ES2249677T3 - Sistema de seguridad mejorado para maqunas herramienta. - Google Patents
Sistema de seguridad mejorado para maqunas herramienta.Info
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Abstract
Sistema de seguridad para una máquina de fabricación (1) provista de al menos una herramienta (2) que pueda lesionar al operario (7), que comprende: - un par de guantes (8) que han de ser llevados por el operario (7) y que están provistos de una superficie exterior de material dieléctrico y una superficie interior eléctricamente conductora (41), - un generador de señal de alarma (11) conectado a dicha superficie interior conductora (41), - una unidad de procesador (15) conectada a los elementos metálicos de la máquina y a dicha al menos una herramienta (2) a través de un circuito de seguridad (18) diseñado para detectar dicha señal de alarma cuando el operario (7) corta uno de dichos guantes (8) al entrar en contacto con uno de los elementos mecánicos de la máquina (1), estando dicha unidad de procesador (15) provista de medios (13, 20) para interrumpir el funcionamiento de la máquina al detectar dicha señal de alarma, caracterizado porque dicha señal de alarma es una señal de corriente alterna, cuya intensidad es establecida por dicha unidad de procesador (15) sobre la base al menos de las características físicas del operario (7) medidas por un circuito adecuado (16) para determinar al menos estas características.
Description
Sistema de seguridad mejorado para máquinas
herramienta.
La presente invención se refiere a dispositivos
de seguridad montados en máquinas de fabricación para salvaguardar
la seguridad del operario.
En particular, el sistema de seguridad de la
invención es aplicable a cualquier tipo de máquina de fabricación
que tenga al menos un elemento o herramienta móvil con el que el
operario pueda entrar en contacto accidentalmente.
Las máquinas de fabricación están provistas
generalmente de sistemas que garantizan la seguridad del
operario.
Estos sistemas pueden ser mecánicos o
eléctricos.
Los sistemas eléctricos son los más utilizados
actualmente, ya que tienen en general un tiempo de intervención más
corto que los dispositivos mecánicos similares.
Un sistema de seguridad de tipo eléctrico,
aplicado a una máquina de fabricación, se describe completamente en
la solicitud de patente No. RE93U000060 (EP 0636830) a nombre del
mismo solicitante.
Específicamente, dicha solicitud de patente
describe un sistema de seguridad eléctrico aplicado a una máquina de
desollar.
Dicho sistema de seguridad conocido, para cuya
descripción detallada deberá hacerse referencia a dicha solicitud de
patente, se basa sustancialmente en detectar una variación de
voltaje provocada por el paso de una corriente continua a través
del cuerpo del operario cuando éste entra en contacto eléctrico con
la herramienta.
Durante el uso de dicho sistema se ha encontrado
que éste es influenciado por las características electrofísicas del
operario, es decir, sustancialmente por su conductividad eléctrica,
que varía considerablemente mientras éste está trabajando, y por
las condiciones del ambiente en las que funciona la máquina. A este
respecto, cuando la máquina funciona en un ambiente muy húmedo, la
intensidad de dicha señal de corriente continua es influenciada por
la impedancia parásita de la máquina hacia tierra. Esto provoca
variaciones en el umbral de intervención del sistema de seguridad,
haciendo que éste intervenga innecesariamente o a destiempo.
El objetivo de la presente invención es superar
los inconvenientes señalados dentro del contexto de una solución de
construcción simple y de funcionamiento seguro y fiable.
La invención alcanza dicho objetivo
proporcionando un sistema de seguridad que se ha de asociar a
máquinas de fabricación provistas de al menos una herramienta capaz
de lesionar al operario, cuyo sistema no sea influenciado por las
características electrofísicas del operario y presente un
funcionamiento independiente de las condiciones ambientales en las
que funciona la máquina.
Específicamente, el sistema de seguridad de la
invención comprende un par de guantes que han de ser llevados por el
operario y que están provistos de una superficie exterior de
material dieléctrico y una superficie interior eléctricamente
conductora, un generador de señal de alarma conectado a dicha
superficie interior conductora, y una unidad de procesador conectada
a los elementos de máquina metálicos y a dicha al menos una
herramienta a través de un circuito de seguridad diseñado para
detectar dicha señal de alarma cuando el operario corta uno de
dichos guantes al entrar en contacto con uno de los elementos
mecánicos o con una de las herramientas de la máquina, estando dicha
unidad de procesador provista de medios para interrumpir el
funcionamiento de la máquina al detectar dicha señal de alarma,
siendo dicha señal una señal de corriente alterna cuya intensidad
es establecida por dicha unidad de procesador sobre la base al
menos de las características físicas del operario medidas por un
circuito adecuado para determinar al menos estas características.
Dicho circuito para determinar las características físicas del
operario comprende al menos un generador de una segunda señal, a
saber, una señal indicativa de la presencia del operario y de sus
características electrofísicas.
Dicho segundo generador está conectado a los
guantes del operario y a dicha unidad de procesador, estando
preferiblemente interpuesto un circuito adaptador. En una
realización preferida los dos guantes que lleva el operario están
conectados entre sí a través de un condensador, un terminal del cual
está conectado a un dispositivo sumador dispuesto para sumar (o
modular) la señal de alarma a la señal indicativa de las
características físicas del operario, y el otro terminal del cual
está conectado a la unidad de procesador, estando interpuesto al
menos un circuito adaptador para la señal de alarma y al menos un
circuito adaptador para la señal indicativa de las características
del operario. Además, entre dicho sumador y al menos el generador
de la señal de alarma están insertados medios adecuados para
regular la intensidad de dichas señales. Dichos medios comprenden
preferiblemente potenciómetros eléctricamente conectados a la
unidad de procesador, con los cuales la unidad de procesador regula
la intensidad de dicha señal.
Las características de la invención que permiten
que se alcancen dichos objetivos están definidos en las
reivindicaciones.
A continuación, se describe el sistema de
seguridad de la invención, con la ayuda de los dibujos adjuntos, en
una realización para su aplicación a una máquina de desollar,
siendo evidente, no obstante, que la aplicación de la invención no
se limita a este tipo de máquina.
La figura 1 es una representación esquemática del
sistema de seguridad de la invención aplicado a una máquina de
desollar.
La figura 2 es un diagrama de bloques de un
primer circuito con el que se equipa el sistema de la
invención.
La figura 3 es un diagrama de bloques de un
segundo circuito con el que se equipa el sistema de la
invención.
La figura 4 muestra los guantes que debe llevar
el operario durante el uso de la máquina.
La figura 1 muestra una máquina de desollar usual
1 provista de un rodillo dentado 2 hecho girar por el motor
eléctrico 3 a través de la correa dentadas 4.
El rodillo 2 arrastra una pieza de carne 6,
sujeta manualmente por el operario 7, para someterla a la acción de
una cuchilla fija 5 capaz de interactuar con la pieza de carne 6
para separar la piel del tejido de la carne.
La tarea del operario 7 es empujar la pieza de
carne 6 contra el rodillo 2, y de aquí que sus manos trabajan en
las proximidades del rodillo 2 y la cuchilla 5.
Como puede apreciarse en las figuras, para el
funcionamiento correcto del sistema, el operario 7 debe llevar un
par de guantes dieléctricos 8, mostrados en la figura 4, provistos
preferiblemente de una superficie interior 41 metálica o
eléctricamente conductora de otra manera.
Las partes internas conductoras de los guantes 8
llevados por el operario 7 están conectadas eléctricamente entre sí
a través de un condensador 9 que, en la realización ilustrada,
tiene una capacitancia de 1 \muF. El terminal 90 del condensador
está conectado a un dispositivo sumador 10 para sumar entre sí las
señales de voltaje de un generador de señal de voltaje alterno 11 y
un generador de señal de voltaje continua 12. Entre cada uno de
dichos generadores de señal 11 y 12 y el dispositivo sumador 10
están insertados unos medios para regular la intensidad de las
señales generadas por cada uno de los generadores. Dichos medios
comprenden, en la realización ilustrada, unos potenciómetros
digitales 13 y 14 que permiten que se regule la intensidad de las
señales de voltaje generadas por el respectivo generador 11 y
12.
Específicamente, el generador de señal 11 genera
una señal de voltaje alterno a 8 kHz, o sea, dicha señal de
alarma, cuyo propósito es indicar la presencia de una situación
peligrosa para el operario, mientras que el generador de señal 12
genera una señal de voltaje continuo a 5 V, cuyo propósito es
verificar la presencia del operario y sus características
electrofísicas, como se clasificará más adelante.
La intensidad de dichas señales es regulada por
una unidad de procesador 15 conectada eléctricamente a dichos
potenciómetros digitales 13 y 14, y conectada al terminal 91 del
condensador 9 por medio de circuitos adaptadores de señal adecuados
16 y 17 descritos con detalle a continuación. La finalidad del
circuito adaptador 16 es medir la señal de corriente continua
generada por el generador de señal 12, la cual es indicativa de la
presencia del operario en su posición de trabajo y es capaz de
medir sus características electrofísicas, es decir, básicamente, su
conductividad. Este circuito comprende dos circuitos idénticos 16'
y 16'' en paralelo, cada uno de los cuales consta de un dispositivo
adaptador de impedancia 160, un filtro de paso bajo 161 y un sensor
de pico 162. Deberá notarse que la presencia de los dos circuitos
idénticos 16' y 16'' se debe al hecho de que la conductividad del
operario varía considerablemente mientras trabaja, y de aquí que,
por debajo de un cierto valor de voltaje la señal sea medida por el
circuito 16', mientras que por encima de dicho valor predeterminado
dicha señal es medida por el circuito 16''.
La finalidad del circuito adaptador 17 es indicar
la presencia de la señal de alarma a la unidad de procesador 15.
Este circuito comprende un dispositivo adaptador de señal 170, un
filtro de paso de banda 171 y un rectificador de pico 172.
En el ejemplo ilustrado, la unidad de procesador
15 es un microcontrolador producido por HITACHI Company con el
símbolo de identificación HD64F3337. Dicha unidad de procesador
está conectada a un circuito de seguridad 18, conectado a su vez a
todas las partes metálicas de la máquina 1, por medio del cual la
unidad de procesador detecta la señal de alarma indicativa del hecho
de que el operario ha cortado uno de los guantes dieléctricos que
lleva mientras está trabajando.
Dicho circuito de seguridad 18 comprende un
adaptador de impedancia 180, un filtro de paso de banda 181 y un
rectificador de pico 182.
La unidad de procesador 15 realiza también la
tarea de interrumpir el funcionamiento de la máquina al detectar
dicha señal de alarma. Para este fin, está conectada al motor de
accionamiento del rodillo 2 por medio de dos interruptores 19 y 20
que controlan el movimiento del rodillo 2 en una y otra
dirección.
El funcionamiento del sistema de seguridad con el
que se equipa la invención se describe a continuación con ayuda de
las figuras que se acompañan.
Como ya se ha indicado, el funcionamiento del
sistema de seguridad de la invención requiere que el usuario lleve
un par de guantes 8 que tengan al menos la superficie exterior
formada de material dieléctrico y de preferencia, pero no
necesariamente, la superficie interior, que está en contacto con la
piel de las manos, formada de material conductor.
Después de que el operario se ha puesto los
guantes, presiona el botón de arranque de la máquina.
El generador de señal de corriente continua
genera una señal de valor 5 V, que es modulada por el dispositivo
sumador 10 con la señal de corriente alterna generada por el
generador 11. La componente alterna de la señal modulada está
disponible en la parte conductora interna de ambos guantes del
operario a través del condensador 9, y es medida por la unidad de
procesador 15 a través del circuito adaptador 17. En cambio, la
componente de corriente directa a través del cuerpo del operario,
que tiene su paso bloqueado por el condensador 9, está disponible
para la unidad de procesador 15 a través del circuito adaptador
16.
Por tanto, la unidad de procesador 15 detecta por
separado la presencia de la señal de alarma y de la señal de
voltaje continuo, la cual es indicativa de la presencia del
operario, siendo su intensidad indicativa de la conductividad
eléctrica del operario. Sobre la base de los valores medidos de la
intensidad de ambas señales, la unidad de procesador 15 regula los
dos potenciómetros digitales 13 y 14 de tal manera que se mantengan
estos valores en un nivel óptimo para fines de medición en función
de las características electrofísicas del operario.
Si el operario corta uno de los guantes mientras
está trabajando, la señal de alarma es detectada por la unidad de
procesador a través de dicho circuito de seguridad.
Cuando la unidad de procesador detecta dicha
señal de alarma, antes de detener la máquina, hace que el motor 3
gire en la dirección contraria, de modo que el operario, si ha
quedado agarrado por el rodillo, pueda soltarse de él por sí
mismo.
Deberá notarse que, dado que la señal de alarma
de corriente alterna y el circuito de seguridad están aislados con
respecto a tierra, la detección de la señal de alarma no se ve
influenciada por impedancias parásitas entre la carcasa de la
máquina y tierra.
Finalmente, debe destacarse que aunque los
circuitos se muestran como circuitos independientes, en ciertas
realizaciones de la invención pueden integrarse en un único
circuito soportado por una sola tarjeta electrónica.
Claims (18)
1. Sistema de seguridad para una máquina de
fabricación (1) provista de al menos una herramienta (2) que pueda
lesionar al operario (7), que comprende:
- -
- un par de guantes (8) que han de ser llevados por el operario (7) y que están provistos de una superficie exterior de material dieléctrico y una superficie interior eléctricamente conductora (41),
- -
- un generador de señal de alarma (11) conectado a dicha superficie interior conductora (41),
- -
- una unidad de procesador (15) conectada a los elementos metálicos de la máquina y a dicha al menos una herramienta (2) a través de un circuito de seguridad (18) diseñado para detectar dicha señal de alarma cuando el operario (7) corta uno de dichos guantes (8) al entrar en contacto con uno de los elementos mecánicos de la máquina (1), estando dicha unidad de procesador (15) provista de medios (13, 20) para interrumpir el funcionamiento de la máquina al detectar dicha señal de alarma,
caracterizado porque dicha señal de alarma
es una señal de corriente alterna, cuya intensidad es establecida
por dicha unidad de procesador (15) sobre la base al menos de las
características físicas del operario (7) medidas por un circuito
adecuado (16) para determinar al menos estas características.
2. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho generador de señal (11) genera
una onda de voltaje a una frecuencia comprendida entre 2 y 40
kHz.
3. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho circuito para medir las
características del operario comprende al menos un segundo
generador de señal (12) conectado a los guantes (8) del operario y
un circuito para detectar dicha segunda señal conectado a dicha
unidad de procesador.
4. Sistema según la reivindicación 3,
caracterizado porque dicha segunda señal (12) es una señal
de corriente continua comprendida entre 0 y +15 V.
5. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque aguas abajo de dicho generador de señal
(11) está interpuesto al menos un medio (13) para regular la
intensidad de dicha al menos una señal de alarma.
6. Sistema según la reivindicación 5,
caracterizado porque dicho al menos un medio es un
potenciómetro (13) conectado a dicha unidad de procesador (15) y
controlado por ésta para regular la intensidad de dicha al menos una
señal de alarma.
7. Sistema según la reivindicación 3,
caracterizado porque aguas abajo de dicho segundo generador
de señal (12) está situado al menos un medio (14) para regular la
intensidad de dicha al menos una señal indicativa de las
características electrofísicas del operario.
8. Sistema según la reivindicación 7,
caracterizado porque dicho al menos un medio es un
potenciómetro (14) conectado a dicha unidad de procesador (15) y
controlado por ésta para regular la intensidad de dicha al menos una
señal indicativa de las características electrofísicas del
operario.
9. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque dichos guantes (8) están conectados
entre sí por una impedancia (9).
10. Sistema según la reivindicación 9,
caracterizado porque dicha impedancia es un condensador
(9).
11. Sistema según la reivindicación 10,
caracterizado porque dicho condensador (9) tiene una
capacitancia comprendida entre 100 nF y 3 \muF.
12. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha señal de alarma de corriente
alterna (11) y dicha señal (12) indicativa de las características
físicas del operario (7) son moduladas por un dispositivo sumador
adecuado (10).
13. Sistema según las reivindicaciones 9 y 12,
caracterizado porque dicho dispositivo sumador (10) está
conectado a uno de los terminales (90) de dicha impedancia (9),
estando conectado el otro terminal (91) a la unidad de procesador
(15) a través de un circuito adaptador (17) para medir la intensidad
de la señal de alarma y al menos un circuito adaptador (17) para
medir la intensidad de la señal indicativa de las características
físicas del operario.
14. Sistema según la reivindicación 13,
caracterizado porque dicho circuito adaptador (16) para medir
la intensidad de la señal indicativa de las características físicas
del operario comprende un dispositivo adaptador de impedancia
(160), un filtro de paso bajo (161) y un sensor de pico (162).
15. Sistema según la reivindicación 13,
caracterizado porque dicho circuito adaptador (17) para medir
la intensidad de la señal de alarma comprende un dispositivo
adaptador de señal (170), un filtro de paso de banda (171) y un
rectificador de pico (172).
16. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha unidad de procesador (15) es un
microcontrolador.
17. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho circuito de seguridad (18)
comprende un adaptador de impedancia (181), un filtro de paso de
banda (182) y un rectificador de pico (183).
18. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque dichos medios (19, 20) para interrumpir
el funcionamiento de la máquina son dos interruptores o relés
controlados.
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