Brevet FR2517842A1 — publié le 19830610

La présente invention concerne un circuit de commande pour un outil motorisé actionné électro- magnétiquement, tel qu'une agrafeuse ou pointeuse électromagnétique équipée d'un solénoïde pour entraîner une armature sur laquelle est montée une lame d'entrai- nement servant à enfoncer une agrafe ou un autre organe de fixation dans une pièce. Dans de tels outils motorisés, le circuit primaire est relié à une source d'alimentation en tension alternative et il contient en série le solénoïde et un interrupteur du type semi-conducteur qui peut être fermé lors de l'application d'un signal-de déclen- chement par un circuit de commande de déclenchement pendant une partie réglable d'un demi-cycle de la tension alternative, de manière que le circuit de commande de déclenchement soit excité lors de la fermeture d'un contacteur ou interrupteur de déclenchement associé. Des agrafeuses électromagnétiques de ce type sont bien connues et sont souvent équipées de circuits électroni- ques pour commander l'intensité de percussion, comme cela est proposé dans les brevetsdes Etats-Unis no 3 267 337. Le circuit de commande électronique décrit dans le brevet US précité comprend un thyristor qui, à chaque impact d'enfoncement, commande l'alimentation en courant du solénoïde à chaque fois pendant un demi- cycle de la tension d'alimentation Du fait que le contacteur de déclenchement est placé dans le circuit de commande électronique, le relâchement, c'est-à-dire l'ouverture, du contacteur de déclenchement n'empêche pas le passage d'un courant dans le solénoïde En conséquence, si le thyristor tombe en panne et est court-circuité, le solénoïde reste relié à la source de courant et peut conduire en permanence du courant. Dans ce cas, le solénoïde produit un échauffement -2- excessif et il est finalement détruit dans certaines circonstances Egalement, du fait que la tension d'alimentation n'est pas isolée par le contacteur de déclenchement et est appliquée de façon continue, il existe un risque d'amorçage accidentel du thyristor sous l'effet de parasites haute fréquence engendrés par des moteurs universels, des tubes au néon, etc. Il en résulte que l'utilisateur de l'agrafeuse et d'autres personnes travaillant dans son entourage immédiat sont mis en danger. Un contacteur ou interrupteur prévu dans le circuit principal d'un électro-aimant placé en série avec un interrupteur du type semiconducteur se présentant sous la forme d'un thyristor ou d'un triac a été décrit dans les brevets britanniques n' 1 383 086 et l 476 102 Cependant dans ces circuits, une tension est appliquée au solénoïde non seulement pendant une partie d'un demi-cycle de la tension d'alimentation mais également elle continue à être appliquée jusqu'à ce que l'armature ait été tirée vers le haut Cela est ensuite suivi par une commutation sur un courant de maintien plus faible qui passe soit dans une bobine additionnelle soit dans une phase ou branche établie par l'intermédiaire de la bobine principale Le contacteur du circuit principal reste fermé après que l'armature a été tirée de sorte que l'interrupteur principal ne protège pas la bobine dans le cas d'une panne du thyristor ou du triac. L'invention a pour but de fournir un agencement d'un circuit de commande d'un outil motorisé actionné électromagnétiquement tel qu'une agrafeuse *ou pointeuse électromagnétique, qui empêche un amorçage accidentel du thyristor et qui protège le solénoïde en cas de défaillance et de court-circuitage du thy- ristor. -3- Selon une caractéristique de l'invention, il est prévu une connexion en série de l'interrupteur principal du solénoïde et de l'interrupteur semi- conducteur, de préférence un thyristor Cela procure l'avantage que, en cas de panne du thyristor sous l'effet d'un court-circuit, la source de courant est déconnectée du solénoïde au moment o l'utilisateur relâche l'interrupteur principal en empêchant ainsi un endommagement du solénoïde par surchauffe et en éliminant également le risque de déclenchement acci- dentel du thyristor sous l'effet de parasites haute fréquence provenant-de sources extérieures. En conséquence, il est prévu conformément à la présente invention un circuit de commande d'un outil motorisé actionné électromagnétiquement, qui comprend un circuit primaire destiné à être relié à une source de tension alternative et qui est pourvu en série d'un solénoïde et d'un interrupteur semi- conducteur, ledit interrupteur semi-conducteur pouvant être commuté dans un état conducteur lors de l'application d'un signal de déclenchement fourni par un circuit de commande de déclenchement pendant une partie réglable d'un demi-cycle de la tension alternative d'alimentation, ledit circuit de commande de déclenchement étant excité lors de la fermeture d'un interrupteur principal de déclenchement relié à celui-ci, cet interrupteur principal de déclenchement étant connecté en série avec ledit solénoïde et ledit interrupteur semi-conducteur dans ledit circuit primaire en vue de fournir du courant au solénoïde. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, il est prévu dans le circuit de com- mande de déclenchement un circuit de retardement servant à retarder l'amorçage du thyristor pendant un certain temps après la fermeture de l'interrupteur -4 principal Cela offre l'avantage d'empêcher un éclate- ment d'arc et par conséquent un endommagement des contacts de l'interrupteur. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, il est prévu un circuit additionnel dans le circuit de commande-de déclenchement pour empêcher le thyristor d'être amorcé une seconde fois si l'in- terrupteur principal est maintenu fermé, ce circuit additionnel étant seulement réamorcé lors du relâchement de l'interrupteur principal En conséquence un autre amorçage du thyristor et par conséquent une excitation du solénoïde ne peuvent pas se produire jusqu'à ce que l'interrupteur principal ait été relâché et soit ensuite réactionné. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels La Figure 1 représente un exemple d'un circuit de commande agencé conformément à la présente invention; et La Figure 2 est une représentation graphique donnant des courbes permettant d'expliquer la manière dont le circuit de commande conforme à la Figure 1 fonctionne. La Figure 1 représente un mode préféré de réalisation du circuit de commande conforme à la présente invention, qui comporte un circuit primaire contenant un solénoïde 10 branché en série avec un thyristor 11 et un interrupteur principal de déclen- chement 12 Les bornes 13 et 13 ' sont prévues pour assurer la liaison avec une source de courant alter- natif, de préférence le secteur Un fusible 14 est également incorporé au circuit primaire Entre l'électrode de comamnde et la cathode du thyristor -5- 11, il est prévu un condensateur 34 pour supprimer des parasites statiques Un circuit-série se composant d'une résistance 35 et d'un condensateur 36 est branché en parallèle du solénoïde 10 et du thyristor 11 de façon à protéger ce dernier. Le thyristor 11 est commandé par un circuit qui est de préférence un circuit intégré contenant plusieurs composants électroniques Le circuit intégré comporte un circuit de retardement 20 relié à l'interrupteur principal de déclenchement 12 par l'intermédiaire d'une résistance 16, le temps de retard du circuit de retardement 20 étant réglable à l'aide d'un condensateur 17 Le signal de sortie du circuit de retardement 20 est appliqué comme signal d'entrée à une bascule flip-flop D 21, qui reçoit un autre signal d'entrée provenant de la sortie d'un détecteur de passage au niveau de tension zéro 22, dont l'entrée est reliée à la source de tension principal par l'in- termédiaire d'une résistance 18 Le signal de sortie de la bascule flipflop D 21 est appliqué à l'entrée d'un circuit de génération de rampe et de déphasage 24 -par l'intermédiaire d'un inverseur 23. La rampe engendrée par le générateur de rampe du circuit 24 peut être réglée par ajustement de 23 la capacité d'un condensateur 26 tandis que l'angle d'amorçage du circuit de déphasage, qui comprend un circuit monostable, peut être ajusté à l'aide d'un potentiomètre 27, qui détermine finalement la quantité d'énergie passant dans le thyristor 11 une fois que celui-ci est déclenché Deux résistances 28,29 détermi- nent la plage de réglage du potentiomètre Le signal de sortie du circuit de génération de rampe et de déphasage 24 est appliqué à l'entrée d'un circuit amplificateur 25 servant à amplifier le signal de déclenchement destiné à être appliqué à l'électrode -6- de commande du thyristor 11 Pour produire la tension continue d'alimentation des composants du circuit intégré 15, il est prévu une diode redresseuse 31 en amont de laquelle est branchée une résistance de limi- tation 30 et en aval de laquelle est branché un con- densateur de charge 32. On va maintenant décrire le fonctionnement du circuit de commande de la Figure 1 en se référant simultanément à la Figure 2. Sur la Figure 2, une courbe a représente la tension d'alimentation fournie par le secteur et appliquée aux bornes 13,13 ', avec une fréquence de Hz par exemple et une tension efficace de 220 V La valeur de crête est alors dans chaque cas de + 314 V. Les passages au niveau de tension zéro sont espacés de 10 ms pour la fréquence de 50 Hz Les passages à zéro aux points correspondant aux instants t 1, t 2, t 3, etc sont repérés par la tension de sortie du détecteur de passage à zéro 22, représentée par la courbe b Pendant la fermeture de l'interrupteur de déclenchement 12 à l'instant to (cf la courbe c de la Figure 2), il ne passe d'abord aucun courant dans le solénoïde 10 du fait que le thyristor 11 n'a pas été déclenché; cependant le circuit de retardement 20 établit l'existance d'une tension dans la ligne 19 par l'intermédiaire de la résistance de détection 16 La tension appliquée à l'entrée du circuit de retardement 20 a été représentée par la courbe c sur la Figure 2 La tension de forme d'onde carrée est appliquée à l'entrée du circuit de retardement 20 du fait de la limitation de la tension alternative du secteur au moyen de la résistance 16 et d'un composant semi-conducteur (non représenté) A l'exception du temps de démarrage t pendant la fermeture de l'in- terrupteur 12, la courbe de tension tracée en c correspond à la courbe tracée en b. -7- Le circuit de retardement 20, après expira- tion d'un retard fixe, qui est manifesté par l'augmen- tation de la tension sur la courbe d, jusqu'à un moment qui coïncide grossièrement avec l'instant tl, fournit un signal à l'entrée de la bascule flip-flop D-21 de façon à faire passer le signal de sortie de la bascule flip-flop à une tension faible L (non représentée) lorsque le détecteur de passage à zéro 22 fournit à l'instant t 2 un signal qui indique un passage à zéro se produisant dans la direction positive En consé- quence, lorsque le retard a expiré et lorsqu'un passage à zéro est détecté, la bascule flip-flop D - 21 fournit par l'intermédiaire de l'inverseur 23, au générateur de rampe du circuit 24, un signal qui déclenche l'amorçage de la croissance de la tension de rampe représentée par la courbe e Quand la tension de la rampe atteint une valeur de référence Vref, qui est réglée à l'aide du potentiomètre 27, l'élément monostable du circuit de génération de rampe et de déphasage 24 applique un signal de déclenchement, par l'intermédiaire de l'amplificateur 25, à l'électrode de commande du thyristor 11 i ce qui provoque la mise en conduction du thyristor et l'excitation du solénoïde Le signal de déclenchement a été représenté par la courbe f Sa position de phase peut être décalée par modification de la tension de référence Vref appro- ximativement dans les limites représentées, ce qui se traduit par une modification du demi-cycle positif, représenté par la courbe g et appliqué au solénoïde. On obtient de cette manière une régulation du signal de sortie. Aussi longtemps que l'interrupteur de déclenchement 12 est fermé, le signal de sortie du - circuit de retardement 20 reste au niveau bas de sorte que la bascule flip-flop 21 reste bloquée et ne fournit plus aucun signal au générateur de rampe du 2 5 17842 -8- circuit 24 Il en résulte qu'un second ou un autre amorçage du thyristor 11 est empêché jusqu'à-ce que l'interrupteur de déclenchement 12 ait été ouvert puis refermé à nouveau. En conséquence, on peut voir que l'inter- rupteur principal 12 remplit, dans l'agencement selon l'invention, plusieurs fonctions du fait qu'il agit en premier lieu comme un interrupteur principal pour fermer le circuit primaire contenant le solénoïde 10, qu'en second lieu il agit comme un interrupteur de signalisation pour actionner le circuit de commande de manière à engendrer une impulsion de déclenchement retardé pour le thyristor 11 afin de permettre l'exci- tation du solénoïde 10, et qu'en troisième lieu il sert à permettre une isolation du solénoide 10 par rapport à la source-de courant, en cas de panne et de court-circuitage du thyristor 11, par une simple libération, c'est-à-dire une ouverture, de l'interrup- teur principal 12 En outre, puisque l'interrupteur principal 12 est branché dans le circuit principal d'alimentation en courant du solénoïde 10, le risque d'amorçage accidentel du thyristor 11 par des parasites haute fréquence est réduit au minimum puisque l'inter- rupteur principal 12 est normalement ouvert, en isolant ainsi le solénoïde 10 de la source de courant prin- cipal jusqu'à ce que l'interrupteur principal 12 soit fermé par l'opérateur pour enclencher l'agrafeuse électromagnétique. L'incorporation d'un circuit de retarde- ment 20 au circuit de commande 15 procure un autre avantage par le fait que, puisqu'il existe un retard entre la fermeture d'un interrupteur principal et le déclenchement du thyristor, on évite un éclatement d'arc sur les contact de l'interrupteur principal 12 et pour cette raison, l'interrupteur principal 12 peut être -9- utilisé pour ouvrir et fermer un circuit qui peut faire passer un courant pouvant atteindre 30 ampères, sans dommage, dans les contacts d'un interrupteur. Bien que l'agencement du circuit conforme à l'invention ait été principalement conçu pour des agrafeuses électromagnétiques et des outils d'enfon- cement d'attaches semblables, il est également appli- cable comme circuit de commande électronique à d'autres outils, tels que des poinçonneuses ou des mécanismes d'amorçage, qui peuvent être entraînés pneumatiquement ou hydrauliquement, auquel cas le solénoïde est associé à une valve au lieu de l'être à une armature portant une lame d'entraînement. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et repré- sentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. - REVEND ICATIONS 1. Circuit de commande pour un outil motorisé actionné électromagnétiquement, en particulier un outil d'enfoncement ou d'entraînement, comprenant un circuit primaire destiné à être relié à une source de tension alternative et comportant un solénoïde ( 10) et un interrupteur semi-conducteur ( 11), en série, l'interrupteur semiconducteur ( 11) pouvant être commuté dans un état conducteur lors de l'application d'un signal de déclenchement fourni, par un circuit de. commande de déclenchement ( 15) pendant une partie réglable d'un demicycle de la tension alternative, ledit circuit de commande de déclenchement ( 15) étant actionné lors de la fermeture d'un interrupteur prin- cipal de déclenchement ( 12) relié à celui-ci, caracté- risé en ce que ledit interrupteur principal de déclenchement ( 12) est relié en série-avec ledit solénoïde ( 10) et ledit interrupteur semiconducteur ( 11) dans ledit circuit primaire pour alimenter en courant le solénoïde ( 10). 2 Circuit de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit inter- rupteur semi-conducteur ( 11) est un thyristor ( 11). 3. Circuit de commande selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit circuit de commande de déclenchement ( 15) comprend un circuit de retardement ( 20) pour retarder la génération d'un signal de déclenchement pendant une période prédéterminée après la fermeture de l'interrupteur principal ( 12) en vue de retarder l'amorçage dudit interrupteur semi-conducteur ( 11) afin d'empêcher un éclatement d'arc sur les contacts dudit interrupteur de déclenchement principal ( 12). il - 4. Circuit de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un circuit de sécurité ( 20,21,22) est prévu dans le circuit de commande de déclenchement ( 15) afin d'empêcher la génération d'une seconde impulsion de déclenchement aussi longtemps que ledit interrupteur de déclenchement principal ( 12) est maintenu fermé, le circuit de sécurité étant réenclenché lors de la libération de l'interrupteur principal de déclenche- ment. 5. Circuit de commande selon la revendi- cation 4, caractérisé en ce que le circuit de sécurité comprend une bascule D flip-flop ( 21) dont un signal d'entrée est fourni par un circuit de retardement ( 20) associé à l'interrupteur de déclenchement prin- cipal ( 12) tandis-qu'un autre signal d'entrée est fourni par un détecteur ( 22) de passage au niveau de tension zéro relié à la source de courant alternatif. 6. Circuit de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit circuit de commande de déclenchement comprend un générateur de rampe ( 24) et un circuit de déphasage ( 24) pour engendrer un signal de déclenche- ment autorisant une excitation du solénoïde ( 10) en réponse à un actionnement de l'interrupteur de déclen- chement principal - 7. Circuit de commande selon la revendi- cation 6, caractérisé en ce que la rampe de tension engendrée par le générateur de rampe ( 24) est réglable à l'aide d'un condensateur ( 26) et en ce que l'angle d'amorçage du circuit de déphasage ( 24) est réglé à l'aide d'un potentiomètre ( 27) en prédéterminant ainsi la quantité d'énergie qui est transmise par l'interrup- teur semi-conducteur ( 11) pour l'excitation du solé- noide ( 10).