ITVI20080170A1 - Dispositivo di sicurezza per un cancello o per una porta scorrevole azionata da un motore - Google Patents

Description

Descrizione

Il presente trovato riguarda un dispositivo di sicurezza per un cancello o per una porta scorrevole azionati da un motore, secondo la parte generale della rivendicazione 1.

L’applicazione delle recenti direttive europee per il settore delle automazioni per porte e cancelli, in particolare la direttiva macchine e la sua norma di applicazione EN 13241-1, obbliga il costruttore di una porta motorizzata all’ installazione di accessori con la funzione di prevenire o ridurre gli effetti dell’urto o lo schiacciamento di persone, animali o cose presenti nel raggio di manovra dell’anta. La stessa normativa obbliga, in molte condizioni di installazione, ad installare almeno un dispositivo di fotocellule. Nell’uso comune sono applicate coppie di fotocellule installate ai pilastri del varco di accesso del cancello o della porta, dalla parte interna o esterna dello stesso e ad altezze variabili in funzione dell’ utilizzo della porta. La sicurezza meccanica dell’impianto nei confronti dell’ utilizzatore o del pubblico che accede all’area di manovra della porta non è però sufficientemente garantita dalla presenza di sole fotocellule. Infatti, il loro intervento copre il solo segmento che unisce trasmettitore e ricevitore, lasciando priva di protezione l’area al di sopra e al di sotto di detto segmento. Per questo motivo le norme europee e intemazionali prescrivono delle misure aggiuntive, in quanto Γ installazione di una o più coppie di fotocellule per il rilevamento della presenza non è una misura considerata di per sé sufficiente a garantire la sicurezza di un impianto, in particolare nei casi in cui l’area di manovra sia accessibile al pubblico e gli utilizzatori non siano sufficientemente addestrati all’uso. Ad esempio, si prevede la possibilità di applicare, in combinazione con un dispositivo di rilevamento della presenza costituito da una coppia di fotocellule, uno o più dispositivi sensibili alla pressione esercitata dall’ ostacolo sulla parte mobile dell’anta, che intervengono quando il bordo dell’anta è già in contatto con l’ostacolo, con la funzione di ridurre gli effetti negativi, provvedendo ad arrestarle o ad invertirne il moto. Caratteristica richiesta è la limitazione delle forze istantanee che si sviluppano durante l’impatto dell’anta contro un ostacolo e che entro un breve tempo dopo P impatto la forza ancora agente sullo stesso scenda a valori molto bassi, tipicamente minori di 25N. In alcune soluzioni costruttive proposte dall’industria operante nel settore di questi prodotti questi dispositivi sono integrati nella centralina di controllo, essendo sensibili ad una o più variabili legate indirettamente alla pressione esercitata dall’ostacolo sull’anta, ad esempio la corrente assorbita dal motoriduttore o la velocità di rotazione di elementi del gruppo di riduzione. In alternativa, dispositivi sensibili alla pressione sono applicati direttamente a un bordo dell’anta da proteggere, collegati alla centrale di controllo del motore e alimentati con un cablaggio. L’azione meccanica di un ostacolo sulla parte deformabile del dispositivo ha diversi effetti: la soluzione più diffusa chiude un contatto attraverso un microinterruttore azionato da un cavo esteso lungo il profilo, oppure attiva un pressostato inserito in un volume stagno ricavato all’interno del profilo, o ancora ostruisce un fascio luminoso all 'interno di una camera che si sviluppa nella lunghezza del profilo, oppure ancora mette in contatto due strisce elettricamente conduttrici posizionate all’interno del profilo, poste in parallelo ad una resistenza di valore elevato (in genere 8,2 kOhm). Se il peso o la velocità di manovra dell’anta sono elevati, la limitazione delle forze entro i limiti previsti dalla normativa di riferimento può essere un problema per un sistema integrato nell’ unità di controllo del motore. In questo caso l’applicazione di una protezione non integrata risulta una scelta obbligata. Questi dispositivi hanno tempi di risposta inferiori e l’elemento sensibile è costituito da un profilo a deformazione programmata, sufficiente a dissipare gran parte dell’energia cinetica e ad invertire il moto prima che le forze applicate all’ostacolo raggiungano valori eccessivi. Molti dei prodotti esistenti sul mercato per la loro attivazione necessitano di una logica di funzionamento diversa a seconda che il segnale ricevuto dal dispositivo di comando del cancello o porta sia relativo all’attivazione della fotocellula o al verificarsi di un impatto. Ciò è essenzialmente determinato dal fatto che i dispositivi di protezione dall’impatto, che funzionano sulla base della deformazione di un profilo, normalmente in gomma o altri materiali simili, non riescono, a causa della reazione del materiale alla deformazione, a garantire il rispetto delle prescrizioni di normativa alla forza residua dopo l’impatto e quindi richiedono l’inversione del moto del cancello, in modo da annullare detta forza residua.

Poiché il movimento dell’anta è di scorrimento rispetto a parti fisse, è necessario prevedere mezzi di collegamento che, allo stato dell’arte, sono costosi, complessi da installare ed antiestetici. I cablaggi possono essere di tipo estensibile (ad esempio cavi spiralati) semplici, poco costosi ma antiestetici e a volte inaffidabili, dato l’impiego in condizioni esterne, oppure sono applicati dei sistemi di connessione a scorrimento che sono complessi, poco affidabili e costosi.

Alcune soluzioni sono state proposte per ovviare a questo inconveniente: ad esempio sono comunemente adottati sistemi di trasmissione radio o ottica per permettere l’invio di un segnale di rilevamento ostacoli alla centralina di controllo.

Nella pubblicazione EP 1 529 913 è descritto un sistema di sicurezza per cancelli motorizzati, costituito da un trasmettitore in grado di generare un segnale infrarosso applicato all’anta mobile e collegato a una costa sensibile, accoppiato a una ricevente che è applicata alla parte fissa e collegata con l’unità di controllo dell’ impianto. In caso di funzionamento normale del cancello remissione del segnale infrarosso è continua, nel caso in cui invece la barra sia attivata da una pressione esercitata da un ostacolo, remissione è interrotta e ciò si traduce in un comando di fermata del motore di manovra. Il sistema ha quindi il vantaggio di svincolare l’ installazione dalle necessità di cablaggi, ma obbliga l’utente alla sostituzione periodica della batteria per l’alimentazione del circuito pilota della costa, che non essendo alimentato da alcun conduttore ha bisogno di una sorgente di alimentazione interna.

Nella pubblicazione W006051060 è descritto un sistema di sicurezza che implementa lo stesso principio con un protocollo di trasmissione del segnale che ottimizza il consumo di energia della trasmittente e del suo circuito pilota, variando la frequenza di trasmissione in funzione dello stato del motore di azionamento e aumentando in questo modo la durata della batteria. Questa soluzione riduce la frequenza di sostituzione della batteria, ma non risolve il problema in modo definitivo.

Nella pubblicazione EP 1 739265 si descrive un sistema di sicurezza realizzato con una coppia di riceventi-trasmittenti, in cui un elemento fisso della coppia è alimentato e collegato alla centrale di controllo del motore attraverso un cablaggio, mentre l’elemento mobile fissato all’anta scorrevole è alimentato da un fotodiodo che sfrutta la radiazione emessa dall’elemento fisso per caricare una batteria interna ed è collegato alle coste attive fissate sulla stessa anta. L’efficacia della trasmissione varia in funzione della distanza tra trasmittente e ricevente, rendendo problematico il caso in cui la porta resta aperta per lunghi periodi, per esigenze dell’utilizzatore.

Scopo del presente trovato è quello di realizzare un’apparecchiatura per la messa in sicurezza di un cancello o di una porta scorrevole motorizzata, che soddisfi i requisiti normativi ed elimini gli inconvenienti presenti nelle soluzioni fm qui elencate. In particolare, la soluzione elimina in modo definitivo l’esigenza di alimentare l’elemento mobile con qualsivoglia forma di energia, combinando la funzione di rilevamento presenza lungo la traiettoria di manovra del cancello e quella di rilevamento della pressione esercitata sui profili dell’anta da un ostacolo, svincolando l’installatore dalla necessità di collegamenti elettrici mobili e dalla sostituzione periodica della batteria di alimentazione; il tutto avviene senza significativi aumenti di costo.

Questi e ulteriori vantaggi della presente invenzione saranno meglio compresi con l’aiuto dei disegni allegati, da considerare come esemplificazione pratica di realizzazione, ma non per questo limitativi della soluzione. In particolare:

- la fig. 1 (tav. I) rappresenta una vista generale di un impianto di automazione di un cancello scorrevole, con un esempio di applicazione del sistema di sicurezza;

- la fig. 2 (tav. II) rappresenta una vista dall’alto dello stesso impianto di automazione con alcuni ulteriori sviluppi;

- la fig. 3 (tav. III) rappresenta una sezione longitudinale dello schema di realizzazione del meccanismo d’azionamento dello specchio riflettore sull’elemento mobile in funzione della pressione esercitata sulla barra sensibile da un ostacolo;

- la fig. 4 (tav. IV) rappresenta l’ancoraggio tra parte mobile e braccetti a pantografo;

- la fig. 5 (tav. V) rappresenta una vista dall’alto dell’impianto, nel caso in cui la forza applicata abbia una componente ortogonale al movimento del cancello. Nella presente descrizione si farà riferimento a un cancello scorrevole orizzontale, essendo questo ovviamente uno solo dei possibili sviluppi dell’idea che è trasferibile ad altre tipologie di applicazioni.

Nella figura 1 è rappresentato un varco di accesso 1 chiuso da un’anta 2 di cancello 3; detta anta scorre su ruote lungo il binario 4, tra due parti fisse 5 e 6 nella posizione di apertura e chiusura. Il cancello è azionato da un motoriduttore 7, che integra una centrale di controllo 8 ed un ricevitore in radiofrequenza 9 ed è comandato da un radiocomando 10, oppure da uno o più comandi fìssi cablati 11. L’impianto può essere dotato di una luce di segnalazione 12 e di una coppia di fotocellule 13 applicate sulle parti fisse laterali. L’ implementazione qui descritta dell’oggetto del presente trovato è costituita da una barra sensibile alla pressione 14, composta da un elemento mobile 15, accoppiato ad un profilo base 16 fissato al bordo del cancello ed un dispositivo fotoelettrico 17 costituito da un elemento trasmettitore 18, da un elemento ricevitore 19 e da un circuito pilota 20, a sua volta collegato con il dispositivo di controllo del cancello.

Nell’elemento mobile 15 della barra sensibile alla pressione 14, in posizione opposta al dispositivo fotoelettrico 17, è ricavata un’apertura 21 per il passaggio del raggio 22 emesso dal trasmettitore del dispositivo suddetto, fino ad uno specchio riflettore 24 costituito da almeno un elemento preferibilmente polarizzatore e posizionato in un vano 25 della parte mobile 15. Nella fig. 2 sono rappresentati, nella vista superiore, il raggio 22, proveniente dal dispositivo fotoelettrico 17 ed il raggio 23 riflesso dallo specchio 24 e costituito da una radiazione ottica, preferibilmente polarizzata ortogonalmente rispetto al raggio emesso 22. La polarizzazione permette di eliminare riflessioni di disturbo su altre parti deir anta e di distinguere la radiazione riflessa dallo specchio da questi disturbi. La figura 3 rappresenta il vano 25 in cui è posizionato lo specchio 24 che è preceduto da un otturatore 26 costituito da uno o più elementi basculanti 27, fissati ai lati dell’involucro ad una staffa mobile 28. Quando l’otturatore 26 è aperto, lo specchio riflette il raggio 22, generando il segnale ottico 23 nella direzione di 17. In assenza di ostacoli sul varco di accesso il ricevitore 19 del dispositivo 17 riceve il segnale ottico 23 e lo stato del dispositivo di sicurezza è di riposo: il motore può iniziare o continuare l’azionamento dell’anta del cancello nei due sensi di apertura e chiusura.

In caso contrario, l’interposizione di un ostacolo sul varco di accesso o la presenza di una forza significativa esercitata sull’elemento mobile 15 della barra sensibile alla pressione 14 determinano la chiusura di un otturatore 26 anteposto allo specchio polarizzatore, oscurando il raggio 22 e il raggio 23, traducendo la mancanza ricezione nel ricevitore 19 in un segnale appropriato inviato dal circuito pilota 20 del dispositivo fotoelettrico alla centrale di controllo del motoriduttore 8 per eseguire istruzioni adeguate a garantire la sicurezza dell’ installazione, come, per esempio, l’arresto e/o l’inversione del moto dell’anta.

In fig. 3 è rappresentato l’elemento 25 sede dello specchio polarizzatore 24; si vede inoltre che l’otturatore, in posizione di apertura, è costituito da almeno un elemento oscurante 27 a bascula. E’ pure presente una staffa laterale 28 mobile a cui è solidale detto elemento 27, un cavo di azionamento 29 dell’otturatore 26, collegato aH’elemento mobile 15 della barra sensibile alla pressione 14, almeno una molla di reazione 30 tra elemento mobile e fìsso del profilo ed un gancio 31 di tenuta tra elemento mobile e fisso 16. Come si vede in figura, la rotazione degli elementi oscuranti 27 avviene lungo un angolo retto, da una posizione orizzontale superiore che apre Γ otturatore, a una posizione verticale inferiore, che invece chiude completamente l’otturatore. La forza esercitata sull’elemento mobile 15 della barra sensibile alla pressione 14 svincola il cavo 29 liberando in rotazione, grazie alla forza di gravità, gli elementi oscuranti 27 dello specchio 24, chiudendo quindi P otturatore 26, intercettando il raggio 22 e generando un segnale per eseguire istruzioni adeguate a garantire la sicurezza dell’installazione, come per esempio l’arresto e/o l’inversione del moto dell’anta.

La rottura del cavo di collegamento 29 tra l’elemento mobile 15 e l’otturatore 26 provoca altresì la chiusura dell’otturatore, per caduta degli elementi oscuranti 27, rendendo il sistema protetto da eventuali guasti o rotture del cavo 29.

Per avere un funzionamento corretto, l’elemento mobile 15 della barra sensibile alla pressione 14 deve spostarsi sempre in modo parallelo alla parte fissa 16 della stessa e ciò è assicurato dal sistema a pantografo formato dagli elementi 32. Detto sistema ha una particolare configurazione che permette, durante le fasi d’installazione e di produzione della barra 14 sensibile alla pressione, di assemblare e disassemblare l’elemento mobile da quello fisso, semplicemente allontanandolo al massimo della sua corsa, in modo che i perni sagomati 33 escano dalle sedi 34 opportunamente dimensionate per permettere la fuoriuscita dei perni 33 quando sono orientati in modo corrispondente alla massima corsa. Un sistema di aggancio 31 impedisce l’uscita dei perni dalle sedi durante l’uso normale.

In aggiunta alla configurazione qui descritta, nulla impedisce che sia possibile utilizzare una barra sensibile alla pressione 14 anche sulle parti fisse, ad esempio per proteggere i punti di cesoiamento e di convogliamento che si creano tra pilastro e anta scorrevole. È altresì possibile proteggere il bordo secondario dell’anta applicando ima seconda barra sensibile alla pressione dalla parte opposta al movimento di apertura dell’anta.

Questi esempi sono illustrati in fig. 2, che rappresenta una vista dall’alto di una installazione, in cui il dispositivo di protezione descritto è applicato in più punti di rischio individuati in fase di installazione.

In generale è da rimarcare come la particolare implementazione fin qui descritta unisca, nel suo funzionamento, le caratteristiche di una fotocellula, nella quale l’intercettazione del raggio è condizione sufficiente per un determinato comportamento del cancello o porta automatica e le caratteristiche di una barra sensibile alla pressione, nella quale una forza esercitata su un qualsiasi punto dell’elemento mobile della stessa provoca l’esecuzione di istruzioni adeguate a garantire la sicurezza dell’ installazione, come per esempio l’arresto e/o l’inversione del moto dell’anta.

Risulta una peculiarità della presente invenzione la possibilità di ottenere una forza residua molto ridotta alla fine della corsa, con un valore inferiore al minimo ammesso dalle normative attualmente in vigore, pari a 25N. In questo caso le normative stesse permettono di avere la stessa risposta in termini di comportamento del cancello o porta motorizzata, sia che esso riceva un segnale di intervento delle fotocellule, sia che esso riceva un segnale di intervento della limitazione delle forze operative dovuta all’urto contro un ostacolo. In questo caso è evidente il vantaggio del presente trovato, poiché il numero di collegamenti e la complessità della logica implementata nell’ automatismo è molto minore in caso di coincidenza del segnale di fotocellula e di limitazione delle forze operative.

In altre situazioni di installazione si potrebbe desiderare che il raggio trasmesso ed il raggio riflesso non attraversino la luce di passaggio del cancello, in modo da poter avere la segnalazione solo nel caso di impatto e non di passaggio attraverso il cancello. In questo caso è possibile una implementazione in cui il trasmettitore ed il ricevitore del segnale sono collocati in prossimità dell’attuatore che muove il cancello ed il riflettore è posto lateralmente alla barra, essendo orientato verso Pattuatore.

Detta situazione di implementazione è mostrata in fig 2, dove il dispositivo fotoelettrico 17 è installato lateralmente all’attuatore 7 con il trasmettitore ed il ricevitore orientati in modo da inviare e ricevere un segnale in direzione del riflettore, essendo esso preceduto dall’otturatore, che viene azionato dal movimento dell’elemento mobile della barra sensibile alla pressione che determina l’allentamento della tensione del filo e, mediante l’azione del peso, determina la chiusura dell’otturatore.

Nell’uso pratico può accadere che vi sia un impatto con un veicolo o con altri oggetti mobili e che questo impatto provochi una rilevante componente di forza perpendicolare al movimento della parte mobile 15 della barra sensibile alla pressione 14. In questo caso potrebbero verificarsi dei danneggiamenti della stessa; per ovviare a questo inconveniente la realizzazione del dispositivo oggetto del presente trovato prevede degli elementi a snodo 32 fra la parte fissa 16 dello stesso 14 e il punto in cui la barra sensibile alla pressione è fissata. Ciò è dettagliato in fig. 5. Qualora agisca una forza F 35 con una componente 36 trasversale al movimento della parte mobile 15 della barra sensibile alla pressione 14, le molle 30 permettono la traslazione dell’intera barra sensibile alla pressione 15, in modo da ridurre l’effetto della forza 35 stessa. Quale risultato aggiuntivo si ottiene un immediato disallineamento fra il riflettore 24 e il ricevitore 19, con conseguente immediata segnalazione al dispositivo di controllo 8 del motore del cancello o porta 7.

La presente implementazione è relativa ad un sistema di interruzione del raggio riflesso dovuta all’intervento di un otturatore, ma analoghe prestazioni si possono ottenere tramite sistemi che prevedano, in caso di intervento, lo spostamento del raggio riflesso tramite lo spostamento, la rotazione, la copertura del riflettore o attraverso altre misure analoghe.

L’esecuzione del trovato potrà variare per quanto riguarda la forma, le dimensioni, i materiali e la disposizione dei vari elementi senza uscire dall’ambito dell’idea adottata e restando quindi nell’ambito della tutela accordata dal presente brevetto.

Claims (9)

1. Rivendicazioni 1) DISPOSmVO DI SICUREZZA PER UN CANCELLO 0 PER UNA PORTA SCORREVOLE (3) AZIONATI DA UN MOTORE (7), costituito da: - un dispositivo fotoelettrico (17), posto sul lato fisso del varco di accesso (1), in opposizione all’anta di detto cancello o porta (2) e costituito da un ricevitore (19) e trasmettitore (18) di una radiazione o segnale; - da una barra sensibile alla pressione (14), costituita da una parte fissa (16) applicata lungo il profilo dell’anta di detto cancello o porta (2) e da una parte mobile (15); - da un circuito pilota (20), che controlla detto dispositivo fotoelettrico (17) e che è collegato al dispositivo di controllo del motore di azionamento della porta o cancello (3); - da uno specchio riflettore (24), in grado di riflettere, verso il ricevitore (19), la radiazione o segnale (22) generata dal trasmettitore (18), essendo detto riflettore (24) fissato all’anta del cancello (2) direttamente o attraverso parti di detta barra sensibile (14) e dotato di un otturatore (26), il dispositivo essendo caratterizzato dal fatto che una forza esercitata sulla parte mobile (15) di detta barra sensibile (14) provoca o permette la chiusura di detto otturatore (26) intercettando la radiazione (22) emessa da detto trasmettitore (18), impedendo o limitando la riflessione sulla superficie di detto specchio (24) nella direzione del ricevitore (19) che invia, attraverso detto circuito pilota (20), un segnale per eseguire istruzioni adeguate a garantire la sicurezza dell’ installazione alTunità di controllo (8) del motore di azionamento (7).
2. 2) DISPOSITIVO, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il circuito pilota (20) invia all’unità di controllo (8) un segnale dì arresto del motore di azionamento (7).
3. 3) DISPOSITIVO, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il circuito pilota (20) invia all’unità di controllo (8) un segnale di arresto del motore di azionamento (7) e di successiva inversione del moto.
4. 4) DISPOSITIVO, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che lo specchio riflettore (24) polarizza la radiazione riflessa (23) su un piano sostanzialmente ortogonale al piano in cui è emessa la radiazione dal trasmettitore (18), essendo il ricevitore a sua volta polarizzato su un piano ortogonale al segnale inviato dal trasmettitore.
5. 5) DISPOSITIVO, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la barra sensibile (14) è applicabile anche al profilo secondario (43) dell’anta del cancello o della porta (3), per proteggere l’area di movimentazione dell’anta (2) lungo il perimetro adiacente (44) al varco di accesso.
6. 6) DISPOSITIVO, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la barra sensibile (14) è applicabile tra una coppia di parti fisse laterali (6) al varco di accesso (1).
7. 7) DISPOSITIVO, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l’azionamento dell’otturatore (26) è comandato da un cavo (29) collegato alla parte deformabile di detta barra sensibile (14) in modo tale che in fase di rottura del cavo, mette l’otturatore in posizione di chiusura.
8. 8) DISPOSITIVO, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l’otturatore è costituito da almeno un elemento oscurante (27), collegato ad una staffa laterale (28), azionata da un cavo (29), tale che la rotazione di detto otturatore dalla posizione orizzontale, in apertura, alla posizione verticale, in chiusura, avviene per gravità.
9. 9) DISPOSITIVO, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di prevedere dei braccetti a pantografo collegati alla parte fissa (16) attraverso elementi a snodo (32), che permettono alla parte deformabile della barra (15) una traslazione perpendicolare (37) al movimento del cancello, per ridurre Γ effetto di una delle componenti (36) della forza (35) applicata.