ITVI990023A1 - Interruttore elettromeccanico di sicurezza a chiave con dispositivo disblocco. - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

Campo di applicazione

Il presente trovato trova applicazione nel campo degli interruttori elettromeccanici di sicurezza. Più precisamente, il trovato si riferisce ad un interruttore ad elettromagnete provvisto di un dispositivo di sblocco ausiliario azionabile dall’operatore.

Gli interruttori di sicurezza ad elettromagnete del tipo sopra indicato sono normalmente applicati a portelli di armadi o a barriere di accesso di macchine ed impianti industriali aventi organi pericolosi in movimento, quali seghe o lame, nei quali i tempi di accesso alle aree interessate da tali organi sono inferiori al tempo di arresto della macchina o impianto.

Questi interruttori hanno la caratteristica di presentare al loro interno, óltre ai comuni dispositivi di commutazione, almeno un elettromagnete che impedisce l’estrazione della chiave di comando per un tempo predeterminato fino all’arresto completo delle parti pericolose. Quando un operatore deve aprire lo sportello o la barriera di protezione provvista di una chiave di comando inserita nell’interruttore, preme un pulsante o un dispositivo similare che interrompe l’alimentazione elettrica della macchina determinando la progressiva decelerazione degli organi in movimento. Opportuni organi sensori rilevano quindi l'avvenuto arresto definitivo degli organi pericolosi e, a macchina ferma, inviano un segnale elettrico che eccita l’elettromagnete promuovendo il rilascio della chiave di comando.

Stato della tecnica

Generalmente, gli interruttori di sicurezza dello stato della tecnica sono provvisti di un dispositivo ausiliario di sblocco della chiave di comando, sotto forma di un meccanismo azionabile con un cacciavite oppure con vere e proprie chiavi associate a serrature del tipo a cilindro che svolgono le funzioni dell’elettromagnete qualora si presentino particolari condizioni operative della macchina. Ciò si rende necessario ad esempio nei seguenti casi:

- durante la fase di montaggio della macchina, quando l’elettromagnete non è ancora stato collegato alla rete elettrica, ed in tali condizioni è consentito aprire e chiudere lo sportello per accedere alla macchina stessa;

- qualora l’interruttore sia difettoso o inoperativo, nel qual caso è possibile accedere aH’armadio di controllo della macchina o impianto con l’ausilio della chiave di sblocco fornita in dotazione all’interruttore.

Sono noti alcuni interruttori elettromagnetici di sicurezza provvisti di dispositivi di sblocco della chiave di comando, ad esempio descritti nei documenti DE-U-8716018, DE-A-3710079 ed EP-A-869524.

Un inconveniente di tali noti interruttori è costituito dal fatto che essi sono di tipo fisso e sono installabili in un'unica posizione, ad esempio sul coperchio, sul lato o sul fondo dello sportello ovvero sulla barriera di protezione.

Queste posizioni univoche rendono talvolta problematico l'azionamento del dispositivo di sblocco, in quanto costringono i costruttori di macchine ad adeguare le protezioni della macchina alla posizione della chiave di comando e/o del dispositivo di sblocco.

E’ anche noto dal brevetto US-A-4904829 un interruttore comprendente tutte le caratteristiche enunciate nel preambolo della rivendicazione principale, nel quale il dispositivo di sblocco è inserito nella porzione di estremità dell'interruttore e possiede una serratura azionabile mediante una comune chiave per serratura a cilindro. L'elettromagnete è contenuto nella parte intermedia dell’involucro, tra la porzione nella quale si inserisce la chiave di comando ed il dispositivo di sblocco. Quest'ultimo è orientabile sui quattro lati dell’interruttore in modo da facilitarne il posizionamento verso l’esterno del lato più opportuno.

Un inconveniente di tale tipo noto di interruttori è costituito dal fatto che la posizione univoca del dispositivo di sblocco ad una estremità dell'interruttore impedisce che quest’ultimo possa essere dotato anche di una feritoia per la chiave di comando parallela all'asse longitudinale dell’interruttore, riducendone la versatilità.

Un altro inconveniente di tale tipo di interruttore è che per orientare la parte dell'involucro contenente la chiave di controllo e/o di quella contenente la chiave di sblocco, all’atto del montaggio dell’interruttore sulla macchina è necessario smontare anche il magnete. Ciò comporta un’operazione piuttosto laboriosa e da effettuarsi generalmente sul posto da parte di personale specializzato.

Un ulteriore inconveniente di tale interruttore della tecnica nota è quello di avere due ingressi diversi per i cavi di alimentazione elettrica, il primo per l'alimentazione dell'elettromagnete e il secondo per l’alimentazione della macchina stessa comandata dall’interruttore.

Un ulteriore inconveniente di tale interruttore è costituito dal notevole ingombro longitudinale, determinato dal fatto che le varie parti contenenti rispettivamente il dispositivo di sblocco, l’elettromagnete e la testa di comando sono poste in fila una rispetto all’altra.

Presentazione dell’invenzione

Uno scopo primario del presente trovato è quello di eliminare gli inconvenienti sopra lamentati realizzando un interruttore elettromeccanico di sicurezza a chiave di comando e mezzi di sblocco, avente una configurazione relativamente compatta e di dimensioni longitudinali ridotte e che presenti una notevole flessibilità e versatilità di impiego.

Uno scopo particolare del trovato è quello di realizzare un interruttore elettromeccanico del tipo sopra indicato che possa essere adattato senza difficoltà a diverse disposizioni di montaggio possibili sull'elemento di supporto, quali ad esempio sportelli con apertura destra o sinistra, coperchi, barriere e similari.

Un ulteriore scopo del trovato è quello di permettere un agevole montaggio e smontaggio dell'interruttore durante la fase di installazione.

Un altro scopo è quello di avere un interruttore con un dispositivo di sblocco azionabile con facilità dall’utilizzatore.

Questi ed altri scopi che meglio appariranno nel seguito sono raggiunti da un interruttore elettromeccanico di sicurezza a chiave, particolarmente per macchine o impianti industriali, del tipo descritto sopra e caratterizzato dal fatto che detti mezzi ausiliari di sblocco sono interposti tra detto corpo e detta testa, essendo prevista in detta testa una seconda feritoia per l'inserimento di detta chiave di comando in direzione sostanzialmente parallela a detto asse.

Grazie a questa particolare configurazione, l'elettromagnete presenta dimensioni ridotte rispetto ai noti interruttori similari pur presentando vantaggi di maggiore versatilità e facilità di installazione ed uso.

Vantaggiosamente, la testa che riceve la chiave di comando può ruotare ed essere accoppiata al corpo scatolare in quattro diverse posizioni angolari, ed inoltre anche nella direzione parallela all’asse longitudinale del’interruttore, con conseguente maggiore flessibilità di impiego.

Grazie ai posizionamento all'estremità più esterna dell’interruttore dell'elemento che riceve la chiave di sicurezza, che è quello che viene più frequentemente smontata e rimontata, ne risulta un più facile montaggio e smontaggio.

Preferibilmente, la serratura di sblocco presenta una protuberanza cilindrica la cui faccia piana esterna può essere sostanzialmente allineata con (a eventuale carenatura dell'interruttore, in modo da favorirne l'accesso da parte all’operatore che vi deve introdurre la chiave.

Breve descrizione dei disegni

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

la FIG. 1 rappresenta una vista d'insieme esplosa di un esempio di realizzazione dell’interruttore secondo il trovato;

la FIG. 2 rappresenta una sezione dell'interruttore della Fig. 1 in una prima fase operativa in condizioni di funzionamento normale;

la FIG. 3 rappresenta una sezione del'interruttore della Fig. 1 in una seconda fase operativa in condizioni di funzionamento normale;

la FIG. 4 rappresenta una vista dell'interruttore della Fig. 1 in una terza fase operativa in condizioni di funzionamento normale;

le FIGG. dalla 5 alla 7 illustrano le fasi corrispondenti a quelle illustrate nelle Figg. 2 a 4 in condizioni di non funzionamento dell’elettromagnete dell'interruttore della Fig. 1.

Descrizione dettagliata di un esempio di realizzazione

Con riferimento alle figure citate, è illustrato un interruttore elettromeccanico di sicurezza secondo il trovato, indicato globalmente con il numero di riferimento 1 , il quale comprende un corpo scatolare 2 che definisce un asse longitudinale A, un secondo elemento 3 che contiene il dispositivo di sblocco, un terzo elemento di estremità o testa 4. Sia il dispositivo di sblocco, sia la testa sono collegati al corpo scatolare in modo da risultare sostanzialmente allineati lungo l'asse longitudinale A.

II corpo scatolare 2 è un involucro cavo che racchiude al suo interno un equipaggio elettrico E comprendente una prima coppia di contatti elettrici fìssi C e C' accoppiabili ad una seconda coppia di contatti elettrici mobili D, D'. Questi ultimi sono operativamente connessi ad un primo spintore 5 con l'interposizione di un secondo spintore 6.

II primo spintore 5 è collegato a mezzi di azionamento, indicati globalmente con il numero di riferimento 7, ed è mantenuto normalmente forzato contro tali mezzi di azionamento 7 mediante opportuni mezzi elastici, ad esempio costituiti da una molla elicoidale F.

I mezzi di azionamento 7 sono atti ad interagire unicamente con una chiave di comando 8 di forma speciale. La chiave 8 è conformata per essere inserita attraverso due feritoie 9 e 9' formate rispettivamente sulle facce 4’ e 4" della testa 4, avente un involucro 10 di forma sostanzialmente prismatica. A sua volta, l’involucro 10 della testa 4 è fissato mediante viti, non illustrate nei disegni, all'involucro 11 del dispositivo di sblocco 3, anch'esso di forma sostanzialmente prismatica e di minore altezza dell'involucro 10.

Opportunamente, le feritoie 9, 9’ sono tra loro perpendicolari e testa 4 può essere ruotata selettivamente attorno all'asse longitudinale A per essere disposta in quattro posizioni angolari sfalsate di 90° per orientarla nel modo più favorevole, secondo le esigenze di impiego.

Anche il dispositivo di sblocco 3 può essere ruotato intorno all’asse A, indipendentemente dalla testa 4, in modo da essere disposto in quattro posizioni angolari sfalsate di 90°.

Il dispositivo di sblocco 3 è munito di una serratura 12 posizionata sull’involucro 11, per esempio del tipo a cilindro, azionabile con una chiave 13, in dotazione al dispositivo, che serve a sbloccare l’interruttore in caso di necessità o di interruzione della corrente elettrica.

L’interruttore è inoltre provvisto di almeno un elettromagnete di arresto 14 di asse B ed è collegato a mezzi sensori e/o temporizzatori esterni in sé noti e non illustrati nei disegni, atti a rilevare potenziali pericoli per l’operatore ed a ritardare l’accessibilità alla macchina.

Secondo il trovato, l’elettromagnete 14 è disposto all'interno nel corpo scatolare 2 in modo che il suo asse B risulti sostanzialmente parallelo e longitudinalmente sfalsato rispetto allo spintore 5, ed affiancato all'equipaggio E del circuito di alimentazione elettrica della macchina.

In particolare, il nucleo 15 dell’elettromagnete 14, essenzialmente cilindrico, presenta alla sua estremità libera mezzi di impegno 16, essenzialmente costituiti da una gola formata all'estremità libera del nucleo 15. Le estremità della gola determinano due battute 16’ e 16” destinate ad interagire con lo spintore 5 e con un secondo spintore 6 per far compiere ai contatti una prima traslazione Si in direzione longitudinale all’involucro per l'apertura/chiusura della prima coppia di contatti elettrici C, D in condizioni d sicurezza per l'operatore.

In tal modo, l'interruttore risulta molto compatto e presenta un unico ingresso per l'alimentazione sia dell'elettromagnete 14 che dell'equipaggio E.

Tali mezzi di impegno 16 agiscono su di una prima appendice 17 formata ad un’estremità dello spintore 5 e sporgente lateralmente verso il nucleo 15 dell’elettromagnete 14.

L'appendice 17 è collegata ai mezzi di impegno 16 con un gioco assiale di entità H pari alla corsa massima longitudinale dello spintore 5. Una seconda appendice 18 si estende lateralmente allo spintore 5, da parte opposta alla prima rispetto all’asse A, e serve a promuovere la traslazione dello spintore 6 che a sua volta commuta le coppie di contatti elettrici C, D e C’, D’.

I mezzi di azionamento 7 possono essere costituiti, ad esempio, da una camma rotante, montata girevolmente su un asse T sostanzialmente trasversale rispetto all’asse longitudinale A e perpendicolare al piano del disegno. La camma 7 ha un profilo periferico 19 interagente con un'estremità di contatto 20 dello spintore 5 per impartire a quest'ultimo una seconda traslazione S2 in senso longitudinale per l'apertura/chiusura delle coppie di contatti C’, D’.

La camma 7 presenta lungo il profilo 19 una prima rientranza periferica 19’ per l'estremità di ingresso della chiave 8 ed una seconda rientranza 19" con un fianco di arresto per l'estremità di contatto 20 dello spintore 5, atta ad impedire l'estrazione della chiave quando la stessa estremità di contatto 20 è alloggiata nella seconda rientranza 19". La camma 7 presenta inoltre altre rientranze di forma sostanzialmente speculare rispetto ad un piano di traccia M passante per l'asse T, che consentono alla camma 7 di interagire con la chiave di comando 8 quando viene inserita anche dalla feritoia 9' secondo direzioni tra loro perpendicolari.

Opportunamente, una delle feritoie, in particolare la feritoia 9 è ricavata sulla faccia di estremità 4' trasversale rispetto all’asse longitudinale A in modo da consentire l'inserimento della chiave di comando in direzione sostanzialmente parallela all’asse A.

Il cilindro 21 della serratura 12 presenta, in corrispondenza della sua estremità interna ed in posizione eccentrica rispetto all'asse del cilindro stesso, un perno 22 atto ad interagire selettivamente con una battuta anulare 5' dello spintore 5. Quando il cilindro 21 viene ruotato attorno al suo asse longitudinale per effetto della rotazione della chiave 13, il perno eccentrico agisce sulla battuta 5' causando la traslazione dello spintore di un tratto S2 che serve a far azionare i contatti.

La serratura 12 a cilindro del dispositivo di sblocco 3 può essere realizzata in modo tale da far coincidere la faccia esterna 23 del cilindro con la superficie esterna di un eventuale carenatura o involucro di protezione, schematicamente indicata con la linea trateggiata di traccia K di Fig. 6, in modo da facilitare l’introduzione della chiave di sblocco 13 nella serratura.

La configurazione descritta consente il montaggio dell’interrutore in una serie di posizioni diverse, indifferentemente su macchine con portelli destri o sinistri o su coperchi di scatole, ampliando notevolmente il campo di applicazione dell'interruttore.

Il funzionamento dell’interrutore secondo il trovato in condizioni normali di alimentazione eletrica è qui di seguito descritto con riferimento alle Figure dalla 2 alla 4.

La Fig. 2 illustra la disposizione di un interruttore con la chiave d comando 8 inserita e mantenuta in posizione di bloccaggio dalla camma 7. In questa condizione, la macchina è in una situazione di normale funzionamento, essendo chiusi i contatti C, C, D, D’ del circuito elettrico di alimentazione della macchina e, corrispondentemente, i mezzi di protezione della macchina in una posizione di interdizione dell’accesso alla zona della macchina in condizioni di pericolo per le persone

Nel caso sia necessario accedere alla macchina, l'operatore aziona un interruttore di arresto, non illustrato, che provoca l’attivazione dell’elettromagnete 14, dopo un determinato periodo, necessario per l'arresto delle parti pericolose delia macchina, per esempio lame di sega o altro.

L’elettromagnete 14 fa traslare il nucleo 15 di un tratto Si spostando dello stesso tratto lo spintore 5. Quest’ultimo, mediante le appendici 17 e 18, causa la traslazione dello stesso tratto Si dello spintore 6 che aprirà o chiuderà solo la prima coppia di contatti C, D. Tale fase di funzionamento è illustrata in figura 3.

Lo spintore 5, in questa sua prima traslazione S1 , libera la camma 7 con l’uscita della superficie 20 dall'incavo 19”.

Questa fase di funzionamento è illustrata nella Fig. 3.

A questo punto la camma viene trascinata in rotazione grazie all’azione di estrazione della chiave di comando 8 dalla feritoia 9 o 9', provocando così la traslazione dello spintore 5 di un secondo tratto S2. Per effetto della traslazione del tratto S2 , lo spintore 5 aprirà o chiuderà la seconda coppia di contatti C’, D'

Le tre fasi successive di funzionamento dell'interruttore 1, corrispondenti rispettivamente alle fasi delle figure 2 a 4 ma in condizioni di mancanza di alimentazione elettrica, sono illustrate dalle Figure dalla 5 alla 7.

La Fig.5 mostra le varie parti costituenti l’interruttore disposte in posizione iniziale di riposo nel caso si verifichi una rottura del'impianto o una interruzione della corrente elettrica. L’interruttore blocca in questa evenienza l’apertura dei mezzi di protezione della macchina o delle sue parti pericolose, poiché la chiave di comando 8 non può venire estratta dalla feritoia 9 o 9’.

Mediante l’inserimento della chiave 13 di sblocco nella serratura 12, il cilindro 21 può ruotare, trascinando il perno 22 che a sua volta esercita una spinta sulla battuta 5’ dello spintore 5.

La Fig. 6 illustra la fase successiva quando la chiave di sblocco 13 ha compiuto una rotazione di 90°, facendo traslare gli spintori 5 e 6 di un tratto S1 . Lo spintore 6 provoca cosi l’apertura della prima coppia di contatti C, D. Inoltre, l’estremità 20 dello spintore 5, si disimpegna dall’incavo 19“ e sblocca la camma 7 che non trattiene più la chiave di comando 8 in posizione di chiusura.

Nella Fig. 7 è illustrata la fase successiva nella quale la camma 7, ormai libera di ruotare, sotto l’azione della chiave di comando 8, viene obbligata a ruotare di un angolo tale da liberare completamente la stessa chiave di comando. La camma 7 raggiunge così la posizione angolare che fa traslare lo spintore 5 del tratto S2 necessario ad aprire la seconda coppia di contatti C’, D’.

Da quanto precede, si deduce che l’interruttore secondo il trovato raggiunge pienamente gli scopi prefissati ed in particolare si sottolinea la compattezza, la flessibilità di impiego ed il vasto campo di applicazione.

L’interruttore elettrorneccanico di sicurezza a chiave 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 (10)

1. R I V E N D I C AZ I O N I 1. Interrutore eletromeccanico di sicurezza a chiave, particolarmente per macchine o impianti industriali, comprendente un corpo scatolare (2) che definisce uh asse longitudinale (A) e racchiude al suo interno almeno una serie di contati eletrici fissi (C,C) interagenti con almeno una serie di contatti mobili (D,D’), detti contati mobili (D,D’) essendo solidali ad uno spintore (5) traslabile lungo detto asse longitudinale (A), una testa (4)‘ accoppiabile a detto corpo (2), mezzi di azionamento (7) alloggiati in deta testa (4) ed interagenti con detto spintore (5) per la commutazione dell'interruttore, una chiave di comando (8) atta ad interagire con detti mezzi di azionamento (7) ed inseribile in una prima feritoia (9’) di detta testa (4) in direzione sostanzialmente perpendicolare a detto asse (A), un elettromagnete (14) agente selettivamente su detto spintore (5) per consentirne l'azionamento in condizioni di sicurezza, mezzi ausiliari di sblocco (3) agenti su detta chiave di comando (8) per consentirne il disimpegno da detti mezzi di azionamento, caratterizzato dal fato che deti mezzi ausiliari di sblocco (3) sono interposti tra detto corpo (2) e detta testa (4), essendo prevista in detta testa (4) una seconda feritoia (9) per l'inserimento di detta chiave di comando (8) in direzione sostanzialmente parallela a detto asse (A).
2. 2. Interruttore elettromeccanico secondo la rivendicazione 1, caraterizzato dal fato che detti mezzi ausiliari di sblocco (3, 21, 22; 23) comprendono un dispositivo cilindrico (21) azionabile con un utensile (13).
3. 3. Interruttore elettromeccanico secondo la rivendicazione 2, caraterizzato dal fatto che deto cilindro (21) presenta ad una sua estremità opposta a quella di introduzione della chiave (13) un perno eccentrico (22) atto ad interagire con detto spintore (5).
4. 4. Interruttore elettromeccanico secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto perno eccentrico (22) interagisce selettivamente con una battuta anulare (5’) formata nella porzione intermedia di detto spintore (5) per promuovere la traslazione di quest'ultimo all'atto della rotazione di detto cilindro (21).
5. 5. Interruttore elettromeccanico secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che il cilindro (21) di detta serratura (12) ha una lunghezza predeterminata tale che la sua superficie piana esterna (23) risulta sostanzialmente allineata ad una carenatura (K) posta intorno all'interruttore (1).
6. 6. Interruttore elettromeccanico secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detti mezzi ausiliari di sblocco (3) e/o detta testa (4) presentano mezzi di collegamento reciproci e/o a detto corpo scatolare (2) per essere disposti in varie posizioni angolari relative attorno a detto asse (A).
7. 7. Interruttore elettromeccanico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto spintóre (5) presenta, ad una sua estremità longitudinale interna, una prima appendice (18) estendentesi trasversalmente all'asse (A) ed atta ad interagire con detta serie di contatti mobili (D,D’).
8. 8. Interruttore elettromeccanico secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detto spintore (5) presenta in corrispondenza di detta estremità longitudinale interna una seconda appendice (17) estendentesi trasversalmente a detto asse longitudinale (A) e da parte opposta rispetto a detta prima appendice (18), destinata ad interagire con detto elettromagnete (14).
9. 9. Interruttore elettromeccanico secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detto elettromagnete (14) presenta mezzi di collegamento (16,17) atti a promuovere una traslazione dello spintore (5) di un primo tratto (Si) che determina l’apertura o chiusura di una prima coppia (C, D) di contatti mobili.
10. 10. Interruttore elettromeccanico secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di azionamento (7) comprendono una camma montata girevolmente su un asse (T) sostanzialmente trasversale a detto asse longitudinale (A), detta camma (7) avendo un profilo periferico (19) con una rientranza (19”) atta ad interagire selettivamente con una estremità di contatto (20) di detto spintore (5) per impartire a quest’ultimo un secondo tratto (S2) che determina la commutazione di una seconda coppia di contatti (C, D’) ed il simultaneo disimpegno di detta chiave di comando (8).