Machine électroportative avec dispositif de motorisation "sans balais" destinée à des applications de ponçage, surfaçage, meulage, forage notamment

Abstract

 Cette machine destinée à des applications de ponçage, surfaçage, meulage, forage est remarquable en ce qu'elle comprend un dispositif de motorisation sans balais, et en ce que le dispositif comprend un bloc moteur (1) dont l'extrémité (2) de l'arbre moteur est agencé avec une pièce de fixation (3) solidaire du châssis du moteur et agencée pour constituer l'appui d'une bague (4) formant cage autorisant le montage sur ladite extrémité de l'arbre moteur d'un roulement conique (5) et d'un joint à lèvres (6), l'extrémité de l'arbre étant épaulé pour la réception de l'outil de travail (7), et en ce que le dispositif de motorisation est associé à un variateur de fréquence autorisant la présélection de fréquence entre 0 et 300 Hertz

Description

[0001] L'invention se rattache au secteur technique des machines et appareils électroportatifs qui sont destinés à l'exécution de travaux de ponçage, nettoyage, surfaçage, meulage, forage sur des parois de murs ou sols ou plafonds à traiter dans des constructions ou bâtiments ou surfaces à rénover.

[0002] Les machines et appareils électroportatifs sont très divers et sont agencés avec une motorisation classique du type moteur universel avec ou sans motoréducteurs selon les applications, et fonctionnant selon une fréquence à 50 hertz.

[0003] Les motorisations à courant continu ou alternatif restent néanmoins volumineuses et encombrantes, lourdes à manipuler selon les besoins et applications. Par exemple, dans le cas de ponceuses à bras qui sont manipulées par l'utilisateur à longueur de journée, le poids de l'ensemble de motorisation devient un paramètre délicat à gérer par l'opérateur.

[0004] Le demandeur s'est du reste penché sur cette question et de très nombreux brevets ont été déposés pour aider à la manipulation de ce type particulier de machines électroportatives. Dans tous les cas, concernant le demandeur, les travaux d'études ou de recherches n'ont pas concerné la partie motorisation en tant que telle.

[0005] Un autre inconvénient réside dans le bruit résultant du fonctionnement de cette motorisation qui peut être « adouci » mais non supprimé.

[0006] Le demandeur s'est donc intéressé de manière nouvelle à cette question. C'est ainsi que le demandeur s'est intéressé aux ensembles de motorisation « BRUSHLESS », c'est-à-dire sans balais qui offrent de nombreux avantages, de légèreté, d'économie, dans le sens de supprimer le nettoyage et/ou remplacement des balais. Le problème réside cependant dans l'inadaptation de ce type de moteur sans balai dans l'outillage et les machines électroportatives. L'utilisation de moteurs sans balais dits « brushless » reste réservée à des domaines techniques à certains domaines de l'industrie en particulier les servo-mécanismes des machines, ou en robotique, aussi en aéromodélisme, type avions, hélicoptères, et aussi modèles réduits de voitures. La technologie de ce type de moteurs sans balai (brushless) est fragile, délicate, requiert une électronique de pilotage, des capteurs d'effet HALL permettant d'identifier la position des aimants associés au rotor. Le fonctionnement de ce type de moteur est établi sur la base d'une fréquence de 50 hertz.

[0007] Cette technologie des moteurs sans balai « brushless » n'est pas, à la connaissance du demandeur, appliqué dans les machines et appareils électroportatifs. Cela peut peut-être s'expliquer par les conditions d'utilisation de certaines machines électroportatives du type ponceuses, et leurs conditions d'utilisation qui seraient incompatibles avec les précautions nécessaires quant à l'usage de ce type de motorisation avec toute la partie électronique qui lui est associée.

[0008] Cela s'explique aussi par le fait aussi que les moteurs sans balai (brushless) ne sont pas tels conçus et applicables tels quels sur des machines et appareils électroportatifs pour effectuer, par exemple, des travaux de ponçage, de meulage, de surfaçage.

[0009] La démarche du demandeur s'est cependant orientée en égard de l'intérêt pratique de ce type de motorisation particulièrement silencieuse à leur intégration dans des machines et appareils électroportatifs.

[0010] On a représenté, figure 1, un exemple de tentative, par le demandeur, de montage d'un moteur sans balai (A) (brushless) standard sur une ponceuse à bras qui requiert deux câbles extérieurs (C1-C2), un pour la puissance et un autre pour la mesure de puissance, ces deux câbles étant largement apparents et gênants en manipulation. La transmission des efforts sur l'outil reste très aléatoire sans adéquation de ce type de moteur sans balai. Par ailleurs, la perte de puissance est substantielle de l'ordre de 35 à 50 %. Pour une puissance déclarée de 1200 watts la puissance utile est de l'ordre de 780 W.

[0011] La solution apportée pour résoudre ce problème a été d'apporter des réponses aussi bien sur la partie mécanique que sur la partie électronique des moteurs connus actuels sans balai dits « brushless », et aussi en vue d'une limitation de la perte de puissance.

[0012] Selon une première caractéristique, la machine électroportative destinée à des applications de ponçage, surfaçage, meulage, forage est remarquable en ce qu'elle comprend un dispositif de motorisation sans balai, et en ce que le dispositif comprend un bloc moteur dont l'extrémité de l'arbre moteur est agencé avec une pièce de fixation solidaire du châssis du moteur et agencée pour constituer l'appui d'une bague formant cage autorisant le montage sur ladite extrémité de l'arbre moteur d'un roulement conique et d'un joint à lèvres, l'extrémité de l'arbre étant épaulé pour la réception de l'outil de travail, et en ce que le dispositif de motorisation est associé à un variateur de fréquence autorisant une présélection de fréquence entre 0 Hz et 300 Hz.

[0013] Ces caractéristiques et d'autres encore ressortiront bien de la suite de la description.

[0014] L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide des figures des dessins annexés dans lesquels :

• La figure 1 illustre, à titre d'exemple, un essai de montage d'un moteur sans balai (brushless) standard sur une ponceuse à bras.
• La figure 2 illustre le dispositif de motorisation sans balai selon l'invention équipant une ponceuse à bras, avec le variateur de fréquence.
• La figure 3 montre, avant montage, le dispositif de motorisation sans balai.
• La figure 4 est une vue en coupe transversale du dispositif monté selon l'invention.

[0015] Afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant d'une manière non limitative illustrée aux figures des dessins.

[0016] Le dispositif de motorisation sans balai est référencé dans son ensemble par (D) et comprend un bloc moteur (1) sans balai, de construction standard. L'application de ce type de moteur à des machines et appareils électroportatifs requiert, selon l'invention, un aménagement de la partie mécanique pour permettre un travail en bout d'arbre moteur. Cet aménagement consiste, en se référant aux figures 3 et 4, à disposer, à une extrémité (2) de l'arbre moteur, une pièce de fixation (3) solidaire du châssis du moteur sans balai et agencée pour constituer l'appui d'une bague (4) formant cage autorisant le montage sur l'extrémité de l'arbre moteur d'un roulement conique (5) et d'un joint à lèvres (6), l'extrémité de l'arbre étant épaulée pour la réception de l'outil de travail (7). D'autres roulements à billes (8 - 9) sont disposés sur l'arbre respectivement derrière la pièce de fixation et sur l'autre extrémité de l'arbre à l'opposé de la partie réceptrice de l'outil. Ce montage particulier permet d'absorber des efforts axiaux qu'un moteur sans balai standard ne supporte pas étant limité à une certaine puissance. L'outil (7) étant en contact avec la zone à travailler, les efforts sont absorbés par la mise en oeuvre spécifique de l'invention.

[0017] Selon une autre disposition, le dispositif de motorisation est associé à un variateur de fréquence (10) autorisant une présélection de fréquences dans une plage de 0 Hz à 300 Hz. Ledit variateur de fréquence est fixé sur la machine électroportative, par exemple en bout de bras de la ponceuse à bras, ou sur le bloc aspirant associé à la ponceuse à bras ou sur un chariot desserte permettant le transport de la ponceuse à bras. L'association avec le variateur de fréquence permet, grâce à l'obtention d'une vitesse de rotation plus grande une augmentation de la puissance utile. Il a ainsi été constaté que pour un moteur sans balai classique avec une puissance annoncée de 980 W, la mise en oeuvre de l'invention en liaison avec le variateur de fréquence permet d'obtenir une puissance utile de 950 W.

[0018] Selon une autre disposition de l'invention, le dispositif de motorisation fonctionne sans codeur, sans résolveur et sans sonde à effet Hall, le dispositif travaillant en boucle ouverte avec une précision sur la vitesse de l'ordre de 2 %. En outre, l'électronique (E) est transférée du groupe moteur en bout de bras de la machine telle que une ponceuse à bras

[0019] (P) ce qui permet la suppression d'un des câbles illustré figure 1. Le câble (C1) restant avec le dispositif de l'invention se trouve en prise dans la partie supérieure du carter du moteur en étant raccordé à la ponceuse à bras, ce qui rend l'ensemble moins encombrant.

[0020] Selon l'invention, l'outil (7), qui peut être un disque diamant ou autre en fonction de l'application concernée, est monté directement sur l'arbre moteur, ce qui a pour avantage une réduction des pièces susceptible de s'user, une limitation des pertes de rendement dues à l'utilisation de réducteur de vitesse utilisé dans les équipements antérieurs.

[0021] Un autre avantage réside dans l'étanchéité du moteur qui permet de travailler dans des milieux hostiles, poussiéreux ou humides car le refroidissement n'est pas nécessaire contrairement au moteur universel qui possède une ventilation par l'intérieur.

[0022] La solution apportée offre en plus une réduction considérable du bruit de par l'effort généré par le moteur sans balai, une amélioration de la puissance utile

[0023] Les avantages ressortent bien de l'invention. On souligne, en particulier, les applications nouvelles des moteurs sans balai impossibles à envisager pour les machines électroportatives.

Revendications

1. Machine électroportative destinée à des applications de ponçage, surfaçage, meulage, forage caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de motorisation sans balais, et en ce que le dispositif comprend un bloc moteur (1) dont l'extrémité (2) de l'arbre moteur est agencé avec une pièce de fixation (3) solidaire du châssis du moteur et agencée pour constituer l'appui d'une bague (4) formant cage autorisant le montage sur ladite extrémité de l'arbre moteur d'un roulement conique (5) et d'un joint à lèvres (6), l'extrémité de l'arbre étant épaulé pour la réception de l'outil de travail (7), et en ce que le dispositif de motorisation est associé à un variateur de fréquence autorisant la présélection de fréquences entre 0 et 300 Hertz.

2. Machine électroportative selon la revendication 1, caractérisée en ce que des roulements à billes (8-9) sont disposés sur l'arbre derrière la pièce de fixation d'une part, et sur l'autre extrémité de l'arbre à l'opposé de la partie réceptrice de l'outil d'autre part.

3. Machine électroportative selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de motorisation fonctionne sans codeur, sans résolveur et sans sonde à effet Hall, ledit dispositif travaillant en boucle ouverte avec une précision de vitesse de l'ordre de 2 %.

4. Machine électroportative selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'électronique de fonctionnement du groupe moteur est disposée hors du bloc moteur en bout de bras de la machine.

5. Machine électroportative selon la revendication 1 caractérisée en ce que le variateur de fréquence (10) est fixée sur la machine électroportative.

6. Machine électroportative selon la revendication 1 caractérisé en ce que le variateur de fréquence (10) est fixé sur un bloc aspirant associé à ladite machine du type ponceuse à bras.

7. Machine électroportative selon la revendication 1, caractérisé en ce que le variateur de puissance est fixé sur un chariot desserte permettant le transport de ladite machine du type ponceuse à bras.

Dessins