MX2011001824A - Dispositivo de seguridad para herramientas portatiles con motor termico, que permite detener su funcionamiento enseguida de movimientos bruscos y violentos imprevistos. - Google Patents
Dispositivo de seguridad para herramientas portatiles con motor termico, que permite detener su funcionamiento enseguida de movimientos bruscos y violentos imprevistos.Info
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Abstract
Dispositivo de seguridad para herramienta portátil con motor térmico que permite la detención casi instantánea del funcionamiento de esta herramienta, enseguida de movimientos bruscos y violentos imprevistos, donde el dispositivo comprende al menos un acelerómetro electrónico (5) que permite una medición de la aceleración de acuerdo con al menos un plano o un eje (X, Y, Z), la salida, o cada salida, de este acelerómetro (5) está unida con un medio de control eléctrico y/o electrónico (7), este medio de control eléctrico y/o electrónico está constituido por una tarjeta de gestión eléctrica y/o electrónica (7), donde esta última y el acelerómetro son alimentados de energía eléctrica por un generador de corriente eléctrica (9) conocido por sí mismo y accionado por el motor térmico, esta tarjeta de gestión eléctrica o electrónica está configurada para tratar las informaciones eléctricas analógicas o numéricas emitidas por el acelerómetro y para activar un medio que asegura la detención casi instantánea del motor térmico.
Description
DISPOSITIVO DE SEGURIDAD PARA HERRAMIENTAS PORTÁTILES CON
MOTOR TÉRMICO, QUE PERMITE DETENER SU FUNCIONAMIENTO ENSEGUIDA DE MOVIMIENTOS BRUSCOS Y VIOLENTOS IMPREVISTOS
La presente invención se refiere a un dispositivo para las herramientas portátiles con motor térmico, que permite el paro automático instantáneo del funcionamiento de estas últimas, enseguida de movimientos bruscos y violentos imprevistos a los que están expuestas durante su uso, para asegurar la seguridad del usuario. Aplica en particular a las sierras de cadena con motor térmico, también llamadas tronzadoras.
La reglamentación oficial requiere que las sierras de cadena estén dotadas de un dispositivo de seguridad que garantice el paro de la herramienta en caso de retroceso importante, también llamado "rebote" en el lenguaje profesional, y que corresponde a una aceleración expresada en m/s2 (entre 700 y 2000 m/s2 dependiendo del tipo de la herramienta) .
Actualmente, en la aplicación a las sierras de cadena, este dispositivo está con mayor frecuencia constituido de un medio mecánico que recubre la agarradera antes de asir la herramienta y que, ya sea por la inercia asociada al rebote, o por el choque con la mano que sostiene la agarradera cuando ocurre una aceleración
violenta, acciona un sistema que frena el arrastre de la cadena de corte hasta detener el motor de la herramienta.
Un dispositivo comparable se describe por ejemplo en el documento EP-1350607.
Estos dispositivos de seguridad constituidos por medios mecánicos presenta, de cualquier manera, varios inconvenientes :
- no funcionan más que por inercia cuando la herramienta es sostenida por una sola mano;
son activos en un solo plano (hacia adelante/hacia atrás) y no funcionan en los otros planos;
en caso de rebote violento, pueden causar lastimaduras debidas a los choques sobre la mano en contacto con el dispositivo;
- su umbral de desembrague por inercia es muy alto por el hecho de que las masas en movimiento son pequeñas (entre 700 y 2000 m/s2, de acuerdo con los modelos de herramientas) ;
- su tiempo de respuesta es relativamente lento (del orden de 10 a 15 milisegundos) ;
- no ofrecen ninguna sensibilidad de ajuste;
- funcionan por la acción sobre la herramienta propiamente dicha (por ejemplo, sobre la cadena en la aplicación en sierras de cadena) ;
- están sujetos al desgaste debido a la fricción;
pueden bloquearse en la posición fuera de servicio;
- son relativamente estorbosos y caros.
En los documentos US 2004/0,181,951 y US 2007/0,008,162 se describen herramientas portátiles eléctricas dotadas de un sistema de seguridad constituido por acelerómetros de tres ejes que permiten controlar el paro del funcionamiento de estas herramientas portátiles eléctricas, a través de un circuito lógico cuando se alcanza un umbral de aceleración predeterminado. Estos sistemas de seguridad no son aplicables a herramientas portátiles de motor térmico tales como las sierras de cadena .
La presente invención tiene precisamente como objetivo un dispositivo de seguridad para herramientas portátiles de motor térmico que permite el paro automático instantáneo de estas herramientas en caso de rebote violento, remediando así los inconvenientes antes mencionados de los sistemas anti rebote basados en la puesta en marcha de medios mecánicos o de medios electrónicos aplicados a las herramientas portátiles eléctricas .
El dispositivo para herramientas portátiles de motor térmico de acuerdo con la invención se destaca en que comprende al menos un acelerómetro electrónico que permite
una medición de la aceleración sobre al menos un plano o un eje, donde la salida, o cada salida de este acelerometro está unida a un medio de control eléctrico y/o electrónico configurado para tratar las informaciones eléctricas analógicas o numéricas emitidas por el acelerometro y para controlar el paro casi instantáneo del funcionamiento de la herramienta, cuando se alcanza un umbral de aceleración predeterminado.
De acuerdo con una modalidad preferida de la invención, que se aplica de manera ventajosa a las herramientas portátiles con motor térmico, el medio de control está constituido por un medio de comando eléctrico y/o electrónico independiente del medio de dirección del motor y configurado para tratar las informaciones analógicas o numéricas emitidas por el acelerometro y para dirigir un órgano de frenado que trabaja directamente sobre el árbol de salida del motor y/o sobre el avance del encendido .
El dispositivo para herramientas portátiles con motor térmico de acuerdo con la invención, ofrece ventajas interesantes, principalmente:
- el acelerometro trabaja directamente sobre el motor térmico de la herramienta, a través de medios de dirección eléctricos o electrónicos;
- el tiempo de respuesta del dispositivo es muy
rápido (del orden de unos cuantos milisegundos) ;
- no comprende el uso de órganos móviles, de modo que estos no se someten al desgaste;
- ofrece la posibilidad de disminuir el umbral de desembrague de la seguridad, debido al hecho de que la inercia y la masa en movimiento no intervienen en el funcionamiento del dispositivo, sino sólo se toma en cuenta la aceleración;
ofrece la posibilidad de regular la sensibilidad programando el umbral de desembrague;
- ofrece la posibilidad de funcionar en varios planos ;
ofrece la posibilidad de verificar el buen funcionamiento de los dispositivos durante la puesta en ruta del motor térmico utilizando un medio de control eléctrico y/o electrónico que permite un autocontrol del funcionamiento del acelerómetro;
- el dispositivo es más ligero y económico que los dispositivos mecánicos de seguridad.
De acuerdo con otra disposición característica, la detección de las aceleraciones es asegurada por un acelerómetro electrónico de dos ejes o por al menos dos acelerómetros electrónicos de un solo eje, con los que se equipa a la herramienta portátil y que se posicionan de tal forma que pueda privilegiarse un eje.
De acuerdo con otra disposición característica, la detección de las aceleraciones se asegura mediante un acelerómetro de tres ejes.
De esta manera es posible medir la aceleración en varios planos, lo que permite evitar las posibles consecuencias nefastas de los rebotes en las posiciones de trabajo peligrosas, en efecto, esta particularidad permite tener el mismo grado de seguridad como quiera que se sostenga el aparato y en cualquier posición de trabajo del usuario: por ejemplo, durante la poda de árboles, el usuario se sube a estos y sostiene la herramienta con una sola mano, mientras con la otra asegura su posición sosteniéndose de las ramas.
Los objetivos, las características y las ventajas de lo anterior, y otros más, serán más claros a partir de la siguiente descripción y de las figuras 1A a 3 adjuntas, en las cuales :
- la Figura 1A es una vista en perspectiva y de carácter esquemático de un primer ejemplo de modalidad de una herramienta portátil de acuerdo con la invención, donde, de acuerdo con este ejemplo, la herramienta representada está constituida por una sierra de cadena de motor térmico, con un medio de comando eléctrico y/o electrónico y un comando de freno, separados.
- La Figura 1A' es una vista en perspectiva y de
carácter esquemático de un primer ejemplo de modalidad de una herramienta portátil de acuerdo con la invención, donde, de acuerdo con este ejemplo, la herramienta representada está constituida por una sierra de cadena de motor térmico, con un medio de comando eléctrico y/o electrónico y un comando de freno reunidos en un comando único.
- La Figura IB es una vista en perspectiva y de carácter esquemático de un primer ejemplo de modalidad de una herramienta portátil de acuerdo con la invención, donde, de acuerdo con este ejemplo, la herramienta representada está constituida por una sierra de cadena de motor térmico, con un medio de comando eléctrico y/o electrónico y caja de encendido electrónico, separados.
- La Figura IB1 es una vista en perspectiva y de carácter esquemático de un primer ejemplo de modalidad de una herramienta portátil de acuerdo con la invención, donde, de acuerdo con este ejemplo, la herramienta representada está constituida por una sierra de cadena de motor térmico, con un medio de comando eléctrico y/o electrónico y caja de encendido electrónico reunidos en un comando único.
- La Figura 2 es un esquema del principio de un ejemplo de puesta en marcha de modo analógico del dispositivo de la invención, aplicable a una herramienta
portátil de motor térmico.
- La Figura 3 es un esquema del principio de otro ejemplo de puesta en marcha de modo numérico del dispositivo.
Nos referimos a las Figuras 1A a 3 para describir los ejemplos interesantes, aunque de ninguna manera limitantes, de la realización de herramientas portátiles de motor térmico de acuerdo con la invención.
A continuación se describe una aplicación muy ventajosa de una herramienta portátil de motor térmico que, de acuerdo con el ejemplo ilustrado, está constituida de una sierra de cadena 1, aunque recordamos que la invención es aplicable a cualquier herramienta portátil de motor térmico que sea peligrosa, en particular a cualquier herramienta portátil de motor térmico que se desee equipar con un dispositivo de seguridad capaz de detener instantáneamente su funcionamiento en caso de movimiento brusco imprevisto o rebote, por ejemplo: sierras de cadena, tronzadoras de sierra circular, perforadoras, pulidoras de disco, cepilladoras etc.
La invención es aplicable a las herramientas portátiles de arrastre por motor térmico, es decir, a los aparatos donde la herramienta activa propiamente dicha 2 (una cadena en el caso de las sierras de cadena 1 que se ilustran en las Figuras 1A a IB) es animada por un motor
térmico ?' , encerrado en un cuerpo o carcasa 3 y alimentada por corriente eléctrica por un volante magnético 9.
Esta fuente eléctrica 9 también sirve para alimentar las diversas tarjetas eléctricas o electrónicas de las herramientas. Es jalada por el motor térmico; puede ser reemplazada por otro generador de corriente eléctrica, por ejemplo por un alternador u otro, igualmente accionado por el motor térmico.
De acuerdo con el dispositivo de seguridad de la invención, al menos un acelerómetro 5 capaz de medir una aceleración sobre al menos un plano o un eje (por ejemplo el eje X: hacia adelante/hacia atrás) está incorporado a la herramienta, de preferencia en un lugar situado en el centro de gravedad o en la proximidad del centro de gravedad de esta última. Esta ubicación tiene como ventaja que permite tratar directamente las informaciones emitidas por el acelerómetro o los acelerómetros , mediante una tarjeta electrónica de dirección integrada a la herramienta. De cualquier manera, si debido a las disposiciones constructivas se debe alejar el o los acelerómetros del centro de gravedad, es necesario corregir las informaciones emitidas del o de los acelerómetros para que correspondan con las que se emitirían desde el o los acelerómetros situados en el centro de gravedad o en la proximidad de este último, con ayuda del micro controlador
de la tarjeta de dirección integrada y, mediante un cálculo matemático simple conocido por sí mismo, esas informaciones corregidas pueden ser tratadas de manera idéntica a las expuestas en la presente descripción.
El acelerometro 5 o los acelerómetros puede (n) también posicionarse en la proximidad de loa medios de sujeción de la herramienta.
De acuerdo con un modo de ejecución de la herramienta, esta última está equipada con un acelerometro electrónico de dos ejes o al menos de dos acelerómetros electrónicos de un solo eje, cada uno de los cuales emite una señal representativa de la aceleración sufrida por uno de los dos ejes concernientes, por ejemplo el eje X (hacia adelante/hacia atrás) y el eje Y (hacia arriba/hacia abajo) , de manera que se permita la medición de las aceleraciones en dos planos.
De acuerdo con una modalidad preferida de ejecución de la herramienta, esta está equipada con un acelerómetro electrónico de tres ejes X, Y, Z, cuyas salidas entregan las informaciones eléctricas analógicas o numéricas representativas de la aceleración sufrida por el eje concerniente, de manera que se permite una medición de las aceleraciones en tres planos.
Los dos acelerómetros de un solo eje, o el acelerómetro de dos ejes, o el acelerómetro de tres ejes,
está o están posicionado (s) de tal forma que pueda privilegiarse un eje.
La salida del acelerómetro 5, o de los acelerómetros, está acoplada:
- ya sea con un medio de comando eléctrico y/o electrónico 7 configurado para tratar las informaciones eléctricas analógicas o numéricas emitidas por el acelerómetro o acelerómetros, y para comandar un órgano de frenado 10 que actúa directamente sobre el árbol de salida del motor M' (Figura 1A) ,
- o bien con un medio de comando eléctrico y/o electrónico 7 configurado para tratar las informaciones eléctricas analógicas o numéricas emitidas por el acelerómetro o acelerómetros, y para actuar sobre el avance del encendido 8 para frenar el motor M ' (Figura IB) .
En ambos casos son posibles varias soluciones.
Una primera solución está representada por el esquema de la Figura 2. En ese caso, el tratamiento realizado por el medio de comando eléctrico y/o electrónico de la o las señales analógicas emitidas por el o los acelerómetros por la unidad de tratamiento numérico permite, cuando se alcanzan las condiciones de embragado del freno, dirigir una orden ya sea al sistema de frenado independiente F o a la caja electrónica de avance del encendido para frenar el motor M ' .
Una segunda solución se representa en el esquema de la Figura 3. En ese caso, el tratamiento por el medio de comando eléctrico y/o electrónico de la o las señales numéricas emitidas por el o los acelerómetros por la unidad de tratamiento numérico permite, cuando se alcanzan las condiciones de embragado del freno, dirigir una orden ya sea al sistema de frenado independiente F o a la caja electrónica de avance del encendido para frenar el motor M 1.
Las informaciones eléctricas analógicas o numéricas emitidas por el o los acelerómetros son tratadas:
- o bien al nivel de una tarjeta eléctrica o electrónica de comando del freno 7 que acciona un sistema de frenado 10 conocido por sí mismo, donde este sistema de frenado puede estar constituido, por ejemplo:
* de acuerdo con el modo de ejecución que se representa en la Figura 1A, por un electroimán, un freno electromagnético de banda o un dispositivo que actúe directamente sobre la cadena, tal como por ejemplo un trinquete que se aloja en los dientes de esta última,
o bien al nivel de la caja de encendido electrónico 8 (Figura IB) :
* cortando la alimentación eléctrica del motor térmico M' y/o actuando sobre el avance del encendido programado del motor térmico M', para detener a este último
mediante una tarjeta electrónica que actúa sobre la caja de encendido electrónico 8 o que puede estar incluida directamente en la propia caja de encendido electrónico 8. En efecto, si se modifica el avance del encendido antes de cortarlo, se crea un par inverso al de funcionamiento normal, que actúa como un freno muy poderoso y que provoca el bloqueo casi inmediato de este último (este bloqueo es efectivo después de 1 a 3 vueltas del motor, es decir, en 0.01 a 0.06 segundos).
La tarjeta de comando 7 y el comando del freno 10 pueden estar agrupados sobre una sola tarjeta de comando 7', de acuerdo con la Figura 1A' .
La tarjeta de comando 7 y la caja de encendido electrónico 8 pueden estar agrupadas en una sola tarjeta de comando 81 , de acuerdo con la Figura IB 1.
Claims (6)
1. Un dispositivo de seguridad para herramienta portátil de motor térmico que permite detener de manera casi instantánea el funcionamiento de la herramienta, enseguida de movimientos bruscos y violentos imprevistos, el dispositivo comprende al menos un acelerómetro electrónico que permite una medición de la aceleración de acuerdo con al menos un plano o un eje, donde la salida o cada salida del acelerómetro está unida a un medio de control eléctrico y/o electrónico, el medio de control eléctrico y/o electrónico está constituido por una tarjeta de activación eléctrica y/o electrónica, donde esta y el acelerómetro son alimentados de corriente eléctrica por un generador de corriente eléctrica conocido por si mismo, activado por el motor térmico, caracterizado en que la tarjeta de activación eléctrica y/o electrónica está configurada para tratar las informaciones eléctricas analógicas o numéricas emitidas por el acelerómetro y para activar un sistema que permite actuar sobre la caja de encendido electrónico, asegurando el paro casi instantáneo del motor térmico.
2. El dispositivo de seguridad para herramienta portátil de motor térmico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado en que el medio que permite actuar sobre la caja de encendido electrónico está constituido por un sistema que permite actuar sobre el avance del encendido programado del motor térmico para detenerlo, lo cual tiene como efecto la creación de un par inverso al normal del funcionamiento, que actúa como un freno muy poderoso y que provoca el bloqueo inmediato del motor, esto por medio de una tarjeta electrónica que actúa sobre la caja de encendido electrónico o que puede estar incluida directamente en la caja de encendido electrónico.
3. El dispositivo de seguridad para herramienta portátil de motor térmico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado en que comprende un acelerómetro electrónico de dos ejes, o al menos dos acelerómetros electrónicos de un solo eje, lo que permite una medición de las aceleraciones en al menos dos planos o ejes, donde los acelerómetros están posicionados de tal manera que puede privilegiarse un eje.
4. El dispositivo de seguridad para herramienta portátil conformidad con la reivindicación 3, caracterizado en que comprende un acelerómetro de tres ejes que permite medir las aceleraciones en tres planos .
5. El dispositivo de seguridad para herramienta portátil de motor térmico de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado en que el acelerómetro o los acelerómetros está o están posicionado (s) en el centro de gravedad o en la proximidad del centro de gravedad de la herramienta.
6. Una herramienta portátil de motor térmico, en particular sierras de cadena, tronzadoras de sierra circular, perforadoras, pulidoras de disco, cepilladoras, caracterizada en que está dotada de un dispositivo de seguridad de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5. RESUME Dispositivo de seguridad para herramienta portátil con motor térmico que permite la detención casi instantánea del funcionamiento de esta herramienta, enseguida de movimientos bruscos y violentos imprevistos, donde el dispositivo comprende al menos un acelerómetro electrónico (5) que permite una medición de la aceleración de acuerdo con al menos un plano o un eje (X, Y, Z) , la salida, o cada salida, de este acelerómetro (5) está unida con un medio de control eléctrico y/o electrónico (7) , este medio de control eléctrico y/o electrónico está constituido por una tarjeta de gestión eléctrica y/o electrónica (7) , donde esta última y el acelerómetro son alimentados de energía eléctrica por un generador de corriente eléctrica (9) conocido por sí mismo y accionado por el motor térmico, esta tarjeta de gestión eléctrica o electrónica está configurada para tratar las informaciones eléctricas analógicas o numéricas emitidas por el acelerómetro y para activar un medio que asegura la detención casi instantánea del motor térmico.
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