PELLENC, Roger (110 Chemin de l'Abbaye, Pertuis, F-84120, FR)
| REVENDICATIONS 1. Dispositif de sécurité pour outil portatif à moteur thermique permettant l'arrêt quasi instantané du fonctionnement dudit outil, par suite de mouvements brusques et violents imprévus, ledit dispositif comprenant au moins un accéléromètre électronique (5) permettant une mesure de l'accélération suivant au moins un plan ou axe (X, Y, Z), la sortie, ou chaque sortie, de cet accéléromètre (5) étant reliée à un moyen de contrôle électrique et/ou électronique (7), caractérisé en ce que ledit moyen de contrôle électrique et/ou électronique est constitué d'une carte de gestion électrique et/ou électronique (7), celle-ci et l'accéléromètre étant alimentés en tension électrique par un générateur de courant électrique (9) connu en soi actionné par le moteur thermique, cette carte de gestion électrique ou électronique étant configurée pour traiter les informations électriques analogiques ou numériques issues de l'accéléromètre et pour activer un moyen assurant l'arrêt quasi instantané dudit moteur thermique. 2. Dispositif de sécurité pour outil portatif, à moteur thermique, selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le générateur de courant électrique est constitué par un volant magnétique (9). 3. Dispositif de sécurité pour outil portatif, à moteur thermique, selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le moyen permettant de freiner le moteur est constitué par un électro-aimant agissant sur l'arbre de sortie du moteur. 4. Dispositif de sécurité pour outil portatif, à moteur thermique, selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le moyen permettant de freiner le moteur est constitué par un frein électromagnétique à ruban agissant sur l'arbre de sortie du moteur. 5. Dispositif de sécurité pour outil portatif, à moteur thermique, selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le moyen permettant de freiner le moteur est constitué par un dispositif agissant directement sur la chaîne, tel que par exemple un loquet venant se loger dans les dents de celle-ci. 6. Dispositif de sécurité pour outil portatif, à moteur thermique, selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le moyen permettant de freiner le moteur est constitué par un système permettant la coupure de l'alimentation électrique du moteur thermique. 7. Dispositif de sécurité pour outil portatif, à moteur thermique, selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le moyen permettant de freiner le moteur est constitué par un système permettant d'agir sur l'avance à l'allumage programmée du moteur thermique (M1) pour arrêter celui-ci, ce qui a pour effet de créer un couple inverse à celui normal de fonctionnement agissant comme un frein très puissant et provoquant le calage immédiat dudit moteur (M'), ceci par l'intermédiaire d'une carte électronique agissant sur le boîtier d'allumage électronique (8) ou pouvant être incluse directement dans ledit boîtier d'allumage électronique (8'). 8. Dispositif de sécurité pour outil portatif à moteur thermique selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend un accéléromètre électronique deux axes, ou au moins deux accéléromètres électroniques mono-axe, permettant une mesure des accélérations dans au moins deux plans ou axes (X, Y, Z), lesdits accéléromètres étant positionnés de telle sorte qu'un axe puisse être privilégié. 9. Dispositif de sécurité pour outil portatif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend un accéléromètre à trois axes (X, Y1 Z), permettant de mesurer les accélérations dans trois plans. 10. Dispositif de sécurité pour outil portatif à moteur thermique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'accéléromètre (5) ou les accéléromètres est/sont positionné(s) au centre de gravité ou à proximité du centre de gravité de l'outil. 11. Outil portatif à moteur thermique, caractérisé en ce qu'il est muni d'un dispositif de sécurité selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, en particulier pour tronçonneuses à scie circulaire à moteur thermique, taille haie à moteur thermique, débrousailleuse à moteur thermique, tarière à moteur thermique, etc. |
La présente invention concerne un dispositif pour les outils portatifs à moteur thermiques permettant l'arrêt automatique instantané du fonctionnement de ces derniers,
10 par suite de mouvements brusques et violents imprévus auxquels ils sont exposés lors de leur utilisation pour assurer la sécurité de l'utilisateur. Elle s'applique, en particulier, aux scies à chaîne à moteur thermique, encore appelées tronçonneuses.
La réglementation officielle requiert que les scies à chaîne soient munies d'un dispositif de sécurité assurant l'arrêt de l'outil en cas de recul important appelé « rebond » 15 dans le langage professionnel et qui correspond à une- accélération exprimée en m/s 2 (entre 700 et 2000 m/s 2 , selon le type d'outils).
Actuellement, dans l'application aux scies à chaîne, ce dispositif est, le plus souvent, constitué par un moyen mécanique recouvrant la poignée avant de préhension de l'outil et qui, soit par inertie liée au rebond, soit en heurtant la main qui tient cette
20 poignée lors d'une violente accélération, actionne un système qui freine l'entrainement de la chaîne de coupe jusqu'à l'arrêt du moteur de l'outil.
Un dispositif comparable est par exemple décrit dans le document EP-1350607.
Ces dispositifs de sécurité constitués par des moyens mécaniques présentent, 25 toutefois, plusieurs inconvénients :
- ils ne fonctionnent que par inertie lorsque l'outil est tenu d'une seule main ;
- ils sont actifs dans un seul plan (avant/arrière) et ne fonctionnent pas dans les autres plans ;
ils peuvent, en cas de rebond violent, occasionner des blessures dues aux chocs 30 sur la main en contact avec le dispositif ;
leur seuil de déclenchement par inertie est très élevé du fait que les masses en mouvement sont petites (entre 700 et 2000 m/s 2 , suivant les modèles d'outils) ;
- leur temps de réponse est relativement lent (de l'ordre de 10 à 15 millisecondes) ; - ils n'offrent aucune sensibilité de réglage ;
- ils fonctionnent par action sur l'outil proprement dit (par exemple sur la chaîne dans l'application aux scies à chaîne) ;
- ils sont sujets à une usure due au frottement ;
ils peuvent se bloquer en position hors service ;
- ils sont relativement encombrants et coûteux.
Dans les documents US - 2004/0.181.951 et US - 2007/0.008.162 sont décrits des outils électroportatifs munis d'un système de sécurité constitué par des accéléromètres à trois axes permettant de commander l'arrêt du fonctionnement desdits outils électroportatifs, via un circuit logique lorsqu'un seuil prédéterminé d'accélération est atteint. Ces systèmes de sécurité ne sont pas applicables à des outils portatifs à moteurs thermiques tels que les scies à chaine.
La présente invention a plus précisément pour objet un dispositif de sécurité pour des outils portatifs à moteur thermique permettant l'arrêt automatique instantané desdits outils en cas de rebond violent, tout en remédiant aux inconvénients susmentionnés des systèmes anti-rebonds basés sur la mise en œuvre de moyens mécaniques ou de moyens électroniques appliqués aux outils électroportatifs.
Le dispositif pour outil portatif à moteur thermique selon l'invention est remarquable en ce qu'il comprend au moins un accéléromètre électronique permettant une mesure de l'accélération suivant au moins un plan ou axe, la sortie, ou chaque sortie, de cet accéléromètre étant reliée à un moyen de contrôle électrique et/ou électronique configuré pour traiter les informations électriques analogiques ou numériques issues de l'accéléromètre et pour commander l'arrêt quasi instantané du fonctionnement de l'outil, lorsqu'un seuil prédéterminé d'accélération est atteint.
Selon un mode de mise en œuvre préféré du dispositif de l'invention, avantageusement applicable aux outils portatifs à moteur thermique, ledit moyen de contrôle est constitué par un moyen de commande électrique et/ou électronique indépendant du moyen de gestion du moteur et configuré pour traiter les informations électriques analogiques ou numériques issues de l'accéléromètre et pour commander un organe de freinage agissant directement sur l'arbre de sortie du moteur et/ou sur l'avance à l'allumage. Le dispositif pour outils portatifs à moteur thermique selon l'invention, offre des avantages intéressants ; notamment :
- l'accéléromètre agit directement sur le moteur thermique de l'outil, par l'intermédiaire des moyens de gestion électriques ou électroniques ;
- le temps de réponse du dispositif est très rapide (de l'ordre de quelques millisecondes) ;
- ils ne comportent pas l'utilisation d'organes mobiles, de sorte qu'ils ne sont pas soumis à usure ;
- possibilité de descendre le seuil de déclanchement de la sécurité, en raison du fait que l'inertie et la masse en mouvement n'interviennent pas dans le fonctionnement du dispositif, seule l'accélération est prise en compte ;
- possibilité de régler la sensibilité en programmant le seuil de déclenchement ;
- possibilité de fonctionner dans plusieurs plans ;
- possibilité de vérifier le bon fonctionnement du dispositif lors de la mise en route du moteur thermique en utilisant un moyen de contrôle électrique et/ou électronique permettant un autocontrôle du fonctionnement de l'accéléromètre ;
le dispositif est plus léger et économique que les dispositifs de sécurité mécaniques.
Selon une autre disposition caractéristique, la détection des accélérations est assurée par un accéléromètre électronique deux axes ou par au moins deux accéléromètres électroniques mono axe, équipant l'outil portatif et positionnés de telle sorte qu'un axe puisse être privilégié.
Selon une autre disposition caractéristique, la détection des accélérations est assurée par un accéléromètre à trois axes.
Il est ainsi possible de mesurer l'accélération dans plusieurs plans, ce qui permet d'éviter les conséquences fâcheuses possibles de rebonds dans des positions de travail dangereuses, cette particularité permet, en effet, d'avoir le même degré de sécurité quelles que soient la tenue de l'appareil et la position de travail de l'utilisateur : par exemple, lors de l'élagage des arbres, l'utilisateur monte dans ceux-ci et tient l'outil d'une seule main, l'autre main servant à assurer sa position en se tenant aux branches. Les buts, caractéristiques et avantages ci-dessus, et d'autres encore, ressortiront mieux de la description qui suit et des dessins annexés dans lesquels :
La figure 1A est une vue en perspective et à caractère schématique d'un premier exemple de réalisation d'un outil portatif selon l'invention, l'outil représenté, selon cet exemple, étant constitué par une scie à chaîne à moteur thermique, avec un moyen de commande électrique et/ou électronique et une commande de frein séparés.
La figure 1A' est une vue en perspective et à caractère schématique d'un premier exemple de réalisation d'un outil portatif selon l'invention, l'outil représenté, selon cet exemple, étant constitué par une scie à chaîne à moteur thermique, avec un moyen de commande électrique et/ou électronique et une commande de frein réunis sur une commande unique.
La figure 1 B est une vue en perspective et à caractère schématique d'un premier exemple de réalisation d'un outil portatif selon l'invention, l'outil représenté, selon cet exemple, étant constitué par une scie à chaîne à moteur thermique, avec un moyen de commande électrique et/ou électronique et boîtier d'allumage électronique séparés.
La figure 1 B' est une vue en perspective et à caractère schématique d'un premier exemple de réalisation d'un outil portatif selon l'invention, l'outil représenté, selon cet exemple, étant constitué par une scie à chaîne à moteur thermique, avec un moyen de commande électrique et/ou électronique et boîtier d'allumage électronique réunis sur une commande unique.
- La figure 2 est un schéma de principe d'un exemple de mise en œuvre, en mode analogique, du dispositif de l'invention, applicable à un outil portatif à moteur thermique.
- La figure 3 est un schéma de principe d'un autre exemple de mise en œuvre, en mode numérique, de ce dispositif.
On se réfère auxdits dessins pour décrire des exemples intéressants, bien que nullement limitatifs, de réalisation des outils portatifs à moteur thermique selon l'invention.
On décrit ci-après . une application très avantageuse d'un outil portatif à moteur thermique qui, selon l'exemple illustré est constitué par une scie à chaîne 1 , mais on rappelle que l'invention est applicable à tout outil portatif à moteur thermique dangereux, en particulier à tout outil portatif à moteur thermique que l'on veut équiper d'un dispositif de sécurité capable d'arrêter instantanément son fonctionnement en cas de mouvement brusque imprévu ou rebond, par exemple : tronçonneuses à scie circulaire à moteur thermique, taille haie à moteur thermique, débrousailleuse à moteur thermique, tarière à moteur thermique, etc.
L'invention est applicable aux outils portatifs à entraînement par moteur thermique, c'est-à-dire aux appareils dont l'outil actif proprement dit 2 (une chaîne dans le cas des scies à chaîne 1 illustrées aux figures 1A à 1B) est animé par un moteur thermique M', renfermé dans un corps ou carter 3 et alimenté en courant électrique par un volant magnétique 9.
Cette source électrique 9 sert aussi à alimenter les diverses cartes électriques ou électroniques des outils. Elle est entrainée par le moteur thermique ; elle pourrait être remplacée par un autre générateur de courant électrique, par exemple par une dynamo ou autre, également actionné par le moteur thermique.
Selon le dispositif de sécurité de l'invention, au moins un accéléromètre 5 capable de mesurer une accélération sur au moins un plan ou axe (par exemple axe X : avant / arrière) est incorporé à l'outil, de préférence en un emplacement situé au centre de gravité ou à proximité du centre de gravité de ce dernier. Cet emplacement a pour avantage de permettre de traiter directement les informations issues de l'accéléromètre, ou des accéléromètres, par une carte électronique de gestion intégrée à l'outil. Toutefois, si pour des dispositions constructives, on est amené à éloigner ce ou ces accéléromètres du centre de gravité, il faut corriger les informations issues du ou des accéléromètres pour qu'elles correspondent à celles qui seraient issues du ou des accéléromètres situé(s) au centre de gravité ou à proximité de ce dernier, à l'aide du microcontrôleur de la carte de gestion intégrée et, par un calcul mathématique simple connu en soi, ces informations corrigées peuvent être traitées de manière identique à celles exposées dans la présente description.
L'accéléromètre 5 ou les accéléromètres peu(ven)t aussi être positionné(s) à proximité des moyens de préhension de l'outil.
Selon un mode d'exécution de l'outil, ce dernier est équipé d'un accéléromètre électronique deux axes ou d'au moins deux accéléromètres électroniques mono axe délivrant chacun un signal représentatif de l'accélération subie par l'un des deux axes concernés, par exemple axe X (avant / arrière) et axe Y (vers le haut / vers le bas), de sorte à permettre une mesure des accélérations dans deux plans. Suivant un mode préféré d'exécution de l'outil, celui-ci est équipé d'un accéléromètre électronique trois axes X, Y, Z, dont les sorties délivrent des informations électriques analogiques ou numériques représentatives de l'accélération subie par l'axe concerné, de sorte à permettre une mesure des accélérations dans trois plans.
Les deux accéléromètres mono axe, ou l'accéléromètre deux axes, ou l'accéléromètre trois axes sont/est positionné(s) de telle sorte qu'un axe puisse être privilégié.
La sortie de l'accéléromètre 5, ou des accéléromètres, est reliée :
- soit, à un moyen de commande électrique et/ou électronique 7 configuré pour traiter les informations électriques analogiques ou numériques issues de l'accéléromètre, ou des accéléromètres, et pour commander un organe de freinage 10 agissant directement sur l'arbre de sortie du moteur M' (figure 1A).
- soit, à un moyen de commande électrique et/ou électronique configuré pour traiter les informations électriques analogiques ou numériques issues de l'accéléromètre, ou des accéléromètres, et pour agir sur l'avance à l'allumage 8 pour freiner le moteur M' (figure 1 B).
Dans les deux cas, plusieurs solutions sont possibles.
Une première solution est représentée par le schéma de la figure 2. Dans ce cas, le traitement par le moyen de commande électrique et /ou électronique du/des signal(aux) analogique issu(s) du/des accéléromètre(s) par l'unité de traitement numérique permet, lorsque les conditions d'enclenchement du freinage sont atteintes, d'adresser un ordre soit au système de freinage indépendant F, soit au boîtier électronique d'avance à l'allumage pour freiner le moteur M'.
Une deuxième solution est représentée par le schéma de la figure 3. Dans ce cas, le traitement par le moyen de commande électrique et /ou électronique du/des signal(aux) numérique(s) issu(s) du/des accéléromètre(s) par l'unité de traitement numérique permet, lorsque les conditions d'enclenchement du freinage sont atteintes, d'adresser un ordre soit au système de freinage indépendant F, soit au boîtier électronique d'avance à l'allumage pour freiner le moteur M'.
Les informations , électriques analogiques ou numériques issues de(s) l'accéléromètre(s) sont traitées : - soit, au niveau d'une carte électrique et/ou électronique de commande de frein 7 actionnant un système de freinage 10 connu en soi, ce système de freinage pouvant être, par exemple, constitué :
- selon le mode d'exécution représenté à la figure 1A, par un électro-aimant, un frein électromagnétique à ruban ou un dispositif agissant directement sur la chaîne, tel que par exemple un loquet venant se loger dans les dents de celle-ci ;
- soit, au niveau du boîtier d'allumage électronique 8 (figure 1 B) :
- en coupant l'alimentation électrique du moteur thermique M' et/ou en agissant sur l'avance à l'allumage programmée dudit moteur thermique M', pour arrêter celui-ci par l'intermédiaire d'une carte électronique agissant sur le boîtier d'allumage électronique 8 ou pouvant être incluse directement dans ledit boîtier d'allumage électronique 8. En effet, si l'on modifie l'avance à l'allumage avant la coupure de celui-ci, on crée un couple inverse à celui normal de fonctionnement, agissant comme un frein très puissant et provoquant le calage quasi immédiat de celui-ci (ce calage est effectif après
1 à 3 tours du moteur, soit en 0,01 à 0,06 seconde).
La carte commande 7 et la commande de frein 10 peuvent être regroupés sur une seule carte de commande T suivant la Figure 1A'.
La carte commande 7 et le boîtier d'allumage électronique 8 peuvent être regroupés sur une seule carte de commande 8' suivant la Figure 1 B'.