-

geur 260 et les isole l'un par rapport à l'autre. Le plon-

geur 260 est formé par un morceau plein de matière magné-

tique ayant une cavité 276 dans la partie centrale de son extrémité inférieure afin que le capuchon 270 puisse être moulé à l'intérieur. -De cette manière, la lame 320 est isolée par rapport au plongeur 260. La partie supérieure du capuchon 270 a une forme générale cylindrique, sauf à un emplacement 275 qui comporte un plat permettant la sortie de l'air lorsque le capuchon est introduit dans la cavité 276 du plongeur. De cette manière, le capuchon 270 peut pénétrer entièrement dans la cavité 276. Un ressort assure en outre le rappel de l'ensemble à lame vers la

position haute ou en retrait.

Un ensemble à électro-aimant est aussi représenté sur la perspective éclatée de la figure 2. Cet ensemble comporte un enroulement 300 formé sur un bobineau 302. Ce dernier a une âme 305 qui se prolonge et dépasse aux deux

extrémités sur une distance suffisante pour que le phéno-

mène de grimpement électrique soit évité. Cette caractéris-

tique est nécessaire au double isolement de l'outil. Un manchon isolant 310 de recouvrement formé avantageusement

d'une bande mince d'une matière plastique souple, est en-

roulé autour de l'enroulement 300. L'ensemble à électro-

aimant comporte aussi une plaque métallique annulaire 315

d'extrémité et un boîtier métallique 340. Un tampon iso-

lant déformable 330 est placé à la face inférieure de l'enroulement 300, entre la plaque 315 d'extrémité et le

boîtier 340.

L'outil monté est représenté en coupe partielle

sur la figure 1 sur laquelle on peut comprendre le fonc-

tionnement. Lorsque la gâchette T est enfoncée, le circuit

est alimenté comme décrit précédemment et l'électro-

aimant 300 reçoit des impulsions. Le plongeur 260 est chassé vers le bas vers le centre de l'électro-aimant alimenté et la lame 320 d'entraînement qui est fixée au plongeur descend aussi et frappe l'agrafe qui se trouve à l'avant d'une série d'agrafes F. L'agrafe entraînée

est frappée deux fois par la lame 320 alors que les agra-

fes suivantes ne peuvent pas se déplacer vers la position d'entraînement car elles sont maintenues par la pince C. Les détails mécaniques et le fonctionnement de cette pince C figurent dans la demande de brevet des Etats-Unis

d'Amérique n0 880 846 déposée le 23 février 1978.

La figure 3A représente deux conducteurs 90 en-

robés dans un organe moulé 92. Dans une variante de ca-

ractéristique de sécurité de cet outil, les conducteurs 90

peuvent être isolés individuellement par un manchon 94 com-

me représenté sur la figure 3B. Le manchon 94 est lui-même

entouré dans un cordon 96.

La construction à deux coquilles de l'outil

est représentée sur la figure 4, sans les éléments internes.

Chaque demi-coquille 200 a plusieurs trous évents supé-

rieurs 210 au voisinage du cylindre 280 et des orifices

inférieurs 205 en forme de volet au voisinage de l'ensem-

ble à électro-aimant afin que l'outil ne présente pas

de surchauffe lors d'un fonctionnement répété.

Claims

REVENDICATIONS

1. Circuit de commande de déclenchement pour outil électrique portatif de fixation d'agrafes, du type qui comprend un dispositif d'entraînement d'une agrafe, un électro-aimant ayant une bobine destinée à créer un champ

magnétique et une armature raccordée au dispositif d'en-

traînement et destinée à propulser celui-ci axialement par rapport à la bobine lorsque celle-ci est alimentée,

un circuit électronique de commande de déclenchement re-

lié à l'électro-aimant afin que celui-ci reçoive deux im-

pulsions unidirectionnelles de courant d'une source de

courant alternatif reliée au circuit de commande de dé-

clenchement, et un dispositif destiné à empêcher l'en-

traînement de plus d'une agrafe pendant une seule mise en

action de l'outil, ledit circuit de commande de déclenche-

ment étant caractérisé en ce qu'il comprend a) un dispositif à conduction unidirectionnelle

commandée (thyristor) destiné à redresser un courant al-

ternatif et comprenant au moins trois bornes dont une

gâchette, -

b) un premier circuit reliant l'électro-aimant (bobine) et le dispositif à conduction commandée en série avec la source de courant alternatif, c) un dispositif de commutation (SW) destiné à

fonctionner aléatoirement par rapport aux cycles du cou-

rant alternatif, d) un second circuit commandé par le dispositif de commutation (SW) et destiné à transmettre un courant à la gâchette afin que le discositif à conduction commandée

(thyristor) passe à l'état conducteur pendant un demi-cy-

cle de polarité convenable du courant alternatif après la mise en action du dispositif de commutation (SW), e) un troisième circuit destiné à transmettre un courant suffisant de maintien au dispositif à conduction commandée (thyristor) pour que celui-ci puisse conduire pendant deux demicycles successifs de même polarité du courant alternatif, et

f) un quatrième circuit destiné à retirer suffi-

samment de courant pendant les deux premiers demi-cycles successifs de même polarité du courant alternatif pour que deux impulsions successives de courant au maximum soient transmises à l'électro-aimant pour une seule mise en ac-

tion de l'outil.

2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en

ce que le dispositif à conduction unidirectionnelle comman-

dée (thyristor) est un thyristor triode à blocage inverse.

3. Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que le quatrième circuit comporte plusieurs transistors et un circuit RC ayant une constante de temps déterminée,

associé à chaque transistor.

4. Circuit selon la revendication 3, caractérisé en

ce qu'il comprend en outre un dispositif destiné à empê-

cher le dépassement de la tension de claquage et de la tension maximale en inverse du thyristor par les tensions

transitoires du réseau.

5. Circuit selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte une varistance montée entre les bornes

d'alimentation en courant alternatif.

6. Circuit selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un condensateur monté entre les bornes

d'alimentation du réseau alternatif.

7. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est alimenté par une source de courant alternatif

à 110 V.

8. Circuit selon la revendication 1-, caractérisé en ce qu'il est alimenté par une alimentation alternative à

220 V.

9. Outil électrique de fixation d'agrafes ayant un double isolement, caractérisé en ce qu'il comporte un corps creux ayant une tête allongée destinée à loger un ensemble ayant une armature et qui comporte un cylindre (280) muni d'orifices, un électro-aimant (300), un plongeur (260) qui

se loge dans l'électro-aimant et peuty coulisser axiale-

ment, un tampon isolant (290) séparant le cylindre de la partie supérieure du plongeur, et une lame d'entraînement

(320) raccordée au plongeur et isolée par rapport à celui-

ci afin qu'elle entraîne les agrafes, une poignée creuse dépassant vers l'arrière de la tête et ayant une gâchette (T) et un circuit électronique de commande de déclenchement

monté à l'intérieur et destiné à créer deux courses d'en-

traînement d'une agrafe à la suite de la mise en action de la gâchette (T) , un magasin destiné à contenir plusieurs agrafes, fixé à la tête de manière que les agrafes puissent être entraînées par la lame (320), et un dispositif (C) destiné à empêcher l'avance d'une seconde agrafe sur le

trajet de déplacement axial de la lame d'entraînement pen-

dant l'entraînement d'une première agrafe.

10. Outil selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un mince manchon isolant (310)

enroulé autour de l'électro-aimant.

11. Outil selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif destiné à isoler

l'électro-aimant par rapport à la tête de l'outil.

12. Outil selon la revendication 9, caractérisé en ce que la tête allongée comporte des orifices (205, 210) permettant la dissipation de la chaleur dégagée pendant le

fonctionnement de l'outil.

13. Outil selon la revendication 9, caractérisé en

ce que le circuit de commande de déclenchement est alimen-

té par une source de courant alternatif à 110 V.

14. Outil selon la revendication 9, caractérisé en

ce que le circuit de commande de déclenchement est alimen-

té par une source de courant alternatif à 220 V.