La présente invention concerne un interrupteur de position de sécurité du type comprenant
un poussoir qui répond au déplacement d'un actionneur lié à un dispositif à sécuriser,
de façon à se déplacer selon un axe principal pour prendre une position repos et une position
travail, comprenant un organe électrique, notamment un bloc de contacts, commutable
en fonction de la position du poussoir, au moyen d'un mécanisme de transmission
verrouillable sollicité par le poussoir, et comprenant un organe de verrouillage du mécanisme
de transmission, qui présente une tête de blocage du mécanisme, la tête de blocage
étant apte à prendre une position de verrouillage et une position de déverrouillage.
Pour simplifier, l'expression " interrupteur de position de sécurité " sera remplacée dans ce
qui suit par l'expression " interrupteur de sécurité ".
On connaít par exemple d'après le document EP 817 227 des interrupteurs de sécurité du
type décrit ci-dessus. Ces interrupteurs sont associés à des dispositifs à sécuriser tels que
des machines dangereuses.
L'organe de verrouillage du mécanisme de transmission est fréquemment réalisé sous
forme d'électroaimant disposé latéralement à l'ensemble tête d'actionnement / poussoir /bloc
de contacts. Il peut aussi être un organe à commande manuelle, par exemple à clé,
ou un organe pneumatique ou tout autre organe moteur analogue.
D'autres interrupteurs de sécurité ont un agencement allongé, ou de type "vertical", pour
que l'électroaimant de verrouillage soit situé dans l'axe du poussoir et du bloc de contacts
à actionner (voir par exemple EP 801 801). Cette configuration est avantageuse pour répondre
à certaines prescriptions d'encombrement des interrupteurs. Cependant, les interrupteurs
de ce type ne dissocient pas suffisamment le mouvement de l'organe de verrouillage
vis à vis de celui du poussoir.
Il est souhaitable de réaliser un interrupteur de sécurité possédant un mécanisme d'entraínement
verrouillable fiable et peu encombrant, autorisant néanmoins certaines libertés
de mise en oeuvre, telles qu'une rotation de la tête de manoeuvre, sans altérer l'état de
certains composants de l'interrupteur. De plus, il est souhaitable de bien conserver la
fonction de sécurité dévolue à l'interrupteur quand des efforts d'extraction sont exercés
sur l'actionneur et, le cas échéant, de pouvoir déverrouiller l'interrupteur alors que l'actionneur
est sous charge.
L'invention a pour but de répondre à ces desiderata.
Selon l'invention, le mécanisme de transmission comporte un levier pivotant apte à prendre
une position de blocage et une position de déblocage ; le levier pivotant est sollicité à
partir du poussoir de façon telle qu'un déplacement en translation du poussoir engendre
une rotation du levier, et le levier pivotant est doté d'un élément de coincement applicable,
dans la position de blocage du levier et transversalement à l'axe principal, contre la tête
de blocage.
Le mécanisme ainsi décrit permet de coincer la tête de blocage par un mécanisme peu
encombrant, avec un effort de coincement facile à prédéterminer. Il permet aussi de déverrouiller
l'interrupteur de sécurité alors que l'actionneur est sous charge. Cela signifie
que, alors que l'actionneur étant soumis à un effort notable d'extraction hors de la tête de
l'interrupteur, l'organe de verrouillage, notamment l'électroaimant, peut néanmoins être
commuté de son état de verrouillage vers son état de déverrouillage.
On peut aussi définir le mécanisme de transmission comme comportant un système de
coincement déformable sous l'effet du déplacement du poussoir, ce système étant doté
d'une butée pour la tête de blocage dans la direction de l'axe principal et d'un élément de
coincement exerçant sur la tête de blocage un effort transversal à l'axe principal quand
l'actionneur tend à être retiré du boítier de l'interrupteur.
Il est avantageux que le levier soit monté pivotant autour d'un axe perpendiculaire à l'axe
principal et soit agencé pour que l'effort appliqué à la tête de blocage soit réduit par rapport
à l'effort subi par l'actionneur, dans un rapport permettant, alors que l'actionneur est
sous charge et suite à une commande de déverrouillage de l'organe de verrouillage, un
déplacement de la tête de blocage.
La tête de blocage peut se déplacer en translation selon l'axe principal et le levier pivotant
former une gâche de butée pour l'extrémité de la tête de blocage en position de verrouillage
et une pente d'appui adjacente à la gâche, l'extrémité de la tête de blocage s'appliquant
alors, notamment sous l'effet d'un ressort, contre la pente en position de déverrouillage.
Le mécanisme de transmission peut comporter un coulisseau monté dans le boítier pour
se déplacer parallèlement, notamment coaxialement, à l'axe principal, le coulisseau étant
couplé d'une part en translation au poussoir et d'autre part par une glissière ou came au
levier pivotant.
Le levier pivotant a par exemple une forme de fourchette encadrant le coulisseau pour
s'appliquer sur des portées prévues sur un axe situé à l'extrémité de la tête de verrouillage,
une portée étant prévue au centre de l'axe pour s'appliquer sur le coulisseau le verrou
exerce une poussée latérale.
La description détaillée qui suit, en regard des dessins annexés, illustre un mode de réalisation
donné à titre d'exemple.
La figure 1 représente schématiquement un interrupteur de position de sécurité associé à
une machine dangereuse. La figure 2 illustre un premier mode de réalisation de l'interrupteur de sécurité conforme à
l'invention, à l'état verrouillé. La figure 3 illustre un second mode de réalisation, à l'état déverrouillé. Les figures 4 et 5 montrent le mécanisme d'entraínement, à l'état déverrouillé et respectivement
à l'état verrouillé. Les figures 6 et 7 sont des vues agrandies du détail A des figures 4 et 5. Les figures 8 et 9 sont deux vues en perspective éclatée, de gauche et respectivement de
droite, d'une partie de l'interrupteur de sécurité selon l'invention.
L'interrupteur de position de sécurité illustré sur la figure 1 comprend dans un boítier 10 un
bloc interrupteur électrique 11, notamment un bloc de contacts, et un mécanisme d'entraínement
12 destiné à commuter le bloc interrupteur. Le mécanisme 12 agit sur le bloc 11
en réponse au mouvement d'approche ou d'éloignement d'un actionneur 13 relativement
au boítier (voir flèche F1). L'actionneur est doté de moyens spécifiques de reconnaissance
mécaniques et le cas échéant électroniques, et il est par exemple associé à un organe
de protection 14 (grille, obstacle, ..) adjoint à une machine dangereuse M.
L'interrupteur de sécurité présente au moins un galet rotatif 15 ou autre élément doté de
formes propres à coopérer avec des formes particulières de l'actionneur 13 et capable de
bloquer l'actionneur quand celui-ci est introduit dans le boítier 10. Le galet 15 est logé
dans une tête 16 du boítier 10 de l'interrupteur et agit sur un poussoir 17 inclus dans la
tête et capable de prendre, selon que l'actionneur 13 est couplé ou non couplé au galet,
une position de repos (position basse sur les figures) ou une position de travail (position
haute sur les figures). La tête 16 est montée sur le boítier de manière tournante - afin
d'autoriser différentes orientations de l'actionneur ; le mécanisme permet cette rotation de
la tête sans changement de l'état des contacts du bloc interrupteur 11.
Le mécanisme d'entraínement 12 interposé entre le poussoir 17 et le bloc interrupteur 11
est verrouillable, c'est-à-dire qu'il peut être libéré ou bloqué par un organe de verrouillage
20. Cet organe 20 est un électroaimant, une clé manoeuvrée par un opérateur, un organe
pneumatique ou tout autre organe moteur analogue (voir par exemple les documents EP
817 227 et FR 2 751 122). Quand l'organe 20 est un électroaimant, il comprend une bobine
21 et un noyau 22, lequel noyau se termine par une tête de blocage 23 qui constitue
la pièce de blocage du mécanisme. La tête de blocage 23 bloque le mécanisme dans une
seule direction, c'est-à-dire interdit le passage du poussoir de sa position travail à sa position
repos, sans interdire le passage de la position repos à la position travail.
Un système de commande S est associé à la machine M pour en piloter la marche et l'arrêt
(liaison Sa) ; le système S peut aussi recevoir l'information "état des contacts du bloc
11" (liaison Sb) et commander aussi la commutation de l'électroaimant 20 (liaison Sc).
Le mécanisme d'entraínement 12 comprend selon l'invention un coulisseau 30 et un levier
pivotant 40 formant un système déformable, sous l'effet du déplacement du poussoir, pour
coincer la tête de blocage.
Le coulisseau 30 est monté sur un support, tel qu'une paroi du boítier 10 ou une embase
rapportée dans ce boítier, pour se déplacer en translation selon un axe X' parallèle à l'axe
principal X de déplacement du poussoir 17 (voir figures 2 à 9). Le boítier 10 s'étend selon
la direction X, avec disposition du noyau 22 de l'électroaimant 20 parallèle à l'axe X du
poussoir et, de préférence, en alignement avec l'axe X. La tête de blocage 23 du noyau
présente un axe 24 transversal à X, qui porte deux galets latéraux 25 et un galet central
26 dont la fonction sera expliquée plus loin. Le coulisseau 30 a un élément de couplage
31, tel qu'un doigt ou une fourche, attelé à l'extrémité inférieure du poussoir 17, de préférence
dans une gorge annulaire du poussoir, pour autoriser une rotation de la tête 16 du
boítier, sans changement d'état des contacts du bloc 11 ni du système de blocage. L'élément
de couplage 31 pourrait aussi être simplement appliqué contre l'extrémité du poussoir
par un ressort. Le coulisseau 30 présente au moins une coulisse 32 ou autre forme de
guidage déterminant la translation du coulisseau, et coopérant avec deux axes fixes de
guidage 33,34. Enfin le coulisseau 30 présente un pion de commande 35 un peu décalé
latéralement par rapport à l'axe X'. Une face latérale 36 du coulisseau 30 peut être sollicitée
par le galet central 26 de la tête de blocage 23, comme il sera décrit plus loin.
Le levier pivotant 40 est associé à la tête de blocage 23 du noyau de verrouillage 22 qui
est située vers le poussoir 17. Le levier pivotant 40 a pour fonction de bloquer le noyau 22
dans sa position haute (position de travail) quand l'actionneur 13 est introduit dans la tête
16 du boítier 10. Le levier 40 est monté pivotant autour d'un axe Y perpendiculaire à l'axe
principal X et présente à cet effet un tourillon 41 monté sur l'axe fixe 33, qui sert donc
d'une part de pivot et d'autre part d'axe de guidage pour la coulisse 32. L'axe Y est situé,
dans la direction X, sensiblement entre le poussoir 17 et la tête de blocage 23. Le levier
40 présente aussi une glissière 42 incurvée pour coopérer avec le pion 35. La forme spécifique
de la glissière a pour but de faire pivoter de façon appropriée le levier 40 autour de
l'axe 33.
Le levier 40 forme un bras de blocage 43 qui se termine à son extrémité libre par un élément
de coincement 44 destiné à exercer une pression transversale sur les galets latéraux
25. Le levier 40 forme une gâche de butée dans laquelle peut venir se loger la tête de
blocage 23. A la partie du levier située vers la tête 23 est prévue une surface convexe ou
une pente 46 sur laquelle s'applique la tête 23 quand l'organe de verrouillage 20 est dans
son état de déverrouillage.
La figure 2 illustre un mode de réalisation dans lequel le bloc de contacts 11 est actionné
directement par le coulisseau 30, les contacts étant alors l'image de l'état. de l'actionneur.
Le bloc 11 peut aussi être actionné directement par le poussoir 17. La figure 3 montre un
mode de réalisation dans lequel le bloc de contacts 11 est actionné à partir du noyau 22,
les contacts étant alors l'image de l'état de l'électroaimant.
Le fonctionnement de l'interrupteur va être expliqué en regard des figures 4 à 7.
Dans le cas illustré par les figures 4 et 6, l'actionneur 13 est retiré de la tête 16 de l'interrupteur,
de sorte que le poussoir 17 est placé en position basse. Le coulisseau 30 couplé
au poussoir est mis aussi en position basse et, via le pion 35, repousse le levier 40 dans
le sens antihoraire en position de déblocage. Cela signifie que le noyau 22 de l'électroaimant,
illustré en position basse sur les figures 4 et 6, est dans un état de déverrouillage.
Cet état correspond selon les cas à l'excitation ou à la désexcitation de la bobine 21 de
l'électroaimant 20 (dans ce dernier cas, le noyau 22 est poussé vers le haut par un ressort
et reste en équilibre contre la surface inférieure 46 du levier 40).
Pour passer à l'état illustré par les figures 5 et 7, l'actionneur est engagé dans la tête 16
de l'interrupteur, et le poussoir 17 remonte en entraínant le coulisseau 30. A l'aide du pion
35, le coulisseau 30 force le levier 40 à pivoter en sens horaire jusqu' à la position ind i-quée
figures 5 et 7. Si la bobine 21 est (ou reste) excitée, le noyau 22 reste en position
basse. Si la bobine 21 est (ou reste) désexcitée, la surface inférieure 46 du levier glisse
sur les galets 25 du noyau 22, puis les galets 25 s'engagent dans l'espace situé entre les
éléments de coincement 44 et la face latérale 36 du coulisseau 30 et restent logés en
butée haute dans la gâche 45 formée par cet espace. Tout effort exercé sur l'actionneur
pour l'extraire de la tête 16 de l'interrupteur met en oeuvre un effet de coincement des
éléments 44 sur la tête de blocage 23, d'autant plus important que l'effort d'extraction est
grand ; l'effort ne peut endommager l'électroaimant, car le galet 26 porté par l'axe 24 de la
tête de blocage 23 s'applique contre la face latérale 36 du coulisseau 30. L'effort résultant
est ainsi repris par le guidage du noyau et, via les axes 33,34, par le boítier.
Il convient d'observer que les bras de levier "pivot 33-pion 35" et "pivot 33-éléments de
serrage 44" sont mutuellement déterminés pour réduire fortement l'effort communiqué au
noyau, consécutivement à la sollicitation de l'actionneur dans le sens de l'extraction, et
permettre ainsi de déverrouiller l'organe de verrouillage alors que le levier 40 est serré sur
la tête de blocage 23.
L'interrupteur représenté autorise une rotation de la tête 16 par rapport au reste du boítier
sans changer l'état des contacts du bloc interrupteur 11 ni l'état du mécanisme d'entraínement
ou de l'organe de verrouillage.
Les figures 8 et 9 montrent de façon éclatée les pièces composant le mécanisme d'entraínement
12 et illustrent en particulier des guidages prévus dans la tête 16 pour le poussoir
17 et dans la partie principale du boítier 10 pour le noyau. On voit notamment les galets
25 et 26 montés sur l'axe 24 qui est associé à la tête de blocage 23 et la réalisation du
levier pivotant 40 en fourche enserrant le coulisseau 30, chaque branche de la fourche
agissant sur un galet 25 disposé sur l'axe 24.