Brevet FR2533151A3 — publié le 19840323

FR 2533151 A3 19840323 FR 8215930 A 19820922 La présente invention concerne une perceuse électrique à poste fixe. Plus précisément, l'invention est particulièrement avantageuse lorsqu'elle est appliquée aux perceuses dites "d'etabli" et "sur colonne', c'est-à-dire les perceuses dont la dimension permet de les fixer sur un établi ou au sol. De telles perceuses comportent très généralement une colonne supportant une table de travail, une base et au voisinage de son sommet un tete portant le moteur et la broche où l'on peut fixer les forets. Selon les modèles, la table de travail ou au contraire la tete sont réglables en hauteur le long de la colonne. Dans le second cas, la table-de travail peut aussi faire office de pied pour la colonne. Le moteur asynchrone à cage d'écureuil est monté derrière la tête et il est relié à la broche par une courroie montée, sous capot de protection, autour de poulies étagées permettant de choisir la vitesse de la broche parmi ne gamme assez large, variant en général de 1 à 10 en grandeur relative. Ces perceuses Ont plusieurs .inconvénients. Pour changer la vitesse de la broche, il faut ouvrir le couvercle du capot de protection, détendre la courroie en desserrant les attaches du moteur, changer la courroie d'étage sur les poulies étagées, refixer le moteur en tendant la courroie, puis fermer le couvercle du capot. En outre le moteur monté derrière la tête, c'est-à-dire à l'opposé de la broche relativement à la colonne, est très encombrant. On connait également des perceuses portatives comprenant un moteur universel, associé à un dispositif à thyristors pour régler la vitesse du moteur par reglage de la tension d'alimentation. Le moteur est du type à excitation en série, de sorte que la vitesse de rotation à vide varie proportionnellement à la tension d'alimentation. Ainsi le dispositif à thyristors suffit à assurer une large plage de variation de la vitesse. A cause des caractéristiques du "moteur série ce dispositif présente cependant de graves inconvénients qui le rend inadaptable aux grosses capacités de perçage. En effet, la puissance maximale sur l'arbre du moteur série varie proportionnellement au carré de la tension. Ainsi, aux faibles vitesses qui flécessitent une puissance de perçage maximum, la puissance fournie par le moteur est très faible. Par contre, aux grandes vitesses nécessitant une faible puissance de perçage, la puissance fournie est très importante et donc totalement inutile. En outre, les moteurs "série11 présentent une forte variation de vitesse en fonction du couple résistant qui rend son fonctionnement très instable et donc préjudiciable à la qualité du perçage. Le but de l'invention est de proposer une perceuse à poste fixe dont on puisse régler la vitesse par variation de tension sans pour autant aboutir aux inconvénients précités des perceuses portatives à vitesse variable en continu. Suivant l'invention, la perceuse électrique à poste fixe comprenant un bâti, une table de travail, un moteur, une broche-rotative, des moyens de transmission entre le moteur et la broche et des moyens de branchement à une source de tension alternative est caractérisée en ce que le moteur est à flux d'excitation fixe, et en ce qu elle comporte un dispositif pour régler la tension d'alimentation de l'induit du moteur. La vitesse de rotation de ce moteur varie pro portionnellement à la tension d'alimentation ainsi que la puissance maximale disponible sur l'arbre. Ainsi, aux faibles vitesses, la puissance fournie par ce moteur est beaucoup plus importante que celle d'un moteur série. D'autre part, ce moteur présente une faible variation de vitesse pour une forte variation du couple résistant ce qui le rend donc très stable et bien adapté à ce genre de travail. La plage de variation permise par cet ensemble moteur-variateur est de l'ordre de 1 à 4 en grandeur relative. Elle ne correspond donc pas à la plage de vitesses de 1 à 10 réalisée sur les perceuses à transmission par poulie-courroie. Toutefois, l'invention repose sur la constatation que si les utilisateurs de perceuse à poste fixe désirent dans leur ensemble une plage de vitesses de 1 à 10 par contre presque tous affectent chaque machine à une série de travaux bien déterminés (métaux ferreux par exemple) pour lesquels la pla#ge de vitesses requise est en fait plus restreinte (de 1 à 4). Ainsi, on peut parfaitement envisager de spécialiser ces machines en fonction de leur utilisation avec des gammes de vitesses plus restreintes. Cependant, selon un perfectionnement de -l'in- vention, la machine comprend en outre plusieurs rapports de transmission mécanique entre le moteur et la broche. Il suffit donc à l'utilisateur de choisir le rapport lui procurant la gamme de vitesses appropriée aux travaux auquels il affectera cette machine. Il peut ensuite adapter la vitesse nécessaire pour chaque utilisation en faisant varier la tension. Si la machine est affectée à une autre gamme de travaux, il- suffira de s'y adapter par changement du rapport mécanique et le meme processus se reproduira. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs - la figure 1 est une vue en perspective d'une perceuse d'établi conforme à l'invention - la figure 2 est une vue éclatée de la perceuse de la figure 1 - la figure 3 est une vue de la perceuse des figures 1 et 2 en élévation latérale, avec arrachemènt - la figure 4 est une vue schématique du montage électrique ; et - la figure 5 est un graphe explicitant les conditions de fonctionnement de la perceuse. La perceuse d'établi représentée aux figures 1 à 3 comprend un socle 1, une table de travail 2 et une colonne-support cylindrique 3 sur laquelle une tête 4 est montée à coulisse. La tête 4 peut être réglée sur la colonne 3 à une hauteur arbitraire à laquelle elle est immobilisée par des moyens de serrage 6 (figure 3). La tête 4 est parallélépipédique et porte sur sa face dirigée vers la table 2 une broche 7 à laqelle peut être fixé un foret. La broche 7 est déplaçable par translation perpendiculaire à la table 2 au moyen d'un levier à trois branches 8, et se trouve sollicitée en permanence en direction opposée à la table 2-par des moyens de rappel non représentés. La tête 4 porte en outre pour l'entrainement en rotation de la broche 7 un moteur électrique 9 destiné à être alimenté à partir de moyens 11 de branchement à une source de tension alternative telle que le réseau de distribution. Conformément à l'invention, le moteur 9 est du type à courant continu dans lequel les inducteurs 10sont des aimants permanents fournissant un flux d'excitation constant. Ce type de moteur étant bien moins encombrant que le moteur à courant alternatif habituellement utilisé sur les perceuses, il est logé dans une chambre 12 aménagée dans la tête 4 entre la broche 7 et la colonne 3. La chambre 12 a une section allongée selon la direction longitudinale de la tête 4 de sorte-que le moteur 9, avant fixation, est coulissable selon cette direction dans la chambre 12.Celle-ci débouche sur. la face 5 de la tête 4 opposée à la table 2 et le moteur porte de ce côté-ci deux poulies étagées 13, 14 correspondant respectivement à deux poulies étagées 16, 1-7 solidaires en rotation de la broche 7 ; les poulies 16, 17 sont dans l'axe de la broche 7 au-dessus de la face 5 de la tete 4. Le bâti du moteur porte, autour des poulies 13, 14, des vis 19 par lesquelles il est fixé à une plaque 18. Après-montage la plaque 18 obture sensiblement la chambre 12 et elle présente deux boutonnières parallè les 21 occupées #après montage par deux goujons 22 montés sur la face 5 de la tête 4. Le moteur 9 peut ainsi être fixé dans la chambre 12 dans une position réglée de façon à tendre la courroie 23 montée autour de l'une des poulies 13 ou 14 et de la poulie correspondante 16 ou 17. Un capot de protection 24 recouvre en service les poulies 13, 14, 16,17 et la courroie 23. A l'avant de la tête 4 sont fixés des moyens électriques 26 pour l'alimentation du moteur. Comme le montre schématiquement la figure 4, le courant véhiculé par le cordon il traverse d'abord un dispositif 27 de réglage de la tension par thyristors. Un tel dispositif est bien connu et ne nécessite donc pas de description. Le choix de la tension s'effectue par un bouton de réglage 28. Le courant est ensuite redressé dans un redresseur 29 qui élabore pour alimenter le moteur 9 une tension sensiblement continue. Bien entendu à cela peuvent s'ajouter les habituels fusibles 32, voyant de marche, etc. (figure 2). La figure 5 représente un graphe où la tension en volt est portée en abscisse et la puissance est portée en ordonnée. Le moteur peut fournir une puissance PM qui est sensiblement proportionnelle à sa tension dValimen- tation. A chaque tension d'alimentation correspond une vitesse de rotation du moteur qui est également portée en abscisse en radians/seconde. Ainsi, chaque tension est appropriée pour un perçage de diamètre donné qui necessite une puissance donnée. La puissance nécessaire est une fonction croissante du diamètre à percer et elle est donc une fonction décroissante de la tension. Pour les tensions inférieures au point A où les courbes et et PN se croisent, la puissance nécessaire # N est supérieure à la puissance disponible PM et de telles tensions ne correspondent donc pas à des vitesses ayant une utilité pratique. La plage permise par le variateur de tension va donc de 60 V (tension au point A) jusqu'à 250 V (tension maximale d'alimentation du moteur). En d'autres termes, le moteur est dimensionné de façon qu'à la tension correspondant à sa plus petite #vitesse de travail prévue, sa puissance soit suffisante pour un travail auquel cette vitesse est appropriée. L'adaptation précitée est faite bien entendu en fonction de la gamme de vitesse la plus lente permise par les poulies 13,14, 16, 17. Dans l'exemple représenté, lorsque la courroie est sur les poulies 14 et 1-7, la gamme de vitesse va de 42 à 168 rd/sec, ce qui permet tous les perçages dans les métaux ferreux, jusqu'à 22 mm de diamètre dans la fonte et 16 mm dans l'acier, et lorsque la ccurroie est sur-les poulies 13 et 16, la gamme de vitesse va de 105 à 420 rd/sec. ce qui permet tous les perçages jusqu a 22 mm de diamètre dans les matières non ferreuses. Ces résultats sont possibles avec un moteur de 250 watts. Le fonctionnement est le suivant Avant la mise en service de l'appareil, l'utilisateur met la courroie 23 sur la paire de poulies correspondant à la gamme de vitesses dans laquelle il désire travailler. Si la machine est affectée au travail du fer ou au perçage de grand diamètre dans les matières non ferreuses, 7'utilisateur choisit la gamme allant de 42 à 168 rd/sec. Si la machine est affectée au perçage dans les matières non ferreuses jusqu a 22 mm de diamètre, l'utilisateur choisit la gamme rapide (105 à 420 rd/sec). La machine est ensuite mise en service et dans chaque cas l'utilisateur choisit à l'aide du bouton 18 la vitesse voulue. Bien entendu il est également possible de changer le rapport assuré par la courroie 23 si la machine est changée d'affectation. Grâce au moteur à courant continu intercalé entre la broche 7 et la colonne 3, la perceuse est moins encombrante que les réalisations classiques, et son esthétique est rendue plus nette. On a pu constater tout au long de la description que l'invention procède d'une association nouvelle entre un certain type de moteur et un certain type de dispositif de réglage de la vitesse, et que cette association nouvelle conduit à des avantages que ne laiss#aient pas soupçonner les perceuses portatives à réglage électronique de la vitesse. Bien entendu, l'invention 'est pastlimitée à l'exemple décrit et représenté, et de nombreux aménage ment s peuvent être apportés à cet exemple sans sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi qu'on peut monter le moteur de façon classique derrière la colonne si cela est préféré. Par ailleurs on peut utiliser un moteur de puissance différente, ou des rapports de transmission par courroie ou autre, en nombre et en grandeur arbitraires. Les inducteurs tels que 10 peuvent être du type bobiné et être alimentés sous une tension alternative constante telle que la tension captée par le cordon 11. Le redresseur tel que 29 est alors supprimé et l'induit de moteur est directement soumis à la tension produite par le variateur 27. On se retrouve donc en présence d'un moteur universel, mais du fait de l'abandon de l'excitation en série, on n'-a pas les inconvénients de l'état de la technique. REVENDICATIONS 1. Perceuse électrique à poste fixe comprenant un bâti (1), une table de travail (2), un moteur (9), une broche rotative (7), de#s moyens de transmission entre le moteur et la broche (13, 14, 16, 17, 23) et des moyens (11) de branchement à une source de tension alternative, caractérisée en ce que le moteur (9) est à flux d'induction fixe, et en ce qu'elle comporte un dispositif (27) pour régler la tension d'alimentation du moteur (9). 2. Perceuse conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que le moteur (9) est à courant continu et aimants permanents, et en ce qu'elle comporte en outre un dispositif (29) pour élaborer à partir de la tension de la source une tension redressée en vue d'en alimenter l'induit du moteur. 3. Perceuse conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que le moteur est du type à inducteurs bobinés et en ce que ceux-ci sont alimentés par une source de tension constante. 4. Perceuse conforme à l'une des revendications 1 à 3, comportant une tête (4) montée sur une colonne support (3) et qui porte le moteur (9), la broche (7) et les moyens (13, 14, 16,17, 23) de transmission entre le moteur (9) et la broche (7), caractérisée en ce que le moteur électrique (9) est monté dans la tete (4), entre la broche (7) et la colonne support (3). 5. Perceuse conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens mécaniques (13, 14, 16, 17) pour choisir entre au moins deux rapports de transmission entre le moteur (9) et la broche (7).