ITVI980169A1 - Assieme interruttore di sicurezza a chiave. - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

Campo di applicazione

La presente invenzione si riferisce in generale al settore degli ausiliari per la sicurezza industriale ed ha particolarmente per oggetto un assieme interruttore di sicurezza a chiave, particolarmente adatto per l'uso in ambienti fortemente sporchi ed inquinanti.

Stato della Tecnica

Gli interruttori del tipo sopra indicato sono normalmente impiegati per bloccare sportelli di armadi o barriere di protezione di macchine ed impianti industriali aventi organi pericolosi in movimento, quali seghe, rotori, utensili o lame, nei quali i tempi di accesso alle aree interessate da tali organi sono inferiori al tempo di arresto della macchina o impianto.

Tali interruttori sono essenzialmente costituiti da due distinti elementi, segnatamente un corpo scatolare che alloggia al suo interno una serie di contatti elettrici collegati con il circuito di alimentazione della macchina, ad esempio con una bobina o relais di comando, ed un elemento a forma di chiave inseribile in una o più feritoie del corpo scatolare per commutare i suddetti contatti elettrici. Preferibilmente, il corpo scatolare viene ancorato al telaio della macchina o impianto, l'elemento a chiave è fissato allo sportello o barriera mobile in posizione affacciata ad una feritoia del corpo scatolare.

Per ragioni di sicurezza, nel corpo scatolare sono previsti organi di bloccaggio agenti sull'elemento a chiave per bloccarlo nella sua posizione inserita nel corpo scatolare fino a quando gli organi mobili pericolosi non si sono completamente arrestati. Per azionare gli organi di bloccaggio è previsto un apposito sensore che rileva la fermata degli organi pericolosi o un interruttore a tempo che invia un segnale dopo un tempo maggiore di quello di arresto degli stessi.

Quando un operatore vuole aprire lo sportello o barriera, dovrà dapprima premere un pulsante posto sul quadro elettrico della macchina, in modo tale che le parti pericolose della macchina comincino a decelerare progressivamente. Quando il sensore rileverà la condizione di “organo pericoloso fermo", invierà automaticamente un segnale elettrico agli organi di bloccaggio, sbloccando la chiave e consentendo l'apertura dello sportello o barriera.

Esempi di interruttori di sicurezza del tipo sopra indicato sono illustrati nei brevetti statunitensi No. 4,904,829, 5,584,378, nelle domande europee No. 0 553 885, 0 817 227, 0 814 490, nelle domande intemazionali WO No. 95/06323, 95/18457, 96/33504 e nelle domande tedesche No. 3309372 e 371 0079.

Un problema che si pone per tali noti interruttori è connesso con l'ambiente operativo. Infatti, se essi sono applicati a macchine ed impianti che operano in ambienti particolarmente sporchi ed inquinanti, quali ad esempio cementifici, macchine movimento terra, impianti di betonaggio, impianti di produzione di mattonelle, impianti per la lavorazione di materiali lapidei, essi sono facilmente soggetti ad avarie e malfunzionamenti. Infatti, le polveri disperse nell'ambiente possono depositarsi sull'elemento di azionamento o nel corpo scatolare creando sugli stessi veri e propri strati aderenti di materiale di notevole consistenza. Progressivamente, lo spessore di tali strati può aumentare e raggiungere anche qualche millimetro, e può interessare i delicati meccanismi di riconoscimento delle chiavi provocandone in breve tempo il grippaggio e la messa fuori uso.

Per risolvere questo problema è stato messo a punto un dispositivo di riconoscimento di tipo magnetico, descritto nel brevetto statunitense n. 5254879, essenzialmente costituito da due componenti protetti da rispettivi involucri, da una parte un semplice magnete permanente con funzioni di generatore di campo magnetico, dall'altra un interruttore elettrico racchiuso in un'ampolla (REED) che si chiude in presenza del campo generato dal magnete permanente. Inoltre, per evitare di alterare il funzionamento dell'interruttore avvicinando all'ampolla un secondo magnete simile al primo, al dispositivo di riconoscimento magnetico è stato associato un sistema di decodifica personalizzato di tipo analogico (onde radio, radar, ecc.) ovvero digitale (EPROM).

Per tentare di utilizzare i tradizionali interruttori a chiave a riconoscimento meccanico in ambienti molto sporchi ed inquinanti, nel brevetto tedesco No. 4209086 è prevista una guarnizione a labbro in gomma o materiale similare applicata al margine della feritoia di ingresso dell'elemento di azionamento a chiave, in modo da limitare la penetrazione di polveri e sporco.

Dal brevetto britannico No. 20521 58 è noto un interruttore a chiave che prevede un elemento di azionamento a chiave provvisto di un magnete permanente e di un'estremità rastremata. Il magnete permanente serve a spostare una lamella di materiale isolante interposta tra due contatti elettrici presenti nel corpo scatolare, i quali sono successivamente chiusi dall'estremità rastremata dell'elemento di azionamento.

Dalla domanda di brevetto europea NO. 0 837 485 è noto un interruttore di sicurezza a chiave avente tutte le caratteristiche appartenenti allo stato della tecnica ed indicate nel preambolo della rivendicazione 1 , ed avente inoltre un dispositivo di riconoscimento o decodifica dell'elemento a chiave di tipo sia elettronico che meccanico, simile a quelli di alcuni sistemi antifurto per autoveicoli. In una forma di realizzazione preferita, il dispositivo di riconoscimento elettronico è essenzialmente costituito da una serie di sensori ad effetto Hall posti su una parete della feritoia di inserimento e contrapposti ad una corrispondente serie di magneti permanenti fissati sull'elemento a chiave. La tensione rilevata dai sensori ad effetto Hall viene confrontata con valori predeterminati e caratteristici di ogni chiave.

Questo interruttore ha l'inconveniente di presentare una notevole complessità ed un costo relativamente elevato a causa della presenza di un sistema di riconoscimento della chiave sia meccanico che elettronico. Inoltre, la presenza del sistema di riconoscimento meccanico costituisce un inconveniente poiché è soggetto ai rischi di stratificazione dello sporco e della polvere ed a conseguenti grippaggi e/o rotture.

Presentazione dell’invenzione

Uno scopo primario del presente trovato è quello di eliminare gli inconvenienti sopra lamentati realizzando un assieme interruttore di sicurezza a chiave che risulti particolarmente adatto all'uso in ambienti sporchi ed inquinati, con garanzia di funzionamento continuo almeno per un prolungato periodo di tempo.

Uno scopo particolare è quello di realizzare un assieme interruttore a chiave che possa essere facilmente pulito in modo da garantirne la funzionalità e l'efficacia mediante periodica manutenzione.

Un ulteriore scopo particolare è quello di realizzare un assieme interruttore di sicurezza a chiave che presenti una notevole semplicità costruttiva tale da risultare affidabile e intrinsecamente sicuro.

Un altro scopo particolare è quello di realizzare un assieme interruttore estremamente versatile, flessibile e di costo contenuto.

Questi scopi, nonché altri che meglio appariranno nel seguito, sono raggiunti da un assieme interruttore a chiave del tipo definito in premessa, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di riconoscimento è di tipo esclusivamente elettronico ed agente a distanza, detto elemento a chiave essendo conformato per entrare liberamente in detta feritoia con gioco minimo predeterminato.

Preferibilmente, l'elemento di azionamento a chiave comprende un'estremità di inserimento di sezione trasversale sostanzialmente costante con superfici laterali sostanzialmente lisce.

Grazie a questa particolare configurazione, l'elemento di azionamento a chiave potrà essere liberamente inserito nella feritoia anche in presenza di ambienti sporchi ed inquinanti, evitando grippaggi e anomalie di funzionamento.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno maggiormente dalla descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva deH’assieme interruttore a chiave secondo il trovato, illustrata a titolo di esempio non limitativo con l'ausilio degli allegate tavole di disegni in cui:

la FIG. 1 rappresenta una vista generale prospettica e parzialmente esplosa di un assieme interruttore a chiave secondo il trovato;

la FIG. 2 rappresenta una vista frontale dell'assieme di Fig. 1 parzialmente sezionata secondo un piano assiale di traccia ll-ll, in una prima posizione operativa;

la FIG. 3 rappresenta una vista laterale dell'assieme di Fig. 2 parzialmente sezionata secondo un piano assiale di traccia lll-lll;

la FIG. 4 rappresenta una vista laterale dell'assieme di Fig. 3 in una prima fase operativa;

la FIG. 5 rappresenta una vista laterale del'assieme di Fig. 4 in una seconda fase operativa.

Descrizione dettagliata di un esempio di realizzazione preferito Con riferimento alle figure citate, un assieme interruttore a chiave secondo il trovato, indicato globalmente con il numero di riferimento 1 , comprende un corpo scatolare 2, di forma sostanzialmente parallelepipeda con asse principale V, ed un elemento di azionamento 3 a forma di chiave. Il corpo scatolare 2 è preferibilmente ancorato al telaio di una macchina o impianto, provvisto di organi pericolosi in movimento e non illustrati sui disegni, mediante viti 4. Il corpo 2 presenta su una parete laterale ed in prossimità di una sua porzione di estremità assiale almeno una feritoia passante 5 per l'inserimento dell'elemento di azionamento a chiave 3.

Nella forma rappresentata, su ognuno dei quattro lati del corpo 2 è prevista una feritoia 5 in modo da consentire l'inserimento dell'elemento di azionamento a chiave 3 da ogni lato.

L'elemento 3 può essere così fissato alla parte mobile di una protezione o barriera della macchina o impianto, anch'essa non rappresentata sui disegni, in posizione affacciata ad una delle feritoie 5 del corpo 2.

Il corpo scatolare 2 alloggia al suo interno un circuito elettrico di sicurezza, Indicato globalmente con il numero di riferimento 6, avente connettori di estremità 7, 8 collegati ad un relais generale della macchina o impianto per comandarne avviamento o l'arresto in risposta all'inserimento ed all'estrazione dell'elemento di azionamento 3 nella feritoia 5.

All'interno del corpo 2 è inoltre posizionato un organo di bloccaggio o chiavistello elettromagnetico 9, comprendente un indotto sostanzialmente cilindrico 10 avvolto da un elettromagnete 11 , il quale indotto sporge dall'estremità superiore dell'avvolgimento 11 e può inserirsi in un foro 12 realizzato nella porzione rettilinea 12' dell'elemento di azionamento 3 quando quest'ultimo è inserito nella feritoia 5, bloccandolo stabilmente ed impedendone la estrazione fino a quando gli organi pericolosi della macchina sono ancora in movimento.

Opportunamente, l'indotto 10 presenta un'appendice 10' sporgente dalla parte inferiore dell'avvolgimento 11 la cui funzione sarà chiarita nel seguito.

Infine, nel corpo 2 è posto un dispositivo di riconoscimento atto a rilevare la posizione di detto elemento di azionamento per fornire il consenso all'attivazione del chiavistello elettrico 9.

In accordo con l'invenzione, il dispositivo di riconoscimento è di tipo esclusivamente elettronico agente a distanza, e l'elemento a chiave 3 è conformato per entrare liberamente nella feritoia 5 con gioco minimo predeterminato s.

Opportunamente, l'elemento di azionamento 3 presenta una porzione di estremità rettilinea 12 avente una sezione trasversale costante, di forma simile e di dimensioni inferiori a quelle della feritoia 5, e superfici laterali sostanzialmente lisce. Così, all'atto dell'inserimento della porzione 12' dell'elemento 3, il gioco s sarà distribuito in modo sostanzialmente uniforme lungo l'intero perimetro C della sezione trasversale della porzione 12' dell'elemento 3 e non vi sarà alcuna interazione meccanica tra i due elementi dell'assieme interruttore. La presenza del gioco ≤, pari anche a qualche millimetro, consentirà un funzionamento ottimale anche in ambienti fortemente sporchi ed inquinanti in quanto le stratificazioni sull'elemento di azionamento non costituiranno una causa di grippaggio per un periodo sufficiente ad effettuare una manutenzione periodica ed una pulizia accurata delle parti in movimento.

Secondo il trovato, il dispositivo di riconoscimento è un interruttore di prossimità a funzionamento magnetico.

In particolare, l'interruttore di prossimità a funzionamento magnetico è costituito da un'ampolla 13, denominata comunemente reed, che alloggia al suo interno contatti elettrici che si chiudono se nelle vicinanze è presente un flusso magnetico. L'ampolla 13 è destinata ad cooperare con un magnete permanente 14 fissato all'elemento di azionamento a chiave 3, in una porzione di estremità 1 5 di quest'ultima in modo tale da risultare prossima all'ampolla 13 adiacente alla feritoia di inserimento 5.

Più precisamente, un'ampolla magnetica è 13 posta in prossimità di ogni feritoia 5 del corpo 2 e tutte le ampolle sono collegate tra loro in parallelo tramite una prima schedina integrata 13'. Così, inserendo l'elemento di azionamento 3 in una qualsiasi delle quattro feritoie 5, si otterrà un segnale emesso dal dispositivo di riconoscimento 13.

Eventualmente, il dispositivo di riconoscimento 13, 14 potrà comprendere un transponder o un rice-trasmettitore radar, non illustrati nei disegni, in modo da evitare la decodifica con mezzi del commercio.

Le ampolle 13 che formano il dispositivo di riconoscimento sono collegate in parallelo al circuito elettrico di sicurezza 6, in particolare ad una sua prima sezione 15 che comprende una prima coppia di contatti elettrici 16, 17 fissati su una seconda schedina integrata 15' perpendicolare alla prima. Mediante un apposito operatore integrato, anch'esso integrato sulla schedina 15', i due contatti 16, 17 potranno essere chiusi in risposta ad un segnale generato da una qualsiasi delle ampolle 13 del dispositivo di riconoscimento, all'atto dell'inserimento dell'elemento di azionamento 3 nella corrispondente feritoia 5.

Il circuito elettrico di sicurezza 6 comprende inoltre una seconda coppia di contatti elettrici 18, 19 collegati alla prima coppia di contatti elettrici 16, 17 mediante un ponticello 18' e posti all'interno di un involucro 20 di materiale isolante. Dall’involucro 20 sporge un pulsante 21 che serve a commutare lo stato dei contatti 18, 19.

Come visibile dalla Fig. 3, quando il magnete 11 non è eccitato l'indotto 10 è bloccato nel foro 12 dell'elemento di azionamento 3, la sua l'estremità 10' è distanziata dal pulsante 21 dell'involucro ed i contatti 18, 19 sono normalmente chiusi. Al contrario, quando il magnete è eccitato, come visibile dalla Fig. 4, l'indotto 10 è disimpegnato dal foro 12 e l'appendice 10' comprime il pulsante 21 determinando l'apertura dei contatti 18, 19.

Operativamente, quando la macchina o impianto sono in funzione e la barriera o sportello sono chiusi, l'organo di azionamento 3 è inserito completamente nella feritoia 5 e bloccato al suo interno dal chiavistello 9. Da un punto di vista elettrico, i contatti 16, 17, 18, 19 sono tutti chiusi ed il relais di azionamento della macchina o impianto è eccitato, come illustrato nella Fig. 3.

Quando l'operatore arresta la macchina o impianto e tutti gli organi pericolosi sono fermi, un sensore invierà un segnale elettrico aH'avvolgimento 1 1 del chiavistello 9 il quale aprirà i contatti 18, 19 e libererà l'elemento di azionamento a chiave 3 dal suo impegno con l'indotto 10.

L'operatore potrà così aprire manualmente lo sportello o barriera sfilando l'elemento di azionamento 3. Non appena quest'ultìma viene allontanata di qualche millimetro dalla feritoia, il flusso magnetico generato dal magnete permanente 14 ridurrà la sua influenza sull'ampolla 13 aprendo i suoi contatti elettrici e quindi aprendo anche i contatti 16, 17 della sezione 15 del circuito di sicurezza.

Da quanto precede, si deduce che l'assieme interruttore di sicurezza a chiave secondo il trovato raggiunge pienamente gli scopi prefissati ed in particolare si sottolinea la sua semplicità costruttiva, la sua affidabilità.

flessibilità e costo contenuto.

L'assieme interruttore dì sicurezza secondo il trovato è suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nel concetto inventivo definito nelle rivendicazioni allegate. Tutti i particolari potranno essere sostituiti con altri equivalenti senza uscire dall'ambito del trovato.

Claims (13)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1 . Assieme interruttore di sicurezza, comprendente un corpo scatolare (2) ancorabile ad una parte fissa di una protezione o barriera di una macchina o impianto e provvisto di una o più feritoie (5), un elemento di azionamento (3) ancorabile ad una parte mobile di detta protezione ed inseribile in una qualsiasi di dette feritoie (5), detto corpo (2) alloggiando al suo interno un circuito elettrico di sicurezza (6) destinato a chiudere/aprire selettivamente un relais generale o una sicurezza di detta macchina o impianto all'atto dellinserimento/estrazione di detto elemento di azionamento (3), organi di bloccaggio (9) atti a bloccare selettivamente detto elemento di azionamento (3) in posizione inserita in una feritoia. (5) fino a quando gli organi pericolosi della macchina o impianto sono ancora in movimento, un dispositivo di riconoscimento (13) atto a rilevare la posizione di detto elemento di azionamento (3) per fornire il consenso alla chiusura di detto interruttore di sicurezza (6), caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di riconoscimento (13) è di tipo esclusivamente elettronico agente a distanza, detto elemento di azionamento (3) essendo conformato per entrare liberamente in detta feritoia (5) con gioco minimo (s) predeterminato.
2. 2. Assieme di interruttore di sicurezza a chiave secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detto elemento di azionamento (3) presenta un'estremità di inserimento (12') con sezione trasversale sostanzialmente costante e superfici laterali lisce in modo da evitare qualsiasi interferenza meccanica con detta feritoia (5).
3. 3. Assieme di interruttore di sicurezza a chiave secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di riconoscimento (13) è un interruttore di prossimità a funzionamento magnetico.
4. 4. Assieme di interruttore di sicurezza a chiave secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detto interruttore di prossimità (13) a funzionamento magnetico è un'ampolla con contatti magnetici atta a cooperare con un magnete permanente (14) fissato a detto elemento di azionamento (3).
5. 5. Assieme di interruttore di sicurezza a chiave secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dai fatto che un'ampolla (13) con contatti magnetici è posta in prossimità di ogni feritoia (5), tutte dette ampolle (13) essendo collegate in parallelo a detto circuito di sicurezza (6).
6. 6. Assieme di interruttore di sicurezza a chiave secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detto magnete permanente (14) è fissato a detto elemento di azionamento (3) in modo da risultare in prossimità di detta ampolla (13) quando detto elemento di azionamento (3) è inserito in detta feritoia (5).
7. 7. Assieme di interruttore di sicurezza a chiave secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di riconoscimento include un trasponder.
8. 8. Assieme dì interruttore di sicurezza a chiave secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di riconoscimento comprende inoltre un assieme trasmettitore-ricevitore radar.
9. 9. Assieme di interruttore di sicurezza a chiave secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detti organi di bloccaggio comprendono un chiavistello elettromagnetico (9) comprendente un indotto (10) avvolto da un elettromagnete (11).
10. 10. Assieme interruttore elettrico di sicurezza secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detto circuito elettrico di sicurezza (6) comprende una prima coppia di contatti elettrici (16, 17) operativamente connessi a detto dispositivo di riconoscimento (13) e mobili tra una posizione di apertura con detto elemento di azionamento (3) completamente estratto ed una posizione di chiusura con detto elemento di azionamento (3) completamente inserito.
11. 1 1 . Assieme interruttore elettrico di sicurezza secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detto circuito elettrico di sicurezza (6) comprende una seconda coppia di contatti elettrici (18, 19) collegati in serie a detta prima coppia di contatti elettrici (16, 17) mediante un ponticello elettrico (18').
12. 12. Assieme interruttore elettrico di sicurezza secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che detta seconda coppia di contatti elettrici (18, 19) sono normalmente chiusi con detto chiavistello elettromagnetico (9) non eccitato e con detto elemento di azionamento (3) bloccato da detto chiavistello magnetico (9).
13. 13. Assieme interruttore elettrico di sicurezza secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che l'indotto (10) di detto chiavistello elettromagnetico (9) presenta un'appendice (10') atta ad interagire con un pulsante (21 ) di commutazione di detta seconda coppia di contatti elettrici (18, 19) quando detto chiavistello elettromagnetico (9) viene eccitato da un comando esterno.