CN109791856B - 检测解锁机构末端行程的安全开关 - Google Patents

Abstract

一种检测解锁机构末端行程的安全开关，适用于管理机器或工业设备的安全入口，包括转换装置(2)，所述转换装置适于与待管理的入口的固定部分相关联并且具有切换装置(5)，该切换装置(5)适于可操作地连接到设备的一个或多个控制和/或维修电路，以便对其进行控制；操作装置(3)，其与入口的可移动部分相关联，当入口打开/关闭时，该操作装置与切换装置(5)相互作用，以打开/关闭一个或多个电路；解锁机构(13)，其容纳在转换装置(2)内并且具有解锁销(14)，该解锁销适于以最大预定行程，从入口的锁定位置移动到解锁位置，以打开切换装置(5)；用于检测解锁销(14)的行程的装置(17)包括：第一检测器(18)以及第二检测器(19)，第一检测器适于检测解锁销(14)行程的开始，第二检测器适于检测解锁销(14)行程的结束。

Description

检测解锁机构末端行程的安全开关

技术领域

本发明可应用于工业用电气设备领域，尤其涉及一种用于控制接近机器或工业设备的安全开关，并且该安全开关适于检测解锁机构的末端行程。

背景技术

众所周知，设计成用于保护工业机械或设备的入口(例如安全面板，屏障，以及安全周界)的开关，包括转换装置和操作装置，所述转换装置适应于锚固到入口的固定部分，并且所述操作装置适应于锚固到可移动部分。

以已知的方式，所述可移动部分的闭合引起所述转换装置和操作装置相互作用，使得可以启动机器或设备，除非存在需要操作者进行特定操作的条件。

相反，打开通路以及随后的操作装置从转换装置离开，导致机器或设备立即停止，以便在安全的条件下访问机器或设备。

可以通过机械或电子致动器来控制，用于打开和关闭机器或设备的供电电路的开关。

例如，在同一申请人的EP2112674中所描述的第一种类型的开关，其包括具有键型致动器的可移动装置，该键型致动器适于插入到固定的转换装置的狭槽中，以接合转换装置的驱动机构，并打开/关闭供电电路和任何可能的辅助电路。

在申请人的专利EP0977228中描述了这种开关的另一个示例，其中，键型致动器通过滑动致动器上的凸轮操作，所述键型致动器的下端作用于与两对相互作用的活动触点相关联的滑块上，因此，致动器的平移对应于具有相同行程的滑块的平移，以便切换触点的状态。

这种开关没有提供任何用于检测销行程的开始的系统，因此，它不能知道凸轮的旋转是否实际上产生了致动器行程的开始，也不适于检测致动器的小行程或者可能由外部冲击或振动引起的滑块的小行程。

最后，只有当滑块行程完成时，才可能实现电路的打开或闭合，这种开关的安全程度相对有限，并且，因为没有办法确认滑块的真实斜率，这种开关也无法辨别销的全部行程和部分行程。

在电子操作的开关中，其示例如在申请人的WO2015083143和WO2015083144中所描述的，两个装置分别设置有天线和发射器，它们通过发送识别信号相互通信，这使得容纳在转换装置中的控制单元能区分操作装置的存在或不存在，并因此提供相应的主供电电路闭合或打开。

同样在这种情况下，该开关需要在转换装置内部容纳一解锁机构，该解锁机构具有设计为用于接合所述切换装置的滑动销，因此，在销的下降行程中，会发送用于切换装置的打开命令。

特别的，该解锁机构被设计为，仅当切换装置打开时，才允许打开所述入口。

更先进的开关还包括控制单元，该控制单元适于检测解锁销的行程，以向切换装置传输适于产生打开触点以及停止机器或设备的适当信号。

特别的，还设置有光学传感检测器，其检测滑块的下降运动并产生系统的立即停止。

这些开关的第一个缺点是，检测装置被设计为仅仅检测销行程的开始，一旦检测到销行程开始，就会导致机器或设备关闭。

相反，无法控制销的末端行程，因此也不能控制销的正确操作。

这种操作模式，除了不能确认解锁销已正确完成其行程之外，还无法区分由于入口的正常打开引起的销的全部行程和由于振动或高强度应力传递到开关引起的部分行程。

WO2015028106公开了一种安全开关，其具有致动器，该致动器具有两个光学屏障接近的传感器，适于检测由于致动器产生的行程，导致的销的两个不同位置。

然而，这两个传感器被设计为产生与转换装置内存在致动器相关的信号，并且不用于在解锁步骤中检查销行程的开始和结束。

事实上，该开关被设计为当所述致动器抽出时，用于打开所述入口，上部光学屏障已经被阻断并且销的解锁运动仅产生与下部光栅的相互作用，以报告键型致动器抽出。因此，该开关不适于检测可能由外部冲击或振动引起的解锁销的最小行程。

已知解决方案的另一个缺点涉及对电磁铁的供电，通常对电磁铁的供电被设计为在入口的开口处产生销行程。

事实上，已知的解决方案，为了将销保持在其末端行程位置，电磁铁始终通电。

然而，为了确保销始终保持在其末端行程位置，所述控制单元被设计为定期发送更高强度的能量脉冲，导致功耗增加。

最后一项缺点是，由于存在解锁销行程的单个检测器，在配备有紧急按钮(例如蘑菇头急停开关或类似控制器)的开关中存在。

事实上，在这些开关中，不可能区分机器或工厂停机是由于通路的打开，导致销的向下行程，还是由于紧急按钮的驱动。

发明内容

本发明的目的是，通过提供一种具有检测解锁机构末端行程的安全开关来克服上述提到的缺陷，具有高效率和相对成本效益的特性。

一个特定的目的是提供一种检测解锁机构末端行程的安全开关，其允许检测解锁机构的行程的开始及其末端行程，用于完全控制决定机器或设备停机的原因。

另一个目的是提供一种检测解锁机构末端行程的安全开关，其允许确认解锁机构的适当的操作。

另一个目的是，提供一种具有检测解锁机构末端行程的安全开关，其可以节能。

一个特定的目的是，提供一种检测解锁机构末端行程的安全开关，其允许检测紧急迅速的操作。

本发明的另一个目的是提供一种检测解锁机构末端行程的安全开关，其允许区分由于紧急按钮的操作而导致的机器或设备停机，和由于入口的打开而导致的机器或设备的停机。

这些目的，以及将在下文中变得更加明显的其他的目的，是通过具有检测解锁机构末端行程的安全开关实现的，根据权利要求1所述，该安全开关包括适于与待控制的入口的固定部分相关联的转换装置，所述转换装置具有可操作地连接到设备的一个或多个控制和/或维修电路的切换装置，以对其进行控制；所述开关还包括与入口与的可移动部分相关联的操作装置，当入口打开/关闭时，该操作装置与所述切换装置相互作用，用于打开/关闭一个或多个所述电路；还包括容纳在所述装换装置中的解锁机构，该解锁机构包括解锁销，所述解锁销适于以最大预定行程从入口的锁定位置平移到解锁位置，以确定所述切换装置的打开；用于检测所述解锁销行程的装置(17)，其具有用于检测所述解锁销行程开始的第一检测器以及用于检测所述解锁销行程结束的第二检测器。

通过这种方式，可以确保解锁销至少完成了其大部分行程，以确保开关的正确操作，并且如果销没有完成其行程，则能够适当的进行干预。

同时，该开关还可以区分由于强烈的振动或施加的开关上的应力引起的销的运动，并且导致了有限的行程；以及由于入口的打开或紧急按钮或其他辅助控制器的操作引起的销的运动，导致了销的完全的行程。

优选地，所述解锁机构可包括电磁铁，该电磁铁适于促进所述解锁销的平移并将其保持在所述末端行程位置；以及逻辑控制单元，用于为所述电磁铁供电，并且由于所述转换装置与所述操作装置的相互作用，而操作所述切换装置和所述解锁机构。

合适地，在所述解锁销的行程期间，所述逻辑控制单元可适于用具有最小值和最大值的能量脉冲为所述电磁铁供电，并且当所述解锁销位于其末端行程位置时，具有恒定的最小值能量。

通过这种方式，即使当解锁销位于其末端行程位置时，你也将不需要连续向电磁体发送能量脉冲，来确保其不会从该位置移动。

相反，第二检测器的存在适于发信号通知在末端行程位置处销的存在，将允许使用最小的能量等级为电磁铁供电，与已知开关相比，实现显著的节能。

优选地，所述第一和第二检测器可各自包括光学检测器，例如光电耦合器，光学屏障等，或者，还包括磁性，电感性，电容性或类似的检测器。

这将允许使用已经广泛用于这种类型的开关的技术，因此可靠，经济，并且不需要重新设计电子管理组件。

有利地，所述转换装置可包括壳体，该壳体限定了纵轴，并且容纳所述解锁机构；以及辅助解锁控制器，辅助解锁控制器通过在所述壳体内纵向可移动的结构可操作地连接到所述解锁销，由于驱动所述辅助控制器并且沿着其通道从静止位置移动到操作位置，以促进所述解锁销的解锁行程。

合适的，当所述辅助解锁控制器处于其静止位置时，所述可移动结构将抵靠在所述解锁销的横向臂上，当驱动所述辅助控制器时，促进所述销的解锁行程。

进一步的，所述检测装置可包括第三检测器，该第三检测器适于检测所述可移动结构的纵向行程。

通过这种方式，其能够区分，由于驱动辅助控制器(例如紧急按钮)引起的机器停止，或者由于入口的打开引起的机器停止。

根据从属权利要求获得本发明的优选实施例。

附图说明

根据本发明的一种安全开关的优选但非排他性实施例的详细描述，本发明的进一步的特征和优点将变得更加明显，所述安全开关借助于附图，通过非限制性示例示出，其中：

图1是本发明开关的第一立体图的分解视图；

图2是图1中所示开关的第二立体图的分解视图；

图3示出了第一种操作模式下的电磁铁的动力图；

图4示出了第二种操作模式下电磁铁的动力图；

图5是第一种操作状态下，解锁机构及检测装置的第一侧视图；

图6是第二种操作状态下，解锁机构及检测装置的第二侧视图；

图7是第三种操作状态下，解锁机构及检测装置的主视图；

图8是在驱动过程中，按下紧急按钮时解锁机构及检测装置的立体图。

本发明最佳实施方式

参考附图，示出了用于控制工业机器或设备的访问的安全开关的优选但非排他性配置，该安全开关适于(优选但非排他性的方式)应用于屏障或可移动面板，该屏障或可移动面板适于防止在机器或工业设备运行期间，不安全地访问机器或工业设备。

以已知的方式，所述开关被设计成应用于入口的保护，以在请求打开该入口的情况下，立即或延时中断所述机器或设备的操作。

所述入口的打开可以是任何方式的，可以是摆动或滑动，并且还可以具有右开口或左开口，对此没有任何特定限制。

在所示的配置中，所述开关是电子驱动类型的，即，该开关在转换部分和操作部分之间具有远程通信系统，在下文中进行更详细的描述。

然而，根据未示出的替代性实施例，所述开关还可以具有带有键型致动器的机械或机电致动。

可以从图1和2中看出，整体用1表示的开关包括转换装置2和操作装置3，所述装换装置2适于锚固到待控制的入口的固定部分，所述操作装置3适于锚固到入口的可移动部分。

所述转换装置2和操作装置3分别锚固到所述入口的部分的方式是已知的，并且不是本发明的一部分，因此，在下文中将不会对其进行更详细的描述。

所述转换装置2包括壳体4，所述壳体4限定纵轴L并且在其内部容纳切换装置5，所述切换装置5适于可操作地连接到一个或多个电气和/或电子电路，用于驱动和/或控制主电路和/或维修电路及应急电路(未示出)。

所述切换装置5可以选自本领域内常用的切换装置，也可以根据开关功能而变化，没有任何特别的限制。

用于连接所述切换装置5的装置可以选自这种类型的产品的典型装置，并且也将不在下文中对其进行更详细描述。

在所述壳体4内，还包括致动器装置6，当打开/关闭入口时，随着所述转换装置2与所述操作装置3相互作用，所述致动器装置6与所述切换装置相互作用，用于打开/关闭机器或设备的一个或多个电路，在本申请中，也是根据这已知的技术。

所述操作装置3被设计为，随着所述入口的打开或关闭，通过所述致动器装置6与所述切换装置5相互作用，以确定在这种安全开关的典型模式中一个或多个电路的打开或关闭。

附图中所示的开关1是电子驱动型的，即，当所述操作装置3与所述转换装置2处于预定的最小距离时，所述操作装置3和所述切换装置5之间的相互作用，将由操作装置3传送到切换装置5的电子信号控制，这样就有可能考虑以安全的方式关闭入口，例如在前述的WO2015083143中所公开的。

特别的，所述转换装置2容纳有接收器7，例如RFID天线，插入到壳体4中适当设置的底座中，并被设计为接收遥控信号，即存在信号，该信号由发射器或应答器发送(未示出)，依次容纳在可移动的操作装置3中，当可移动操作装置3处于可由开关装置2检测的最小距离时。

特别的，所述应答器将被提供有标签，该标签上具有能被接收器7识别的识别码，以便允许机器或设备启动。

代码识别可以是唯一的或通用的，具体取决于您是要实现高或低编码水平的开关。

所述开关1还设置有定心装置8，用于在使用期间部件之间精确对准或精确对准丢失的情况下，允许至少部分地恢复接收器7与发射器或应答器之间的对准。

所述定心装置8包括从操作装置3横向突出的定心销9，以及形成在壳体4正面的定心孔10，所述定心孔10适于当入口关闭时，接收所述定心销9。

在所述定心孔10内部，还可设置有未示出的保持机构，其适于接合所述定心销9上相应的凹槽11，并防止其由于入口的振动或意外冲击而脱离，造成入口意外地打开。

在所示的配置中，所述壳体4是整体式的，可能但不一定设置有用于进入其内部的可移除盖体12。

然而，根据一个未示出的变型，所述壳体4也可以是有标准组件的，例如，其具有一个头部，该头部能够以可移除的和/或可旋转的方式锚固到主体并且容纳所述接收器7和定心孔10，正如WO2015083143中所描述的那样。

所述定心销9被设计为插入到所述定心孔10内，以与连接到所述切换装置5的解锁机构13相互作用，并且，所述解锁机构13具有可移动的解锁销14，当所述入口打开时，该解锁销14适于以最大预定行程，从入口的锁定位置纵向平移到解锁位置，导致切换装置5的打开。

所述解锁销14与下滑块15相关联，并且具有成型的上端16，在锁定位置时，该上端16将突出到所述定心孔10内，以接合所述定心销9的凹槽11并锁紧，以防止机械干涉。

应当理解，所述解锁销14的运动不一定是简单的平移，而可能是一种复杂的运动，例如，旋转-平移运动。

所述壳体4还容纳有用于检测所述解锁销14的行程的装置17，该装置17将能够检测所述解锁销14行程的开始以及行程结束时的到达。

特别的，所述检测装置17包括至少一个用于检测所述解锁销14行程的开始的第一检测器18，以及至少一个用于检测所述解锁销14的末端行程的第二检测器19。

所述第一检测器18以及第二检测器19可以是任何类型的检测器，并且优选的是光学类型的检测器，例如光电耦合器，光学屏障等，或者是磁，电感，电容或类似的检测器。

适当地，两个检测器18,19纵向并列设置，并且其之间的距离小于所述解锁销14的最大行程，因此，在所述解锁销14达到其末端行程位置之前，所述第二检测器19可以立即进行干涉。

优选地，两个检测器18,19将设置在所述解锁销14相对两侧。所述下滑块15将与一对横向臂20,21成一体，该对横向臂也位于解锁销14的相对两侧，并且该对横向臂与相应的检测器18,19纵向对齐，以在解锁销14平移时，与其相互作用。

特别的，所述横向臂20,21的尺寸将设计为在没有干涉的情况下，穿过相应的检测器18,19。

所述转换装置2还将包括逻辑控制单元22，该逻辑控制单元除了控制所述切换装置5之外，还将适于管理与操作装置3的通信并发送信号。

此外，所述逻辑控制单元22还将由于与操作装置3的相互作用而移动所述解锁机构13。

特别的，在所示的配置中，所述解锁机构13包括电磁铁23，电磁铁23可以在通路打开之后或者当接收到紧急控制以促进滑块14的向下运动时，由逻辑控制单元22供电。

图3示出了逻辑控制单元22的第一种操作模式，基本上类似于根据现有技术的开关中已经发生的操作模式。

根据该第一种操作模式，所述逻辑控制单元22在接收器7和发射机之间的通信中断以后，检测到入口打开以后，将开始以脉冲能量为电磁铁充电，导致滑块15的下降，从而导致与滑块15一体的解锁销14的下降。

在所述解锁销14的解锁行程期间以及在所述解锁销14保持在其末端行程位置时，所述的脉冲能量将被存储起来。

图4示出了与前一个不同的新颖且特别有利的替代操作模式，因为逻辑控制单元22从第二检测器19接收到信号之后，显示在末端行程位置处有解锁销14的存在，将以具有恒定最小值的能量为电磁铁23供电。

在示例性方式中，所述最小的供电值可以对应于脉冲峰值的30％。

在图5至7中更清楚地示出了检测装置17的操作。

特别的，从图5中可以看出，在与所述解锁销一体的滑块15的行程开始时，两个横向臂20中的一个将在预定的最小初始行程之后经过所述第一检测器18。

在所示的位置，第一检测器18仍然没有检测到，当横向臂20在第一检测器18内基本完成时，第一检测器将检测到。

可以从图5的右图中看出，所述的第二个横向臂21将不会与第二检测器19相互作用。

适当地，所述逻辑控制单元22可以被设计为在仅有第一检测器18检测之后，打开所述切换装置5。

随后，从图6中可以看出，再经过一段行程之后，所述第二横向臂21还拦截所述第二检测器19，将产生关于这种状态的信息，该信息可以提供视觉信号的传输，例如在壳体4上或中央单元或外部控制面板上直接打开控制灯。

最后，图7示出了所述滑块15达到了末端行程的状态。

根据上文描述的优选的但非排他的实施例，所述转换装置2还包括安装在壳体4顶部的辅助模块24，该辅助模块可以以可拆卸的和/或角度可调的方式固定，并且还设置有可操作地连接到解锁机构13的一个或多个辅助解锁控制器，用于即使在插入操作装置3并关闭入口时，也会迫使解锁销14向解锁位置滑动。

在所示的实施例中，有两种不同的辅助控制器，由紧急按钮25和键选择器26表示，其可以以已知的方式彼此独立地手动操作。

如图8中更清楚地示出的，所述的辅助控制器25,26通过刚性结构27连接到滑块15，刚性结构27由于控制器25,26中的一个的驱动以及所述控制器的通道，可以在壳体4上纵向移动，从静止位置到操作位置，其中，所述解锁销14滑动并且发生切换装置5的打开。

所述可移动结构27包括，在其上端部具有第一倾斜平面装置28，该第一倾斜平面装置28与属于紧急按钮25或选择器26的互补性状的第二倾斜平面装置29相互作用，使得紧急按钮25的横向位移或选择器26的旋转对应于结构27的纵向平移。

结构27包括一对第二纵向臂30，当解锁销14位于其起始位置时，该纵向臂30的下端抵靠在滑块15的臂20,21上。

通过这种方式，驱动辅助控制器25,26，将会产生解锁销14相应地向下运动以及随后的供电电路的打开。

进一步的，所述检测装置17将包括第三检测器31，其在解锁期间相对于解锁销14的滑动方向，位于前两个检测器18,19的上游，用于检测可移动结构27的行程。

特别的，纵向臂30中的一个或两个，可以包括突出部32，该突出部32适于由于结构27的向下行程而拦截相应的第三检测器31。

第三检测器的检测将允许将合适的信号传输到逻辑控制单元22，以通知开关1的解锁是由辅助控制器25,26驱动导致的，而不是由于入口的打开或其他原因导致的。

从描述中可以明显看出，根据本发明的开关实现了预期的目的，特别是控制解锁销的行程的实际完成。

根据本发明的开关易于进行多种修改和变化，所有的这些修改和变化都落入所附权利要求表达的发明构思内。所有的细节都可以由其他技术上等效的元件替代，并且，材质可以根据需要而不同，而不脱离本发明的范围。

尽管已经特别参考附图描述了本开关，但在说明书和权利要求中所使用的附图标记用于促进对本发明的理解，并不构成对要求保护的范围的任何限制。

Claims (11)

1.一种检测解锁机构末端行程的安全开关，其适于监控机器或工业设备的安全入口，包括：

转换装置(2)，所述转换装置(2)适于与待监控的入口的固定部分相关联并且具有切换装置(5)，所述切换装置(5)适于可操作地连接到设备的一个或多个控制和/或维修电路，以便对其进行控制；

操作装置(3)，所述操作装置(3)与所述入口的可移动部分相关联，以便当打开/关闭入口时，与所述切换装置(5)相互作用，用于打开/关闭一个或多个所述电路；

解锁机构(13)，所述解锁机构(13)容纳在所述转换装置(2)内，并且具有解锁销(14)，所述解锁销(14)适于以最大预定行程，从入口的锁定位置平移到解锁位置，以决定所述切换装置(5)的打开；

检测装置(17)，其用于检测所述解锁销(14)的行程；

其特征在于，所述检测装置(17)包括第一检测器(18)和第二检测器(19)，所述第一检测器(18)适于检测所述解锁销(14)行程的开始，所述第二检测器(19)适于检测所述解锁销(14)的结束；并且

其中所述安全开关还包括：

逻辑控制单元(22)，所述逻辑控制单元(22)被设置为根据所述转换装置(2)与所述操作装置(3)之间的相互作用，操作所述切换装置(5)及所述解锁机构(13)，所述逻辑控制单元(22)被设计为在仅有第一检测器(18)操作了检测之后，打开所述切换装置(5)。

2.根据权利要求1所述的开关，其特征在于，所述解锁机构(13)包括电磁铁(23)，该电磁铁(23)适于促进所述解锁销(14)的平移，并且将其保持在末端行程位置。

3.如权利要求2所述的开关，其特征在于，所述逻辑控制单元(22)适于使用能量脉冲为所述电磁铁(23)供电，所述脉冲在所述解锁销(14)的平移期间具有最小值和最大值，并且当所述解锁销(14)位于所述的末端行程的位置时，具有恒定的最小值能量。

4.根据权利要求1所述的开关，其特征在于，所述第一检测器(18)和第二检测器(19)纵向并列，其之间的距离小于所述解锁销(14)的最大行程。

5.根据权利要求1所述的开关，其特征在于，所述的第一检测器(18)和第二检测器(19)中的每一个都包括光学检测器。

6.根据权利要求5所述的开关，其特征在于，所述光学检测器选自以下几类检测器：光电耦合器、光学屏障、磁性检测器、电感性检测器、和电容性检测器。

7.根据权利要求1所述的开关，其特征在于，所述解锁销(14)具有成型的上端(16)，该上端(16)适于与所述操作装置(3)相互作用，并且与一对横向臂(20，21)成一体，所述横向臂(20,21)适于与相应的检测器(18,19)相互作用。

8.根据权利要求7所述的开关，其特征在于，所述检测器(18,19)布置在所述解锁销(14)的相对的两侧，所述横向臂(20，21)纵向对准相应的探测器(18,19)，以在所述解锁销(14)平移后与其相互作用。

9.根据权利要求8所述的开关，其特征在于，所述转换装置(2)包括壳体(4)，所述壳体(4)限定纵向轴线(L)并且容纳所述解锁机构(13)和至少一个辅助解锁控制器(25,26)，所述辅助解锁控制器(25,26)通过所述壳体(4)中纵向可移动的结构(27)可操作地连接到所述解锁销(14)，在致动所述辅助控制器(25,26)并且其从静止位置通向操作位置时，促进所述解锁销(14)解锁行程。

10.如权利要求9所述的开关，其特征在于，当所述至少一个辅助控制器(25,26)处于静止位置时，所述可移动结构(27)紧靠所述解锁销(14)的所述横向臂(20,21)，以促进所述解锁销(14)的解锁行程与所述至少一个辅助控制器(25,26)的操作同步。

11.根据权利要求10所述的开关，其特征在于，所述检测装置(17)包括第三检测器(31)，所述第三检测器(31)适于检测所述可移动结构(27)的纵向行程。

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