ITPD20110243A1

ITPD20110243A1 - Dispositivo di controllo per attuatore lineare, particolarmente per la movimentazione di ante scorrevoli

Info

Publication number: ITPD20110243A1
Application number: IT000243A
Authority: IT
Inventors: Toni Cavalcante
Original assignee: Topp S P A
Priority date: 2011-07-15
Filing date: 2011-07-15
Publication date: 2013-01-16
Also published as: CN102877733A; EP2546446A1; US20130018511A1

Description

DISPOSITIVO DI CONTROLLO PER ATTUATORE LINEARE, PARTICOLARMENTE PER LA MOVIMENTAZIONE DI ANTE SCORREVOLI

DESCRIZIONE

Il presente trovato ha per oggetto un dispositivo di controllo per attuatore lineare a magneti permanenti, particolarmente per la movimentazione di ante scorrevoli.

Oggigiorno, nell'ambito dell'automatizzazione della casa e degli spazi abitabili in generale, va prendendo sempre piÃ¹ piede anche l'impiego di attuatori per l'apertura e chiusura delle porte interne.

L'automazione delle porte traslanti cosiddette a scomparsa, Ã ̈ perÃ² ad oggi ancora poco diffusa, dal momento che tali porte traslanti a scomparsa vengono normalmente installate per essere movimentate manualmente, e un successivo montaggio di mezzi attuatori per automatizzare la traslazione dell'anta Ã ̈ relativamente complesso e disagevole.

Per ovviare agli inconvenienti degli attuatori lineari per ante di tipo noto, il medesimo Richiedente ha messo a punto una struttura di attuatore lineare particolarmente per porte scorrevoli e per serramenti scorrevoli in generale, descritta e rivendicata nei suoi aspetti peculiari nelle domande di brevetto italiano PD 2011 A 123, PD 2011 A 124, PD 2011 A 126, e PD 2011 A 127, la quale struttura di attuatore lineare comprende un corpo scatolare, da fissare con corrispondenti mezzi di fissaggio tra i due stipiti di una porta o di un altro serramento, all'interno del quale corpo scatolare sono alloggiati mezzi di motorizzazione, fissi, atti alla movimentazione di corrispondenti mezzi condotti associati a detta anta; i mezzi di motorizzazione comprendono un motore elettrico che aziona, per mezzo di mezzi riduttori, un rotore a magneti permanenti.

Quest'ultimo si affaccia ad un binario, di guida, fissato ad un'anta da traslare, per mezzo di una finestra definita su di una slitta, agganciata al binario e preposta a scorrere rispetto ad esso.

Il binario porta una fila di secondi magneti permanenti, ove i primi magneti permanenti si intendo quelli portati dal rotore a magneti permanenti, preposti ad interagire con i primi magneti permanenti del rotore; tale binario concretizza detti mezzi condotti associati all'anta.

La rotazione del rotore a magneti permanenti rispetto alla fila di magneti permanenti del binario determina la traslazione relativa del binario rispetto al rotore, e quindi dell'anta a cui Ã ̈ fissato il binario rispetto al corpo scatolare fissato agli stipiti della porta.

Dal momento che la sicurezza meccanica dell'attuatore lineare Ã ̈ assicurata dalla bassa energia cinetica determinata dall'anta che viene traslata, per la sicurezza del funzionamento diviene importante il controllo della velocitÃ anche in condizioni di guasto o di doppio guasto dei medesimi mezzi di controllo della velocitÃ .

Tale problematica qui descritta, Ã ̈ sentita sia nel citato attuatore a magneti permanenti, ma Ã ̈ da intendersi riferibile anche ad altri attuatori lineari simili, in cui l'interazione tra rotore e binario non sia di tipo magnetico, ma di tipo meccanico, come nel caso di binario sagomato a cremagliera e con il rotore definente la chiocciola di un sistema a vite senza fine.

Il compito del presente trovato Ã ̈ quello di realizzare un dispositivo di controllo per attuatore lineare, particolarmente per la movimentazione di ante scorrevoli che consenta l'azionamento dell'attuatore lineare di cui Ã ̈ parte in piena sicurezza, sia per la parte meccanica sia per la parte elettronica dello stesso attuatore.

Un altro scopo del trovato Ã ̈ quello di mettere a punto un dispositivo di controllo la cui sicurezza sia assicurata mediante componentistica hardware, ovvero non delegata a peculiari aspetti di programmazione dell'unitÃ elettronica di controllo.

Non ultimo scopo del trovato Ã ̈ quello di realizzare un dispositivo di controllo per attuatore lineare, particolarmente per la movimentazione di ante scorrevoli, realizzabile con impianti, tecnologie e componenti di tipo noto.

Questo compito, nonchÃ ̈ questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un dispositivo di controllo per un attuatore lineare, particolarmente per la movimentazione di ante scorrevoli, attuatore del tipo comprendente un corpo scatolare, da fissare con corrispondenti mezzi di fissaggio tra i due stipiti di una porta o di un serramento, all'interno di detto corpo scatolare essendo alloggiato un motore elettrico il quale aziona un rotore atto ad interagire, per mezzo di una finestra definita su detto corpo scatolare, su di un binario condotto, fissato ad una anta da traslare, detto corpo scatolare essendo vincolato a detto binario condotto tramite una slitta agganciata a detto binario per consentire lo scorrimento relativo tra corpo scatolare e binario stesso, detto dispositivo caratterizzandosi per il fatto di comprendere

- un microprocessore per il pilotaggio del motore elettrico,

- un encoder incrementale, rotante, a bordo di detto motore elettrico, atto a definire la velocitÃ e la direzione del moto del binario condotto e dell'anta a cui Ã ̈ fissato,

- mezzi per la sicurezza d'impiego dell'attuatore lineare di cui il dispositivo di controllo Ã ̈ parte.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, del dispositivo di controllo per attuatore lineare, particolarmente per la movimentazione di ante scorrevoli, secondo il trovato, illustrato, a titolo indicativo e non limitativo, negli uniti disegni, in cui:

- la figura 1 illustra una vista prospettica di un attuatore lineare a bordo del quale Ã ̈ allestito un dispositivo di controllo secondo il trovato;

- la figura 2 rappresenta una vista laterale in sezione dell'attuatore di figura 1;

- la figura 3 rappresenta una vista prospettica di un particolare dell'attuatore lineare delle figure precedenti;

- la figura 4 rappresenta la medesima vista di figura in parziale esploso, con visibili primi elementi del dispositivo di controllo secondo il trovato;

- la figura 5 rappresenta una ulteriore vista prospettica in parziale esploso dell'attuatore lineare come alle figure precedenti, con visibili secondi elementi del dispositivo di controllo secondo il trovato;

- la figura 6 rappresenta un ingrandimento di un particolare di figura 5;

- la figura 7 Ã ̈ un assemblato dei componenti rappresentati in esploso in figura 5;

- la figura 8 rappresenta uno schema elettrico del dispositivo secondo il trovato.

Con riferimento alle figure citate un dispositivo di controllo secondo il trovato, per un attuatore lineare, particolarmente per la movimentazione di ante scorrevoli, Ã ̈ indicato complessivamente con il numero 10 nello schema di figura 8.

In figura 1 Ã ̈ rappresentato un attuatore lineare a magneti permanenti 11 in cui Ã ̈ allestito un dispositivo 10 secondo il trovato.

L'attuatore lineare 11 Ã ̈ del tipo comprendente un corpo scatolare 12, da fissare con corrispondenti mezzi di fissaggio tra i due stipiti S1 e S2 di una porta P, o di un serramento.

All'interno di detto corpo scatolare 12 Ã ̈ alloggiato un motore elettrico 13, ben visibile nelle figure da 5 a 7, il quale aziona un rotore a magneti permanenti 14.

Tale rotore a magneti permanenti 14 si affaccia, per mezzo di una finestra 15 definita su detto corpo scatolare 12, su di un binario condotto 16, fissato ad una anta A da traslare.

Il binario condotto 16 reca una fila di magneti permanenti 17, visibili nelle figure 3 e 4, atti ad interagire con i magneti permanenti 18 di detto rotore 1, ben visibili in figura 5.

Il corpo scatolare 12 Ã ̈ vincolato al binario condotto 16 tramite una slitta 19 agganciata a detto binario 16 per consentire lo scorrimento relativo tra corpo scatolare 12 e binario 16 stesso.

Il dispositivo di controllo 10 secondo il trovato comprende:

- un microprocessore 20 per il pilotaggio del motore elettrico 13, visibile nello schema di figura 8;

- un primo encoder incrementale 21, rotante, a bordo del motore elettrico 13, atto a definire la velocitÃ e la direzione del moto del binario condotto 16 e dell'anta A a cui Ã ̈ fissato,

- un secondo encoder incrementale 22, lineare, portato dal corpo scatolare ad affacciarsi sul binario condotto 16, sul quale binario Ã ̈ definita una fila di tacche di riferimento 23 per la rilevazione da parte di detto encoder lineare 22; tale encoder lineare 22 Ã ̈ atto alla valutazione di eventuali perdite di motricitÃ dovute alla mancata interazione magnetica tra il rotore a magneti permanenti 14 ed il binario condotto 16;

- mezzi per la sicurezza d'impiego dell'attuatore lineare 11 di cui il dispositivo di controllo 10 Ã ̈ parte.

Il microprocessore 20 pilota il motore elettrico 13 a ruotare in un verso o nel verso opposto mediante un ponte ad H 24, a sua volta comandato dal microprocessore 20 mediante due distinti segnali di tipo PWM (pulse width modulation, ovvero modulazione di larghezza di impulso), un primo segnale, indicato nello schema di figura 8 con S1, di apertura della porta P, ed un secondo segnale S2 di chiusura della porta P.

Il primo encoder incrementale 21 comprende due emettitori 25 e 26, e due corrispondenti rilevatori 27 e 28, tra i quali Ã ̈ interposto il disco 29 con finestre perimetrali equidistanziate, quest'ultimo fissato all'albero rotante del motore elettrico 13.

Il doppio sistema di rilevazione determinato dalle due coppie emettitore - rilevatore determina due distinti segnali, a ciascuno dei quali Ã ̈ dedicato un corrispondente canale 30 e 31 rispettivamente, di ritorno al microprocessore 20.

I mezzi per la sicurezza d'impiego dell'attuatore lineare 11 prevedono che ciascun canale 30 e 31 presenti un comparatore, 32 e 33 rispettivamente. Entrambi i comparatori 32 e 33 confrontano il segnale proveniente dalla corrispondente coppia emettitore - rilevatore con un valore di soglia preimpostato, mediante chip eeprom Y, della velocitÃ di rotazione del motore 13, valore di soglia che Ã ̈ funzione del peso dell'anta A che l'attuatore lineare 11 Ã ̈ chiamato a movimentare. Se la velocitÃ rilevata da entrambi i canali Ã ̈ al di sotto della soglia preimpostata, l'energia cinetica dell'anta A in movimento Ã ̈ di sicuro al di sotto del valore massimo imposto dalle norme di sicurezza, ed il funzionamento dell'attuatore lineare 11 Ã ̈ da ritenersi sicuro.

Se la velocitÃ rilevata da almeno uno dei canali Ã ̈ al di sopra della soglia preimpostata, il segnale uscente dal primo comparatore 32 va ad agire su di un interruttore 34 in modo da aprire il ramo di alimentazione del ponte ad H 24 che pilota il motore 13, mentre il segnale uscente dal secondo comparatore 33 Ã ̈ indirizzato direttamente al ponte ad H 24, ove disabilita il driver dello stesso ponte ad H 24, e al microprocessore 20 al quale comunica la disabilitazione.

In tal modo il dispositivo di controllo 10 presenta rispetto al superamento della velocitÃ di sicurezza un doppio sistema di protezione, ovvero un sistema ridondante.

Quindi in caso di un guasto elettronico che determinasse un aumento improprio della velocitÃ del motore elettrico 13 interviene l'apertura dell'interruttore 34 comandata dal segnale uscente dal primo comparatore 32, se ad esempio si guasta anche il primo comparatore 32 interviene comunque il segnale proveniente dal secondo comparatore 33 a disattivare il driver del ponte ad H, determinando ugualmente lo spegnimento del motore 13.

I mezzi per la sicurezza d'impiego dell'attuatore lineare 11 del dispositivo di controllo 10 secondo il trovato, comprendono un sistema di sicurezza anche per la situazione di rotore del motore 13 bloccato.

Tale sistema di sicurezza Ã ̈ dato da un terzo comparatore 35 atto a leggere la corrente che passa nel motore 13 tramite una resistenza di Shunt 36 e a confrontarla con un valore di soglia dato da un preimpostato valore di corrente che si stabilisce essere la massima per il motore 13.

Il segnale uscente da tale terzo comparatore 35 va anch'esso ad intervenire aprendo l'interruttore 34 e facendo venir meno l'alimentazione al ponte ad H 24.

Tale sistema di sicurezza nel caso di bloccaggio del rotore del motore 13 presenta un componente di ridondanza della sicurezza, dato da un fusibile 37, ripristinabile, posto in serie al motore 13. Tale fusibile 37 interviene in caso di blocco del rotore e contemporaneo guasto sul ramo 38 di controllo della corrente del motore 13, e determina l'interruzione del passaggio di corrente al motore 13.

I mezzi di sicurezza per l'attuatore lineare comprendono anche un timer 40, di tipo hardware, atto a togliere alimentazione al ponte a H 24 nel caso sia segnalato passaggio di corrente nel motore 13 oltre un predeterminato intervallo di tempo, evento che puÃ² verificarsi ad esempio in caso di disaccoppiamento magnetico del rotore 14 dal binario 16, per cui il motore 13 porta in rotazione il rotore 14 ma non vi Ã ̈ spostamento del binario 16 rispetto al rotore 14 o vi Ã ̈ uno spostamento minore di quanto atteso.

Un simile dispositivo di controllo, senza il secondo encoder 22, Ã ̈ impiegabile in modo analogo anche su un attuatore lineare in cui l'interazione tra rotore e binario Ã ̈ di tipo meccanico e non magnetico, come nel caso di binario sagomato a cremagliera e con il rotore definente la chiocciola di un sistema a vite senza fine.

Infatti con un simile attuatore lineare l'accoppiamento tra rotore e binario Ã ̈ fisicamente assicurato dall'ingranamento della chiocciola ai denti della cremagliera, e non possono esservi slittamenti tra i due elementi.

Si Ã ̈ in pratica constatato come il trovato raggiunga il compito e gli scopi preposti.

In particolare, con il trovato si Ã ̈ messo a punto un dispositivo di controllo per attuatore lineare, particolarmente per la movimentazione di ante scorrevoli, che consente l'azionamento dell'attuatore lineare di cui Ã ̈ parte in piena sicurezza, sia per la parte meccanica sia per la parte elettronica dello stesso attuatore.

Inoltre, con il trovato si Ã ̈ messo a punto un dispositivo di controllo la cui sicurezza Ã ̈ assicurata mediante componentistica hardware, ovvero non delegata a peculiari aspetti di programmazione dell'unitÃ elettronica di controllo.

Non ultimo, con il trovato si Ã ̈ realizzato un dispositivo di controllo applicabile sia ad attuatori lineari a magneti permanenti, sia ad attuatori lineari di tipo meccanico.

Il trovato, cosÃ¬ concepito, Ã ̈ suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica, i materiali impiegati, nonchÃ© le dimensioni e le forme contingenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze e dello stato della tecnica.

Ove le caratteristiche e le tecniche menzionate in qualsiasi rivendicazione siano seguite da segni di riferimento, tali segni sono stati apposti al solo scopo di aumentare l'intelligibilitÃ delle rivendicazioni e di conseguenza tali segni di riferimento non hanno alcun effetto limitante sull'interpretazione di ciascun elemento identificato a titolo di esempio da tali segni di riferimento.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Dispositivo (10) di controllo per un attuatore lineare, particolarmente per la movimentazione di ante scorrevoli, attuatore (11) del tipo comprendente un corpo scatolare (12), da fissare con corrispondenti mezzi di fissaggio tra i due stipiti (S1, S2) di una porta (P) o di un serramento, all'interno di detto corpo scatolare (12) essendo alloggiato un motore elettrico (13) il quale aziona un rotore (14) atto ad interagire, per mezzo di una finestra (15) definita su detto corpo scatolare (12), su di un binario condotto (16), fissato ad una anta (A) da traslare, detto corpo scatolare (12) essendo vincolato a detto binario condotto (16) tramite una slitta (19) agganciata a detto binario (16) per consentire lo scorrimento relativo tra corpo scatolare (12) e binario (16) stesso, detto dispositivo (10) caratterizzandosi per il fatto di comprendere - un microprocessore (20) per il pilotaggio del motore elettrico (13), - un encoder incrementale (21), rotante, a bordo di detto motore elettrico (13), atto a definire la velocitÃ e la direzione del moto del binario condotto (16) e dell'anta (A) a cui Ã ̈ fissato, - mezzi per la sicurezza d'impiego dell'attuatore lineare (11) di cui il dispositivo di controllo (10) Ã ̈ parte.
2) Dispositivo di controllo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto microprocessore (20) pilota il motore elettrico (13) a ruotare in un verso o nel verso opposto mediante un ponte ad H (24), a sua volta comandato dal microprocessore (20) mediante due distinti segnali, un primo segnale (S1), di apertura della porta (P), ed un secondo segnale (S2) di chiusura della porta (P).
3) Dispositivo di controllo secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che detto encoder incrementale (21) comprende due emettitori (25, 26), e due corrispondenti rilevatori (27, 28), tra i quali Ã ̈ interposto il disco (29) con finestre perimetrali equidistanziate, quest'ultimo fissato all'albero rotante del motore elettrico (13), detto doppio sistema di rilevazione, determinato dalle due coppie emettitore - rilevatore, determinando due distinti segnali, a ciascuno dei quali Ã ̈ dedicato un corrispondente canale (30, 31) rispettivamente, di ritorno al microprocessore (20).
4) Dispositivo di controllo secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che detti mezzi per la sicurezza d'impiego dell'attuatore lineare (11) prevedono per ciascun canale (30, 31) un comparatore (32, 33), ciascuno dei quali atto a confrontare il segnale proveniente dalla corrispondente coppia emettitore - rilevatore con un valore di soglia preimpostato della velocitÃ di rotazione del motore (13) nel chip eeprom (Y).
5) Dispositivo di controllo secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che il segnale uscente dal primo comparatore (32) Ã ̈ preposto ad agire su di un interruttore (34) in modo da aprire il ramo di alimentazione del ponte ad H (24) che pilota il motore (13).
6) Dispositivo di controllo secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che il segnale uscente dal secondo comparatore (33) Ã ̈ indirizzato direttamente al ponte ad H (24) ove disabilita il driver dello stesso ponte ad H (24), e al microprocessore (20) a cui comunica la disabilitazione.
7) Dispositivo di controllo secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che detti mezzi per la sicurezza d'impiego dell'attuatore lineare (11) comprendono un sistema di sicurezza per la situazione di rotore del motore (13) bloccato.
8) Dispositivo di controllo secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che detto sistema di sicurezza per la situazione di rotore del motore (13) bloccato, Ã ̈ dato da un terzo comparatore (35) atto a leggere la corrente che passa nel motore (13) tramite una resistenza di Shunt (36) e a confrontarla con un valore di soglia dato da un preimpostato valore di corrente che si stabilisce essere la massima per il motore (13), il segnale uscente da tale terzo comparatore (35) essendo atto ad intervenire aprendo l'interruttore (34) e facendo venir meno l'alimentazione al ponte ad H (24).
9) Dispositivo di controllo secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che detto sistema di sicurezza nel caso di bloccaggio del rotore del motore (13) presenta un componente di ridondanza della sicurezza, dato da un fusibile (37) posto in serie al motore (13), detto fusibile (37) intervenendo in caso di blocco del rotore e contemporaneo guasto sul ramo (38) di controllo della corrente del motore (13), determinando l'interruzione del passaggio di corrente al motore (13).
10) Dispositivo di controllo secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che detti mezzi di sicurezza per l'attuatore lineare comprendono anche un timer (40), di tipo hardware, atto a togliere alimentazione al ponte a H (24) nel caso sia segnalato passaggio di corrente nel motore (13) oltre un predeterminato intervallo di tempo.
11) Dispositivo di controllo secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto di comprendere un secondo encoder incrementale (22), lineare, portato dal corpo scatolare ad affacciarsi sul binario condotto (16), sul quale binario Ã ̈ definita una fila di tacche di riferimento (23) per la rilevazione da parte di detto encoder lineare (22), detto secondo encoder (22) essendo atto alla valutazione di eventuali perdite di motricitÃ dovute alla mancata interazione magnetica tra il rotore a magneti permanenti (14) ed il binario condotto (16).