ITVI20010056A1

ITVI20010056A1 - OPTICAL POSITION SWITCH

Info

Publication number: ITVI20010056A1
Application number: IT2001VI000056A
Authority: IT
Inventors: Giuseppe Pizzato; Marco Pizzato
Original assignee: Pizzato Elettrica Srl
Priority date: 2001-03-07
Filing date: 2001-03-07
Publication date: 2002-09-07

Description

D E S C R I Z I O N E DESCRIPTION

Campo di applicazione Field of application

Il presente trovato concerne un interruttore ottico di posizione comprendente tutte le caratteristiche enunciate nel preambolo della rivendicazione principale. The present invention relates to an optical position switch comprising all the characteristics set out in the preamble of the main claim.

Più precisamente, il trovato è destinato ad essere vantaggiosamente impiegato per rilevare la posizione operativa di organi meccanici o di parti di macchine suscettibili di movimentazione. More precisely, the invention is intended to be advantageously used to detect the operating position of mechanical members or parts of machines which can be moved.

La posizione rilevata dall'interruttore viene generalmente gestita sotto forma di segnale elettrico destinato ad essere opportunamente impiegato dalla logica di controllo della macchina o della apparecchiatura, di tipo automatico o semiautomatico, per comandarla secondo fasi operative prestabilite. The position detected by the switch is generally managed in the form of an electrical signal intended to be suitably used by the control logic of the machine or equipment, of the automatic or semi-automatic type, to control it according to predetermined operating phases.

Stato della Tecnica State of the art

Come è noto, gli interruttori di posizione sono dispositivi elettromeccanici, composti cioè da una parte elettrica con contatti elettrici e da una parte meccanica con organi meccanici di azionamento. Questi ultimi sono a destinati a rilevare gli spostamenti delle parti mobili delle macchine o delle apparecchiature a cui sono associati ed a condizionare conseguentemente lo stato di commutazione dei contratti elettrici. As is known, position switches are electromechanical devices, that is, composed of an electrical part with electrical contacts and a mechanical part with mechanical actuation members. The latter are designed to detect the movements of the moving parts of the machines or equipment to which they are associated and to consequently condition the switching state of the electrical contracts.

Più in dettaglio, gli interruttori elettromeccanici comprendono un corpo scatolare avente al suo interno contatti elettrici, ed al quale è associato un attuatore in grado di trasferire un movimento meccanico dall'esterno del corpo scatolare provocato dalla parte mobile della macchina, all'interno dello stesso corpo scatolare per agire sui contatti elettrici variandone lo stato di commutazione. More in detail, the electromechanical switches comprise a box-like body having electrical contacts inside it, and to which an actuator is associated which is capable of transferring a mechanical movement from the outside of the box-like body caused by the moving part of the machine, inside it. box-like body to act on the electrical contacts by varying their switching status.

I contatti elettrici sono in tal modo in grado di produrre segnali destinati ad essere utilizzati dalle unità logiche di controllo (PLC) delle macchine automatiche per comandarne il funzionamento. The electrical contacts are thus able to produce signals intended to be used by the logic control units (PLC) of automatic machines to control their operation.

Gli stessi contatti elettrici degli interruttori elettromeccanici sono ottenuti con elementi metallici che, com’è noto, tendono ad ossidarsi formando una barriera isolante in grado di impedire il passaggio dei segnali elettrici in particolare di bassa intensità come quelli generalmente destinati ai PLC. The same electrical contacts of electromechanical switches are obtained with metal elements which, as is known, tend to oxidize, forming an insulating barrier capable of preventing the passage of electrical signals, in particular of low intensity, such as those generally intended for PLCs.

Questo fatto costituisce ovviamente una limitazione importante degli interruttori elettromeccanici oggi disponibili in commercio. Si noti inoltre che spesso i PLC a cui fanno capo gli interruttori elettromeccanici sono dotati di schede elettroniche di tipo "veloce", cioè di schede atte a rilevare i valori sui vari ingressi con frequenze molto elevate (ad esempio con frequenze di una scansione ogni millisecondo). Con questo genere di schede elettroniche non è generalmente possibile rilevare correttamente il segnale sui contatti elettrici. Infatti, in tali interruttori elettromeccanici al momento della commutazione si assiste ad una sequenza più o meno lunga di successive aperture e chiusure dei contatti ("rimbalzi”), che possono venire male interpretati dalle schede e quindi in definitiva dalla logica dei PLC. This fact obviously constitutes an important limitation of the electromechanical switches available on the market today. It should also be noted that often the PLCs to which the electromechanical switches refer are equipped with electronic cards of the "fast" type, ie cards designed to detect the values on the various inputs with very high frequencies (for example, with frequencies of one scan every millisecond ). With this kind of electronic boards it is generally not possible to correctly detect the signal on the electrical contacts. In fact, in these electromechanical switches at the moment of switching there is a more or less long sequence of successive opening and closing of the contacts ("bounces"), which can be misinterpreted by the boards and therefore ultimately by the logic of the PLCs.

Un altro problema riscontrato negli interruttori elettromeccanici a più contatti elettrici risiede nella difficoltà di effettuare commutazioni simultanee di tutti i contatti. Tale problema è stato, come è noto, superato solo in parte dagli interruttori elettromeccanici a scatto, cioè da quegli interruttori che basano il principio del loro funzionamento su una movimentazione repentina resa possibile da componenti a comportamento elastico quali molle o balestre. Another problem encountered in electromechanical switches with several electrical contacts resides in the difficulty of carrying out simultaneous switching of all the contacts. As is known, this problem has been overcome only in part by the electromechanical snap switches, that is, by those switches which base the principle of their operation on a sudden movement made possible by components with elastic behavior such as springs or leaf springs.

In questi ultimi interruttori il movimento dell'attuatore è tale da comprimere il componente elastico fino a raggiungere un valore di soglia, oltre al quale l'energia meccanica potenziale che si è accumulata nell'elemento elastico determina uno spostamento repentino a scatto del componente elastico medesimo provocando la commutazione istantanea dei contatti elettrici. In these last switches, the movement of the actuator is such as to compress the elastic component until it reaches a threshold value, in addition to which the potential mechanical energy that has accumulated in the elastic element determines a sudden snap movement of the elastic component itself. causing instantaneous switching of the electrical contacts.

Questi interruttori elettromeccanici seppure estremamente affidabili hanno, come è noto, l'inconveniente di scattare per posizioni differenti dell'attuatore a seconda che lo stesso venga premuto oppure rilasciato. Ne consegue che l'unità di controllo logico può ricevere segnali differenti in risposta al posizionamento della parte in movimento, a seconda che si stia premendo o rilasciando l'attuatore. These electromechanical switches, although extremely reliable, have, as is known, the drawback of tripping for different positions of the actuator depending on whether it is pressed or released. As a result, the logic control unit can receive different signals in response to the positioning of the moving part, depending on whether the actuator is being pressed or released.

Inoltre, la movimentazione meccanica a scatto richiede una corsa minima per accumulare l'energia potenziale necessaria a fare scattare il componente elastico. Senza tale corsa minima non è di fatto possibile che si realizzi la commutazione e quindi non è conseguentemente possibile avere alcuna segnalazione di posizione dell'attuatore e della parte mobile della macchina in contatto con esso. Questo fatto limita fortemente le possibilità di impiego degli interruttori elettromeccanici a scatto, ed in particolare modo in tutti quei casi in cui viene richiesta all'interruttore una elevata sensibilità cioè una risposta rilevabile al minimo movimento dell'attuatore. Furthermore, the mechanical snap movement requires a minimum stroke to accumulate the potential energy necessary to trigger the elastic component. Without this minimum stroke it is not in fact possible for switching to take place and therefore it is consequently not possible to have any indication of the position of the actuator and of the moving part of the machine in contact with it. This fact severely limits the possibilities of use of electromechanical snap-action switches, and in particular in all those cases in which a high sensitivity is required of the switch, that is, a detectable response to the slightest movement of the actuator.

Un'ulteriore limitazione operativa degli interruttori elettromeccanici è di essere generalmente sprovvisti di mezzi di regolazione della posizione in cui l'attuatore determina la commutazione dei contatti elettrici. A further operational limitation of the electromechanical switches is that they generally lack means for adjusting the position in which the actuator determines the switching of the electrical contacts.

Come è noto sono attualmente disponibili anche interruttori elettronici, ed in particolare interruttori elettronici a funzionamento induttivo. Questi ultimi interruttori sono dotati di una unità di contatto elettronica alimentata dall'esterno e provvista di una bobina capace di generare un campo magnetico oscillante nelle cui vicinanze è posto un elemento metallico meccanicamente collegato all'attuatore dell'interruttore. Funzionalmente, pertanto, ogni qual volta il movimento dell'attuatore avvicina l’elemento metallico alla bobina ne altera il campo magnetico e genera, attraverso un circuito di sorveglianza del campo magnetico, un segnale che, opportunamente amplificato, provvede a sua volta a commutare un circuito elettronico connesso alla logica di controllo della macchina. Con questi interruttori la commutazione risulta priva di rimbalzi e, nel caso di due o più contatti, perfettamente simultanea. Inoltre, anche la posizione dell'attuatore in corrispondenza della quale avviene la commutazione, sia che lo stesso venga premuto oppure rilasciato, risulta sufficientemente precisa. As is known, electronic switches are also currently available, and in particular electronic switches with inductive operation. The latter switches are equipped with an electronic contact unit powered from the outside and provided with a coil capable of generating an oscillating magnetic field in the vicinity of which is placed a metal element mechanically connected to the switch actuator. Functionally, therefore, whenever the movement of the actuator brings the metal element closer to the coil it alters the magnetic field and generates, through a magnetic field surveillance circuit, a signal which, suitably amplified, in turn switches a electronic circuit connected to the machine control logic. With these switches the commutation is rebound-free and, in the case of two or more contacts, perfectly simultaneous. Furthermore, the position of the actuator at which the switching takes place, whether it is pressed or released, is also sufficiently precise.

Vantaggiosamente, questi interruttori possono essere dotati di una vite di regolazione della corsa assiale dell'attuatore in modo che avvitandola o svitandola si possa ritardare o anticipare il punto di commutazione. La suddetta posizione della vite risulta nell'uso di scarsa praticità in quanto obbliga l'operatore ad estrarre l'unità di contatto dal corpo dell'interruttore in cui è inserita per poter effettuare la regolazione e quindi reinserire nuovamente l'unità di contatto nel corpo dell'interruttore. Advantageously, these switches can be equipped with a screw for adjusting the axial stroke of the actuator so that by screwing or unscrewing it, the switching point can be delayed or anticipated. The aforementioned position of the screw results in the use of scarce practicality as it forces the operator to extract the contact unit from the body of the switch in which it is inserted in order to make the adjustment and then reinsert the contact unit back into the body. switch.

Oltre al problema legato alle difficoltà di regolazione del punto di intervento dell'attuatore, gli interruttori induttivi e più in generale gli interruttori elettronici, presentano come è noto numerosi altri inconvenienti. In addition to the problem linked to the difficulty of adjusting the operating point of the actuator, inductive switches and more generally electronic switches have numerous other drawbacks as is known.

Innanzitutto, gli interruttori che funzionano sul principio dell'induzione richiedono dei costi di produzione elevati specie se paragonati con i tradizionali interruttori elettromeccanici. Tali costi dipendono in parte dal costo dei componenti elettronici necessari per il loro funzionamento ed in parte dalla maggiore complessità di progettazione e costruzione intrinseca negli interruttori di questo tipo. First of all, switches that operate on the induction principle require high production costs, especially when compared with traditional electromechanical switches. These costs depend in part on the cost of the electronic components necessary for their operation and in part on the greater complexity of design and construction inherent in switches of this type.

Inoltre gli interruttori di tipo induttivo risultano poco affidabili anche a causa del fatto che possono essere influenzati da campi magnetici esterni all'interruttore. Furthermore, inductive switches are not very reliable also due to the fact that they can be influenced by magnetic fields external to the switch.

Al fine di migliorare le prestazioni degli interruttori elettromeccanici ed elettronici sopra sommariamente descritti, in tempi abbastanza recenti è stata messa a punto una nuova generazione di interruttori di tipo ottico. Tali interruttori ottici sono costituiti da un assieme formato da un emettitore di luce, o sorgente di luce o diodo LED, e da un elemento rilevatore del fascio di luce emesso dal diodo o fotodiodo o fototransistor, in grado di rilevare le variazioni dell'intensità luminosa dovute ad esempio all'interruzione del fascio provocate da barriere suscettibili di interferire con il fascio medesimo per effetto del movimento dell'attuatore. In order to improve the performance of the electromechanical and electronic switches briefly described above, a new generation of optical type switches has been developed quite recently. These optical switches are made up of an assembly formed by a light emitter, or light source or LED diode, and by a detector element of the light beam emitted by the diode or photodiode or phototransistor, capable of detecting variations in light intensity. due for example to the interruption of the beam caused by barriers capable of interfering with the beam itself due to the movement of the actuator.

Gli interruttori di questo tipo fino ad oggi conosciuti, non sempre possono sostituire gli interruttori di posizione elettromeccanici o ad induzione per il rilevamento della posizione di organi o parti di macchine. Up to now known switches of this type cannot always replace electromechanical or induction position switches for detecting the position of organs or parts of machines.

Le forme realizzative descritte e rivendicate, ad esempio, nei brevetti USA n. 4,223,217, US 4,878,729 e US 4,607,160 si riferiscono tutte a soluzioni in cui le uscite dall'interruttore sono realizzate sotto forma di fibre ottiche per il trasporto di segnali ottici e non quindi di tipo elettrico. The embodiments described and claimed, for example, in US patents no. 4,223,217, US 4,878,729 and US 4,607,160 all refer to solutions in which the outputs from the switch are made in the form of optical fibers for the transport of optical signals and therefore not of the electrical type.

Pertanto, tali interruttori male si adattano ad essere agevolmente applicati alle macchine automatiche o semiautomatiche oggi disponibili in commercio su cui devono lavorare e che necessitano di segnali utilizzabili da comuni dispositivi elettrici o elettronici. Therefore, these switches are badly adapted to be easily applied to the automatic or semiautomatic machines available on the market today on which they have to work and which need signals that can be used by common electrical or electronic devices.

Attualmente inoltre non sono ancora stati messi a punto interruttori ottici provvisti di meccanismi di attuazione di semplice ed affidabile funzionamento. Inoltre, tali interruttori non sono predisposti per essere agevolmente impiegati in associazione con gli involucri di supporto degli interruttori di posizione oggi disponibili in commercio. Furthermore, optical switches provided with actuation mechanisms of simple and reliable operation have not yet been developed. Furthermore, these switches are not designed to be easily used in association with the support housings of the position switches currently available on the market.

In altre parole, con gli involucri di supporto dimensionate per i tradizionali interruttori di posizione non è possibile sostituire l'unità responsabile della commutazione vera e propria dei contatti secondo i principi elettromeccanici ed elettronici e generalmente prevista come corpo indipendente, con un'altra unità basata sul principio ottico sopra descritto. In other words, with the support housings sized for traditional position switches it is not possible to replace the unit responsible for the actual switching of the contacts according to the electromechanical and electronic principles and generally provided as an independent body, with another unit based on the optical principle described above.

Un ulteriore inconveniente dei dispositivi ottici finora conosciuti è di non consentire una agevole regolazione della posizione di intervento dell'attuatore. A further drawback of the optical devices known up to now is that they do not allow easy adjustment of the operating position of the actuator.

D'altra parte al momento pur essendo noto il principio tecnico e fìsico su cui si basa il funzionamento degli interruttori ottici, e pur essendo note specifiche applicazioni, quali quelle ad esempio descritte nei brevetti EP 394057 ed EP 905901 relative rispettivamente ad un metodo per prevenire operazioni errate in interruttori a bottone senza contatto e ad un circuito di sicurezza per interruttore ottico, non è ancora stato messo a punto un interruttore ottico di pratico impiego, sicuro ed a costi limitati. On the other hand, although the technical and physical principle on which the operation of the optical switches is based is known, and specific applications are known, such as those described for example in patents EP 394057 and EP 905901 relating respectively to a method for preventing incorrect operation in non-contact button switches and an optical switch safety circuit, a practical, safe and cost-effective optical switch has not yet been developed.

Presentazione dell'invenzione Presentation of the invention

Uno scopo primario del presente trovato è pertanto quello di eliminare gli inconvenienti sopra lamentati mettendo a disposizione un interruttore ottico di posizione, il quale possa essere agevolmente predisposto su macchinari o apparecchiature automatiche o semiautomatiche per rilevarne, con elevata sensibilità, la posizione dei suoi organi o delle sue parti suscettibili di movimentazione. A primary object of the present invention is therefore to eliminate the aforementioned drawbacks by providing an optical position switch, which can be easily arranged on automatic or semi-automatic machinery or equipment to detect, with high sensitivity, the position of its members or of its parts susceptible to handling.

Uno scopo particolare dell’invenzione è quello di mettere a disposizione un interruttore con costi di produzione relativamente ridotti. A particular purpose of the invention is to provide a switch with relatively low production costs.

Un ulteriore scopo dell’invenzione è quello di mettere a disposizione un interruttore che consenta di effettuare in modo agevole la regolazione della posizione in cui un apposito attuatore comandato dagli organi o dalle parti mobili della macchina determina la commutazione dell'interruttore. A further purpose of the invention is to provide a switch that allows you to easily adjust the position in which a special actuator controlled by the organs or moving parts of the machine determines the switching of the switch.

Infine, un ulteriore scopo dell'invenzione in oggetto è quello di realizzare un interruttore ottico di posizione costruttivamente semplice e funzionalmente affidabile. Finally, a further object of the present invention is to provide an optical position switch which is constructively simple and functionally reliable.

Questi scopi ed altri ancora sono raggiunti dall'interruttore interruttore ottico di posizione il quale comprende un corpo scatolare cavo, mezzi attuatoli operativamente connessi a detto corpo scatolare per trasferire al suo interno un movimento meccanico, un elemento emettitore di un fascio di onde elettromagnetiche posto all'interno di detto corpo scatolare, un elemento rilevatore di detto fascio di onde elettromagnetiche emesse da detto elemento emettitore e suscettibile di variare almeno una propria caratteristica elettrica in risposta a variazioni del fascio di onde elettromagnetiche rilevato, mezzi di interruzione del fascio comandati da detti mezzi attuatoli, mobili tra almeno una posizione di interferenza, in cui detto fascio di onde elettromagnetiche è almeno parzialmente interrotto, ed almeno una posizione di non interferenza, in cui detto fascio di onde elettromagnetiche non è interrotto, e che si caratterizza per il fatto di comprendere almeno un circuito elettronico di amplificazione collegato a detto elemento rilevatore per generare un segnale elettrico indicativo delle variazioni di detta caratteristica elettrica di detto elemento rilevatore, essendo previsti mezzi di collegamento elettrico accessibili esternamente da detto corpo scatolare e connessi a detto circuito elettronico di amplificazione per ricevere detto segnale elettrico amplificato, nonché mezzi per la regolazione dei mezzi di interruzione del fascio di onde elettromagnetiche. These and other purposes are achieved by the optical position switch which comprises a hollow box-like body, actuating means operatively connected to said box-like body to transfer a mechanical movement inside it, an emitter element of a beam of electromagnetic waves placed inside 'inside of said box-like body, an element that detects said beam of electromagnetic waves emitted by said emitter element and capable of varying at least one of its own electrical characteristics in response to variations in the detected electromagnetic wave beam, means for interrupting the beam controlled by said means actuators, movable between at least one interference position, in which said electromagnetic wave beam is at least partially interrupted, and at least one non-interference position, in which said electromagnetic wave beam is not interrupted, and which is characterized in that it comprises at least one electronic amp circuit lification connected to said detector element to generate an electric signal indicative of the variations of said electric characteristic of said detector element, electric connection means being provided which are accessible externally from said box-like body and connected to said electronic amplification circuit for receiving said amplified electric signal, as well as means for adjusting the means for interrupting the electromagnetic wave beam.

Grazie a questa configurazione, è possibile limitare in modo significativo i costi di produzione ottenendo comunque un prodotto ad elevate prestazioni in termini di sensibilità, affidabilità e praticità d'impiego, e che consenta di effettuare in modo agevole la regolazione della commutazione del suo stato elettrico. Thanks to this configuration, it is possible to significantly limit production costs while still obtaining a high-performance product in terms of sensitivity, reliability and practicality of use, and which allows to easily adjust the switching of its electrical state. .

Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings

Le caratteristiche tecniche del trovato, secondo ì suddetti scopi, sono chiaramente riscontrabili dal contenuto delle rivendicazioni sotto riportate ed i vantaggi dello stesso risulteranno maggiormente evidenti nella descrizione dettagliata che segue, fatta con riferimento ai disegni allegati, che ne rappresentano una forma di realizzazione puramente esemplificativa e non limitativa in cui: The technical characteristics of the invention, according to the aforementioned purposes, are clearly verifiable from the content of the claims reported below and the advantages thereof will become more evident in the detailed description that follows, made with reference to the attached drawings, which represent a purely exemplary embodiment. and not limiting in which:

la FIG. 1 rappresenta una prima vista prospettica di un esempio realizzativo dell'interruttore ottico di posizione secondo il trovato; FIG. 1 represents a first perspective view of an embodiment of the optical position switch according to the invention;

la FIG. 2 rappresenta una seconda vista prospettica dell'interruttore di Fig.1; la FIG. 3 rappresenta una vista laterale in sezione dell’interruttore di Fig. 1 ; le FIG. 4-7 rappresentano quattro viste prospettiche di particolari costruttivi contenuti all'interno del supporto scatolare dell'interruttore con alcune parti asportate per meglio evidenziarne altre; FIG. 2 represents a second perspective view of the circuit breaker of Fig.1; FIG. 3 represents a sectional side view of the switch of Fig. 1; FIGS. 4-7 show four perspective views of construction details contained inside the box-like support of the circuit-breaker with some parts removed to better highlight others;

la FIG. 8 rappresenta uno schema logico circuitale dell'interruttore secondo il trovato. FIG. 8 represents a circuit logic diagram of the switch according to the invention.

Descrizione dettagliata di un esempio di realizzazione preferito Con riferimento alle figure citate, è stato indicato globalmente con 1 l’interruttore ottico di posizione oggetto del presente trovato. Detailed description of a preferred embodiment example With reference to the aforementioned figures, the optical position switch object of the present invention has been globally indicated with 1.

Nel seguito si farà riferimento per semplicità di esposizione ad un interruttore singolo inserito in un involucro 2 di opportuna conformazione per ricevere tale interruttore. Si deve intendere tuttavia, che l'interruttore in oggetto potrà essere costituito da un qualunque numero di singoli interruttori, potendo presentare pertanto una struttura modulare, e che conseguentemente l'involucro potrà avere una conformazione adatta ad contenere tutti gli interruttori, senza per questo uscire dall'ambito di protezione della presente privativa. Reference will be made in the following for the sake of simplicity of exposure to a single switch inserted in a casing 2 having a suitable shape to receive this switch. However, it must be understood that the circuit breaker in question can be made up of any number of individual circuit breakers, thus being able to have a modular structure, and that consequently the casing can have a conformation suitable for containing all the switches, without thereby exiting from the scope of protection of this patent.

In accordo con l'esempio realizzativo delle figure allegate, l'interruttore 1 comprende sostanzialmente un corpo scatolare 3 internamente cavo preferibilmente in materiale plastico, quale ad esempio ABS autoestinguente, mezzi attuatoli 4, descritti dettagliatamente nel seguito, operativamente connessi al corpo scatolare 3 in modo da trasferire al suo interno un movimento meccanico prodotto all'esterno di esso ad esempio da organi o parti di macchine automatiche o semiautomatiche. In accordance with the embodiment of the attached figures, the switch 1 substantially comprises a box-like body 3 internally hollow, preferably made of plastic material, such as self-extinguishing ABS, actuating means 4, described in detail below, operationally connected to the box-like body 3 in so as to transfer inside it a mechanical movement produced outside it, for example by organs or parts of automatic or semi-automatic machines.

All'interno del corpo scatolare sono quindi predisposti un elemento o diodo emettitore 5 di un fascio di onde elettromagnetiche ed un elemento rilevatore 6 di tale fascio. Inside the box-shaped body there are therefore arranged an emitter element or diode 5 of a beam of electromagnetic waves and a detector element 6 of this beam.

L'elemento rilevatore 6 del fascio di onde elettromagnetiche potrà essere ad esempio costituito da un fotodiodo (altrimenti detto diodo fotoconduttore), cioè da un elemento semiconduttore in grado di variare la propria resistenza e quindi ad esempio la corrente di passaggio in funzione della illuminazione che riceve. In alternativa, l'elemento rilevatore 6 potrà essere costituito da un dispositivo semiconduttore in grado di trasformare la luce in un segnale elettrico (fototransistor o fotoresistore). The detector element 6 of the electromagnetic wave beam can be for example constituted by a photodiode (otherwise called photoconductive diode), i.e. by a semiconductor element capable of varying its resistance and therefore for example the passing current as a function of the illumination which receives. Alternatively, the detector element 6 may consist of a semiconductor device capable of transforming light into an electrical signal (phototransistor or photoresistor).

In generale, pertanto, potremo dire che l'elemento rilevatore 6 sarà in grado di variare almeno una propria caratteristica elettrica in risposta a variazioni verificatesi nel fascio di onde elettromagnetiche che rileva. In general, therefore, we can say that the detector element 6 will be able to vary at least one of its own electrical characteristics in response to variations occurring in the beam of electromagnetic waves it detects.

Tali variazioni potranno essere determinate da opportuni mezzi di interruzione 7 comandati dai mezzi attuatori 4 per muovere tra una posizione di interferenza, in cui interrompono almeno parzialmente il fascio di onde elettromagnetiche, ed una posizione di non interferenza, in cui non interferiscono con il fascio di onde elettromagnetiche. These variations may be determined by suitable interruption means 7 controlled by the actuator means 4 to move between an interference position, in which they at least partially interrupt the electromagnetic wave beam, and a non-interference position, in which they do not interfere with the beam of electromagnetic waves. electromagnetic waves.

Secondo il trovato, l'interruttore 1 comprende inoltre un circuito elettronico di amplificazione 8 il quale è elettricamente collegato all'elemento rilevatore 6 per generare un segnale elettrico indicativo delle variazioni della caratteristica elettrica dell'elemento rilevatore 6 e quindi delle variazioni di luce da esso rilevate. According to the invention, the switch 1 further comprises an electronic amplification circuit 8 which is electrically connected to the detector element 6 to generate an electrical signal indicative of the variations in the electrical characteristic of the detector element 6 and therefore of the variations of light therefrom. detected.

Come schematicamente illustrato nella Fig. 8, il circuito elettronico e comprende uno stadio di alimentazione A, uno stadio G di generazione del segnale elettrico che serve a pilotare il diodo emettitore 5, ed il fotodiodo rilevatore 6 che serve a rilevare la luce emessa dal diodo 5. As schematically illustrated in Fig. 8, the electronic circuit e comprises a power supply stage A, a stage G for generating the electrical signal which serves to drive the emitting diode 5, and the detector photodiode 6 which serves to detect the light emitted by the diode 5.

Il segnale rilevato dal fotodiodo 6 viene inviato allo stadio successivo C di amplificazione, integrazione e confronto con una tensione di riferimento. Se la tensione così rilevata è superiore a quella di riferimento, il segnale errore attiva uno stadio finale F che provvede ad attivare uno o più componenti elettronici, ad esempio due transistor, in modo complementare ad un altro diodo luminoso che indica l'avvenuta commutazione. Lo stadio finale F ha anche funzione di protezione in caso di sovraccarico o corto circuito del circuito, mediante interdizione dei transistor in uscita. The signal detected by the photodiode 6 is sent to the subsequent stage C for amplification, integration and comparison with a reference voltage. If the voltage thus detected is higher than the reference one, the error signal activates a final stage F which activates one or more electronic components, for example two transistors, in a complementary way to another light diode which indicates that switching has taken place. The final stage F also has a protection function in case of overload or short circuit of the circuit, by interdiction of the output transistors.

Al circuito elettronico di amplificazione 8 fanno capo mezzi di collegamento elettrico 9 costituiti ad esempio da una morsettiera i quali risultano accessibili dall'esterno del corpo scatolare 3, che servono sia a collegare una sorgente di alimentazione elettrica allo stadio di alimentazione che lo stadio finale II circuito elettronico di amplificazione 8, così come eventuali altri circuiti per la gestione dei segnali, per la generazione dei segnali da inviare all'elemento emettitore 5, per la gestione dell'alimentazione e delle protezioni contro le sovratensioni e i corto circuiti rilevabili sulla morsettiera, è cablato su un'unica scheda 8' la quale funge anche da supporto per l'elemento emettitore 5 e per l'elemento rilevatore 6. The electronic amplification circuit 8 is connected to electrical connection means 9 consisting for example of a terminal board which are accessible from the outside of the box-shaped body 3, which serve both to connect an electrical power source to the power supply stage and the final stage II electronic amplification circuit 8, as well as any other circuits for managing signals, for generating the signals to be sent to the emitter element 5, for managing the power supply and the protections against overvoltages and short circuits detectable on the terminal board, is wired on a single card 8 'which also acts as a support for the emitter element 5 and for the detector element 6.

Pertanto, il segnale elettrico che tramite la morsettiera 9 risulta accessibile esternamente al corpo scatolare 3 dell'interruttore 1 potrà vantaggiosamente essere installato direttamente su comuni dispositivi elettrici od elettronici come ad esempio dalle unita di controllo logico (PLC) di macchine o impianti. Therefore, the electrical signal which through the terminal board 9 is accessible externally to the box-like body 3 of the switch 1 can advantageously be installed directly on common electrical or electronic devices such as for example by the logic control units (PLC) of machines or systems.

Secondo il trovato, i mezzi di interruzione 7 del fascio di onde elettromagnetiche citati in precedenza comprendono un elemento di schermo 10 movimentato scorrevolmente ad opera di mezzi attuatoli 4 all'interno di una guida 11 per condurlo in interferenza con il fascio di onde elettromagnetiche. According to the invention, the interruption means 7 of the electromagnetic wave beam mentioned above comprise a screen element 10 which is moved slidably by actuating means 4 inside a guide 11 to conduct it in interference with the electromagnetic wave beam.

A tal fine, l'elemento emettitore 5 e l'elemento rilevatore 6 potranno essere montati in posizione affacciata su lati contrapposti 12 12' della guida 11 in corrispondenza di due feritoie 13, 13' in modo da generare un fascio utile di onde elettromagnetiche disposto trasversalmente alla guida 11. For this purpose, the emitter element 5 and the detector element 6 can be mounted in a facing position on opposite sides 12 12 'of the guide 11 in correspondence with two slots 13, 13' so as to generate a useful beam of electromagnetic waves arranged transversely to the guide 11.

In alternativa, l'elemento emettitore 5 e l'elemento rilevatore 6 potranno essere montati in posizioni non affacciate, con l’interposizione di elementi di riflessione, lungo un cammino ottico che viene attraversato dall'elemento di schermo 10. Alternatively, the emitter element 5 and the detector element 6 can be mounted in non-facing positions, with the interposition of reflection elements, along an optical path that is crossed by the screen element 10.

In accordo con una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, i mezzi attuatoli 4 comprendono una slitta 14 su cui è predisposta una sede 15, al cui interno è inserito l'elemento di schermo 10 forzato verso l'estremità chiusa 16 della sede 15 dall'azione di compressione di una molla di contrasto 17. In accordance with a preferred embodiment of the present invention, the actuating means 4 comprise a slide 14 on which a seat 15 is arranged, inside which the screen element 10 forced towards the closed end 16 of the seat 15 is inserted. compression action of a contrast spring 17.

Sulla slitta 14 e sull'elemento di schermo 10 sono ricavati prime e seconde aperture rispettivamente 18 e 19 per consentire, con i mezzi attuatoli 4 completamente rilasciati e l'elemento di schermo 10 in posizione di non interferenza, al fascio di onde elettromagnetiche prodotto dall'emettitore 5 di passare attraverso le feritoie 13, 13' e raggiungere l'elemento rilevatore 6. First and second openings 18 and 19 are obtained on the slide 14 and on the screen element 10, respectively, to allow, with the actuating means 4 completely released and the screen element 10 in a non-interference position, the beam of electromagnetic waves produced by the 'emitter 5 to pass through the slots 13, 13' and reach the detector element 6.

Funzionalmente pertanto, allorché la slitta 14 viene sospinta lungo la guida 11 insieme con l'elemento di schermo 10, e viene vinta la forza elastica di opposizione della molla di contrasto 17 si determina l'interruzione del fascio di onde per effetto del passaggio dell'elemento di schermo 10 (o della slitta 14) davanti alle feritoie 13, 13'. Ciò comporta, come ricordato in precedenza, la formazione di un nuovo segnale, generalmente di commutazione, sull'elemento rilevatore 6 che opportunamente amplificato dal circuito C viene portato esternamente alla morsettiera 9. Functionally, therefore, when the slide 14 is pushed along the guide 11 together with the screen element 10, and the elastic force of opposition of the contrast spring 17 is overcome, the wave beam is interrupted due to the passage of the shield element 10 (or of the slide 14) in front of the slots 13, 13 '. This entails, as previously mentioned, the formation of a new signal, generally a switching signal, on the detector element 6 which, suitably amplified by the circuit C, is brought externally to the terminal board 9.

Vantaggiosamente, per regolare con precisione il punto di commutazione dell'interruttore 1 possono essere predisposti opportuni mezzi di regolazione 20 della posizione dell'elemento di schermo 10 all'interno della sede 15 in modo da variare la corsa richiesta alla slitta 14 lungo la guida 11 per portare l'elemento di schermo 10 medesimo in interferenza con il fascio prodotto dall'emettitore 5. Advantageously, in order to precisely adjust the switching point of the switch 1, suitable means 20 can be provided for adjusting the position of the shield element 10 inside the seat 15 so as to vary the stroke required for the slide 14 along the guide 11 to bring the screen element 10 itself into interference with the beam produced by the emitter 5.

In particolare, i mezzi di regolazione 20 comprendono almeno una vite 21 che si impegna per avvitamento in un foro filettato 22 ricavato al di sopra della slitta 14. L'estremità inferiore 23 della vite 21 si impegna sull'elemento di schermo 10 per variarne la posizione all'interno della sede 15. In particular, the adjustment means 20 comprise at least one screw 21 which engages by screwing in a threaded hole 22 obtained above the slide 14. The lower end 23 of the screw 21 engages on the shield element 10 to change its position inside the seat 15.

Allo scopo, l'estremità inferiore 23 della vite 21 presenta una superficie inclinata disposta in battuta su di un omologo lato 24 previsto sull'elemento dì schermo 10, così da spostarlo lungo la sede 15 in una direzione sostanzialmente ortogonale all'asse di avvitamento Z della vite 21 medesima e parallelo alla direzione di avanzamento della slitta 14 nonché all'asse X della guida 11. For this purpose, the lower end 23 of the screw 21 has an inclined surface arranged abutment on a homologous side 24 provided on the screen element 10, so as to move it along the seat 15 in a direction substantially orthogonal to the screwing axis Z of the screw 21 itself and parallel to the direction of advancement of the slide 14 as well as to the X axis of the guide 11.

Il corpo scatolare 3 è provvisto di un primo coperchio 25 dotato di una apertura superiore 26 per consentire di intervenire agevolmente sulla testa 27 della vite 21. Inoltre, è prevista anche una apertura frontale 28 per azionare dall'esterno i mezzi attuatoli 4 (ed in particolare l'estremità 29 della slitta 14 v. Fig. 1) ed una apertura posteriore 30 per consentire l'accesso alla morsettiera 9. The box-like body 3 is provided with a first lid 25 equipped with an upper opening 26 to allow to easily intervene on the head 27 of the screw 21. Furthermore, a front opening 28 is also provided to operate the actuating means 4 from the outside (and in particular the end 29 of the slide 14 see Fig. 1) and a rear opening 30 to allow access to the terminal block 9.

Quest'ultima sarà ad esempio provvista di due o più morsetti per l'alimentazione dell'interruttore 1 con una sorgente esterna di energia, e di uno o più morsetti di uscita per rilevare lo stato di commutazione dell'interruttore 1. The latter will, for example, be provided with two or more terminals for supplying the circuit-breaker 1 with an external energy source, and with one or more output terminals for detecting the switching status of the circuit-breaker 1.

In accordo con una ulteriore caratteristica del presente trovato illustrata in particolare in Fig. 3, l'interruttore 1 è opportunamente predisposto per essere inserito attraverso una apertura di accesso 32 all'interno dell'involucro di contenimento 2 citato in precedenza, il quale è a sua volta provvisto di un secondo coperchio 31 per la chiusura dell'apertura di accesso 32. In accordance with a further characteristic of the present invention illustrated in particular in Fig. 3, the switch 1 is suitably arranged to be inserted through an access opening 32 inside the containment casing 2 mentioned above, which is in turn provided with a second cover 31 for closing the access opening 32.

Aprendo tale secondo coperchio 31 è possibile accedere agevolmente attraverso l'apertura di accesso 32 e l'apertura superiore 26 direttamente alla testa 27 della vite 21. By opening this second cover 31 it is possible to easily access through the access opening 32 and the upper opening 26 directly to the head 27 of the screw 21.

L'involucro di contenimento 2 ha inoltre una porta di accesso 33 per arrivare alla morsettiera 9. The containment casing 2 also has an access door 33 to reach the terminal block 9.

Sull'involucro 2 è montato uno spintore di comando 34, il quale passa attraverso un foro di una parete laterale 35 e con una estremità interna 36 è in grado di agire in spinta sui mezzi attuatoli 4. L'estremità esterna 37 dello stesso spintore di comando 34 è invece destinata ad andare in battuta contro organi o parti di macchine suscettibili di movimentazione. In tal modo, lo spostamento di tali organi trasmettendo il moto allo spintore di comando 34 e ai mezzi attuatori 4 è in grado di comandare la commutazione dell'interruttore 1. A control pusher 34 is mounted on the casing 2, which passes through a hole in a side wall 35 and with an internal end 36 is able to act in thrust on the actuating means 4. The external end 37 of the same pusher of control 34 is instead intended to abut against organs or parts of machines susceptible to movement. In this way, the movement of these members by transmitting the motion to the control pusher 34 and to the actuator means 4 is able to control the switching of the switch 1.

Si noti infine che il segnale amplificato in uscita dall'interruttore 1 può essere un segnale di tipo binario o un segnale analogico, cioè non digitale, variabile in funzione dello spostamento dei mezzi attuatoli per effetto della variazione della frazione del fascio intercettata dai mezzi di interruzione. Finally, it should be noted that the amplified signal at the output of the switch 1 can be a signal of the binary type or an analogue signal, i.e. non-digital, variable according to the displacement of the actuating means due to the variation of the fraction of the beam intercepted by the interruption means. .

Anche il fascio di onde elettromagnetiche prodotto dall'emettitore 5 potrà vantaggiosamente essere modulato, ovvero avere un andamento periodico o avere qualsiasi andamento appropriato. Also the beam of electromagnetic waves produced by the emitter 5 can advantageously be modulated, or have a periodic trend or have any appropriate trend.

L'interruttore ottico di posizione secondo il trovato è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti neH'ambito di tutela definito nelle rivendicazioni allegate. Tutti i particolari potranno essere sostituiti con altri equivalenti senza uscire dall'ambito del trovato. The optical position switch according to the invention is susceptible of numerous modifications and variations, all of which fall within the scope of protection defined in the attached claims. All the details can be replaced with other equivalents without departing from the scope of the invention.

Claims

R I VE N D I CAZ I O N I 1. Optical position switch comprising: - a hollow box-like body (3); - actuating means (4) operatively connected to said box-like body (3) for transferring a mechanical movement inside it; - an emitter element (5) of a beam of electromagnetic waves placed inside said box-like body (3); - a detector element (6) of said beam of electromagnetic waves emitted by said emitter element (5) and capable of varying at least one of its own electrical characteristics in response to variations in the beam of electromagnetic waves detected; - beam interruption means (7) controlled by said actuating means (4), movable between at least one interference position, in which said electromagnetic wave beam is at least partially interrupted, and at least one non-interference position, in which said beam of electromagnetic waves is not interrupted; characterized in that it comprises at least one electronic amplification circuit (8) connected to said detector element (6) to generate an electrical signal indicative of the variations of said electrical characteristic of said detector element (6), electrical connection means (9 being provided ) accessible externally from said box-like body (3) and connected to said electronic amplification circuit (8) to receive said amplified electric signal, as well as means for adjusting (20) the means for interrupting the electromagnetic wave beam.

2. Optical switch according to claim 1, characterized in that said interruption means (7) of the electromagnetic wave beam comprise at least one screen element (10) which can be moved slidably inside a guide (11) by means of said actuating means (4).

3. Optical switch according to claim 2, characterized in that said emitter element (5) and said detector element (6) are mounted in facing positions on opposite sides (12, 12 ') of said guide (11) to communicate with each other by means of said beam of electromagnetic waves arranged transversely to said guide (11).

4. Optical switch according to claim 2, characterized in that it comprises a contrast spring (17) to oppose the sliding of said screen element (10) inside said guide (11) in at least one direction of advance (X ).

5. Optical switch according to claim 2, characterized in that said interrupting means (7) comprise at least one slide (14) carrying said screen element (10) and mounted slidably along said guide (11) to guide said screen element (10) in interference with said beam of electromagnetic waves.

6. Optical switch according to claims 4 and 5, characterized in that said screen element (10) is mounted inside a seat (15) arranged on said slide (14) and is kept inside it by deduction of compression of said contrast spring (7).

7. Optical switch according to claim 5, characterized in that said adjustment means (20) are operatively connected to said slide (14) to vary its stroke along said guide (11) so as to vary the degree of interference of said element of screen (10) with the beam.

8. Optical switch according to claim 5, characterized in that said slide (14) and said screen element (10) are equipped with first and second openings (18, 19) for the passage of the electromagnetic wave beam with said element shield (10) in the non-interference position.

9. Optical switch according to claim 7, characterized in that said adjustment means (20) comprise at least one screw (21) engaged in a threaded hole (22) obtained on said slide (14), and having its lower end ( 23) acting on said shield element (10) to vary its position inside said seat (15).

10. Optical switch according to claim 9, characterized in that said lower end (23) of said screw (21) has an inclined surface which abuts against a corresponding side (24) of said screen element (10) to move it inside said seat (15) in a direction (X) substantially orthogonal to the screwing axis (Z).

11. Optical switch according to claim 9, characterized in that said box-like body (3) is provided with an upper opening (26) to allow access to the head (27) of said screw (21).

Optical switch according to claim 1, characterized in that said box-like body (3) is provided with a front opening (28) through which it is possible to operate said actuating means (4) from the outside.

13. Optical switch according to claims 11 and 12, characterized in that it provides a containment casing (2) having a second lid (31) for closing an access opening (32), at least one access door (33) ) to access said electrical connection means (9), at least one control pusher (34) passing through a side wall (35) of said casing (2) and having an internal end (36) acting on said actuating means ( 4) and an outer end (37) intended to abut with organs or parts of machines susceptible to handling.

Optical switch according to claim 13, characterized in that the head (27) of the screw (21) is accessible through said access opening (32) and said upper opening (26) by opening said second cover (31).

15. Optical switch according to claim 1, characterized in that said electrical connection means (9) comprise at least one terminal board with at least two terminals for powering the switch (1) and with at least one output terminal for detecting the status switch (1) itself.

16. Optical switch according to claim 1, characterized in that said electrical signal is of the digital type.

17. Optical switch according to claim 1, characterized in that said beam of electromagnetic waves generated by said emitter (5) is modulated.

18. Optical switch according to claim 1, characterized in that said electronic amplification circuit (8) is protected against overvoltages or against short circuits transmissible by said electrical connection means (9).