CN104185887A - 用于运动防护挡板的多信号铰接安全开关 - Google Patents
用于运动防护挡板的多信号铰接安全开关 Download PDFInfo
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Abstract
本申请公开了一种用于机器和/或自动设备的运动防护挡板(B)的多信号铰接安全开关，包括：基本箱形的固定部件(2)，该固定部件设计成固定在挡板(B)的静止部分(M)上，具有纵向轴线(L)和一对轴向端部孔(3、4)；可运动部件(5)，该可运动部件设计成固定在挡板(B)的枢转部分(P)上，具有一对基本横向的臂(6、7)，该臂位于固定部件(2)外部，并与轴向端部孔(3、4)枢转连接；以及电检测装置(8)，该电检测装置位于所述箱形部件(2)的内部，用于在预定转换角度(α)处转换挡板(B)的一个或多个电安全电路(S)。一对圆柱形销(9、10)以悬臂形式从臂(6、7)伸出，并可枢转地插入孔(3、4)中。销(9、10)具有相互间隔开的相对端部(11、12)，该相对端部确定了其中没有轴向连接部件的间隙(13)。检测装置(8)包括一对检测器(14、15)，各检测器与相应销(9、10)的一个端部(11、12)相互作用，并有相应转换角度(α、α')。检测器(14、15)相互独立地工作。
Description
技术领域
本发明通常用于电安全装置的领域中，特别是涉及一种用于活动防护挡板的多信号铰接安全开关。
背景技术
已知安全开关用于监测人员进入由防护挡板界定的区域，该区域包含危险材料、机械运动部件和/或电装置。
特别是，铰接的安全开关具有：外壳，该外壳设计成固定在防护挡板的固定部件上；以及可运动部件，该可运动部件设计成与挡板的门连接。
外壳装有电触点单元，该电触点单元与一个或多个电安全电路连接，并用于在可运动部件相对于固定外壳旋转时使得一个或多个电触点断开和/或闭合。
这种结构通过检测在安全电路中的信号的电量来使得挡板的可运动部件打开或关闭。
感觉在本领域中特别需要铰接安全开关，该铰接安全开关能够根据挡板是打开还是关闭而产生冗余电信号。
这种冗余信号的产生增加了开关的安装灵活性，并提高了开关安全性。
这是因为冗余信号的产生可以防止错误的挡板打开和/或挡板关闭信号(由电单元的触点的摇晃而引起，或者由在它们之间形成的瞬时电弧而引起，或者由它们的故障而引起)。
而且，与挡板打开和/或关闭相关联的冗余信号的产生通常为调节电设备现场的标准和安全性所需。
其中容纳两个明显不同的电触点单元的铰接电装置已经发展成用于制造这种安全开关。
GB2150757公开了一种铰接开关，该铰接开关包括：穿过的中心销，可运动部件绕该中心销枢转；以及一对电触点单元，该对电触点单元布置在外壳内。电单元有：第一部分，该第一部分与外壳成一体；以及第二部分，该第二部分用于与外部安全电路连接，并通过两对螺钉而附接在开关的可运动部件上。
当挡板打开和/或关闭时，使得各单元的部分绕销相互枢转，电触点因此进行开关。
因此，当挡板打开和/或关闭时，在与触点单元相连的电安全电路中产生两个冗余电信号。
尽管这种铰接装置根据挡板是打开还是关闭来产生冗余电信号，但是它仍然有认识到的一些缺陷。
第一缺陷是各触点单元的电部分通过螺钉而与可运动部件连接，这可以大大降低开关的总体安全性。
实际上，当螺钉取出或破裂时，开关的可运动部件可能仍然相对于固定外壳绕中心销枢转，但是不能使得电触点也彼此相对枢转。
因此，在螺钉失效的情况中，操作人员将能够进入由挡板界定的区域，且当挡板打开或关闭时，与安全电路相关联的电信号将没有变化。
还一缺陷是这种开关的结构特别复杂，因为它需要大量的部件和相对较长的装配时间。
还有，这些开关需要使用具有中心孔(用于穿过销的通过)的触点单元，因此它们必须从有限组的、市场上可获得的触点中选择。
另一明显缺陷是中心销的任何失效都可能引起可运动部件从外壳上分离，这将使得开关无效。
发明内容
本发明的目的是通过提供一种用于运动防护挡板的多信号铰接安全开关而克服上述缺陷，该多信号铰接安全开关非常高效和相对有成本效益。
本发明的特殊目的是提供一种多信号铰接安全开关，该安全开关能够根据防护挡板是打开和/或关闭而产生冗余电信号。
本发明的另一目的是提供一种多信号铰接安全开关，该安全开关特别坚固，并保证高度的安全性和可靠性。
本发明的还一目的是提供一种多信号铰接安全开关，该安全开关有很少数目的部件，所述部件容易装配。
本发明的还一目的是提供一种多信号铰接安全开关，该安全开关遵守关于电安全装置的当前标准，特别是标准EN ISO 13489-1和IEC62061，这使得开关列入种类4，PLe和SIL3。
本发明的还一目的是提供一种多信号铰接安全开关，该安全开关能够使用很多种容易获得的电触点单元。
如后面更好地解释，这些和其它目的通过如权利要求1中所述的、用于机器和/或自动设备的运动防护挡板的多信号铰接安全开关来实现，该安全开关包括：基本箱形的固定部件，该固定部件设计成固定在挡板的静止部分上，所述箱形部件具有纵向轴线，具有一对轴向端部孔；可运动部件，该可运动部件设计成固定在防护挡板上，具有一对基本横向的臂，该臂位于所述固定部件的外部，并与所述轴向端部孔枢转连接；以及电检测装置，该电检测装置位于所述箱形部件的内部，用于在预定转换角度处转换所述挡板的一个或多个电安全电路。
开关的特征在于一对圆柱形销，该对圆柱形销以悬臂形式固定在所述臂上，并可枢转地插入所述孔中，所述销具有相互间隔开的相对端部，该相对端部确定了其中没有轴向连接部件的间隙，所述检测装置置于该间隙中，其中，所述检测装置包括一对检测器，各检测器与相应销的所述端部相互作用，并有相应转换角度，且所述检测器相互独立地工作。
本发明的优选实施例根据从属权利要求来获得。
附图说明
通过阅读根据本发明的、用于运动防护挡板的铰接安全开关的优选和非排他实施例，将更清楚本发明的其它特征和优点，该实施例借助于附图而介绍为非限定示例，附图中：
图1是本发明的安全开关的第一实施例在安装于防护挡板上时的透视图；
图2是图1的安全开关的透视图；
图3是具有机械检测器的安全开关的第二实施例的分解透视图；
图4是具有第一电子检测器的安全开关的变化形式的分解透视图；
图5是图4的放大详细透视图；
图6是图3的开关沿平面VI-VI的侧剖图；
图7是图3的细节的放大透视图；
图8是具有光学检测器的安全开关的变化形式的示意俯视图；
图9是图8的放大细节的透视图；
图10是图4的开关沿平面X-X的侧剖图；
图11是具有第二电子检测器的安全开关的变化形式的俯视图；
图12是图11的细节的放大透视图；
图13是具有接近传感器的本发明安全开关的变化形式的示意俯视图。
具体实施方式
参考上述附图，总体以标号1表示的本发明多信号安全开关设计成安装在防护挡板B上，该防护挡板B设计成用于机器和自动设备的安全性。
特别是，铰接开关1也可以用于警告操作人员已经进入监测区域，该监测区域由一个或多个防护挡板B来界定，监测区域例如建筑物部位或者危险材料的仓库。
如图1中最好所示，防护挡板B可以包括：静止部分M，该静止部分M设计成固定在机器或地面上；以及可运动部分P，例如面板或门，该可运动部分P与静止部分M连接，并用于允许由操作人员进入。
开关1可以与一个或多个电安全电路S电连接，并可以设计成发送合适的电信号s通过，该电信号s将根据挡板B的门P是打开和/或关闭而发送。
本发明的开关1包括基本箱形固定元件2，该固定元件2设计成固定在挡板B的静止部分M上，它确定了纵向轴线L，并有一对轴向孔3、4。
还提供了可运动部件5，该可运动部件5设计成固定在防护挡板B的枢转部分P上，具有一对基本横向的臂6、7，该对臂位于固定部件2外部，并与轴向端部孔3、4枢转连接。
开关1包括电检测装置8，该电检测装置8位于固定箱形部件2的内部，并用于在预定转换角度α处转换挡板B的一个或多个电安全电路s。
开关1可以包括一对电输入装置(未示出)和一对电输出装置(也未示出)，用于与至少一个安全电路S连接。
根据本发明的特殊特征，开关1包括一对销9、10，该对销9、10以悬臂形式固定在臂上，并可枢转地插入孔3、4中。
销9、10具有相互间隔开的相对端部11、12，该相对端部确定了其中没有轴向连接部件的间隙或空隙13。
而且，检测装置8包括一对检测器14、15，各检测器14、15与相应销9、10的一个端部11、12相互作用，并有相应的转换角度α、α’。
适当地，检测装置8可以放置在间隙13内。
检测器14、15可彼此独立地操作，也可以分开或相互组合地调节，从而改变它们各自的转换角度α、α’。
适当地，转换角度α、α’可以与各个销9、10的旋转角度一致，检测器14、15可以有相同或不同的转换角度α、α’。
例如，检测器14、15设有不同的转换角度α、α’将使得相应电安全电路S以预定延迟来闭合和/或断开。
不过，检测器14、15可以有基本相等的转换角度α、α’，基本无延迟。
提供一对检测器14、15将在电安全电路S上产生独立和冗余的电信号，该电信号与挡板B的枢转部分P的运动相关联。
这样产生冗余信号s将通过开关1来特别安全地确定挡板B的门P的打开和/或关闭位置。
因此，产生与各销9、10的独立枢转运动相关联的至少一对冗余电信号s将使得开关即使在一个销9、10或可运动部件5的一个臂6、7产生异常时也能够保持充分的功能。
例如，即使当一个销9、10或一个臂6、7已经意外断裂时或者当臂6、7已经绕它的销9、10空转时，开关1也可以提供表示防护挡板B的枢转部件P已经打开和/或关闭的正确信号。
有利的是，最好如图3和6中所示，检测器14、15可以是机械类型。
例如，机械检测器140、150可以是微型开关、继电器或其它类似装置。
间隙13可以是这样的尺寸，以便能够容纳一对机械检测器140、150，该对机械检测器140、150有相应的彼此面对底壁160、170，该对底壁160、170间隔开预定距离d，沿纵向轴线L定向。
特别是，各机械检测器140、150可以包括滑动器180、190，该滑动器180、190沿纵向方向X、X’运动，具有凸出至检测器140、150的上表面220、230外的端部200、210。
滑动器180、190的平移运动将使得检测器140、150中的固定触点断开或闭合。
有利的是，最好如图3中所示，基本环形的促动器16、17可以置于各销9、10的端部11、12和它的相应检测器140、150之间，并有与检测器140、150相互作用的端壁18、19。
特别是，促动器16、17可以设计成将销9、10的旋转运动转变成端壁18、19的轴向运动。
促动器的端壁18、19可以布置成与它的相应滑动器180、190的凸出端部200、210接触，以便在销9、10的相应端部11、12旋转时引起它的轴向平移。
合适地，各促动器16、17可以包括前部凸轮装置20、21，用于将相应销9、10的端部11、12的旋转运动转变成端壁18、19的平移运动，将销9、10的旋转运动转变成端壁18、19的平移运动。
特别是，凸轮装置20、21可以包括第一特定形状的前壁22、23，从而确定推动凸轮24、25。
凸轮装置20、21还可以包括互补形状的第二前壁26、27，该第二前壁26、27面对第一前壁22、23，并确定面对的凸轮从动件28、29，该凸轮从动件28、29设计成与推动凸轮24、25相互作用。
销9、10的端部11、12的旋转引起第一前壁22、23和第二前壁26、27的相对旋转。
在该旋转过程中，推动凸轮24、25将在面对的凸轮从动件28、29上施加轴向力，用于引起它沿纵向方向X、X’的平移运动。
面对的凸轮从动件28、29可以与促动器26、27的端壁18、19操作相连，以便在销9、10的旋转过程中引起滑动器180、190的轴向平移运动。
有利地，开关1可以包括用于调节转换角度α、α’的调节装置30，该调节装置30置于促动器16、17和销9、10之间，以便改变端壁18、19相对于销9、10的角度位置。
特别是，最好如图3和7中所示，调节装置30可以包括环形部件31、32，该环形部件31、32与促动器26、27同轴，并有平表面，如图7中所示，图7表示了单个环形部件，以参考标号33表示，该平表面包括沿周边C布置的一系列轴向凸起(总体表示为35)。
轴向凸起35可以沿周边C以均匀间隔开的关系来布置。
还有，轴向凸起35可以设计成用于选择地接合在销9、10的横向端表面36、37中形成的相应凹口(未示出)内。
在转换角度α、α’的调节过程中，该系列的轴向凸起35将从相应凹口中释放，以便允许销11、12自由地旋转。
因此，操作人员可以在标定过程中旋转销9、10，以便找到所需的转换角度α、α’，同时不会使得销作用在相应促动器16、17上。
有利的是，促动器16、17和用于调节转换角度α、α’的调节装置30可以如本领域中已知。
例如，促动器16、17和用于调节转换角度α、α’的调节装置30可以如授予本发明申请人的专利IT1362135中所公开。
有利的是，最好如图8和9中所示，检测器14、15可以是光学类型141、151，或者最好如图4和5中以及图10至13中所示，该检测器14、15可以是电子和/或电磁类型142、152。
优选是，光学检测器141、151、电子和/或电磁检测器142、152m可以包括：可运动部分240、250，该可运动部分240、250与各销9、10的端部11、12相连；以及固定传感器260、270，该固定传感器260、270设计成与可运动部分240、250相互作用，并固定在箱形固定部件2上。
特别是，最好如图8和9中所示，光学检测器的可运动部分240、250可以包括在各销9、10的端部11、12处形成的盘280、290。
另一方面，固定传感器260、270可以包括LED等类型的光源(未示出)和光学接收器300、310，该光学接收器用于检测由光源发射的光束。
有利的是，盘280、290可以置于光源和接收器300、310之间，并可以包括至少一个横过的通孔320，用于允许由光源产生的光束通过。
当光束穿过通孔320时，接收器300、310将能够检测由光源发射的至少一部分光能。
特别是，光束只有在相应销9、10的端部11、12旋转通过与转换角度α、α'相等的角度时才可以被检测。
在这种情况下，光学检测器141、151可以产生要发送给电安全电路S的一个或多个电信号s。
有利的是，电子和/或电磁检测器142、152(如图4和5中以及图10至13中所示)可以例如从包括角度位置换能器的组中选择。
特别是，这些传感器的可运动部分240、250可以包括具有均匀角度偏离槽(总体以参考标号350表示)的环形部分330、340，用于改变由固定传感器360、370产生的电场和/或电磁场。
有利的是，这些槽350可以在销9、10的前部周边端部部分40、41处形成，最好如图4和10中所示。
在这种情况下，固定传感器360、370布置在销9、10的横向端表面36、37之前。
也可选择，槽350可以形成于销9、10的轴向周边端部部分42、43处，且固定传感器360、370可以固定成平行于销9、10。
在电子和/或电磁传感器142、152的还一实施例中，槽可以布置在销9、10的前部周边端部部分40、41和轴向周边端部部分42、43上，如图11和12中所示。
这里，传感器360、370的固定部分包括两个不同的单元，它们分别固定在销9、10的前部和侧部。
当然，机械检测器140、150、光学检测器141、151、电子和/或磁检测器142、152可以与前面所述的检测器的区别在于：使用的滑动器或传感器的类型、触点的数目以及驱动模式或承载电流的能力。
而且，开关1可以包括电子处理单元44，如图4中所示，该电子处理单元44与检测装置8相连。
有利的是，电子处理单元44可以用于产生电控制信号Sc(未示出)，该电控制信号Sc根据由检测器14、15检测的开关事件的总数而变化。
特别是，电子处理单元44可以分别与机械检测器140、150的触点相连，或者与光学检测器141、151和电子检测器142、152的传感器300、310；360、370相连。
电子处理单元44可以包括储存介质(未示出)，用于储存与开关事件的预定总数相关联的至少一个参考值。
特别是，电子处理单元44可以设计成检测由检测器14、15在预定时间间隔内进行转换的总数。
电子处理单元44可以用于使得检测的转换数目与储存在储存介质中的参考数目值比较，以便根据该比较来产生控制信号Sc。
例如，电子处理单元44可以用于当开关1达到与预定工厂预设值相等的总工作时间时产生控制信号Sc。
有利的是，处理单元44可以为本地类型，因此容纳于箱形固定部分2中，或者为遥控类型，与电安全电路S相连。
处理单元44可以设计成产生另外的电信号，该电信号的电参数根据由相应销9、10采取的瞬时角度位置而变化。
有利的是，电子处理单元44可以用于产生与检测装置8的操作相关联的数据D。
而且，数据D和附加信号可以为数字类型，且开关1可以在间隙13中容纳通信接口(未示出)，用于通过电子连接总线(未示出)来将数字信号发送给中心单元。
有利的是，电子处理单元44和通信接口可以形成于相同的半导体支承件中，以便形成单个集成装置。
而且，通信接口可以设计成允许处理单元44与另外的安全装置(该安全装置与安全电路S连接)连接。
因此，处理单元44可以将与检测器14、15的触点状态相关联的数据D发送给该另外的安全装置，并可以根据从该另外的安全装置接收的电信号来控制该触点。
处理单元44还可以设计成选择地向一组LED 46供电，这用于产生光发射，该光发射的波长和/或强度根据挡板B的枢转部分P相对于该挡板的静止部分M的位置而变化。
还有，开关1可以包括一对相同类型的检测器14、15，该对检测器14、15用于与相应销9、10相互作用，如图中所示。
也可选择，在本发明的结构中(该结构在图中未示出)，开关1可以包括不同类型的一对检测器14、15，该对检测器14、15用于与相应销9、10相互作用。
要使用的检测器14、15的类型可以根据安全电路S的特殊构造来选择。
有利的是，开关1可以包括另外的接近传感器46，如图13中示意所示，该接近传感器46有与固定部分2相连的被动部件47和固定在可运动部件5上的激励器部件48。
接近传感器46可以用于根据在开关1的固定部件2和可运动部件5之间的相对距离d1而产生电信号。
例如，接近传感器46可以从包括磁Hall效应传感器的组中选择。
有利的是，接近传感器46可以用于代替一个检测器。
优选是，接近传感器46可以产生启用和/或停用信号，用于根据在固定部件2和可运动部件5之间的瞬时距离d1来启用/停用安全电路S。
处理单元44可以设计成当在固定部件2和可运动部件5之间的相互距离d1超过预定界限值时接收由接近传感器46产生的信号，并从输出装置产生警告信号。
不过，当该距离小于界限值时，处理单元可以允许检测器14、15驱动，并将由此产生的信号传送至安全电路S。
上述说明清楚表明本发明实现了预定目标，并特别提供了明显安全和通用的铰接安全开关。
在附加权利要求中公开的本发明原理内，本发明的铰接安全开关可进行多种变化和改变。在不脱离本发明范围的情况下，本发明的所有细节可以由其它技术等效部件来代替，且材料可以根据不同需要而变化。
尽管已经特别参考附图介绍了铰接安全开关，但是标号只是用于更好地理解本发明的目的，而并不以任何方式来限制要求保护的范围。
Claims (11)
1.一种用于机器和/或自动设备的防护挡板(B)的多信号铰接安全开关，包括：
基本箱形的固定部件(2)，所述固定部件设计成固定在防护挡板(B)的静止部件(M)上，所述箱形的固定部件(2)具有纵向轴线(L)和一对轴向端部孔(3、4)；
可运动部件(5)，所述可运动部件设计成固定在防护挡板(B)的枢转部件(P)上，具有一对基本横向的臂(6、7)，所述臂从所述固定部件(2)延伸，并与所述轴向端部孔(3、4)枢转连接；
电检测装置(8)，所述电检测装置位于所述箱形的固定部件(2)的内部，用于在预定转换角度(α)处转换防护挡板(B)的一个或多个电安全电路(S)；
其特征在于，还包括一对圆柱形销(9、10)，所述一对圆柱形销以悬臂形式从所述臂(6、7)伸出，并可枢转地插入所述轴向端部孔(3、4)中，所述销(9、10)具有相互间隔开的相对端部(11、12)，所述相对端部确定了其中没有轴向连接部件的间隙(13)，其中，所述电检测装置(8)包括一对检测器(14、15)，各检测器与相应销(9、10)的端部(11、12)相互作用，并具有相应的转换角度(α、α')，
所述检测器(14、15)相互独立地工作。
2.根据权利要求1所述的开关，其特征在于：所述检测装置(8)位于所述间隙(13)内。
3.根据权利要求1或2所述的开关，其特征在于：所述检测器(14、15)从以下组中选择，所述组包括机械检测器(140、150)、电子和/或电磁检测器(142、152)和光学检测器(141、151)。
4.根据权利要求1所述的开关，其特征在于：基本环形的促动器(16、17)置于各所述销(9、10)的端部(11、12)和它的相应机械检测器(140、150)之间。
5.根据权利要求4所述的开关，其特征在于：所述促动器(16、17)具有端壁(18、19)，所述端壁与所述机械检测器(140、150)相互作用，所述促动器(16、17)用于将所述销(9、10)的旋转运动转变成所述端壁(18、19)的轴向运动。
6.根据权利要求5所述的开关，其特征在于：它包括用于调节所述转换角度(α、α')的调节装置(30)，所述调节装置置于所述促动器(16、17)和相应销(9、10)之间，以便改变所述促动器(16、17)的所述端壁(18、19)相对于所述销(9、10)的角度位置。
7.根据权利要求6所述的开关，其特征在于：所述调节装置(30)包括与所述促动器(16、17)同轴的环形部件(31、32)，所述环形部件(31、32)具有平表面(33)和一系列轴向凸起(35)，这些轴向凸起沿周边(C)布置，并用于选择地接合在所述销(9、10)的横向端表面(36、37)中形成的相应凹口内。
8.根据权利要求3所述的开关，其特征在于：所述光学检测器或者所述电子和/或电磁检测器(141、151；142、152)包括：可运动部分(240、250)，所述可运动部分与各销(9、10)的端部(11、12)相连；以及固定传感器(260、270)，所述固定传感器设计成与所述可运动部分(240、250)相互作用，并固定在所述箱形的固定部件(2)上。
9.根据前述任意一项权利要求所述的开关，其特征在于：还包括电子处理单元(44)，所述电子处理单元与所述电检测装置(8)相连，以便产生控制信号，所述控制信号根据由所述检测器(14、15)进行的转换数目而变化。
10.根据权利要求9所述的开关，其特征在于：所述电子处理单元(44)用于产生与所述电检测装置(8)的操作相关联的数据(D)。
11.根据前述任意一项权利要求所述的开关，其特征在于：它包括接近传感器(46)，所述接近传感器具有：被动部件(47)，所述被动部件与箱形的固定部件(2)相连；以及激励器部件(48)，所述激励器部件固定在可运动部件(5)上，所述接近传感器(46)用于产生电信号，所述电信号根据在所述固定部件(2)和所述可运动部件(5)之间的相对距离(d1)而变化。
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