用於保護電動鋸的操作者的安全裝置的製作方法
2023-06-01 18:20:57
本發明涉及一種用於停止電動鋸的刀片的行進以保護鋸的使用者的安全裝置。該裝置特別適用於通常用於加工肉和/或動物屠體的鋸。
背景技術：
帶鋸通常用於在紅肉工業中切割屠體和肉部分，作為肉加工階段的一部分。當使用帶鋸時，操作者通常物理地保持屠體或肉部分處於帶鋸刀片的任一側，並將肉驅動到刀片中以實現切割操作。這固有地使操作者處於在滑動的情況下或例如由於不注意的情況下接觸刀片的風險。
雖然防護件可以用於覆蓋刀片，但是刀片的區域保持暴露於操作者。對於較大的肉和屠體切割，刀片的大部分必須保持暴露。與刀片接觸可能導致嚴重的傷害，包括失去手指以及更糟糕的情況。一旦操作者意識到他們已經與刀片接觸並且採取校正動作，但仍然存在時間延遲，在此時間延遲中刀片所帶來的明顯損傷可能持續。類似地，即使緊急停止按鈕被激活，鋸的刀片也可能在到達停止狀態之前繼續移動。
對操作者的傷害可能使操作者虛弱，使所有相關人員感到不安，並且在停機時間，對於僱主而言生產力損失和與僱員相關的康複方面代價昂貴。
技術實現要素：
本發明提供了一種用於在緊急情況下——例如當鋸的操作者與鋸的刀片相接觸或者在其他情況下處於與鋸的刀片相接觸的風險時——使電動鋸的刀片停止行進的裝置。
在本發明的一個方面，提供了一種用於使電動鋸的刀片停止行進的緊急制動裝置，該類型的電動鋸包括切割臺，鋸的刀片在切割操作期間通過該切割臺，該裝置包括：
制動爪；
可動爪，可動爪與制動爪間隔開，用於將鋸的刀片接納在制動爪與可動爪之間；
驅動器，驅動器用於將可動爪從收回位置驅動成與刀片的側面相接觸，以迫使刀片的相反側抵靠制動爪，從而將刀片夾緊在制動爪與可動爪之間；
壓力室，壓力室用於保持流體處於預定壓力；以及
致動器，致動器可響應於緊急制動信號而操作以釋放壓力室中的加壓流體，以驅動驅動器抵靠可動爪，以驅動可動爪與刀片的側面進行所述接觸。
在本發明的另一方面，提供了一種用於緊急制動電動鋸的刀片的方法，該類型的電動鋸包括切割臺，鋸的刀片在切割操作期間穿過該切割臺，該方法包括：
提供制動裝置，該制動裝置包括制動爪以及與制動爪間隔開的可動爪，鋸的刀片在制動爪與可動爪之間通過，並且該制動裝置還包括驅動器、壓力室和致動器，該驅動器用於將可動爪從收回位置驅動成與刀片的側面相接觸以迫使刀片的相反側抵靠制動爪，從而將刀片夾緊在制動爪與可動爪之間；該壓力室用於將流體保持處於預定壓力；該致動器可操作成從壓力室釋放加壓流體；以及
響應於緊急制動信號操作致動器以釋放壓力室中的加壓流體，以驅動驅動器抵靠可動爪，以驅動可動爪與刀片的側面進行所述接觸以制動刀片。
通常，可動爪和制動爪成型為使刀片的一部分相對於刀片的縱向軸線側向變形，以實現刀片的夾緊。然而，可動爪和制動爪可以具有任何合適的形狀或輪廓以夾緊鋸的刀片，從而使刀片停止行進，並且不需要成型為以使刀片側向變形以產生用於刀片的曲折路徑，以此實現刀片的停止。
通常，致動器是可操作以從壓力室釋放加壓流體的電磁致動器。
通常，螺線管致動器是包括螺線管本體和閥構件的電磁閥，並且螺線管可響應於緊急制動信號而操作以釋放閥構件，用於從壓力室釋放加壓流體。
通常，閥構件是閥盤，並且該裝置還包括用於將加壓流體從壓力室引導至驅動器的排放埠，閥構件設置成控制加壓流體從壓力室到排放埠的流動。
通常，該裝置還包括壓力室殼體，壓力室限定在該壓力室殼體中，並且該壓力室殼體容納螺線管。
通常，驅動器設置成被加壓流體從靜止位置線性驅動到工作位置，在該工作位置中，可動爪壓靠在刀片的側面上。
通常，驅動器包括具有活塞頭和活塞杆的活塞，並且該裝置還包括用於引導加壓流體與活塞頭相接觸以驅動活塞杆進入工作位置的流體流動路徑。
通常，該裝置還包括其中布置有活塞的活塞頭的缸體，並且活塞的活塞杆從缸體突出，以驅動制動爪和可動爪對刀片的夾緊。
在特別優選的實施方式中，活塞的活塞杆從缸體突出並且壓靠可動爪。
在至少一些實施方式中，該裝置還可以包括引導殼體和至少一個引導杆，活塞杆從缸體突出到引導殼體中，至少一個引導杆用於引導可動爪移動而與刀片的側面接觸，其中，一個或更多個引導杆由引導殼體以可滑動的方式接納。
此外，本發明實施的裝置還可以包括設置在缸體中的偏壓器件，該偏壓器件用以在加壓流體被排出而不作用於驅動器上時使活塞偏壓進而從活塞的工作位置返回至收回位置。
通常，制動爪是保持固定就位的固定爪。然而，可以提供這樣的實施方式，其中，制動爪和可動爪均被設置成在致動器操作時被驅動成與刀片相接觸，例如通過連杆系統或其他合適的機構來將制動爪和可動爪從它們各自的收回位置驅動成與刀片相接觸。
在又一方面，提供一種電動鋸，這種類型的電動鋸包括切割臺，鋸的刀片在切割操作期間穿過該切割臺，該鋸包括由本發明實施的裝置，用於響應於緊急停止制動信號而使刀片停止行進，其中，該裝置被設置成在由緊急停止信號觸發時夾緊刀片。
在使用中可以配裝由本發明實施的裝置的鋸可以例如選自由帶鋸和臺鋸組成的組合。最典型地，鋸是帶鋸。
儘管根據本發明的裝置可以與鋸一起實施以用於各種切割操作，但切割操作通常是將肉屠體或肉塊切割成更小的塊。
如將理解的，使用本發明實施的裝置可以挽救操作者避免截肢或者顯著減輕由於與鋸的刀片接觸而導致的傷害的嚴重性。雖然已經配裝了由本發明實施的裝置的鋸特別地適用於紅肉加工工業，但是應當理解，本發明的實施方式具有更廣泛的應用，並且本發明不限制於此。
本說明書中提及的任何出版物通過參引併入本文。包括在本說明書中的文檔、行為、材料、裝置、文章等的任何討論僅僅是為了提供本發明的背景。不應將其視為承認任何或所有這些事項形成現有技術基礎的一部分，或者是與本發明相關領域中的公知常識，如同它在本申請的優先權日之前存在於澳大利亞或其他地方。
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通過以下參照附圖對非限制性實施方式的詳細描述中，本發明的方法的特徵和優點將變得更加明顯。
附圖說明
圖1是由本發明實施的用於使如本文所述的電動鋸的刀片停止行進的制動裝置的立體圖；
圖2是通過圖1的a-a截取的縱向截面圖；
圖3是由本發明實施的另一制動裝置的截面圖；以及
圖4是安裝在帶鋸上用於加工動物屠體的由本發明實施的制動裝置的示意性側視圖。
具體實施方式
圖1和圖2中示出了通過本發明實施的用於使電動鋸的刀片停止行進的緊急制動裝置10。如圖2中最佳地示出，該裝置具有圓筒形式的壓力室殼體12，在壓力室殼體12中限定有用於保持流體處於壓力下的壓力室14，如下面進一步描述。圓筒12容納螺線管致動器16，並且螺線管致動器16在使用中通過螺線管引線20通電。螺線管致動器是具有包括閥盤18的柱塞式閥構件的常開式電磁閥，並且可響應於緊急制動信號而操作，如下面進一步描述的。
流體通過供給管線21供給到壓力室14中，並且壓力室殼體12安裝至活塞缸22，在活塞缸22中可滑動地設置有呈活塞24形式的驅動器。活塞24具有設置在活塞缸22中的活塞頭26和從活塞缸突出並且直接抵靠可動爪30的活塞杆28。還可以看出，活塞缸又安裝到接納活塞的活塞杆的引導殼體32。
可動爪30與固定制動爪34間隔開，形成用於接納鋸的刀片的間隙36。在刀片的任一側提供最小公差，用於在鋸的正常使用中刀片在可動爪30與固定爪34之間行進。如圖中還示出的，制動爪34用螺栓固定到設備10的安裝部38上，並且通過安裝部38保持在固定位置。
當裝置由緊急制動信號觸發時，電磁閥16的線圈斷電。結果，螺線管的閥盤18被釋放並且被壓力室中的加壓流體迫壓而離開閥盤18的關閉位置。這允許加壓流體從壓力室14沿著電磁閥16與活塞24之間限定的由數字40所示的流動路徑流動通過排放埠42，從而與活塞的頭部26相接觸。然後，活塞24在加壓流體的作用下克服位於活塞缸中呈拉伸彈簧44形式的偏壓器件的操作從靜止位置沿著活塞缸22被線性地驅動到工作位置。活塞杆28沿著活塞缸的線性行進繼而將可動爪30從收回位置線性地驅動成與刀片的側面相接觸，迫使刀片的相反側抵靠制動爪以在可動爪與固定爪之間固定地夾緊刀片，並且因此防止刀片的進一步行進。
在活塞杆28的作用下，可動爪30與鋸的刀片相接觸的運動由引導杆46引導，每個引導杆46的一端連接至可動爪30，並且相對端可滑動地接納在設置於引導殼體32中的相應的襯套48中，如圖2所示。
如圖2進一步所示，可動爪30和固定制動爪34成型為使刀片的部段相對於刀片的縱向軸線側向變形，以實現刀片的夾緊。更具體地，在所示的實施方式中，固定制動爪34具有與可動爪30的相應凹入部分52對準的突出部分50。制動爪的凸起部分和可動爪的凹入部分限定用於刀片的曲折路徑，當通過緊急制動信號觸發裝置10時，在可動爪30被驅動抵靠刀片的另一側面的情況下，由制動爪34的凸起部分50接觸的刀片的部段側向變形，從而快速實現刀片抵靠制動爪34的夾緊，從而停止刀片的進一步行進。通常，通過制動裝置10響應於緊急制動信號使刀片停止來使刀片夾緊在可動爪30與固定制動爪34之間的過程通常為大約10-12毫秒或更短。此外，刀片的側向彎曲變形使刀片的夾緊在制動爪34的凸起部分50與可動爪30的凹入部分52之間的部段永久變形，從而需要在進一步使用鋸之前更換刀片。
在其他實施方式中，制動爪34和可動爪可以各自具有基本平坦的制動表面，該制動表面被驅動抵靠刀片的相應側面，以通過螺線管致動器16的操作實現刀片的夾緊。可動爪和制動爪中的每一者的相應制動面例如可以是基本上平坦的表面和/或滾花的，或者具有有助於刀片的夾緊的其他表面變形或突起，例如相對於刀片的行進方向橫向定向的肋或顆粒。
控制裝置的操作的控制系統產生緊急制動信號，並且在檢測到相關緊急情況時使鋸的馬達停用，並且構造成用於在標稱預定時間段(例如，3秒)之後由夾緊裝置10釋放刀片。
為了釋放刀片，螺線管致動器16通過螺線管引線20重新通電，響應於此，閥盤18被磁性地拉回到其關閉位置以密封流體流動路徑40。同時，流動路徑40中的流體通過排出埠56排出，並且可動爪30在偏壓彈簧44和聯接到活塞杆28的拉動支架58的作用下返回到可動爪30的靜止位置。當傳感器感測到可動爪處於其收回位置時，由接近傳感器向控制系統提供反饋信號。同樣，當壓力室14中的流體在幾秒鐘之後再次建立達到其預定操作壓力時，壓力傳感器60向控制系統提供反饋信號。當可動爪30已經返回到其收回位置並且壓力室中的流體壓力已經達到預定操作壓力時，夾緊裝置10再次準備好以響應於來自控制系統的另一緊急制動信號而夾緊另一個刀片。
在其它實施方式中，在螺線管致動器16被重新通電以釋放刀片時，流體流動路徑40中的流體通過相同的入口埠排出，流體通過該入口埠進入流體流動路徑，在這種情況下，排出埠可以用塞子密封，或者不設置排出埠。
雖然在上述實施方式中制動爪34固定就位，但是可以提供本發明的其他實施方式，其中，制動爪34和可動爪30都從相應的收回位置被驅動成與鋸的刀片的相應側面相接觸。這樣的實施方式在圖3中圖示。
在該實施方式中，制動裝置70的活塞杆28經由連杆系統72聯接至制動爪34和可動爪30，連杆系統72包括經由連接樞轉臂75在樞軸78和80處連接在一起的第一操作杆臂74和第二操作杆臂76。可以看出，操作杆臂74和76被設置成圍繞固定樞轉點82和84樞轉，以在活塞杆28通過如上所述的螺線管致動器16的操作被線性地驅動時，克服呈壓縮彈簧86和88形式的相應偏置器件的作用將制動爪和可動爪從它們各自的收回位置驅動成與刀片相接觸，以停止刀片的進一步行進。因此，不同於圖2所示的可動爪30被直接驅動成與刀片相接觸以實現刀片的夾緊的實施方式，在圖3示出的實施方式中，制動爪34和可動爪30經由連杆系統72通過活塞杆28的行程被間接地驅動成與刀片相接觸。
同樣如圖3所示，在活塞杆28的端部處安裝有浮動致動器構件86，並且浮動致動器構件86隨著活塞杆克服偏壓彈簧44的作用而線性地行進。在螺線管致動器16被重新通電時，制動爪34和可動爪30在偏壓彈簧44和壓縮彈簧86和88的偏壓作用下返回到制動爪34和可動爪30的收回位置以釋放刀片。
制動爪以與圖3所示實施方式中的可動爪30相同的方式安裝和布置。與圖2的實施方式不同，在圖3所示的實施方式中，可動爪30和制動爪34沒有成型為使刀片側向變形以實現刀片的夾緊，而是沿著可動爪30和制動爪34的全長設置有基本平坦的制動表面90和92，制動表面90和92被驅動成與鋸的刀片相接觸來以足夠的力來使刀片停止行進。在至少一些這樣的實施方式中，平坦制動表面中的一者或兩者可以是滾花的或具有有助於停止刀片行進的其他表面變形。在另外的實施方式中，制動表面可以是帶有肋的，其中，肋相對於刀片的方向橫向布置，或者制動表面包括用於夾持刀片來使刀片停止行進的其他突起。
有利地，在其中鋸的刀片不會由於刀片被制動裝置70夾緊而變形或以其他方式彎曲的實施方式中，在刀片已經被制動裝置釋放並且用於制動裝置的操作的鋸的控制系統已經被復位時，鋸可以繼續使用，而不需要更換刀片。
在圖4中，由本發明實施的緊急制動裝置10被示出為通過螺栓66螺栓連接到帶鋸64的殼體62以準備使用，其中，刀片68被接納在間隙36中，以便在裝置的可動爪30和制動爪34之間通過(參見圖2和圖3)。在示出的實施方式中，帶鋸62用於來自動物屠體的紅肉切割處理。然而，將理解的是，具有由本發明實施的夾緊裝置的帶鋸和臺式圓鋸可以用於其他目的。
由本發明實施的裝置可以是氣動系統或液壓系統，因此在本文描述的實施方式中在壓力室14中加壓的流體可以是合適的惰性氣體，諸如空氣，或者任何合適的常規已知的液壓流體，諸如液壓油(例如合成油、礦物油或植物油)或二醇(例如丙二醇)。通常，流體被加壓至預定的操作工作壓力，用於驅動活塞24的活塞杆28抵壓可動爪，該預定的操作工作壓力在約1700kpa至約2500kpa的範圍內、且最典型地為約2100kpa的壓力。
有利地，裝置10的至少可動爪30和制動爪34由通常用於食品加工設備中的不鏽鋼或合金製成，所述不鏽鋼或合金適於用食品工業級化學清洗液清洗。
可以採用任何合適的控制系統來響應於緊急情況控制由本發明實施的夾緊裝置的操作。這種在檢測到帶鋸或臺鋸的操作者與鋸的刀片相接觸時產生緊急制動信號的常規已知的控制系統例如在國際專利申請no.wo2007/009172以及美國專利申請no.10/100,211(us2002/0170399)中描述，這兩個文獻的公開內容的全部內容通過交叉引用併入本文。
為了進一步有助於確保刀片停止行進，控制系統可以被構造成同時操作常規已知的電摩擦制動器，以停止帶鋸或其他電動鋸的馬達的電樞的旋轉。替代性地，可以採用任何合適的電動馬達控制系統，與通過本發明的緊急制動裝置夾緊刀片相結合，來停止電樞的旋轉，例如向馬達或其他常規已知的電壓控制制動系統施加dc電壓(即，dc注入制動)。在任一情況下，通過本發明的制動裝置對刀片的制動可以被定時為基本上與鋸的馬達的電樞的制動同時發生，或者在制動被施加到馬達的電樞之後即刻(例如，幾毫秒)發生，以便當本發明的制動裝置的制動爪和可動爪接觸刀片時，減小由馬達施加到刀片的驅動力。
從上文將顯而易見，由本發明實施的夾緊裝置可具有和/或提供以下優點中的一個或更多個優點：
·保護鋸的操作者免受鋸的刀片的傷害；
·減輕操作者在其他情況下可能遭受的傷害的嚴重性；
·響應於緊急制動信號，快速停止鋸的刀片；
·可以在不破壞或剪切刀片的情況下停止鋸的刀片；
·夾緊裝置的高效緊湊設計；
·不需要斷開用於觸發裝置的保險絲；
·裝置可以自動快速復位；以及
·裝置可以很容易地配裝到帶鋸或其他類型的鋸。
本領域技術人員將理解，可以對廣泛描述的本發明進行多種變化和/或修改。例如，可動爪30和制動爪34可以成型為具有不同於上述輪廓的匹配輪廓，用於形成曲折路徑，以便當裝置在使用中被緊急制動信號觸發時實現刀片的停止。例如，可動爪30和制動爪34中的一者可以被成型為具有多個凸起部分，並且可移爪和制動爪中的另一者可以具有與那些凸起部分對準的相應凹部。同樣，也可以採用其他螺線管致動器裝置和/或加壓流體流動路徑。此外，雖然如本文所述的制動裝置可以設置在帶鋸或與用於處理動物屠體或肉切割的切割臺一起使用的其他類型的鋸上，但是本發明不限於此。實際上，設置有根據本發明的制動裝置的鋸可以用於切割其他物品，例如但不限於其他食品輸入物，或者由金屬、木材或塑料材料製成的棒、杆、板或管。
因此，上述實施方式在所有方面都被認為是說明性的而不是限制性的。