ITMI20091756A1 - Procedimento di rilevazione d'allarme per macchine operatrici. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo:

“PROCEDIMENTO DI RILEVAZIONE D’ALLARME PER MACCHINE OPERATRICIâ€

CAMPO DI APPLICAZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un procedimento ed un sistema di rilevazione d’allarme per macchine operatrici predisposti per la salvaguardia dell’incolumità di un operatore.

In particolare, il procedimento ed il sistema si applicano a qualsiasi tipologia di macchine operatrici che abbiano almeno un organo od un utensile in movimento con cui l’operatore può venire accidentalmente in contatto.

Ancora più in particolare il procedimento ed il sistema si applicano ad una particolare macchina operatrice detta macchina scotennatrice, e la descrizione che segue à ̈ fornita con riferimento a questo campo di applicazione al solo scopo di semplificarne l’esposizione.

TECNICA NOTA

Come à ̈ noto, una macchina scotennatrice (o aspoilatrice di membrane) comprende un telaio che supporta un pianale su cui viene appoggiato un pezzo di carne da scotennare; la macchina scotennatrice à ̈ dotata di un rullo dentato, posto in rotazione da un motore, che trascina il pezzo di carne, trattenuto manualmente dall’ operatore, per sottoporlo alla azione di una lama, al fine di separarne la cotenna dalla polpa.

L’operatore avvicina il pezzo di carne al rullo che automaticamente, trascina il prodotto, ma le sue mani operano in prossimità del rullo e della lama.

Durante il funzionamento esiste il rischio del contatto accidentale tra le mani dell’operatore, per distrazione o per variabili impreviste che possano causare repentini ed involontari movimenti delle mani dell’operatore con l’imprevisto contatto con la lama.

Per questi motivi, le macchine scotennatrici possono essere provviste di sistemi elettronici predisposti alla salvaguardia dell’incolumità dell’operatore.

Tuttavia tali sistemi hanno l’inconveniente di intervenire a volte anche in assenza di un reale pericolo, determinando con ciò un arresto indesiderato della macchina con conseguenti ritardi nella produzione e diminuzione del tempo lavorato.

Durante il funzionamento esiste anche il rischio di contatto accidentale con le mani di addetti ad altre mansioni che, benché non si occupino specificamente di lavorare sulla macchina scotennai rie e, si trovino a dover transitare o svolgere funzioni nelle prossimità della macchina stessa.

Per alleviare questo problema, nel brevetto italiano No. 0001262331, la stessa Richiedente descrive un sistema di sicurezza per macchina scotennatrice che utilizza come parametro critico di rilevazione di una situazione d’allarme la caduta di tensione tra la macchina scotennatrice e massa, confrontata con un segnale di riferimento; quest’ultimo, però, essendo influenzato dalle caratteristiche elettro-fisiche dell’operatore addetto alla macchina e dalle condizioni ambientali, come per esempio l’umidità e la temperatura, non à ̈ di facile stima.

Si può, quindi, facilmente comprendere il problema degli arresti indesiderati non sia di facile soluzione.

Scopo della presente invenzione à ̈ fornire un procedimento ed un sistema di rilevazione d’allarme per macchine operatrici, migliorati in modo da poter intervenire tempestivamente ed in condizioni di reale pericolo garantendo all’operatore una maggior sicurezza durante l’uso della macchina operatrice. Altro scopo à ̈ fornire un procedimento ed un sistema dì rilevazione che permettano il rilevamento affidabile e preciso di valori di soglia personalizzati a secondo dell’operatore.

Ulteriore scopo à ̈ fornire un procedimento ed un sistema di rilevazione d’allarme che siano di semplice attuazione e realizzazione.

SOMMARIO DELL’INVENZIONE

Questi ed altri scopi ancora sono sostanzialmente raggiunti dal procedimento e dal sistema di rilevazione d’allarme per macchine operatrice secondo quanto descritto nelle unite rivendicazioni.

Il procedimento ed il sistema secondo l’invenzione conseguono i seguenti vantaggi:

il valore di soglia determinato à ̈ preciso consentendo di evitare il più possibile l’arresto indesiderato della macchina;

- il valore di soglia à ̈ preciso, essendo il calcolo personalizzato sull’operatore;

- la procedura di rilevamento à ̈ semplice;

- la macchina operatrice nella sua complessità consente un maggior numero di ore lavorate.

Questi ed altri vantaggi dell’invenzione risulteranno più dettagliatamente dalla descrizione, fatta qui di seguito, di un suo esempio di realizzazione dato a titolo indicativo e non limitativo con riferimento ai disegni allegati.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La fig. 1 mostra uno schema a blocchi di un sistema elettrico di rilevazione d’allarme per una macchina scotennatrice in presenza di un operatore, secondo la presente invenzione.

La fig. 2 mostra un circuito elettrico equivalente dell’invenzione applicato ad una macchina scotennatrice durante il funzionamento della stessa quando l’operatore à ̈ distante dalla macchina.

La fig. 3 mostra un circuito elettrico equivalente dell’invenzione applicato ad una macchina scotennatrice durante il normale funzionamento della stessa quando l’operatore à ̈ in posizione di lavoro.

La fig. 4 mostra il circuito elettrico equivalente dell’ invenzione applicato ad una macchina scotennatrice quando l operatore viene accidentalmente a contatto con l’utensile (lama) della macchina.

La fig. 5 mostra un indumento che l’operatore deve indossare durante l’utilizzo della macchina.

La fig. 6 mostra il circuito elettrico equivalente dell’invenzione applicato ad una macchina scotennatrice, con l’operatore in posizione di lavoro, secondo una diversa particolare configurazione.

Le fig. 7 - 10 mostrano schemi circuitali per la realizzazione del sistema dell’invenzione.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA

In figura 1 à ̈ mostrata una convenzionale macchina 1 scotennatrice comprendente un telaio che supporta un pianale su cui viene appoggiato un pezzo di carne 6 da scotennare; tale macchina à ̈ dotata di un rullo 2 dentato posto in rotazione da un motore elettrico 3 tramite una cinghia 4 dentata.

Il rullo 2 trascina il pezzo di carne 6, trattenuto manualmente da un operatore 7, per sottoporlo alla azione di una lama 5 fìssa atta ad interagire con il pezzo di carne 6 per separare la cotenna o la membrana dalla polpa della carne. L’operatore 7 ha la funzione, inoltre, di riprendere il pezzo di carne 6 dopo il rullo 2 e la lama 5, quindi le sue mani operano in prossimità del rullo 2 e della lama 5.

Tutte le parti metalliche della macchina scotennatrice 1 vengono elettricamente connesse ad un collettore 9, il quale à ̈ a sua volta elettricamente connesso al sistema di sicurezza 100 secondo l’invenzione, come mostrato in fig. 1.

Il sistema di sicurezza 100 comprende un generatore di segnale 10, il quale genera un’onda quadra di tensione costante il cui valore à ̈ di ±15V ad una frequenza di circa 300 KHz.

Una resistenza 11 à ̈ posta in serie al generatore 10 ed un induttore 12 à ̈ posto in parallelo ad essi. Inoltre, tale induttore à ̈ disposto tra la macchina operatrice 1 e massa.

Mezzi di determinazione 20 determinano un parametro principale rappresentativo dell'interazione elettrica tra l'operatore 7 e la macchina operatrice 1.

Tale parametro principale può essere per esempio rappresentativo del segnale ai capi dell’induttore 12.

Preferibilmente, il parametro principale rappresentativo del contatto tra operatore 7 e macchina operatrice 1 Ã ̈ una tensione elettrica, in particolare la tensione ai capi dell'induttore 12.

In alternativa, altri parametri possono essere una capacità o una corrente.

Nel seguito si farà riferimento ad una tensione, come esempio di parametro rappresentativo, per semplicità di trattazione.

Il segnale ai capi dell'induttore 12 può essere filtrato mediante mezzi di filtraggio 13, ad esempio del tipo passa-banda; tale segnale quindi viene raddrizzato con un raddrizzatore 14.

Il segnale raddrizzato à ̈ poi inviato a mezzi di confronto 15, ad esempio un comparatore, che controllano che il valore del segnale raddrizzato sia maggiore di un valore di riferimento principale, memorizzato in un circuito di memoria 16; tale controllo à ̈ vantaggiosamente ottenuto con il procedimento della presente invenzione che verrà dettagliatamente descritto nel seguito.

Vantaggiosamente, secondo l’invenzione, i mezzi di confronto 15 ed il circuito di memoria 16 sono compresi in un’unità di elaborazione 101 del sistema di sicurezza 100.

I mezzi di determinazione 20 sono mostrati a titolo d’esempio in parallelo all’induttore 12, ma possono anche essere integrati nel circuito di memoria 16; essi consentono la determinazione della tensione ai capi dell’induttore 12 o di altre misure elettriche rappresentative dell’interazione elettrica tra l’operatore 7 e la macchina scotennatrice 1.

Se, durante il funzionamento della macchina 1, il valore del parametro principale à ̈ minore del valore di riferimento principale previsto dall’invenzione, allora il comparatore 15 del'unità di elaborazione 101 comanda mezzi di attivazione di una procedura d’allarme.

Tali mezzi di attivazione, ad esempio, possono comprendere un attuatore 17, che a sua volta comanda l’inversione di marcia del motore 3 di azionamento del rullo 2, ed il successivo arresto dello stesso.

In alternativa, dato che la fase iniziale d’impostazione precede una qualsiasi fase di determinazione del parametro principale e di memorizzazione dello stesso, alla macchina 1 può non essere consentita neanche una prima attivazione.

In generale va notato che nel presente contesto e nelle successive rivendicazioni, il sistema di sicurezza 100 à ̈ stato presentato come suddiviso in moduli funzionali distinti al solo scopo di descrivere in maniera chiara e completa le funzionalità del sistema stesso.

In realtà tale sistema di sicurezza può essere costituito da uno o più dispositivi elettronici, opportunamente programmati per svolgere le funzioni sopra descritte, e i diversi moduli possono corrispondere a entità hardware e/o a routine software facenti parte dei dispositivi programmati.

I dispositivi possono inoltre essere realizzati tramite nota componentistica analogica o digitale.

Entrando più nel dettaglio del funzionamento della macchina scotennatrice 1, il generatore 10, alimentato da un convenzionale trasformatore d’isolamento non illustrato, genera un segnale di tensione (±15V) alla frequenza di risonanza del circuito elettrico equivalente, rappresentato in fìg. 2, che tiene conto della capacità parassita 18 presente tra la macchina scotennatrice 1 ed il suolo, essendo quest’ ultima elettricamente isolata dal suolo.

A titolo di esempio, la capacità parassita può essere nell'ordine delle decine di pico-Farad.

In questo caso, teoricamente, il generatore 10 di segnale alla frequenza di risonanza non fornisce energia al sistema, in quanto l'energia à ̈ mutuamente scambiata tra la capacità parassita 18 e l’induttore 12. Il risultato à ̈ che ai capi dell’induttore 12 si ha un valore di tensione pari al valore di tensione del generatore 10. In realtà, il valore di tensione che si ha ai capi dell’induttore 12 à ̈ leggermente inferiore al valore teorico (uguale al valore di tensione del generatore 10) a causa della non idealità dei componenti del circuito.

Dalla fìg. 1 si rileva, inoltre, che l’operatore 7 indossa un paio di guanti 8, che, come mostrato in fìg. 5, comprendono almeno una parte esterna 80, di materiale elettricamente isolante, e almeno una parte interna 81 realizzata in materiale elettricamente conduttivo, a contatto diretto con le mani dell’operatore.

Preferibilmente, le condizioni di funzionamento della macchina scotennatrice 1 sono determinate dall’ interazione elettrica tra l’operatore 7 e la macchina scotennatrice 1.

E’ stato considerato in questa trattazione, come funzionamento ordinario della macchina scotennatrice 1, quello in cui l’operatore 7 non viene a contatto elettrico diretto con la macchina 1; in altre parole, l’operatore 7 spinge il pezzo di carne 6 sul rullo 2 verso la lama 5 senza che vi sia contatto tra i guanti 8 e la macchina scotennatrice 1.

Per evitare interventi non desiderati del sistema di sicurezza, il procedimento di rilevazione d’allarme secondo l’invenzione prevede vantaggiosamente una fase iniziale di impostazione del valore di riferimento principale per il citato parametro principale.

Preferibilmente, la fase iniziale d’impostazione precede una qualsiasi fase di determinazione del parametro principale e di memorizzazione dello stesso. Preferibilmente, la fase iniziale d’impostazione viene effettuata, per mezzo dell’unità di elaborazione 101, per ogni operatore che si appresti a lavorare sulla macchina operatrice in modo che le condizioni particolari di funzionamento descritte possano essere precisamente definite ed efficientemente rilevate garantendo il massimo grado di sicurezza.

La fase iniziale d’impostazione comprende la fase di:

- rilevare un primo valore di riferimento in una condizione di isolamento elettrico tra l’operatore 7 e la macchina operatrice 1.

Questa condizione di isolamento elettrico à ̈ ottenuta tramite contatto tra almeno una parte isolante 80 del guanto 8 e la macchina operatrice 1.

In particolare, quando l’operatore 7, durante la fase iniziale di impostazione, tocca una parte metallica della stessa con almeno uno strato isolante 80 dei guanti, introduce un elemento di disturbo al circuito di fig. 2.

In questa circostanza, ai capi dell'induttore 12 viene letta una tensione massima Vmax, corrispondente al primo valore di riferimento per il parametro principale, La fase iniziale di impostazione di un intervallo di valori di riferimento comprende inoltre una fase di:

- rilevare un secondo valore di riferimento in una condizione di conduzione elettrica tra l’operatore 7 e la macchina operatrice 1.

Questa condizione di conduzione elettrica à ̈ ottenuta tramite contatto tra almeno una parte conduttiva 81 del guanto 8 e la macchina scotennatrice 1.

In particolare, ciò accade nella fase di impostazione quando l'operatore solleva o sposta leggermente lo strato isolante 80, e consente un contatto tra una parte metallica del telaio della macchina scotennatrice 1 e lo strato conduttivo 81. In questa circostanza, viene letta una tensione minima Vmin ai capi dell'induttore 12, corrispondente al secondo valore di riferimento per il parametro principale.

In questo modo viene determinato il citato secondo valore di riferimento per il parametro principale rilevato dai mezzi di determinazione 20.

Tramite l’unità di elaborazione 101 può essere quindi calcolato il valore di riferimento principale in funzione del primo e del secondo valore di riferimento. Il valore di riferimento principale à ̈ determinato in modo che risulti compreso tra il primo ed il secondo valore di riferimento.

A titolo esemplificativo, il valore di riferimento principale può essere calcolato come una media aritmetica tra il primo ed il secondo valore di riferimento.

Si noti che possono essere impiegate anche altre metodologie di calcolo per ottenere il valore di riferimento principale.

Il valore di riferimento principale rappresenta la soglia di intervento dei citati mezzi di attivazione della procedura di allarme.

Se la soglia di intervento fosse definita uguale al menzionato secondo valore di riferimento (rappresentativo della condizione di corto-circuito tra operatore e macchina), il sistema di sicurezza non potrebbe operare in maniera affidabile, dal momento che la presenza del pezzo di carne interposto tra l'operatore e la struttura della macchina (si noti che tale pezzo di carne à ̈ assente nella fase di impostazione iniziale, ma à ̈ invece presente durante il funzionamento ordinario della macchina) perturberebbe il sistema in maniera troppo rilevante e non consentirebbe un corretto rilevamento deH'approssimarsi della condizione di allarme.

Pertanto, la soglia di intervento deve essere fissata ad un valore superiore; a tale scopo viene determinato anche il primo valore di riferimento, ed il valore di riferimento principale à ̈ fissato all'interno dell'intervallo definito dal primo e secondo valore di riferimento.

Durante il funzionamento ordinario della macchina 1, l'operatore spinge un pezzo di carne sul rullo 2 e sulla lama 5, mantenendosi in una condizione di isolamento elettrico dalla macchina in virtù dello strato isolante 80 dei propri guanti.

Nel caso in cui l'operatore viene accidentalmente a contatto con la struttura metallica della macchina 1 mediante lo strato isolante 80, si verifica la situazione illustrata in fig. 3, dove si vede che al circuito di fìg. 2 à ̈ stato aggiunto un ramo comprendente:

- la capacità parassita 19, che si forma tra il guanto 8 dell’uomo e la parte metallica della macchina 1 con cui l'operatore viene a contatto,

- la resistenza 20 del corpo dell’uomo, e

- la capacità parassita 21 tra le scarpe che indossa l’uomo ed il suolo.

In questo caso il circuito di fig. 3 non funziona più alla frequenza di risonanza, ma ad una frequenza prossima a quella di risonanza ed il valore di tensione misurato ai capi dell’induttore 12, à ̈ leggermente inferiore al valore di tensione che si ha ai capi dell’induttore nella condizione illustrata in fìg. 2; l’uomo, infatti, assorbe un piccolo valore di corrente quando viene a contatto con una parte metallica della macchina attraverso la capacità parassita 19.

Nel caso in cui l'operatore dovesse trovarsi in condizioni di contatto elettrico con la struttura metallica della macchina 1 mediante lo strato conduttivo 81, si ottiene il circuito equivalente rappresentato in fig. 4 in cui non à ̈ più presente la capacità parassita 19. L’influenza dell’uomo à ̈ molto maggiore del caso precedente, quindi varia in modo sensibile la caduta di tensione ai capi dell’induttore 12.

Nel caso in cui la tensione ai capi dell'induttore 12, cioà ̈ il parametro principale, risulti minore del valore di riferimento principale (calcolato come sopra descritto), viene innescato dal sistema l’intervento dei mezzi di attivazione della procedura d’allarme, in particolare comprendenti un attuatole 17 che comanda l’inversione della rotazione del motore 3 ed il successivo arresto dello stesso. In questo modo la macchina 1 può essere bloccata e possono essere prevenuti ed evitati infortuni all'operatore.

In alternativa, dato che la fase iniziale d’impostazione precede una qualsiasi fase di determinazione del parametro principale e di memorizzazione dello stesso, nel caso in cui la tensione ai capi dell'induttore 12, cioà ̈ il parametro principale, risulti minore del valore di riferimento principale, alla macchina 1 può non essere consentita neanche una prima attivazione.

Va infine precisato che nel caso in cui la macchina sia alimentata da un cavo comprendente i conduttori di fase ed il conduttore di protezione (PE) , occorre inserire un induttore mono o polifase ( fig.6 ) , in serie ai conduttori di fase per evitare di introdurre un elemento di disturbo nel circuito di fig.2, che ne possa pregiudicare il regolare funzionamento del sistema di sicurezza. Infatti può accadere che il segnale di risonanza si richiuda sul conduttore di protezione (PE) attraverso la capacità parassita 101 che si forma tra i conduttori di fase ed il conduttore di protezione (PE) e attraverso la capacità parassita 102 presente tra gli avvolgimenti del motore di lavoro e la carcassa dello stesso e della macchina.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1, Procedimento di rilevazione d’allarme in una macchina operatrice (1), per cui un operatore (7) à ̈ atto ad interagire con tale macchina (1) determinando un collegamento tea la macchina stessa e massa, comprendente le fasi di: - determinare un valore corrente di un parametro principale rappresentativo di un'interazione elettrica tra detto operatore (7) e detta macchina operatrice (1) in una condizione di funzionamento ordinario di detta macchina (1); - confrontare con un valore di riferimento principale detto valore corrente determinato; - attivare una procedura d’allarme in funzione di detto confronto; caratterizzato dal fatto di comprendere una fase iniziale d’impostazione in cui viene determinato detto valore di riferimento principale, detta fase iniziale di impostazione comprendendo le fasi di: - rilevare un primo valore di riferimento di detto parametro principale in una condizione di isolamento elettrico tra detto operatore (7) e detta macchina operatrice (1); - rilevare un secondo valore di riferimento di detto parametro principale in una condizione di conduzione elettrica tra detto operatore (7) e detta macchina operatrice (1); detto valore di riferimento principale essendo determinato in modo da essere un valore intermedio tra detto primo valore di riferimento e detto secondo valore di riferimento.
2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1 comprendente la fase di memorizzale detto valore di riferimento principale in una memoria (16).
3. 3. Procedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti in cui il parametro principale à ̈ una tensione (V) misurata tra detta macchina operatrice (1) e detta massa passando per detto operatore (7).
4. 4. Procedimento secondo la rivendicazione 3 in cui detta tensione (V) Ã ̈ misurata ai capi di un induttore (12) disposto tra detta macchina operatrice (1) e detta massa.
5. 5. Procedimento secondo la rivendicazione 4 in cui detto induttore (12) Ã ̈ posto in parallelo alla configurazione serie di un generatore di segnale (10) ed una resistenza (11).
6. 6. Procedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti in cui detto primo valore di riferimento à ̈ un valore di tensione misurato tra detta macchina operatrice (1) e detta massa passando per detto operatore (7).
7. 7. Procedimento secondo una delle rivendicazioni da precedenti in cui detto secondo valore di riferimento à ̈ un valore di tensione misurato tra detta macchina operatrice (1) e detta massa passando per detto operatore (7),
8. 8. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui dette condizioni di funzionamento ordinario, di conduzione elettrica e di isolamento elettrico della macchina scotennatrice (1) sono determinate dall’interazione elettrica tra guanti (8) indossati da detto operatore (7) e detta macchina scotennatrice (1).
9. 9. Procedimento secondo la rivendicazione 8 in cui detti guanti (8) hanno almeno una parte esterna isolante (80) ed almeno una parte interna conduttrice.
10. 10. Procedimento secondo le rivendicazioni 8 e 9 in cui la condizione di isolamento elettrico à ̈ ottenuta tramite contatto tra detta almeno una parìe isolante (80) di detto guanto (8) e detta macchina operatrice (1).
11. 11. Procedimento secondo le rivendicazioni 8 e 9 in cui dette condizione di conduzione elettrica à ̈ ottenuta tramite contatto tra detta almeno una parte conduttiva (81) di detto guanto (8) e detta macchina operatrice (1).
12. 12. Sistema di sicurezza (100) per macchina operatrice (1) per cui un operatore (7) à ̈ atto ad interagire con tale macchina (1) determinando un collegamento tra la macchina stessa e massa comprendente: - un’unità di elaborazione (101); - mezzi di determinazione (20) atti a determinare un valore corrente di un parametro principale rappresentativo dell’interazione elettrica tra detto operatore (7) e detta macchina operatrice (1) in una prima condizione di funzionamento ordinario di detta macchina (7); - mezzi di confronto (15) compresi in detta unità di elaborazione (101) atti a confrontare, con un valore di riferimento principale, detto valore corrente determinato; - mezzi di attivazione di una procedura d’allarme atti ad essere attivati in funzione di detto confronto; caratterizzato dal fatto che detta unità di elaborazione (101) à ̈ configurata per: - attivare detti mezzi di deteiminazione (20) per rilevare un primo valore di riferimento di detto parametro principale in una condizione di isolamento elettrico tra detto operatore (7) e detta macchina operatrice (1); - attivare detti mezzi di determinazione (20) per rilevare un secondo valore di riferimento di detto parametro principale in una condizione di conduzione elettrica tra detto operatore (7) e detta macchina operatrice (1); - determinare detto valore di riferimento principale in modo che lo stesso sia un valore intermedio tra detto primo valore di riferimento e detto secondo valore di riferimento.
13. 13. Sistema di sicurezza secondo la rivendicazione 12 in cui detta unità di elaborazione 101 comprende mezzi di memorizzazione (16) di detto valore di riferimento principale.
14. 14. Sistema di sicurezza secondo una delle rivendicazioni da 12 a 13 comprendente mezzi di blocco (17) di detta macchina operatrice (1) associati a mezzi di attivazione della procedura d’allarme.
15. 15. Macchina operatrice caratterizzata dal fatto di comprendere il sistema di sicurezza delle rivendicazioni da 12 a 14.