Brevet FR2365906A1 — publié le 19780421

L'invention se rapporte d'une manière generale à la protection des machines exposees par fonction à des incidents d'exploitation inévitables et re- pétés, susceptibles d'engendrer des efforts excessifs risquant d'entraSner la détérioration d'éléments de la machine ou de l'objet de son travail, par exemple et respectivement le grillage d'un moteur et/ou la rupture d'un organe de transmission, le bris d'un outil et/ou l'endommagement d'une pièce en cours d'usinage, et ce notamment lorsqu'unie telle machine est normalement utilisée sans surveillance humaine. Des incidents de cette nature ont fréquemment pour origine le blocage accidentel du mouvement d'une pièce mobile entraînée par le moteur de la machine par exemple par introduction d'un corps dur dans un malaxeur ou par engagement- de l'outil dans une pièce usinée. De tels incidents sont communs et inévitables notamment dans les machines de broyage, compactage ou déchiquetage, et tout par- ticulièrement dans les destructeurs de documents - conçus pour lacérer ou emiet- ter des feuilles, cartes, fiches, bandes, films ou autres supports d'information graphique de faible épaisseur en papier, carton ou matière synthétique.En raison de leur usage, de tels supports graphiques sont en effet aussi stables et indestructibles que possible, et de surcrott sont souvent conditionnés en bobine ou rouleau, ou pire assemblés en liasse de forte épaisseur par une reliure collée ou bien par des agrafes ou autres accessoires métalliques Windigestes". En outre et bien évidemment, la mise au rebut de tels documents doit trie aussi peu cob- teuse que possible, et donc effectuée à cadence élevée et de manière automatique, sans intervention d'un opérateur humain. L'invention vise à apporter une solution aux problèmes de cette nature, en partant du fait que la plupart des machines concernées sont entraînées par au moins un moteur électrique, dont le blocage du rotor en cas d'incident ss traduit par une réduction d'impédance apparente provoquant une surintensité du courant d' alimentation appelé, facilement détectable par divers moyens connus et aisément contrôlable par simple coupure de l'alimentation du moteur. Toutefois, d'une part une semblable surintensité se produit norealement lors du démarrage de la plupart des moteurs électriques, et d'autre part, la coupure de l'alimentation - intervenant avec retard alors que le moteur est déjà mé- caniquemont bloqué - évite certes des conséquences dommageables, mais ne peut en aucun cas supprimer la cause initiale de l'incident, et a fortiori rétablir le fonctionnement normal de la machine. En conséquence, l'invention a pour objet un dispositif de protection contre le blocage pour une machine entratnée par un moteur électrique, comprenant d' une part des moyens de détection de toute surintensité anormale du courant appelé par le moteur possédant une constante de temps de réaction très faible n fonctionnement normal mais fortement augmentée au démarrage du moteur pour autre ainsi mis hors d'état d'agir pendant ce démarrage, et d'autre part des moyens de commande associés, qui assurent non seulement la coupure de l'alimentatio du moteur an cas d'incident, mais encore sa commutation pour inversion du sens de rotation pendant une durée prédéterminée, suffisante pour éliminer la cause et/ou pallier les conséquences du blocage. De la sorte, toute interférence avec le processus de démarrage du moteur est évitée et, dans beaucoup d'applications et notamment en présence de "bourrages" dans un destructeur de documents, la simple inversion momentanée du sens de marche permet effectivement de rétablir les conditions normales de fonctionnement de la machine. Selon un mode de réalisation préféré, les moyens de détection précités incluent un organe de coupure normalement ouvert se fermant en cas de surintensité du courant appelé par le moteur, et un relais voltmétrique couplé par ledit organe aux bornes d'un condensateur pourvu d'un circuit de charge fournissant une tension continue de valeur constante à partir du courant d'alimentation du moteur, et d'un circuit de décharge monté an dérivation, les paramètres de ces circuits étant choisis de manière que la tension aux bornes du condensateur, ramenée à zéro par chaque coupure de l'alimentation du moteur, n'atteigne qu'à l'issue de son démarrage une valeur d'equilibre suffisante pour exciter le relais en cas de fermeture de 1' organe de coupure. Cet organe est avantageusement constitué par un interrupteur à lames souples sous ampoule scellée, magnetiquement couplé à une bobine insérée dans un circuit d'alimentation du moteur. Le relais voltmétrique est de préférence de type électro-mécanique, mais pourrait aussi bien être constitué par un monts- ge électronique présentant de meme des seuils différents d'excitation et désexcitation, déterminant la durée de l'inversion de marche du moteur. L'invention a encore pour objet la réalisation d'un dispositif du type indiqué qui soit d'emploi universel, c'est à dire adaptable à toute nature et toute valeur du courant d'alimentation, comme à toute puissance du moteur. A cet effet, d'une part le circuit de charge du condensateur est avantageusement couplé à l'alimentation du moteur par l'intermédiaire d'un diviseur de tension de type potentiomètrique et d'un pont redresseur , et d'autre part l'organe de coupure est de préférence couplé à la bobine précitée par lBinter- médiaire d'un circuit magnétique comportant un curseur, un volet ou autre élé- ment mobile de position règlable, modifiant la réluctance du circuit. Enfin, les moyens de commande précités comprennent avantageusement deux contacteurs pour l'alimentation du moteur en marche avant et arrière respectivement, le maintien du premier à l'état enclenché étant permis par le- relais voltmétrique au repos, qui à l'état excité assure la commande du second contacteur, et éventuellemant réarme le premier en revenant au repos. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un exemple de mise en oeuvre nullement limitatif illustré par le dessin annexé, sur lequel : La Figure unique donne le schéma d'un dispositif électro-m8canique pour la protection contre le blocage d'une machine entranée par un moteur électrique. Ce moteur M peut être d'un type et d'une puissance quelconques, et en conséquence alimenté par un circuit bifilaire L1,L2, comme représenté, en courant continu ou alternatif monophasé, ou bien par un cicuit multifilaire en alternatif polyphasé, auquel cas les-conducteurs L1,L2 représnteraient deux phases ou une phase et le neutre, suivant le bobinage du moteur, par exemple en triangle ou étoile en triphasé. En raison de cette variété des agencements possibles du branchement du moteur M, les contacteurs K' en contrôlant l'alimentation en marche avant AV et arrière AR respectivement sont représentés symboliquement, et seuls deux des piles de coupure k1,k2 et le contact de maintien k3 du contacteur K de marche AV ont été figurés. Pour la même raison, le raccordement au circuit d'alimentation Lt,L2 de lignes 11,12 aboutissant au dispositif D selon l'invention est partiellement montré en trait tireté, pour indiquer que ce raccordement pourrait être effectué d'autres manières, à la réserve expresse que les lignes 11,12 soient alimentées en même temps que le moteur M. Le dispositif 2 selon l'invention comprend en premier lieu un ensemble de détection des surintensités eventuelles du courant d'alimentation du moteur M, qui inclut essentiellement un organe de coupure A normalement ouvert et à fermeture commandée par les surintensités. Dans l'exemple de mise an oeuvre illustré, cet organe de coupure A est constitué par un interrupteur du type dit ILS, formé de deux lames souples en matériau conducteur magnétique enfermées dans une ampoule scellée emplie de gaz inerte.Cet interrupteur A est couplé à une bobine B insérée dans le circuit L1,L2 d'alimentation du moteur M par les contacts ki ,k2, par l'intermédiaire d'un circuit magnétique (non représenté) de réluctance variabla, incluant un curseur C, un volet ou autre organe mobile dont la position peut être ajustée par une commande E de variation d'entrefer, et donc du flux magnétique F transmis à l'interrupteur A. De la sorte, la sensibilité du dispositif D peut être règlée à l'aide de la commande E pour que la fermeture de l'interrupteur A se produise à partir de toute valeur désirée de la surintensité du courant I dans le circuit LI ,L2 d'alimentation du moteur M, d'autant qu'un shunt sh et/ou ri transformateur d' intensité ti - en alternatif uniquement - peuvent ventre interposés entre le cir cuit et la bobine B, comme représenté en trait tireté, pour proportionner la sen sibilité du dispositif à l'intensité nominale du courant I. Le dispositif D comprend en second lieu un ensemble de circuits couplés d'une part à l'interrupteur A pour en exploiter la fermeture, et d'autre part aux contacteurs K,K' et au circuit L1,L2 d'alimentation du moteur M Les lignes 11,12 branchées sur cette alimentation aboutissent à un diviseur de tension N constitué par le montage potentiomètrique de deux résistances N1,N2 et/ou - en alternatif uniquement - par un transformateur de tension tr. Ce diviseur N permet de ramener la tension appliquée aux lignes 11,12 à une valeur compatible avec les besoins du dispositif, et est couplé à un pont redores, saur P symétrique à double alternance qui garantit la fourniture au dispositif - quelle que soit la nature du courant d'alimentation - d'une tension continue de valeur constante bien déterminée. Cette tension continue est appliquée à un condensateur Q à travers un circuit de charge incluant une résistance limitatrice R; un circuit de décharge incluant une résistance S est par ailleurs monté en dérivation sur ce condensateur. Selon un aspect essentiel de l'invention, les valeurs respectives de ces trois composants sont choisies, voire ajustées pour ce qui concerne les résistances RsSw de manière que la tension U aux bornes du condensateur Q - après avoir été annulée par l'action du circuit de décharge lors de chaque coupure de l'alimentation, par ouverture du contact de maintien k3 du contacteur K interposé entre les lignes 11,12 - ne retrouve sa valeur d'équilibre qu'à l'issue d'une durée au moins égale à celle requise pour le démarrage du moteur M, soit plusieurs secondes en pratique. Cette valeur d'équilibre de la tension de charge U du condensateur Q est par ailleurs choisie suffisante pour assurer l'excitation d'un relais voltmètri- que V, dont la bobine est montée aux bornes du condensateur par l'intermédiaire de l'interrupteur A et d'une résistance T permettant d'ajuster la constante de temps de décharge du condensateur Q à travers la bobine du relais V. En outre, un condensateur W est monté en parallèle sur cette bobine, pour filtrer les on- adulations résiduelles de la tension fournie par le pont redresseur Pf qui se superposent à la tension de charge U du condensateur Q et pourraient en conséquence perturber le fonctionnement du montage. Le relais voltmètrique V comporte un premier contact Ir fermé au repos qui est inséré dans le circuit S de décharge du condensateur Q, un second contact de travail 2t ouvert au repos monté en parallèle sur l'interrupteur A, un troisième contact de repos 3r inséré dans la circuit de maintien du contacteur K de marche AV, et un quatrième contact de travail 4t permettant l'alimentation du circuit de commande d'enclenchement du contacteur K' de marche AR. Dans certains cas d'application, le relais V pourrait en outre actionner un contact supplémentaire 5r associé à l'un des contacts k' du contacteur de marche arrière K', afin de commander le réenclenchemant automatique du contacteur de marche avant K. Le fonctionnement du dispositif 2 qui vient d'être décrit s'effectue selon les séquences d' opérations suivantes Initialement, les deux contacteurs K,K' sont supposés déclenchés, de sorte que le moteur M comme le dispositif sont découplés de l'alimentation par les contacts kl-k2 et k3 respectivement. La machine eu partie de machine m accouplée au moteur arrêté est donc au repos, tandis que le condensateur Q est totalement déchargé à travers la résistance S et le contact Ir du relais V. Le contacteur K de marche AV est enclenché par pression sur son poussoir de commande ko. Dès lors, le moteur M alimenté démarre en entraînant la machine m, tandis que le condensateur Q commence à se charger à travers la résistance R, le diviseur N et le pont redresseur P étant également alimentés par les lignes 11,12 dès que le contact de maintien k3 se ferme. La surintensité de démarrage du moteur M provoque la fermeture de l'in interrupteur A, qui couple le relais V au condensateur Q, mais la tension aux bornes de ce dernier est alors insuffisante pour exciter le relais1 qui reste au repos. La conductance du circuit de décharge S s'ajoute donc à celle du circuit A-V-T pour ralentir la charge du condensateur Q, qui ne peut s'achever qu'après le démarrage complet du moteur M, constaté par l'ouverture de l'interrupteur A. Dès lors, la tension de charge U du condensateur Q peut atteindre sa valeur d' équilibre, essentiellement déterminée par le rapport des résistances R et S. En cas de blocage du rotor du moteur M ou de la machine ou partie de machine m qu'il entrain, la surintensité du courant I qui en résulte provoque la fermeture de l'interrupteur A. Le condensateur Q étant alors chargé, le relais V est excité sans retard (quelques 10 microsecondes en pratique), et par l'ouverture de son contact 3r coupa le circuit de maintien du contacteur K, qui déclenche et isole le moteur M comme le dispositif D de l'alimentation L. Le moteur s'arrête donc, et de ce fait, l'interrupteur A revient à l'ouverture; le relais V reste cependant excité, son contact 2t étant fermé, jusqu'à ce que la tension U aux bornes du condensateur Q tombe au-dessous de la tension de décollage dudit relais. On remarquera que la décroissance de cette tension U est alors déterminée par la constante de temps du seul circuit Q/V+T, puisque le circuit de charge N+P+R n'est pas alimenté, et puisque le circuit de décharge S est ouvert par le contact Ir. Pendant toute la durée de collage du relais V ainsi déterminée, son contact 4t maintient enclenché le contacteur K', de sorte que le moteur M des son arrêt repart en marche arrière pour cette durée. On remarquera que la fermeture de l'interrupteur A provoquée par la surintensité de démarrage correspondante est sans effet sur le fonctionnement du dispositif, et qu'après le retour au repos du relais V, le condensateur Q est totalement déchargé à travers la résistance S et le contact Ir refermé. L'ensemble se trouve ainsi ramené aux conditions initiales susmentionnées, et un nouveau démarrage du moteur M en marche AV peut être commandé par action sur le poussoir ko du contacteur K, après vérification de la disparition de la cause du blocage. Dans certaines applications, si l'élimination de cette cause de blocage est garantie par l'inversion. momentanée du sens de rotation du moteur M, son redémarrage en avant pourrait être commandé de manière automatique par le retour au repos du contact supplémentaire 5r du relais V et du contacteur K', avec in tervention éventuelle d'une temporisation permettant la décharge complète du condensateur o. Cette possibilité est illustrée en trait tireté, comme les autres variantes de réalisation indiquées. Le dispositif pourrait d'ailleurs faire l'objet d'autres modifications, et par exemple d'une réalisation purement électronique, l'interrupteur A étant remplacé par un détecteur de Hall ou équivalent et un circuit de commutation associé, et le relais électromécanique V par un montage transistorisé possèdant des seuils convenables d'excitation et désexcitation, et des circuits de commutation associés en lieu et place des contacts- 1-5. C'est dire d'une manière générale que l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation préféré qui a été décrit et illustré, mais au contraire comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques de ceux mentionnés, considérés séparément ou en combinaison et mis en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Dispositif universel de protection contre le blocage pour une machine entraîné par un moteur éléctrique, et notamment pour un destructeur de documents, du type comportant des moyens de détection de toute surintensité anormale du courant appelé par le moteur lors du blocage accidentel de son rotor ou d'un élément qu'il entrains, et des moyens de commande associés pour assurer la coupure automatique de l'alimentation du moteur lorsqu'une telle surintensité est détectée, caractérisé en ce que les moyens de détection (A + QV) présentent une constante de temps de réaction de l'ordre de grandeur de 10 seconde (m > 1) en fonctionnement normal, mais portée à 10+n secondes (n tO) lors du démarrage du moteur pour être en conséquence hors d'état d'agir durant ce démarrage, et en ce que les moyens de commande associés (v + K-K') assurent non seulement la coupure, mais encore la commutation momentanée de l'alimentation du moteur (M) pour en inverser le sens de rotation pendant une durée prédéterminée, suffisante pour éliminer la cause et/ou pallier les conséquences du blocage. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de détection précités incluent un organe de coupure (A) normalement ouvert se fermant en cas de surintensité du courant appelé par le moteur (M) et un relais voltmétrique (v) couplé par ledit organe aux bornes d'un condensateur (Q) pourvu d'un circuit de charge (R) fournissant une tension continue constante à partir de l'alimentation du moteur, et d'un circuit de décharge (s) monté an dérivation, les paramètres de ces circuits étant choisis de manière que la tension (u) aux bornes du condensateur, ramenée à zéro par chaque coupure de l'alimentation du moteur, n'atteigne qu'à l'issue de son démarrage une valeur d'équilibre suffisante pour exciter le relais (v) en cas de fermeture de 1' organe (A). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit de charge (R) du condensateur () est couplé à l'alimentation (L) du moteur (M) par l'intermédiaire d'un diviseur de tension (N) et d'un pont redresseur (p) adaptables à toute nature et toute valeur de la tension d'alimentation. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le diviseur de tension (N) est constitué par le montage potentiomètrique de deux résistances (N1-N2). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'organe de coupure (A) précité est constitué par un interrupteur à lames souples magnétiquement couplé à une bobine (B) insérée dans un circuit d'alimentation du moteur (M). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'interrupteur tA) est couplé à la bobine (8) par l'intermédiaire d'un circuit magnétique à réluctance règlable. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit magnétique précité comporte un curseur (C), un volet ou autre élément mobile de position réglable. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens ds commande précités comprennent deux contacteurs (K,K') pour l'alimentation du moteur (M) en marche AV et AR respectivement. 9. Dispositif selon la revendication 8 combinée à l'une quelconque des revendications 2 à?, caractérisé en ce que le relais voltmétrique (v) au repos permet l'alimentation du circuit de maintien du contacteur (K) de marche AV, et à l'état excité assure l'alimentation du circuit de commande du contacteur (K') de marche AR. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le relais voltmétrique (V) revenant au repos assure la réexcitation du circuit de commande du contacteur (K) de marche AV.