ES2239828T3 - Conmutador de seguridad electromecanico controlado por llave con un dispositivo de bloqueo controlado por medios electromagneticos. - Google Patents
Conmutador de seguridad electromecanico controlado por llave con un dispositivo de bloqueo controlado por medios electromagneticos.Info
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Abstract
Un conmutador de seguridad electromecánico controlado con llave, en particular para máquinas o plantas, el cual consta de una carcasa (2) que consta de pares de contactos eléctricos (3; 3''; 4,4'') acoplados operativamente a una caña (10) deslizable a lo largo de un eje longitudinal (A), de medios de actuación de leva (6) situados en una parte extremo o cabezal (2'') de la carcasa (2), que interactúan con la caña (10) al menos una ranura (8, 8'') en el cabezal (2'') de la mencionada carcasa (2) para introducir una llave de control (7) adaptada para interactuar con los medios de actuación (6) para controlar la abertura y cierre de los contactos (3;3''; 4,4''), en al menos un electroimán de bloqueo que actúa sobre la caña (5) para permitir el funcionamiento seguro de la máquina o de la instalación. El electroimán (11) consta de un núcleo o armadura completa (13) distinto y separado de la caña (10), y el medio de actuación de la leva (6) incluye una leva (9) con al menos un asiento (23) adaptado para interactuar con la llave (7) para evitar su extracción cuando el electroimán no esté excitado.
Description
Conmutador de seguridad electromecánico
controlado por llave con un dispositivo de bloqueo controlado por
medios electromagnéticos.
La presente invención se refiere a un conmutador
de seguridad electromecánico, controlado por llave, con un
dispositivo de bloqueo controlado por medios electromagnéticos, que
comprende todas las características del preámbulo de la
reivindicación principal.
Los conmutadores de seguridad electromagnéticos
del citado anteriormente se suelen utilizar en puertas de armarios
o en barreras protectoras de máquinas e instalaciones con elementos
móviles peligrosos, tales como sierras o cuchillas, en donde el
tiempo de acceso a la zona interesada por estas piezas es más corto
que el tiempo de parada de la máquina o instalación. Los
conmutadores de esta técnica presentan, en su interior, además de
los dispositivos de conmutación comunes, al menos un electroimán
para impedir la extracción de la llave durante un tiempo
predefinido.
predefinido.
Cuando un operador debe abrir la puerta o la
barrera protectora provista de una llave insertada en el
conmutador, presiona un botón o mando para interrumpir el
suministro de energía a la máquina, causando así la deceleración
progresiva de las piezas móviles. Sensores adecuados detectan la
parada última de las piezas peligrosas y envían una señal eléctrica
que excita el electroimán y favorecen la liberación de la llave.
Ejemplos de conmutadores de seguridad controlados
por llave, con bloqueo electromagnético, se ilustran en los
documentos de patentes EP-A-818490,
EP-A-553885,
EP-A-817227,
WO-A-95/06323,
WO-A-95/18457,
WO-A-96/33504,
DE-U-8716018,
DE-A-3309372,
DE-A-3710079,
US-A-4904829 y
US-A-558829.
Los conmutadores de seguridad de la primera
generación, por ejemplo representados por la solicitud de modelo de
utilidad DE-U-8716018 (Schmersal),
están provistos de cajas de grandes dimensiones, que contienen en
su interior un conmutador de seguridad, controlado por llave, para
comprobar el cierre de la puerta por medio de primeros contactos
eléctricos. Junto al conmutador, esta situado un electroimán de
bloqueo que sujeta la llave con salientes de diversas formas.
Además, se proporcionan segundos contactos eléctricos, situados
generalmente bajo el electroimán, para comprobar si el imán retiene
la llave y que están conectados en serie con los primeros contactos
para permitir el arranque de la máquina solamente si la puerta está
cerrada o bloqueada por el electroimán.
Dicha solución trae consigo altos costes de
producción y más baja flexibilidad, causada por la presencia de
cuatro ranuras de entrada. Además, puesto que el electroimán actúa
directamente sobre la llave, debe ser potente para impedir la
extracción de la llave o para liberarla. Estas características
exigidas dan lugar a que el electroimán tenga grandes dimensiones,
lo que hace que el conmutador ocupe demasiado espacio para algunas
aplicaciones.
Para superar dichos inconvenientes, una segunda
generación de conmutadores se enseña en la solicitud de patente
internacional WO-A-95/06323,
normalmente reconocible por medio de una forma relativamente
alargada, que encierra varios componentes alineados. Entre dichos
componentes está provisto un dispositivo para reconocimiento de
llave de tipo mecánico que, bajo condiciones especificas, permite
el bloqueo de la llave por medio de una armadura electromagnética
que, a su vez, conmuta una serie de contactos eléctricos por medio
de una clavija.
Un inconveniente de este tipo de conmutador es
que no proporciona contactos auxiliares para controlar el estado de
inserción/extracción de la llave y por lo tanto, el estado de
apertura/cierre de la puerta de la máquina.
Para superar dicho inconveniente, se ha propuesto
una "tercera generación" de conmutadores muy similares a los
anteriores, pero con la adición de un par de contactos auxiliares
conectados al mecanismo de reconocimiento de la llave para
supervisar su estado de inserción.
No obstante, los conmutadores conocidos de la
segunda y tercera generaciones presentan el inconveniente de una
forma alargada que hace bastante difícil su uso en puertas de
pequeñas dimensiones. Los conmutadores de la tercera generación
están caracterizados por una armadura hueca y por lo tanto, tienen
un rendimiento inferior debido a la más baja susceptancia
magnética.
En otro tipo conocido de conmutador, para reducir
las dimensiones totales del electroimán y mantener su fuerza de
actuación, se ha incrementando la intensidad de la corriente de
excitación; no obstante, esta solución puede causar
sobrecalentamiento y/o quemado del electroimán.
Para limitar este inconveniente, algunos
conmutadores bien conocidos de la más reciente generación, por
ejemplo enseñados por la solicitud de patente
DE-A-3710079 (Schunk), están
provistos de una placa electrónica, que reduce la alimentación de
corriente al electroimán, aplicando una fuerte intensidad de
corriente de iniciación durante un intervalo de tiempo necesario
para el cambio de estado del conmutador (aproximadamente 1 segundo)
y manteniendo posteriormente una intensidad de corriente pulsante
y/o reducida suficiente para mantener al electroimán en su posición
extrema.
Un inconveniente de esta última generación de
conmutadores es su baja flexibilidad de uso, debido a que no pueden
alimentarse con corriente continua o alterna indistintamente y
presentan una tolerancia reducida de la tensión de alimentación, lo
que implica la construcción de diferentes modelos para diferentes
tensiones de alimentación.
En el documento
WO-A-95/18457 se describe un
conmutador de seguridad controlado por llave, en particular para
una máquina o una instalación, que presente todas las
características mencionadas en el preámbulo de la reivindicación 1.
Más en particular, el conmutador comprende una leva provista de un
par de receptáculos radiales adaptados para interactuar con una
llave de seguridad y, en la mitad de la leva opuesta a los
receptáculos, un rebaje profundo y un rebaje poco profundo
interactúan con la clavija para hacerla deslizarse con la rotación
de la leva. Cuando se extrae la llave, gira la leva y su parte de
contacto con la clavija se desplaza desde el rebaje profundo al
rebaje poco profundo, de tal modo que la clavija se deslice
moviendo los contactos eléctricos. Para evitar la extracción no
segura de la llave, el conmutador dispone, además, de un par de
palancas de bloqueo que se acoplan con los salientes de la clavija
para bloquearla cuando no está excitado el electroimán. Al
producirse la excitación del electroimán, las palancas de bloqueo
se desacoplan de la clavija para su desbloqueo y permiten la
retirada de la llave.
Un inconveniente de este conmutador conocido
consiste en su complejidad, debido al mecanismo complicado que une
el electroimán con las palancas de fijación. Esta complejidad puede
hacer al conmutador caro y no fiable.
Un objetivo primario de la presente invención es
eliminar los inconvenientes señalados anteriormente proporcionando
un conmutador electromecánico de seguridad compacto, controlado por
llave, de pequeñas dimensiones longitudinales, con características
de alta fiabilidad y durabilidad y con una gran flexibilidad de uso
en un amplio campo de aplicaciones.
Un objetivo particular de la invención consiste
en proporcionar un conmutador electromecánico provisto de un
electroimán capaz de funcionar indiferentemente con una amplia gama
de tensiones de alimentación, que son de corriente continua y
corriente alterna.
Según un aspecto preferido de la presente
invención, se proporciona un conmutador electromecánico de
seguridad controlado por llave, de uso particular para máquinas o
instalaciones, según la reivindicación 1.
Gracias a esta configuración particular, el
electroimán presenta dimensiones reducidas en comparación con los
conmutadores similares conocidos, aunque manteniendo la misma
energía y en consecuencia, el conmutador según la invención presenta
una forma más compacta y dimensiones totales reducidas.
Otras características y ventajas de la invención
se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción
detallada de algunas realizaciones preferidas, pero no exclusivas,
del conmutador electromecánico según la invención, ilustrado a
título de ejemplo no limitativo en los dibujos adjuntos, en los
que:
La Figura 1 es una vista en sección lateral de
una realización del conmutador según la invención en posición de
reposo;
la Figura 2 es una vista del conmutador ilustrado
en la Figura 1 a escala reducida;
la Figura 3 es una vista del conmutador ilustrado
en la Figura 2 en una primera fase operativa;
la Figura 4 es una vista del conmutador ilustrado
en la Figura 1 en una segunda fase operativa;
las Figuras 5 a 9 ilustran algunas realizaciones
alternativas del conmutador de la Figura 1.
Con referencia a las Figuras citadas, se ilustra
un conmutador electromecánico de seguridad, según la invención,
generalmente designado por el número de referencia 1, que incluye
una caja 2 de forma sustancialmente alargada con un eje longitudinal
A, constituida por una parte principal 2' a la que está acoplada
una cabeza 2'', que se puede retirar y orientar en posiciones
angularmente escalonadas de aproximadamente 90º para adaptarlo a las
diferentes condiciones de uso y montaje.
En la parte principal de la caja 2', un primer
par de contactos eléctricos 3, 3' está situado en una caja de
protección C y un segundo par de contactos 4, 4' que se pueden
conectar, de forma selectiva, mediante laminillas o un elemento
similar para conmutar el estado del conmutador.
Se prevé un elemento móvil o cursor 5 situado
dentro de la caja C y que se desliza en una dirección paralela al
eje longitudinal para conectar y desconectar los contactos 3, 3',
4, 4'.
El cursor 5 está conectado a los medios de
actuación, globalmente indicados por el número de referencia 6, que
se describirán con mayor detalle a continuación. Una llave
exterior 7, que actúa sobre el cursor 5, está unida a la puerta de
la máquina o instalación y se puede insertar en la cabeza 2'' a
través de una o más ranuras recíprocamente perpendiculares 8, 8'.
Posiblemente, la cabeza 2'' se puede pivotar, de forma selectiva,
alrededor del eje longitudinal A en posiciones angularmente
escalonadas para disponer las ranuras 8, 8' en las posiciones
deseadas y según las necesidades de instalación.
Los medios de actuación 6 comprenden
esencialmente una leva 9 montada de forma pivotante alrededor de un
eje sustancialmente transversal T e interactúa con una clavija 10,
móvil en una dirección paralela al eje longitudinal A. La leva 9
está situada enfrente de la ranura 8, 8' y se desplaza, de forma
giratoria, por medio de la llave 7 durante su inserción en una de
las ranuras antes citadas. El movimiento de rotación de la leva 9 se
transforma en un movimiento longitudinal de la clavija 10 que, a su
vez, actúa sobre el cursor 5 para facilitar la apertura/cierre de
los contactos eléctricos.
El conmutador 1 está provisto de por lo menos un
electroimán de boqueo 11 con un arrollamiento 12 y un núcleo
completo 13, en el que el arrollamiento 12 está conectado a medios
de sensores y/o temporizadores externos, no ilustrados en las
figuras. Dichos medios de sensores y/o temporizadores detectan la
parada de las partes móviles de la máquina o instalaciones,
potencialmente peligrosas para los operadores, y envían una señal
eléctrica excitadora al arrollamiento del electroimán.
En las realizaciones ilustradas en las Figuras 1
a 5, 6, 8 el conmutador está provisto de un electroimán único 11
soportado y que interactúa con la clavija 5 impartiéndola
movimientos deslizantes paralelos al eje longitudinal A, de modo que
se acoplen, de forma selectiva, los contactos eléctricos 3, 3', 4,
4' exclusivamente en condiciones de seguridad de la máquina.
Se prevén medios de acoplamiento, globalmente
designados con el número de referencia 14, que son adaptados para
acoplar el núcleo 13 con la clavija 10 para impartir a esta última
un primer movimiento de traslación S1 en una dirección longitudinal
para la apertura/cierre del primer par de contactos eléctricos 3,
3'.
Dichos medios de acoplamiento 14 pueden estar
constituidos por una primera extensión 15 desde un extremo inferior
de la clavija 10 lateralmente al eje longitudinal A. La extensión
15 está modelada como una horquilla o elemento similar y está
adaptada para enganchar un extremo de enganches o rabera 16, que
presenta una cabeza expandida de núcleo 13 con un huelgo H en una
dirección paralela al eje A, de modo que imparta una primera
traslación S1 a la clavija, en una dirección paralela al eje
longitudinal A para la apertura/cierre del primer par de contactos
3, 3'.
En el otro lado, con respecto al eje A, de
extensión 15 está provista una segunda extensión 17 en contacto con
el extremo libre 5' del cursor 5. Entre el cuerpo 14 y el grupo de
contactos está interpuesto un muelle de compresión 18 que mantiene
la clavija 10 normalmente en su posición elevada.
Según la invención, el núcleo 13 del electroimán
11 está completo, distinto y separado de la clavija 10. Además, la
leva de actuación 9 presenta por lo menos un resalte de bloqueo
adaptado para impedir la extracción de la llave.
Gracias a esta configuración, resulta posible
reducir la dimensión del electroimán manteniendo la misma
alimentación, en comparación con la del núcleo hueco de la técnica
anterior y además, es posible supervisar el estado de conmutación
del conmutador.
Más particularmente, la leva 9 presenta un perfil
periférico 19 con una primera cavidad periférica 20 para el extremo
de inserción 21 de la llave 7 y una segunda cavidad 22 con un
resalte de tope 23 para el extremo libre 10' de la clavija 10 para
evitar la extracción de la llave 7 cuando el extremo libre 10' de
la clavija 10 esté situado en la segunda cavidad 22.
El perfil de leva 19 presenta, además, una
tercera cavidad similar 24, escalonada en un ángulo aproximado de
90º con respecto a la segunda 22 y con un resalte de tope 25
interactúa con el extremo libre 10' de la clavija 10 para impedir la
extracción de la llave 7 cuando se inserta a través de la otra
ranura 8'. Por lo tanto, será posible instalar el conmutador en
posiciones diferentes, en máquinas tanto con puertas a la derecha
como a la izquierda, ampliando así, en gran medida, el campo de
aplicación del conmutador.
Por último, el perfil 19 tiene un saliente radial
26 que interactúa con el extremo de la clavija 10' para impartir
una segunda traslación S2 de una amplitud predefinida a esta última
y luego al cursor 5 para producir la apertura/cierre del segundo par
de contactos 4, 4'.
Durante el uso, cuando la llave se inserta en la
ranura 8 de la cabeza 2'', el electroimán 11 no es excitado y el
resalte de tope 23 interfiere con el extremo de la clavija 10,
impidiendo la rotación de la leva 9 y en consecuencia, la extracción
de la llave 7, según se ilustra en las Figuras 1 y 2.
En la primera fase operativa, ilustrada en la
Figura 3, el electroimán 11 se excita y mueve la clavija 10 hacia
el lado inferior con un primer desplazamiento de amplitud S1 y
empujando, a su vez, al cursor 5 hacia el lado inferior, de modo que
se produzca la apertura del primer par de contactos 3, 3'. En esta
etapa, el extremo de la clavija 10' ya no interfiere con el resalte
de tope de leva 23 y la leva puede girar con libertad bajo el efecto
de la extracción de la llave 7.
En la segunda fase operativa, ilustrada en la
Figura 4, la llave ha sido completa extraída, facilitando así una
rotación completa de la leva 9, que imparte a la clavija 10 un
segundo desplazamiento de amplitud S2 con su saliente radial 26.
Para facilitar la apertura del segundo par de contactos 4, 4', se
hace la observación de que el desplazamiento S2 no debe ser mayor
que el huelgo de acoplamiento H entre el extremo del núcleo 13 y la
extensión 15 de la clavija.
En otra realización de la invención, el
electroimán es alimentado por medios reguladores electrónicos
adaptados para ajustar la alimentación eléctrica y optimizar así
las condiciones de trabajo evitando el sobrecalentamiento y/o
quemado.
Más concretamente, dichos medios reguladores
electrónicos pueden comprender una primera etapa de rectificador 27
que permite la alimentación del conmutador indiferentemente con
corriente alterna o con corriente continua.
Dichos medios comprenden, además, una segunda
etapa de regulador de tensión 28 que nivela la tensión en valores
predefinidos sustancialmente constantes.
Por último, se puede proveer una tercera etapa
reguladora de la intensidad de la corriente 29, adaptada para
alimentar el electroimán con una corriente inicial suficiente para
impartir el primer desplazamiento S1 a la clavija 10 y, por
consiguiente, una corriente de mantenimiento sustancialmente
constante, de más baja intensidad que la primera, pero suficiente
para mantener la clavija 10 en la posición alcanzada durante el
tiempo requerido sin ningún riesgo de sobrecalentamiento ni
quemado.
Por consiguiente, el electroimán puede presentar
dimensiones mucho más reducidas, en comparación con las de
conmutadores conocidos similares. Por lo tanto, el conmutador según
la invención es más compacto y presenta unos costes de producción
considerablemente reducidos.
Las Figuras 5 a 9 ilustran, de forma
esquemática, algunas realizaciones alternativas del conmutador
según la invención, diferentes de las ilustradas en las Figuras 1 a
4 sustancialmente para el número de electroimanes y/o para su
disposición en relación con la clavija.
A partir de la exposición anterior, resulta
evidente que el conmutador según la invención alcanza completamente
los objetivos perseguidos y se destaca en particular su forma
compacta, su flexibilidad de uso y su amplio campo de
aplicaciones.
Claims (10)
1. Conmutador electromecánico de seguridad
controlado por llave, particularmente para su uso en máquinas o
instalaciones, que comprende una caja (2) que contiene unos pares
de contactos eléctricos (3, 3'; 4, 4'), una clavija (10) que se
puede deslizar a lo largo de un eje longitudinal (A) y adaptada
para facilitar la apertura/cierre de dichos contactos (3, 3'; 4,
4'), unos medios de accionamiento de levas (6) situados en una
cabeza (2'') de dicha caja (2) que interactúa con dicha clavija
(10), por lo menos una ranura (8, 8') en dicha cabeza (2'') de
dicha caja (2) para insertar una llave de control (7) adaptada para
interactuar con dichos medios de accionamiento (6) con el fin de
controlar el deslizamiento de la clavija (10), actuando por lo
menos un electroimán de bloqueo (11) sobre dicha clavija (10) y
estando adaptado para permitir su actuación en condiciones de
seguridad de la máquina o de la instalación, presentando dicho por
lo menos un electroimán (11) un núcleo completo (13) distinto y
separado de dicha clavija (10), comprendiendo dichos medios de
accionamiento de levas (6) la presencia de una leva (9) con por lo
menos una primera cavidad periférica (20) adaptada para interactuar
con dicha llave (7) y por lo menos una segunda cavidad periférica
(22, 24) adaptada para interactuar con la clavija (10) y por lo
menos una segunda cavidad periférica (22, 24) que presenta un
resalte de tope (23, 25) adaptado para interferir con un extremo
libre (10') de dicha clavija (10) para evitar así la rotación de la
leva (9) y, en consecuencia, la extracción de dicha llave (7)
cuando el electroimán (11) no esté excitado, caracterizado
porque el núcleo (13) del electroimán (11) presenta medios de
acoplamiento (14) adaptados para interactuar directamente con dicha
clavija (10) para impartir a la clavija una primera traslación (S1)
en una dirección a lo largo de su eje longitudinal para la
apertura/cierre de un primer par de contactos (3, 3').
2. Conmutador electromecánico de seguridad
controlado por llave según la reivindicación 1, caracterizado
porque dicha leva (9) presenta un saliente radial (26) que
interactúa con un extremo (10') de dicha clavija (10) para impartir
a la clavija una segunda traslación (S2) en la misma dirección para
la apertura/cierre de un segundo par de contactos (4, 4').
3. Conmutador electromecánico de seguridad
controlado por llave según la reivindicación 2, caracterizado
porque dichos medios de acoplamiento (14) comprenden una extensión
lateral (15) realizada en un extremo de dicha clavija (10) y
acoplada a un extremo libre de dicho núcleo (13).
4. Conmutador electromecánico de seguridad
controlado por llave según la reivindicación 3, caracterizado
porque el acoplamiento entre dicha extensión (15) y el extremo de
dicho núcleo (13) presenta un huelgo longitudinal (H) de amplitud
predefinida al menos igual a dicha segunda traslación longitudinal
(S2).
5. Conmutador electromecánico de seguridad
controlado por llave según la reivindicación 2, caracterizado
porque el perfil periférico (19) de dicha leva (9) presenta al
menos una primera cavidad periférica (20) para el extremo de
inserción (21) de dicha llave (7) y al menos una segunda cavidad
(22, 24) que define dicho resalte de tope (23, 25) para el extremo
de contacto (10') de dicha clavija (10) adaptada para impedir la
extracción de la llave (7) cuando dicho extremo de contacto (10')
está colocado en dicha segunda cavidad (22).
6. Conmutador electromecánico de seguridad
controlado por llave según la reivindicación 3, caracterizado
porque se prevé un cursor (5) operativamente conectado a dicha
clavija (10) que interactúa con un primer par (3, 3') y un segundo
par (4, 4') de contactos para favorecer su acoplamiento selectivo
en correspondencia con dicha primera (S1) y dicha segunda (S2)
traslación.
7. Conmutador electromecánico de seguridad
controlado por llave según la reivindicación 6, caracterizado
porque dicha clavija (10) presenta una segunda extensión lateral
(17) opuesta a la primera (15), que está enfrentada e interactúa con
un extremo libre (5') de dicho cursor (5) para favorecer su
traslación paralela a dicho eje longitudinal (A).
8. Conmutador electromecánico de seguridad
controlado por llave según cualquiera de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque se prevén unos medios
reguladores electrónicos sensibles conectados a dicho electroimán
(11), adecuados para adaptar automáticamente la tensión y/o
corriente de alimentación del electroimán (11).
9. Conmutador electromecánico de seguridad
controlado por llave según la reivindicación 8, caracterizado
porque dichos medios reguladores electrónicos sensibles comprenden
una primera etapa de rectificador de corriente (27) y una tercera
etapa reguladora de la intensidad de la corriente (29).
10. Conmutador electromecánico de seguridad
controlado por llave según la reivindicación 9, caracterizado
porque dichos medios reguladores electrónicos sensibles comprenden
una segunda etapa reguladora de intensidad de corriente (28) para
mantener [sustancialmente invariable] la tensión y/o la corriente de
alimentación del electroimán (11) sustancialmente invariable, con
independencia de la tensión de entrada aplicada del conmutador.
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|---|---|---|---|
| ITVI980141 ITVI980141A1 (it) | 1998-07-27 | 1998-07-27 | Interruttore elettromeccanico di sicurezza a chiave con dispositivo di bloccaggio ad azionamento elettromagnetico. |
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ID=11426768
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|---|---|---|---|---|
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