FR2528639A1 - PORTABLE POWER TOOL HAVING A ROTATION SPEED ADJUSTMENT AND TORQUE LIMITATION CIRCUIT - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un outil portatif électrique, notamment une perceuse et une visseuse comportant un circuit de réglage de vitesse de rotatlGo^,et une limitation de couple. The present invention relates to a portable electric tool, in particular a drill and a screwdriver comprising a speed control circuit of rotatlGo ^, and a torque limitation.
Dans des perceuses portatives, qui sont utilisées avec une lame de tournevis serré en position pour le vissage et le dévissage de vis, on doit avoir la possibilité d'effectuer, fréquem & ent en plus du réglage électrique de la vitesse de rotation, également une limitation du couple maximal. Il est alors possible de serrer des vis avec le couple désiré correspondant La même considération s'applique au taraudage de trous et à d'autres opérations. In portable drills, which are used with a screwdriver blade tight in position for screwing and unscrewing screws, there must be the possibility of performing, frequently in addition to the electrical adjustment of the rotation speed, also a limitation of maximum torque. It is then possible to tighten screws with the corresponding desired torque. The same consideration applies to tapping holes and other operations.
Malgré les multiples possibilités, la manoeuvre de tels outils portatifs doit être aussi simple que possible et on doit exclure au maximum les fausses manoeuvres et les opérations dangereuses. Pour résoudre ce problème, l'invention propose un outil portatif électrique du type défini ci-dessus, qui est caractérisé en ce que le limiteur de couple peut être commandé et en ce que, lorsque le limiteur de couple est enclenché, une vitesse de rotation réduite est automatiquement établie. Despite the many possibilities, the operation of such portable tools must be as simple as possible and one must exclude as much as possible false operations and dangerous operations. To solve this problem, the invention provides a portable electric tool of the type defined above, which is characterized in that the torque limiter can be controlled and in that, when the torque limiter is engaged, a speed of rotation reduced is automatically established.
Dans le cas d'une visseuse ou bien d'une perceuse utilisée comme visseuse, on doit notamment opérer avec une vitesse de rotation relativement basse pour pouvoir effectuer correctement le vissage de vis et, d'une manière semblable, le taraudage de trous. A cause d'un manque d'at-tention ou de connaissances, on oublie cependant fréquemment d'enclencher dans de telles opérations une vitesse de rotation réduite. Selon l'invention par contre, une vitesse de rotation réduite est également établie automatiquement lors de l'enclenchement du limiteur de couple.In the case of a screwdriver or else a drill used as a screwdriver, one must in particular operate with a relatively low speed of rotation in order to be able to correctly carry out the screwing of screws and, in a similar manner, the tapping of holes. Due to a lack of attention or knowledge, however, we frequently forget to engage in such operations a reduced rotation speed. According to the invention, on the other hand, a reduced speed of rotation is also established automatically when the torque limiter is engaged.
Ainsi, dans le cas d'un outil portatif comportant un moteur universel actionné par un variateur à comamnde de phase et pourvu d'un circuit de commandé oui de régulation de vitesse de rotation, qui utilise un potentiomètre soumis à une tension continue pour le réglage de la valeur de consigne de la vitesse de rotation, il est prévu qus, lors de l'établissement de la limitation de couple la tension appliquée au potertiomètre soit réduite.Cette réduction de tension a le même effet qu'un réglage du potentiomètre à une tension plus basse et par conséquent le même effet qu'une vitesse de rotation plus faible. ta réduction de tension peut alors être choisie par exemple de manière à obtenir une réduction de moitié de la vitesse de rotation. Thus, in the case of a portable tool comprising a universal motor actuated by a phase control variator and provided with a speed control controlled yes control circuit, which uses a potentiometer subjected to a direct voltage for adjustment of the rotation speed setpoint, it is expected that when the torque limitation is established, the voltage applied to the potertiometer will be reduced. This reduction in voltage has the same effect as adjusting the potentiometer to a lower tension and therefore the same effect as a lower rotation speed. your voltage reduction can then be chosen for example so as to obtain a reduction of half the rotation speed.
Avantageusement ie circuit de limitation de couple peut contenir un premier étage basculant auquel est appliquée une tension proportionnelle au couple et qui, lorsqu'un seuil prédéterminé est atteint, commute d'un premier etat stable dans un second état stable, la sortie de 1'étage basculant ne fournissant une tension continue au potentiomètre qu dans le premier état stable. Advantageously the torque limiting circuit may contain a first tilting stage to which a voltage proportional to the torque is applied and which, when a predetermined threshold is reached, switches from a first stable state to a second stable state, the output of 1 ' tilting stage providing a DC voltage to the potentiometer only in the first stable state.
Lorsqu'alors le seuil prédétermine est atteint, et par conséquent le couple maximal, l'étage basculant commute dans le second état stable et le potentiomètre servant au réglage de la valeur de consigne de la vitesse de rotation est désexcité. Il en résulte un arrêt du moteur par le circuit de commande ou régulation.When the predetermined threshold is then reached, and therefore the maximum torque, the tilting stage switches to the second stable state and the potentiometer used to adjust the setpoint of the speed of rotation is de-energized. This results in an engine stop by the control or regulation circuit.
La tension proportionnelle au couple peut par exemple être produite à l'aide d'une mesure électrique directe en utilisant des capteurs de pression. The voltage proportional to the torque can for example be produced using a direct electrical measurement using pressure sensors.
Une variante de l'invention prévoit cependant que la tension proportionnelle au couple soit dérivée de la chute de tension dans une résistance-shunt prévue dans le circuit d'aXimentation du moteur par redressement au moyen d'un redresseur contenant un amplificateur opra- tionnel. Du fait qu'un tel redresseur fonctionne d'une manière connue également déjà pour de très faibles ten suions, la récistance-gn. nt -3a foin lavoir qu'une très faible valeur. A variant of the invention however provides that the voltage proportional to the torque is derived from the voltage drop in a shunt resistor provided in the motor supply circuit by rectification by means of a rectifier containing an operational amplifier. Because such a rectifier operates in a manner also known already for very low voltages, the recurrence-gn. nt -3a hay wash only a very low value.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le premier étage basculant contient un premier amplificateur opérationnel dont l'entrée inverseuse reçoit la tension proportionnelle au couple dont l'en- trée non inverseuse reçoit une tension de référence réglable représentant la valeur de consigne du couple. According to another characteristic of the invention, the first tilting stage contains a first operational amplifier whose inverting input receives the voltage proportional to the torque whose non-inverting input receives an adjustable reference voltage representing the torque setpoint .
Entre la sortie et l'entrée non inverseuse, il est prévu une diode qui est conductrice lors d'une commutation du premier étage basculant dans le second état stable et qui maintient alors l'étage basculant dans cet état. En conséquence, il suffit d'un dépassement de courte durée du couple maximal réglé pour arrêter en permanence le moteur.Between the output and the non-inverting input, a diode is provided which is conductive during a switching of the first stage tilting into the second stable state and which then maintains the tilting stage in this state. Consequently, a short-term overshoot of the maximum torque set is sufficient to stop the engine permanently.
Selon une autre caractéristique de l'invention, il est recommandé de prévoir un second étage basculant qui reçoit la tension de référence réglable représentant la valeur de consigne du couple et qui, lors de l'établissement d'une limitation de couple, bascule d'un premier dans un second état stable ; la tension de sortie du second étage basculant se trouvant dans le premier état stable maintient le premier étage basculant dans le premier état stable alors que, dans le second état stable, elle provoque une réduction de la tension appliquée au potentiometre. Ainsi il est possible d'une part de régler la limitation de couple sans contacteurs additionnels car le second étage basculant peut être facilement réglé de telle sorte qu'il commute déjà pour une faible tension de référence représentant la valeur de consigne du couple dans le second état stable, en permettant ensuite la réaction du premier étage basculant. D'autre part, en même temps que le second étage basculant commute dans le second état stable, la réduction de la vitesse de rotation est assurée par une diminution de la tension appliquée au potentiomètre. According to another characteristic of the invention, it is recommended to provide a second tilting stage which receives the adjustable reference voltage representing the torque setpoint and which, when establishing a torque limitation, switches a first in a second stable state; the output voltage of the second tilting stage being in the first stable state maintains the first tilting stage in the first stable state whereas, in the second stable state, it causes a reduction in the voltage applied to the potentiometer. Thus it is possible on the one hand to adjust the torque limitation without additional contactors because the second tilting stage can be easily adjusted so that it already switches to a low reference voltage representing the torque setpoint in the second stable state, then allowing the reaction of the tilting first stage. On the other hand, at the same time as the second tilting stage switches to the second stable state, the reduction in the speed of rotation is ensured by a reduction in the voltage applied to the potentiometer.
Pour la mise en pratique de l'invention, il est prévu, selon une autre caractéristique, que le second étage basculant contienne un second amplificateur opérationnel dont l'entrée inverseuse reçoit la tension représentant la valeur de consigne du couple et dont l'entrée non inverseuse reçoit une tension fixe qui est inférieure à la tension de référence pour la plus faible valeur de consigne de couple réglable.En outre, la sortie du second amplificateur opérationnel est reliée, par l'intermédiaire d'une diode conductrice dans le premier état stable, avec l'entrée non inverseuse du premier amplificateur opérationnel tandis que la sortie du premier amplificateur opérationnel est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance et de la sortie du second amplificateur opérationel et par l'intermédiaire d'une diode, conductrice dans son second état stable et d'une résistance-série, avec le point d'alimentation du potentiomètre. For the practice of the invention, it is provided, according to another characteristic, that the second tilting stage contains a second operational amplifier whose inverting input receives the voltage representing the torque setpoint and whose non-input invertor receives a fixed voltage which is lower than the reference voltage for the lowest adjustable torque setpoint. In addition, the output of the second operational amplifier is connected, via a conductive diode in the first stable state. , with the non-inverting input of the first operational amplifier while the output of the first operational amplifier is connected, via a resistor and the output of the second operational amplifier and via a diode, conductive in its second stable state and a series resistance, with the power point of the potentiometer.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée en référence au dessin unique annexé qui représente un schéma du circuit électrique d'une perceuse portative. Other characteristics and advantages of the present invention will be highlighted in the following description, given with reference to the single appended drawing which represents a diagram of the electrical circuit of a portable drill.
Dans le circuit représenté, le moteur de la perceuse est un moteur universel, c'est-à-dire un moteur à collecteur comportant un induit 1 et des enroulements inducteurs 2. La direction du courant dans l'induit 1 peut être inverse à l'aide d'un inverseur bipolaire 3. In the circuit shown, the drill motor is a universal motor, that is to say a collector motor comprising an armature 1 and inductor windings 2. The direction of the current in the armature 1 can be opposite to l using a bipolar inverter 3.
L'alimentation du moteur 1,2 est effectuée à partir du secteur par l'intermédiaire d'un contacteur à touche 5 disposé dans la poignée. En outre, il est prévu dans le circuit principal un triac 6 et une résistance-shunt 7.The motor 1,2 is supplied from the mains by means of a key switch 5 arranged in the handle. In addition, a triac 6 and a shunt resistor 7 are provided in the main circuit.
Pour un réglage de puissance et par conséquent de vitesse de rotation, il est prévu un circuit de commande 8, non représenté en détail et qui se présente sous la forme d'un circuit intégré de commande du commerce. Le circuit de commande 8 produit, à partir de la tension du secteur appliquée par l'intermédiaire du conducteur 9, une tension continue interne de service +Vcc qui sort par l'intermédiaire du conducteur 10. Le déphasage des impulsions d'amorçage appliquées au triac 6 par l'intermédiaire du conducteur et par conséquent la tension efficace appliquée au moteur 1,2 sont déterminés par l'intermédiaire d'une tension redresseuse qui est appliquée au circuit de commande 8 par l'intermédiaire d'un conducteur 12. For power and consequently speed adjustment, a control circuit 8 is provided, not shown in detail and which is in the form of an integrated commercial control circuit. The control circuit 8 produces, from the mains voltage applied via the conductor 9, an internal continuous service voltage + Vcc which leaves via the conductor 10. The phase shift of the ignition pulses applied to the triac 6 via the conductor and therefore the effective voltage applied to the motor 1,2 are determined via a rectifying voltage which is applied to the control circuit 8 via a conductor 12.
La mesure du couple fourni par le moteur 1,2 s'effectue par la mesure du courant efficace appliqué qui passe dans la résistance-shunt 7. La chute de tension se produisant dans celle-ci est transmise par l'intermédiaire de conducteurs 13,14 d'rn circuit de limitation de couple 15 à un boîtier représenté en trait interrompu. A l'intérieur du circuit de limitation 15, la chute de tension dans la résistance-shunt 7 est transmise par l'intermédiaire de deux résistances 16,17 à l'entrée inverseuse ou à l'entrée non inverseuse d'un amplifica teur opérationnel 18, qui constitue en coopération avec des diodes 19,20 ainsi qu'avec une résistance 21 et un condensateur 22, d'une manière connue un redresseur fonctionnant déjà pour de très faibles tensions.La tension positive produite à la sortie 23 du redresseur et qui est filtrée par le condensateur 22 est appliquée par l'intermédiaire d'une résistance 24 à l'entrée inverseuse d'un autre amplificateur opérationnel 25, qui constitue en coopération avec une diode 26, branchée entre sa sortie 27 et son entrée non inverseuse, un étage basculant. L'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel 25 reçoit en outre une tension positive réglable qui est prise à un potentiomètre 28 comportant des résistances-séries 29,30 et qui est dérivée de la tension continue de service +Vcc. The torque supplied by the motor 1,2 is measured by measuring the effective current applied which passes through the shunt resistor 7. The voltage drop occurring in the latter is transmitted via conductors 13, 14 of a torque limiting circuit 15 to a box shown in broken lines. Inside the limiting circuit 15, the voltage drop in the shunt resistor 7 is transmitted via two resistors 16,17 to the inverting input or to the non-inverting input of an operational amplifier. 18, which constitutes in cooperation with diodes 19, 20 as well as with a resistor 21 and a capacitor 22, in a known manner a rectifier already operating for very low voltages. The positive voltage produced at the output 23 of the rectifier and which is filtered by the capacitor 22 is applied via a resistor 24 to the inverting input of another operational amplifier 25, which constitutes in cooperation with a diode 26, connected between its output 27 and its non-inverting input , a tilting floor. The non-inverting input of the operational amplifier 25 also receives an adjustable positive voltage which is taken from a potentiometer 28 comprising series resistors 29,30 and which is derived from the continuous service voltage + Vcc.
A l'aide du potentiomètre 28, on règle le couple maximal pour lequel doit se produire la limitation. Le réglage assure l'application d'une tension de référence positive déterminée à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel 25. Tant que la tension fournie à la sortie du redresseur 18 à 22 est plus faible que cette tension de référence, la sortie 27 de l'amplificateur opérationnel 25 est sollicitee par une haute tension positive qui est à peu près égale a la tension
Vcc.La diode 26 est alors bloquée et la tension positive de sortie de l'amplificateur opérationnel 25 est appliquée par 11 intermédiaire d'une résistance-série 32 à un potentiomètre 33 qui est relié de l'autre coté, par l'interme- diaire d'une autre résistance-série 34 au conducteur de référence commun 14. A l'aide du potentiomètre 33, le circuit de commande peut recevoir d'une manière classique une tension continue réglable par l'intermédiaire du conducteur 12, cette tenson assurant une régulation de la puissance et de la vitesse de rotation du moteur 1,2.Using potentiometer 28, the maximum torque for which the limitation must occur is set. The adjustment ensures the application of a determined positive reference voltage to the non-inverting input of the operational amplifier 25. As long as the voltage supplied to the output of the rectifier 18 to 22 is lower than this reference voltage, the output 27 of operational amplifier 25 is requested by a positive high voltage which is roughly equal to the voltage
The diode 26 is then blocked and the positive output voltage of the operational amplifier 25 is applied via a series resistor 32 to a potentiometer 33 which is connected on the other side, through the diary of another resistance-series 34 to the common reference conductor 14. With the potentiometer 33, the control circuit can receive in a conventional manner a direct voltage adjustable via the conductor 12, this tensor ensuring regulating the power and the speed of rotation of the motor 1.2.
Lorsque la tension fournie par le redresseur à sa sortie 23 dépasse la tension de référence appliquée à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel 25, il apparaît à sa sortie 27 une très faible tension qui est pratiquement égale à la tension dans le conducteur de référence 14. La diode 26 est conductrice de sorte que l'amplificateur opérationnel 25 est maintenu dans cet état. Du fait que le potentiomètre 33 ne reçoit plus maintenant une tension positive, le circuit de commande 8 désexcite le triac 6 et par conséquent le moteur 1,2. De cette manière, l'arrêt est obtenu lors d'un couple déterminé réglé à l'aide du potentiomètre 28. When the voltage supplied by the rectifier at its output 23 exceeds the reference voltage applied to the non-inverting input of the operational amplifier 25, it appears at its output 27 a very low voltage which is practically equal to the voltage in the conductor reference 14. The diode 26 is conductive so that the operational amplifier 25 is maintained in this state. Because the potentiometer 33 no longer receives a positive voltage, the control circuit 8 de-energizes the triac 6 and therefore the motor 1,2. In this way, stopping is obtained when a determined torque is set using potentiometer 28.
Pour l'enclenchement de la limitation de couple et pour la réduction simultanée de la vitesse de rotation lorsque cette limitation de couple est enclenchée, il est prévu un circuit 40 placé dans un boîtier représenté en trait interrompu. Le circuit 40 comporte un étage basculant additionnel pourvu d'un amplificateur opérationnel 41. L'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel 41 est maintenue; au moyen d'un diviseur de tension comportant les résistances 42,43, à une faible tension positive par rapport au conducteur de référence 14. La tension prise au potentiomètre 28 est appliquée par l'intermédiaire d'une résistance 14 à l'entrée inverseuse. For the engagement of the torque limitation and for the simultaneous reduction of the speed of rotation when this torque limitation is engaged, there is provided a circuit 40 placed in a box shown in broken lines. The circuit 40 includes an additional tilting stage provided with an operational amplifier 41. The non-inverting input of the operational amplifier 41 is maintained; by means of a voltage divider comprising the resistors 42,43, at a low positive voltage with respect to the reference conductor 14. The voltage taken at the potentiometer 28 is applied via a resistance 14 to the inverting input .
Une résistance de contre-réaction 45 règle le gain.d'am- plification de l'amplificateur opérationnel 41.A feedback resistor 45 adjusts the amplification gain of the operational amplifier 41.
Le diviseur de tension comportant les résistances 42,43 est agencé de manière que la tension appliquée à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel 41 soit un peu plus grande que la tension appliquée à l'entrée inverseuse, tant que le curseur de potentiomètre 28 se trouve contre la butée inférieure représentée sur le dessin. Dans cette position du potentiomètre 28, la limitation de couple est exclue car la sortie 46 de l'amplificateur opérationnel 41 se trouve à peu près à la tension Vcc et empêche, par l'intermédiaire d'une diode 47 alors conductrice, que l'étage basculant associé à l'amplificateur opérationnel 25 puisse être influencé par l'intermédiaire du redresseur associé à l'amplificateur opérationel 18.La sortie 27 de l'amplificateur opérationnel 25 reste par conséquent à une tension positive plus élevée et également un courant plus élevé du moteur ne provoque aucun arrêt. The voltage divider comprising the resistors 42,43 is arranged so that the voltage applied to the non-inverting input of the operational amplifier 41 is a little greater than the voltage applied to the inverting input, as long as the cursor of potentiometer 28 is located against the lower stop shown in the drawing. In this position of the potentiometer 28, the torque limitation is excluded because the output 46 of the operational amplifier 41 is approximately at the voltage Vcc and prevents, via a diode 47 then conductive, that the tilting stage associated with the operational amplifier 25 can be influenced by the rectifier associated with the operational amplifier 18. The output 27 of the operational amplifier 25 therefore remains at a higher positive voltage and also a higher current engine does not stop.
Par contre, aussitôt que le curseur du potentiomètre 28 est écarté de sa position de repos, la tension à l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel 41 dépasse la tension à l'entrée non inverseuse. La sortie 46 de l'amplificateur opérationnel.41 passe alors à une tension plus basse qui est à peu près égale au potentiel du conducteur de référence commun 14. I1 se produit alors d'une part un blocage pour la diode 47 et l'étage basculant associé à l'amplificateur opérationnel 25 peut réagir à la tension de sortie du redresseur associé à l'amplificateur opérationnel 18. D'autre part, une résistance 49 peut être branchée par l'intermédiaire d'une diode 48 en parallèle à la résistance-série 34 du potentiomètre 33. On the other hand, as soon as the potentiometer cursor 28 is removed from its rest position, the voltage at the inverting input of the operational amplifier 41 exceeds the voltage at the non-inverting input. The output 46 of the operational amplifier. 41 then passes to a lower voltage which is approximately equal to the potential of the common reference conductor 14. I1 then occurs on the one hand a blocking for the diode 47 and the stage switching associated with the operational amplifier 25 can react to the output voltage of the rectifier associated with the operational amplifier 18. On the other hand, a resistor 49 can be connected via a diode 48 in parallel with the resistor -series 34 of potentiometer 33.
Sous l'effet de la résistance-série commune 32, la tension d'alimentation du potentiomètre 33 diminue alors, ce qui correspond à un décalage de l'instant d'amorçage du triac 6 dans le sens d'une plus faible puissance ou d'une plus faible vitesse de rotation. Les valeurs des composants peuvent avantageusement être choisies de ma nière qu'il se produise à chaque fois une réduction de moitié de la vitesse de rotation. Under the effect of the common series resistor 32, the supply voltage of the potentiometer 33 then decreases, which corresponds to a shift in the ignition instant of the triac 6 in the direction of a lower power or d '' a lower speed of rotation. The values of the components can advantageously be chosen so that there is each time a reduction in half of the speed of rotation.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ST | Notification of lapse |