CN103629508B - 用于剥皮机的安全系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于剥皮机的安全系统。本发明描述了一种用于工作机(1)的安全系统(100)，其中操作者(7)能够与工作机(1)交互，其中该系统(100)包括与操作者(7)关联的收发机单元(71)、与工作机(1)关联的中央处理单元(11)以接收来自于收发机单元(71)的信号；包含导电装置的导电手套(81)，被配置以操作在正常运行(I)或在警报条件(II)中，电连接装置(82)被配置以连接收发机单元(71)到导电手套(81)，并且其中该中央处理单元(11)被配置以识别该操作者(7)是否被授权使用该工作机(1)，并且如果第二操作条件(II)发生，则发送警报信号(Sx1)以禁用该工作机(1)。

Description

用于剥皮机的安全系统
技术领域
本发明涉及一种用于工作机的安全系统，其设计用于保护操作者的安全。
更准确的说，该系统可被应用到任何类型的工作机，其具有操作者一不小心会碰到的至少一个组件或工具，其中对于上肢的终端(手)的保护是必要的。
更具体地，该系统被应用到一种特定的工作机，称为剥皮机，以及出于简化说明的唯一目的，如下说明参考这个应用领域来提供。
背景技术
众所周知，剥皮机(或者用于去除薄膜的机器)包含一框架，支持用于放置一片要被剥皮的肉的平台；该剥皮机配置有齿辊，该齿辊由电动机进行旋转并拖拉由操作者手工保持的这片肉，以将它递交给刀片的运动，用于将皮从肉上分开。
操作者移动这片肉向自动拖拉这个产品的齿辊靠近，但是他/她的手在齿辊和刀片的附近工作。在操作期间，因为疏忽或各种不可预见的可引起操作者的手的突然和非本意的移动，从而导致不可预计的接触刀片的事件，因此存在刀片一不小心碰到操作者的手的风险。
基于这些原因，可提供具有被设计来保护操作者安全的电子系统的剥皮机。
然而，这些系统的一个缺点在于在没有真正的危险时有时会发生系统干扰，因此会引起不希望的机器的停止从而导致生产的延迟和工作时间的减少。
在操作期间，也存在一不小心接触到负责其他任务的人的手的风险，并且虽然他们不是专门与剥皮机一起工作的，但是他们可能不得不在机器本身周围行走或者执行其他功能。
为了缓解这个问题，在同一个申请人的号码为0001262331的意大利的专利中公开了一种用于剥皮机的安全系统，使用了在该剥皮机和大地之间的电压降作为检测警报情况的关键参数与一个参考信号相比较；然而后者不能简单的评估，因为它会受到该机器操作者的电物理特性和环境条件，如湿度和温度的影响。
一个针对该问题的改进的方案展示于同一个申请人的号码为10178838的欧洲专利申请，其中该系统通过电路相关的方案使得工作机受到电振荡。频率等于谐振电路的频率；操作者的每一次“接触”都会使得这个电路引起对该谐振电路的一次干扰。如果这次干扰证明是过度的，则被持续监视的安全系统禁用该机器。这个系统要求一个专门的预操作的校准序列来识别操作者的人体参数，以便该机器会在基于有关该用户的个人放置的警报的情况下做出反应，从而保证同一个用户的安全。
这个系统要求使用计算机显示器来管理校准进程和额外的电子标志以使能具有资格使用该机器的操作者的唯一标识。
此外，该系统的操作仍然不能完全不受存在特定的湿度水平和特定的温度范围的环境条件的影响，。
这些问题本质上是因为操作者佩戴的传导的以及绝缘的手套。
而且，在操作者方面的对传导以及绝缘手套的缺少保养是经常的，并且操作者工作中使用电气不适合的手套并不罕见，尽管他们外表面是完整的。
操作者经常趋于不会以足够的频率更换废弃的手套。
上面描述的内容使得改进操作者的安全更加重要。
同一个申请人提交的公开的专利申请EP0445860公开了一种用于具有连接到电动机的切割工具的电气可操作设备的控制和安全系统，以及用于使该发动机的运动停止和反向的控制装置。
该系统包括一对供操作者穿戴的导电手套，该手套和通过电线连接到固定在操作者身体上并包括可充电电池的控制盒的以及被设计以当两个手套被操作者穿戴起来时发射光脉冲和当两个手套中的一个或操作者的身体的一部分不小心接触到该设备的任何金属部分时中断光脉冲的电传感器-发射器电路；光线纤维适用于连接控制盒和该设备的基部，其中接收控制电路位于该基部中。
提供的方案必须需要在操作者穿戴的控制盒和该设备(被控机器)之间的物理连接光纤。
如这样的方案会阻碍操作者，他必须物理地绑定到该机器上，并且完全不能自由移动。
此外，使用的技术是无用的，而且实现起来很复杂。
发明内容
本发明的目的在于为工作机提供一种在操作者安全方面改进的安全系统。
另一个目的在于提供一种易于执行和实现的安全系统。
进一步的目的在于提供一种操作上易于使用的安全系统。
额外的目的在于提供一种能够确保快速识别操作者的安全系统。
通过在附加的权利要求中的描述的用于工作机的安全系统达到这些或者其他的目的。
如这里描述的，该安全系统获得以下技术效果：
-不受湿度和温度影响；
-即使在考虑存在多于一个操作者时仍然可靠；
-构建和实现是简单的；
-采用可靠的、一次性的手套，消除了陈旧的影响。
基于下文的通过近似的、非限制性示例的方式提供的示例性实施方式，本发明的列举的或者其他的技术效果会以更加细节的形式显现出来。
附图说明
图1显示了本发明的系统的概况及其基本组件。
图2显示了本发明的系统的方块图。
图3a显示了本发明的系统的组件的第一实施方式。
图3b显示了本发明的系统的组件的第二实施方式。
具体实施方式
本发明描述了用于工作机的安全系统，其中操作者能够接触该机器，其中该系统包括与操作者关联的收发机单元、与该工作机关联的中央收发机单元以接收来自于该收发机单元的信号、包括导电装置的导电手套，被配置以在正常运行或警报条件中操作，电连接装置被配置以连接该收发机单元至该导电手套，并且其中中央收发机单元被配置来识别操作者是否被授权使用该机器，并且如果第二操作条件发生则发送警报信号以禁用该机器。
特别参考图1和2，显示了工作机1，特别是剥皮机。本发明包括用于这个工作机1的安全系统100。
操作者7能够与该机器1交互用于在肉块6上的剥皮过程。
操作者7配备有收发机单元71。
根据本发明，该收发机单元71被配置以发送代表操作者7存在的存在信号Tx。
换句话说，本发明的安全系统100包括关联到操作者7的收发机单元71和被配置以发送代表邻近于该机器1的操作者7的存在的存在信号Tx。
更具体地说，收发机单元71被配置以发射具有连续信号特性的存在信号Tx。
优选地，该收发机单元71被操作者7佩戴，更加优选的是，它关联到所述的操作者佩戴的带子72上。
有利地，根据本发明，该收发机单元71包括RFID应答器。
有利地，根据本发明，该RFID应答器是有源RFID应答器。
可替换的，或者此外，该收发机单元被配置以使用射频操作(RF)。
作为进一步替换或附加，该收发机单元被配置以使用红外线操作(IR)。
有利地，根据本发明，存在信号Tx包括该操作者7的唯一标识符。
根据本发明的该系统100进一步包括中央处理单元11，关联到被配置以接收该存在信号Tx的该工作机区域。
该中央处理单元11优选地包括在剥皮器1中。
总体上，应该注意到，在目前的上下文中和接下来的权利要求中，基于清楚完整地描述该单元功能的唯一目的，该中央处理单元11可以表示为细分的单独的功能模块(存储器模块或操作模块)。
该单元可实际上由单个电子设备制成，被适当地编程来执行描述的功能，以及各种模块可对应于作为该被编程的设备的一部分的硬件单元和/或例程软件。
可替换地，或此外，这些功能可通过多个设备执行，其中分布有上述功能模块。
该控制单元也可使用一个或多个处理器来执行包含征存储器模块中的指令。
而且，上面提到功能模块可基于他们所在的网络架构被分布在本地或远程的不同的计算机中。
参考图3a和3b，根据本发明的该系统100进一步包括被设计以在与该机器1交互的条件下被操作者7佩戴的导电手套81。
换句话说，当操作者需要执行剥皮过程时，他/她带上导电手套81以安全地工作，如下面的解释。
优选地，该操作者7还在导电手套81上戴上绝缘手套80(图3a)。
在第一实施方式中，在绝缘手套80被刀片5切断的情况下，导电手套81被配置为接触该机器1的结构上的信号。
换句话说，本发明的系统包括连接到该机器1的地感应器的终端的第一电导体电路的频率信号的强制应用。
因此该频率信号在机器的整个机械结构中是可用的。
因此在导电手套81和刀片5接触的情况下，该频率信号也在导电手套81上可用。
因此该第一电导体电路是导电装置。
在第二实施方式中，根据本发明，导电手套81包括第二电导体电路85(图3b)。
换句话说，该第二电导体电路85被放置在织物手套上，尤其是在导电手套81上。
第二电导体电路85在整个手套上生成连续的电路。
在这个实施方式中，第二电导体电路85连接到隔离的电路83。
优选地，该隔离的电路83包括电流产生器A1(图3b)，被配置以提供直流电流到第二电导体电路85。
优选地，该电流生成器A1生成大约100uA的电流导通过导电手套81，在这种情况下，以使得能够实现电连续性的连续完整测量。
这使得连续的检查来确保电路没有断开成为可能，即，手套没有被刀片切开。
在一个变型中，第二电导体电路85可以在绝缘手套80上。
有利地，根据本发明，该导电装置，第一电导体电路或者第二电导体电路85，被配置以操作在代表机器1正常运行的第一操作条件I；在这个条件下，操作者7是与机器1电气隔离的。
可选地，并且有利地，根据本发明的导电装置，85被配置以操作在代表机器1的警报状态的第二操作条件II；在这个条件下，操作者7是在与机器1电气导通的条件中。
该系统100包括电连接装置82被配置以连接收发机单元71到导电手套81。
本发明的系统允许在检测到危险条件的情况下生成警报信号。
根据本发明的该中央处理单元11包括接收模块111被配置以接收存在信号Tx。
换句话说，当操作者7接近机器1时，收发机单元71发送存在信号Tx到该中央处理单元11，这样操作者可被识别为被授权以操作机器1。
事实上，根据本发明的该中央处理单元11包括存储器模块112被配置以包含代表操作者7被授权以操作机器1的存在信号Txi_0的预定义结构。
换句话说，存储器模块112包含信号Txi必须包含的数据结构以使得操作者7被识别为被授权以与机器1一起工作。
根据本发明该中央处理单元11包含识别模块113被配置以比较当前的存在信号Tx和包含在存储器模块112中的存在信号的预定义结构Txi_0。
换句话说，用户7的存在信号Tx被与被授权使用机器1的操作者的信号Txi_0的预定义结构相比较。
该中央处理单元11进一步包括授权模块114被配置以使操作者7使用机器1，如果当前的存在信号Tx与的包含在存储器模块112中的信号的预定义结构Txi_0相兼容。
如果当前的存在信号Tx与包含在存储器模块112中的信号的预定义结构Txi_0不兼容，则该授权模块114进一步被配置以拒绝操作者7使用机器1。
该中央处理单元11进一步包含操作模块117被配置以确定当前存在信号Tx与包含在存储器模块112中的预定义的信号结构Txi_0之间的任何不兼容性的原因。
根据本发明，该操作模块117与识别模块113和授权模块114关联。
为了这个目的，操作模块117被配置以：
●计数检测到的连续的不兼容性的数目N；
●如果该数目N小于或等于预定义的数目N0，等待下一个信号Tx的到来；
●如果该数目N大于该预定义的数目N0，生成警报信号Sa。
该中央处理单元11进一步包括关闭模块118，由警报信号Sa致动，并且被配置以：
●禁用机器1的操作，只要不兼容性被检测到。
通过生成对应的信号OFF_1发生禁用操作。
●当随后的存在信号Tx兼容时，使能机器1的操作。
通过生成对应的信号ON_1发生使能操作。
换句话说，在传送信号Tx出现错误时，有两种可能性：
●错误是随机的，并且是不重要的，因为在下一次接收信号Tx时数据会得到修正；
●如果该单元117接收到连续的错误，这可能是两个操作者7出现在该单元11的接收区域，两者都有收发机单元71生成都与预定义的信号结构Txi_0兼容的发送信号Tx。
在这种情况下，这两个收发机单元71同时都试着发送它们的信号Tx，这不可避免地引起干扰，因而在接收时生成连续的错误。
该系统包括这种状况是必须的，因为在紧急的情况下，为了发出紧急信号而停止发送的设备71会被未在紧急状态中的保持单元71阻止。
在这种情况下，该关闭模块118禁用机器1的操作直到异常清除，就是说，直到最终第二操作者7可能离开这个可能向/从机器1发送和接收的区域。
有利地，根据本发明的该中央处理单元11进一步包括第一警报模块115被配置以发射警报信号Sx1，以便如果被授权模块114授权的操作者7的第二操作条件II发生则禁用机器1。
换句话说，当操作者7在与机器1导电的条件下时，该警报模块115被使能。
换句话说，在导电手套81上控测到的信号被传送到操作者7的单元71。收发机单元71包括第一控制模块被配置以检测导电手套81上的频率信号的存在。
正如先前陈述的，检测这个信号代表刀片和操作者的手套的接触。
有利地，根据本发明的第一控制模块被配置以在检测到频率信号的存在的情况时阻挡存在信号Tx的发送。
通过这种方式，处理单元11不会使能机器1的操作。
由此保证的技术效果是使机器不可能在对操作者危险的条件下操作。
收发机单元71包括第二控制模块被配置以检测在电导体电路85中的连续性的缺少。
正如先前陈述的，例如以此方式检测连续性缺乏代表刀片和操作者的手套的接触，从而引起警报情况。
第二控制模块进一步被配置以在检测到连续性的缺少的情况时阻挡存在信号Tx的发送。
在这种方式中，处理单元11不会使能机器1的操作。
换句话说，该系统检测频率信号的存在或第二电导体电路85的连续性的消失，并且决定来阻挡寻址到接收器111的发射器，特别是RFID，的载波，这样处理单元11会发射关闭信号，适用于断电和通电机器1的序列的多个安全继电器。
正像上面解释的那样，紧急检测方案使用两个截然不同的方案。
在第一实施方式中，第一系统基于强制应用到地感应器终端的频率信号，并且从而整个机器的机械结构中都是可用的。
操作者佩戴该内部导电手套81和外部绝缘手套80。导电手套81电连接到操作者7。
在不希望的操作者身体受伤情况中，切断外部绝缘手套会导致导电手套接触到刀片，因此，会有频率信号出现在该机器上。
通过中央处理单元11检测到这个信号会触发生成用于关闭该机器的紧急信号。
在第二实施方式中，该系统基于检测放置到导电的或非导电的手套上的电导体电路85的中断。
操作者佩戴内部的具有保护电路(电导体电路85)的导电手套81和外部的绝缘保护手套以用于食物。
在发生危险条件或切割到手套的情况下，通过刀片，先前提到的保护电路被中断。
这个中断触发由中央处理单元11生成紧急关闭信号。
用于识别关闭该机器的条件的两个方案可同时存在或可被可选地激活。
本发明获得的优点在于它使得快速和精确识别对于操作者是危险的情况，并且具有禁用机器的操作的系统的立即响应。
该系统确保识别其中出现多个潜在的被授权以操作该机器的操作者的情况、其中刀片和操作者的手套接触的情况以及其中出现未授权的用户试图使用机器的情况。在所有的这些情况中，该系统确保对于操作者具有最大安全性的响应，从而更好的管理工作周期。

Claims (13)

1.一种用于工作机(1)的安全系统(100)，由此操作者(7)能够与所述工作机(1)交互，并且其中该系统(100)包括：
收发机单元(71)，被所述操作者(7)佩戴并被配置为发送代表所述操作者(7)存在于所述工作机(1)附近的存在信号(Tx)；
与所述工作机(1)关联的中央处理单元(11)，被配置以接收所述存在信号(Tx)；
至少一个导电手套(81)，被设计用来在所述操作者(7)与所述工作机(1)交互的条件下被所述操作者(7)佩戴，包括导电装置，该导电装置被配置以操作在：
代表所述工作机(1)的正常运行的第一操作条件(I)，其中所述操作者(7)与所述工作机(1)电隔离；
代表所述工作机(1)的警报状态的第二操作条件(II)，其中所述操作者(7)处于与所述工作机(1)电导通的条件中；
电连接装置(82)，被配置以将所述收发机单元(71)连接到所述至少一个导电手套(81)；
其中所述收发机单元(71)被配置以使用射频工作，以及其中所述中央处理单元(11)包括：
接收模块(111)，被配置以接收所述存在信号(Tx)；
存储器模块(112)，被配置以包含代表不同的操作者(7)被授权操作所述工作机(1)的存在信号的预定义结构(Txi_0)；
识别模块(113)，被配置以比较当前的存在信号(Tx)与包含在所述存储器模块(112)中的所述存在信号的预定义结构(Txi_0)；
授权模块(114)，被配置为，如果当前的存在信号(Tx)与包含在所述存储器模块(112)中的所述存在信号的预定义结构(Txi_0)兼容，则使得所述操作者(7)能够使用工作机(1)；
第一警报模块(115)，被配置以向所述安全系统(100)发送第一警报信号(Sx1)，以便如果对于被所述授权模块授权的所述操作者(7)发生所述第二操作条件(II)则禁用所述工作机(1)。
2.根据权利要求1的安全系统(100)，其中所述导电装置包括在所述工作机(1)的整个结构可用的并使频率信号通过其中的第一电导体电路。
3.根据权利要求2的安全系统(100)，其中所述收发机单元(71)包括第一控制模块，所述第一控制模块被配置以检测在所述的导电手套(81)上代表刀片(5)和至少一个所述导电手套(81)之间的接触的所述频率信号的存在。
4.根据权利要求3的安全系统(100)，其中所述第一控制模块进一步被配置以在检测到所述频率信号存在的情况下阻挡所述存在信号(Tx)的发送，以便所述中央处理单元(11)不会使能所述工作机(1)的操作。
5.根据前面任一项权利要求的安全系统(100)，其中所述导电装置包括连接到隔离的电路(83)的第二电导体电路(85)。
6.根据权利要求5的安全系统(100)，其中所述收发机单元(71)包括第二控制模块，所述第二控制模块被配置以检测所述第二电导体电路(85)中的代表刀片(5)和所述操作者(7)的至少一个手套之间的接触的连续性的缺乏。
7.根据权利要求6的安全系统(100)，其中所述第二控制模块进一步被配置以在检测到所述连续性的缺乏的情况下阻挡所述存在信号(Tx)的发送，以便所述中央处理单元(11)不会使能所述工作机(1)的操作。
8.根据权利要求1的安全系统(100)，其中所述中央处理单元(11)进一步包括：操作模块(117)，所述操作模块(117)被配置以确定在所述当前的存在信号(Tx)和包含在所述存储器模块(112)中的所述预定义结构(Txi_0)之间的任何不兼容性的原因。
9.根据权利要求8的安全系统(100)，其中所述操作模块(117)被配置以：
计数检测到的连续的不兼容性的数目(N)；
如果该数目(N)小于或等于预定义数目(N0)，则等待下一个存在信号(Tx)的到来；
如果该数目(N)大于所述预定义数目(N0)，则生成第二警报信号(Sa)。
10.根据权利要求9的安全系统(100)，其中所述中央处理单元(11)进一步包括：关闭模块(118)由所述第二警报信号(Sa)激活，并且被配置以：
只更检测到不兼容性就禁用所述工作机(1)的操作；
当随后的存在信号(Tx)兼容时，使能所述工作机(1)的操作。
11.根据权利要求1所述的安全系统(100)，其中所述存在信号(Tx)包含所述操作者(7)的唯一标识符。
12.根据权利要求1所述的安全系统(100)，其中所述存在信号(Tx)是连续的。
13.根据权利要求1所述的安全系统(100)，其中所述收发机单元(71)包括RFID应答器。
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