Brevet FR2586608A1 — publié le 19870306

La présente invention concerne une tronçonneuse à chaîne avec un moteur série électrique, un moteur universel no- tamment, comportant un enroulement inducteur, composé de deux bobines au moins, et un enroulement rotorique au moins connectés en série en cours de service et soumis à une tension d'alimentation par la manoeuvre d'un commutateur au moins, ainsi qu'un frein de sécurité mécanique. Conformément aux prescriptions de sécurité, les tron- çonneuses à chaîne de ce type doivent présenter un frein de sûreté pour éviter les risques de blessures. Ce frein doit fonctionner en cas de danger, choc en retour de la machine par exemple, et provoquer un arrêt quasi instantané de la chaîne. Sur les tronçonneuses de ce type déjà connues, telles que les modèles DN 401 B de la société Black & Decker ou 1604 H de la firme Skil, cette protection est obtenue par le montage d'un frein mécanique déclenché automatiquement, en cas de danger, par un choc en arrière de la machine ou un glissement de la main en direction du lamier. Sur les machines de ce type déjà connues, l'inconvénient réside dans le fait que la chaîne est ralentie, sans être freinée, lorsque le commutateur d'accélération est relâché: dans le cas d'une interruption normale de l'opération, lors- que la machine a été déposée, la chaîne peut donc continuer à tourner, puisque le temps de rotation par inertie, sans freinage, est de 3 à 6 s. Le risque de blessures est consi- dérable, la chaîne de la machine déposée, encore en rota- tion, pouvant entrer au contact d'objets qui sont projetés par son énergie cinétique ou qui déplacent la machine elle- même. Des accidents imprévisibles peuvent donc survenir, car l'opérateur, après avoir coupé la machine, n'y porte plus l'attention requise et sous-estime le danger latent de la chaîne encore en mouvement. En revanche, l'invention vise à créer une tronçonneuse à chaîne du type précédemment décrit telle, que la sécurité de service soit augmentée, sécurité de freinage notamment, la chaîne devant s'arrêter rapidement, mais sans à-coups, lors- que le commutateur est relâché. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, un frein d'arrêt électrique est prévu et mis en circuit avec le déclenchement du commutateur, la jonction au circuit d'ali- mentation étant alors coupée, la polarité de l'une des bobines de l'enroulement inducteur ou celle de l'enroulement rotorique étant inversée, et l'enroulement inducteur étant court-circuité par l'enroulement rotorique. Le frein d'arrêt électrique supplémentaire, conforme à l'in- vention, permet d'obtenir un freinage rapide, mais sans-à coups de la chaîne, lorsque le commutateur est relâché. La sécurité de service de l'appareil en est élevée, puisque l'arrêt de la chaîne est si rapide, après le déclenchement du commutateur, que l'opérateur ne court aucun risque; le freinage électrique est par ailleurs si doux, que les cou- ples antagonistes engendrés n'ont aucune influence notable sur la machine et qu'un appareil, déposé au sol, n'est plus déplacé par le freinage. Etant donné que la tronçonneuse à chaîne conforme à l'inven- tion présente, outre le frein d'arrêt électrique, un frein de sécurité mécanique qui arrête quasi instantanément la chaîne, lorsqu'il est manoeuvré, le frein d'arrêt précité peut présenter des valeurs de décélération inférieures, puisque la sécurité en cours de service est déjà assurée par le frein mécanique rapide. Cette vitesse de freinage plus lente est suffisante pour la sécurité de coupure de l'appa- reil, elle est même particulièrement avantageuse, puis- qu'elle permet d'obtenir un freinage sans à-coups de la chaîne. Ce freinage sans à-coups, mais rapide, du frein d'arrêt électrique est obtenu par le fait que le moteur de commande est coupé de la tension d'alimentation, comme connu en soi, avec le déclenchement du commutateur, la polarité d'une seule des deux bobines conventionnelles de l'enroulement inducteur étant simultanément inversée et la bobine court- circuitée par l'enroulement rotorique, conformément à la présente invention. Cette mesure permet d'obtenir la bonne tenue au freinage, précédemment décriteo Le moteur et/ou les contacts électriques internes au moteur, ainsi que le commu- tateur, sont à peine sollicités, puisque les courants engen- drés par la mise en court-circuit d'une seule bobine sont relativement faibles. Cet avantage se répercute sur la durée de vie du commutateur et des balais de charbon, qui ne sont soumis à aucune usure supérieure notable, en dépit de leur fonction supplémentaire de frein d'arrêt. Le frein d'arrêt électrique est en outre d'un coût de fabri- cation réduit, puisqu'il suffit de prévoir une réalisation correspondante du commutateur et les raccordements né- cessaires du moteur. La sécurité de service obtenue est nettement plus élevée que sur les tronçonneuses à chaîne de ce type déjà connues, puisque le second frein est prêt à fonctionner en cas de défaillance du premier. Dans une forme de construction avantageuse de l'invention, le commutateur de mise en/hors service de la machine, qui commande le frein d'arrêt électrique en cas de coupure, est représenté par un interrupteur bipolaire, si bien que la chaîne est freinée automatiquement par son déclenchement. Comme sur les machines de ce type, l'interrupteur peut être monté dans la zone de préhension, sous la forme de commuta- teur d'accélération, une régulation de vitesse électronique pouvant être également prévue et la fonction de commutation précédemment décrite assurée dans la seule position extrême. Dans une autre forme de construction avantageuse de l'inven- tion, un commutateur et/ou interrupteur, montés sur chacune des deux poignées d'une tronçonneuse à chaîne, présentent une jonction mutuelle telle, que seule la manoeuvre des deux commutateurs provoque l'entraînement de la chaîne, et que le frein d'arrêt électrique est mis en circuit par le relâche- ment d'un seul commutateur. Cette mesure permet d'augmenter encore la sécurité de service, puisque la machine ne peut fonctionner que si les deux mains de l'opérateur serrent les poignées de guidage prévues à cet effet, et si les deux commutateurs sont manoeuvrés. La chalne étant freinée auto- matiquement par le relâchement de l'un ou des deux commuta- teurs, le frein d'arrêt électrique complète, sur un tel montage, le frein de sécurité mécanique, lorsqu'une main glisse de la poignée avec un choc en retour de la machine, par exemple. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée ci-dessous et des dessins annexés d'un exemple de construction; ces dessins correspondent à: Figure 1: une vue en perspective, schématique, d'une tron- çonneuse à chaîne conforme à l'invention, Figure 2: une coupe longitudinale agrandie, pratiquée à la verticale, de la tronçonneuse à chaîne conforme à la figure 1, Figure 3: une vue éclatée du montage du moteur, du frein de sécurité mécanique et du câblage du frein d'arrêt électrique, Figure 4: un schéma de montage de la tronçonneuse à chaîne conforme à l'invention, en position de service, Figure 5: le schéma de montage de la figure 4, en position de freinage, Figure 6: un schéma de montage d'une tronçonneuse à chaîne conforme à l'invention, à deux commutateurs et en position de service. La machine représentée sur les figures est une tronçonneuse à chaîne électrique, équipée d'un moteur universel. Elle est dotée d'un carter 1, dont la partie avant est prolongée par un lamier 4 avec une chaîne circulaire 5. Le lamier 4 est parallèle au plan médian longitudinal de la machine, situé à peu près dans le plan osculateur 6 du carter 1 (figure 3). Une poignée avant 2, transversale, est prévue sur la partie supérieure du carter 1, dont la partie arrière forme une autre poignée 3, qui se situe à peu près dans le plan médian longitudinal 6 de la machine. Un commutateur électrique 7, qui permet de commander la machine, est monté sur la poignée arrière 3. Le câble de raccordement 30 à l'alimentation électrique est prévu sur la partie arrière du carter 1, à l'extrémité de la poignée 3. Un étrier de protection 8 est disposé devant la poignée avant 2, qu'if dépasse vers le haut et vers le bas; cet étrier permet de manoeuvrer le frein de sécurité mécanique 9 interne à la machine. A l'intérieur du carter 1, le moteur de commande électrique , dont l'arbre primaire 11 est monté à la transversale du plan médian longitudinal 6 de la machine, se situe légère- ment au-dessous de la poignée avant 2. L'arbre 11 du moteur entraîne la chaîne 5 d'une manière connue en soi (non représentée), par l'intermédiaire d'un pignon monté sur l'extrémité côté carter du lamier 4. Comme représenté sur la vue éclatée de la figure 3, l'arbre primaire 11 supporte le tambour 12 du frein de sécurité mécanique 9. Dans cette forme de construction, le frein de sécurité mécanique 9 est représenté par un frein à ruban; après une pression vers l'avant sur l'étrier de protection 8, le frein à ruban, soumis à la tension d'un ressort, assure un frei- nage automatique, un collier de frein 13 étant tendu, comme connu en soi, autour du tambour 12 supporté par l'arbre primaire 11. L'étrier de protection 8 est conventionnelle- ment relié, par l'intermédiaire d'une genouillère 15, au collier de frein 13 soumis à une tension initiale par le ressort 14; le freinage est déclenché dès qu'une force prédéterminée est exercée sur l'étrier 8. Avec le déclenche- ment du frein de sécurité mécanique 9, la genouillère 15 commute un microrupteur 16 qui coupe l'alimentation en cou- rant de la machine, pour que le fonctionnement du frein 9 ne s'oppose pas à celui du moteur 10. En cours de service, le frein de sécurité mécanique 9 est déclenché par l'étrier de protection 8 en cas de choc en retour de la machine, par exemple, ou lorsque la main de l'opérateur glisse de la poignée avant 2: la main est alors interceptée par l'étrier 8 et le frein 9 déclenché presque automatiquement. Le frein de sécurité mécanique 9 est un frein à action rapide, qui provoque un arrêt de la chaîne en moins de 150 ms de préférence, l'alimentation en courant de la machine étant coupée et le collier 13 tendu autour du tambour 12. Le frein d'arrêt électrique 17 (figure 5) se compose essentiellement du moteur 10 et du commutateur 7, ainsi que des câblages correspondants. Le moteur 10 est un moteur série, un moteur universel dans cet exemple de cons- truction, qui présente un enroulement inducteur 18 conven- tionnel, composé de deux bobines 18' et 18" et supporté par un stator 19 fixé dans le carter 1. A l'intérieur du stator 19, le rotor 20 est monté sur l'arbre 1l. Le rotor 20 pré- sente des rainures conventionnelles, dans lesquelles est encastré l'enroulement rotorique 21, fermé en soi et relié à un collecteur 22, également monté sur l'arbre 11. La jonc- tion électrique entre les enroulements rotorique 21 et in- ducteur 18 est assurée par l'intermédiaire de balais de charbon 23, qui s'appliquent sur le collecteur 22. La figure 4 représente le montage du moteur 10 et du commu- tateur 7 en position de service, c'est-à-dire lorsque le commutateur 7, représenté par un interrupteur, est manoeuvré par l'opérateur et que la chaîne 5 est entraînée par le moteur 10. Dans cet exemple de construction, le commutateur référencé par 7 est un interrupteur bipolaire; ce dernier étant sollicité, par exemple, par la force d'un ressort, comme connu en soi, il est ramené automatiquement de la position représentée sur la figure 4 dans celle de la figure , lorsqu'il n'est pas manoeuvré. En position de service (figure 4), l'enroulement inducteur, composé des bobines 18' et 18", et l'enroulement rotorique 21 sont connectés en série, la tension d'alimentation est appliquée aux bornes 24. Cette position de commutation étant généralement connue, il est inutile de l'expliciter; le courant passe par une bobine 18', l'enroulement rotorique 21 et la seconde bobine 18", et inversement. Il faut mentionner que le microrupteur 16, qui coupe l'alimentation en courant pour une manoeuvre du frein de sécurité mécanique 9, est monté entre l'une des bornes 24 et le câble de raccordement 30. La figure 5 représente le montage en position de freinage, donc le frein d'arrêt 17, dont la mise en circuit est assu- rée lorsque l'interrupteur 7 n'est pas manoeuvré et/ou est relâché. L'interrupteur 7, qui revient dans sa position initiale, coupe un circuit raccordé à une borne 24, si bien que le moteur 10 n'est plus alimenté en tension. La polarité de l'une des bobines d'inducteur, la bobine référencée par 18" dans cet exemple de construction, est inversée et cette bobine est court-circuitée par l'interrupteur 7 avec l'en- roulement rotorique 21 du moteur 10. L'autre bobine 18' reste hors circuit. L'inversion de polarité de la bobine 18" et sa mise en courtcircuit avec l'enroulement rotorique 21, le moteur 10 étant encore en marche, engendre un couple moteur qui s'oppose au couple initial en position de service (figure 4) du moteur 10. Le rotor 20 est freiné, provoquant l'arrêt de la chaîne 5. Comme déjà mentionné dans il'intro- duction, l'effet de freinage avantageux résulte de l'inver- sion de polarité d'une seule bobine et de sa mise en court- circuit avec l'enroulement rotorique. Cette mesure évite un freinage brutal, l'usure des charbons et des contacts de commutateurs est réduite à un minimum et le couple antago- niste sur la machine, résultant d'un freinage brutal, large- ment évité. Le frein d'arrêt électrique 17 (figure 5), précédemment décrit, fonctionne toutefois si rapidement, que les risques d'accident par la chaîne 5 en cours d'arrêt sont supprimés. Dans le montage de la figure 5, n'importe laquelle des deux bobines, 18' ou 18", peut être inversée et court-circuitée: ce montage est également utilisable sur des moteurs préesen- tant plus de deux bobines d'inducteur. Le type de construc- tion non plus n'est pas limité à un moteur universel, tout moteur série pouvant présenter par principe un montage ana- logue. Pour augmenter encore la sécurité, il est possible de pré- voir un interrupteur supplémentaire 7', monté sur la poignée 2 (figure 1). Sur le diagramme schématique de la figure 6, le moteur avec ses bobines 18' et 18" et le système de commande, qui forme le frein d'arrêt électrique 17, sont respectivement représentés par des blocs 21A et 17A. Les deux interrupteurs 7 et 7', également représentés par des blocs, sont montés en série. Le frein d'arrêt reste donc inactif, tant que les deux interrupteurs 7 et 7' sont poussés. Si les deux interrupteurs, ou l'un d'entre eux, sont relâchés, le frein d'arrêt est mis en circuit. Dans l'exemple de construction précédemment décrit, le frein de sécurité mécanique 9 prévu est un frein à collier; il va de soi que tout autre frein mécanique adéquat est utilisa- ble. La combinaison décrite du frein de sécurité mécanique 9 et du frein d'arrêt électrique 17 est particulièrement avan- tageuse, puisque le coût de construction de la machine conforme à l'invention, à deux freins indépendants, corres- pond à peu près à celui d'une machine équipée d'un seul frein mécanique, alors que la sécurité de service est nette- ment augmentée. Revendications. 1. Tronçonneuse à chaîne avec un moteur série électrique, un moteur universel notamment, comportant un enroulement induc- teur, composé de deux bobines au moins, et un enroulement rotorique au moins connectés en série en cours de service et soumis à une tension d'alimentation par la manoeuvre d'un commutateur au moins, ainsi qu'un frein de sécurité mécani- que, caractérisée en ce qu'un frein d'arrêt électrique (17) est prévu et mis en circuit avec le déclenchement du commu- tateur (7), la jonction au circuit d'alimentation (30) étant alors coupée, la polarité de l'une des bobines (18") de l'enroulement inducteur (18) ou celle de l'enroulement roto- rique (21) étant inversée, et l'enroulement inducteur (18) étant court-circuité par l'enroulement rotorique (21). 2. Tronçonneuse à chaîne suivant la revendication 1, carac- térisée en ce que le commutateur (7) est représenté par un interrupteur bipolaire. 3. Tronçonneuse à chaîne suivant l'une des revendications 1 et 2, à deux poignées, caractérisée en ce qu'un commutateur (7, 7') est monté sur chaque poignée (2, 3), et en ce que les deux commutateurs (7 et 7') sont montés en série.