Brevet FR2503383A1 — publié le 19821008

La présente invention a pour objet un détecteur pneumatique et notamment un plancher détecteur de présence. Elle a plus particulierement trait a un tel détecteur d'une grande sureté de fonctionnement de maniere a pouvoir être utilisé dans des systemes de sécurité et de protection des travailleurs dans les installations industrielles. On connaît déjà des nombreux planchers détecteurs de présence qui émettent une information, en général signal électrique, lequel commande une opération d'arrêt des machines ou, dans l'utilisation grand public, d'ouverture et de fermeture des portes. Parmi les principes utilisés antérieurement a la présente invention, il convient de signaler les techniques exposées ci-apres. Un premier principe de montage utilisé consiste en deux plaques non conductrices maintenues a une distance choisie a l'avance au moyen d'un système électrique de rappel et entre lesquelles se trouve un conducteur à lame. Une force appliquée sur la plaque supérieure entraîne le rapprochement des deux plaques, donc des deux lames du conducteur, et établit le contact. Parmi les inconvénients il convient de signaler qu'il n'y a pas de système de contrôle de fonctionnement qui d'ailleurs serait difficile a réaliser. En outre, les déformations permanentes provoquées par des chocs, tres fréquents en milieu industriel, entraînent souvent des contacts permanents. Une deuxième technique consiste a disposer dans une sorte de vessie gonflée et de forme très aplatie un tube souple lové de manière qu'il occupe la plus grande surface possible ; une pompe fait circuler en continu un fluide dans ce tube souple. Le poids appliqué sur ce tube interromp la circulation du fluide, laquelle est détectée et un signal est émis. Parmi les nombreux inconvénients de ce système on peut citer la présence d'espace mort et la très grande facilité- pour le personnel désirant travailler sans la gêne d'une sécurité de court-circuiter cette sécurité en reliant directement le tube d'entrée au tube de sortie. Une variante de ce système consiste a remplacer la pompe par un vibreur émettant des ondes pneumatiques, par exemple sonores ou ultra-sonores, qui se déplacent le long du tube et sont captées par un système du type micro. Le poids, comme ci-dessus, entraîne la compression du tube et l'interruption de la réception de l'onde pneumatique. Cette interruption se traduit par un signal. Outre, ceux de la première variante, ce système présente les inconvénients suivants : possibilité d'émissions parasites en milieu industriel et très grande difficulté de régler le seuil a partir duquel le signal doit être émis. En effet, l'intensité de l'onde pneumatique dépend fortement de la longueur du tube, ce qui rend le réglage du seuil de déclenchement très délicat. Ce qui vient d'être exposé ci-dessus concerne uniquement les planchers et tapis détecteurs mais il existe des techniques voisines relatives a la détection des chocs et nécessitant des formes différentes, des formes planes, notamment des balises détectrices de chocs. Ces balises sont en général constituées d'une tige rigide recouverte ou non d'une couche de protection montée a une extrémité sur des moyens élastiques qui la ramènent a sa position initiale une fois la cause du choc disparue. Cette tige est équipée d'une collerette conductrice qui lors des chocs entre en contact avec une pièce fixe également conductrice. Ceci entraine l'émission d'un signal. Ainsi les techniques antérieures ne sont pas d'une sureté absolue et notamment dans l'utilisation d'ouverture des portes, il est courant d'avoir a répeter plusieurs fois de suite l'opération de pénétration dans la zone commandant l'ouverture des portes avant que celle-ci n'intervienne. Dans ces conditions on comprend que ces techniques utilisées couramment pour les opérations ne présentant pas de dangers puissent difficilement être appliquées dans des systèmes de sécurité pour protéger le personnel des usines mettant en oeuvre des machines-outils ou des robots. C'est pourquoi un des objets de la présente invention est de fournir un nouveau détecteur pneumatique de présence qui présente une grande sureté de fonctionnement. Un autre objet de la présente invention est de fournir un détecteur du type précédent permettant un système d'auto-contrôle du fonctionnement du détecteur. Ces objets sont atteints au moyen d'un détecteur pneumatique de présence caractérisé par le fait qu'il est composé de deux flans plans, rigides et parallèles séparés par un espace, des moyens élastiques permettant de ramener les deux flancs à la position relative définie par ledit espace, un joint étanche déformable déterminant avec lesdits deux flans un espace fermé, une ouverture étant pratiquée dans ledit joint de manière a laisser passer un conduit étanche pouvant transmettre un signal pneumatique, et des capteurs reliés a l'ouverture du joint à l'aide d'un conduit, ledit capteur étant équipé de systèmes permettant la transformation du signal pneumatique en un signal électrique. En fonctionnement, par exemple lorsque ledit détecteur sert de plancher, le flan inférieur étant posé ou fixé au sol, le poids d'une personne a tendance a rapprocher les deux flans à la manière d'un piston circulant dans un cylindre. Il en résulte une variation de volume qui entraîne un signal pneumatique, a savoir une surpression d'air transmise par le conduit vers le capteur. L'information de présence Y est alors transformée en information électrique commandant l'opération desirée. Lorsque la présence disparaît, les moyens élastiques remettent le détecteur dans sa position initiale. Il convient ici de souligner que la rigidité des deux flans et leur fonctionnement à la manière d'un piston donne au système une fiabilité et une sureté qui n'ont jamais été atteintes par d'autres systèmes. De préférence, les moyens élastiques et le joint étanche déformables sont constitués d'une seule et même matière, à savoir d'une mousse à cellules fermées en caoutchouc ou tout autre polymère ayant la résistance dé sirée. Les deux flans peuvent être en tôle de métal ou en feuille plastique, la seule condition est que la rigidite de l'ensemble soit suffisante pour que le fonctionnement en piston soit assurée. Les mousses à cellules fermées peuvent être suivant le matériau utilisé collées ou vulcanisées. Le conduit qui permet la transmission du signal pneumatique est relié à un capteur qui détecte les variations de volume provoquées par le fonctionnement du détecteur. Ce conduit est equipé d'une fuite destinée a mettre en équilibre, lorsque l'appareil est au repos, les pressions externe et interne. Il va de soi que cette fuite n'autorise que des débits très nettement inférieurs a ceux que peut supporter le conduit (inférieur ou égal au dixième). En fonctionnement, lorsqu'un poids est appliqué sur le détecteur, une électrovanne ferme la fuite dès que la présence dudit poids est détectée. Dès qu'il n'y a plus présence, la vanne se rouvre permettant à nouveau le rééquilibrage des pressions existant entre l'air ambiant et l'air du détecteur pneumatique. De preférence, le détecteur est équipé de systèmes permettant la vérification de son bon fonctionnement, par exemple à des intervalles de temps réguliers. Parmi les systèmes permettant une bonne vérification du fonctionnement, on peut citer ceux qui ont donné, et de loin, les meilleurs résultats, a savoir, dans le cas ou le flan mobile possède des propriétés magnétiques convenables, un électro-aimant qui, lorsqu'il est traverse par un courant attire le flan mobile, simulant ainsi de manière parfaite la presence d'une personne sur le plancher détecteur. En cas de non-fonctionnement, un système électronique declenche l'alarme et la mise en route du système de sécurité. Un autre système a donné également satisfaction : il s'agit d'une chambre de dilatation équipée d'une pompe à émission d'air ambiant qui, à intervalles régu liers, comme pour l'electro-aimant, est gorlflee, ce qui entraîne un deplacement d'air simulant la présence d'une personne sur le plancher détecteur. La description qui suit ne présente aucun caractère limitatif et a simplement pour but d'illustrer l'invention en décrivant l'un de ses modes préférés de réalisation. Deux flans d'acier (1) sertis dans un cadre (2) en duralinox, acier ou plastique sont reliés entre eux par des joints (4) en mousse cellulaire étanche, en caoutchouc et vulcanisés. L'éjection de l'air est assurée par deux tubes mis sur prise (6) à raccordement automatique et pro tégée par gaine a l'intérieur du tube. Un fil dit "de présence" (9) relié au système d'auto-controle (8) assure l'utilisateur d'un branchement parfait et de la non-section du tube ou conduit. Le revêtement des planchers (7) est en tôle de duralinox ou en acier, ou en caoutchouc ou tous autres revêtements adéquats. Le dessous des planches est calé au départ par un rattrapage (5) en caoutchouc, ou plastique, ou bois. En fonctionnement, lors de l'application d'un poids sur l'émetteur (11), il y a déplacement du volume d'air par les tubes de sortie (12) vers les capteurs (13) qui transmettent leurs informations a l'électronique (14) et qui ferment l'électrovanne (17). L'électronique (14) provoque la mise au repos des relais de sortie (15), ce qui a pour effet d'arrêter l'utilisation. L'auto-contrâle (20) est excité soit par électronique au moyen d'un séquenceur (19), soit après 1 'in- troduction d'un défaut (18) donné par la machine lors de la phase non dangereuse. L'auto-contrôle (20) est soit un électro-aimant simulant le fonctionnement complet du plancher par rapprochement des parois supérieure et inférieure, soit une chambre de dilatation permettant de compenser le volume d'air interne de l'émetteur. Dans les deux cas, l'autocontrôle est au point extrême de la chaîne et permet de contrôler l'état du plancher émetteur (11), des tubes de sortie (12), des capteurs (13), de l'électronique (14) ainsi que de la fermeture de l'électrovanne de mise a l'air libre (17). Si nous n'avons qu'une seule information sur les capteurs (13), l'utilisation est coupée (16), 1 'électro- vanne (17) se ferme (normalement). Donc - Si l'on introduit une simulation de défaut (18), le sys tème se met en arrêt, il excite l'auto-contrôle qui, par les deux capteurs, réarme le système. - Lors d'un defaut passagé (mauvaise utilisation), même processus qu'au paragraphe précédent. - Auto-contrôle par séquence régulière (19) sur une fré quence donnée : l'air crée un défaut qui immédiatement est réarmé par 1 'auto-contrôle. Dès l'ouverture de l'un des capteurs pneumatiques (13), l'électrovanne (17) se ferme et l'utilisation (16) est coupée. En fonctionnement normal l & surpression engendrée par l'émetteur (11) entraîne l'ouverture des circuits électriques des deux capteurs (13). Si, par suite d'un défaut, un de ces circuits ne s'ouvrait pas après une fraction de seconde (temps préalablement choisi), l'incident serait détecté par l'électro- nique (14) qui fournirait une information de défaut. Après disparition du défaut, une nouvelle action sur l'émetteur (11), suivie du bon synchronisme d'ouverture des capteurs (13), aura pour conséquence l'autorisation du rearmement et par suite le fonctionnement de l'utilisation (16). Par ailleurs, un sequenceur (19) provoque, a des intervalles de temps réguliers, le rapporchement des flans et par suite l'ouverture des capteurs (13). Cette disparition, qui constitue l'autocontrôle, permet de s'assurer du bon fonctionnement de l'ensemble a des intervalles de temps réguliers, ceci par une simulation de présence sur l'émetteur (11). Dans le cas contraire, toute anomalie de fonctionnement serait immédiatement signale par 1 'appari- tion d'une information de défaut. Ce qui vient d'être decrit pour les planchers détecteurs de présence s'applique évidemment "mutatis mutandis" a des détecteurs verticaux ou inclinés. Par opposition aux planchers horizontaux qui sont installés a poste fixe, ces détecteurs verticaux sont amovibles et mis en place autour du personnel intervenant occasionnellement (par exemple personnel d'entretien) a proximite d'une machine dangereuse. Dans ce cas, la machine est arrêtée dès l'impact de la personne contre le panneau, qu'il s'agisse d'une chute ou de l'action d'un membre, cette action etant accidentelle ou volontaire. Dans certains cas, ce personnel pouvant effectuer des opérations de soudage, le revêtement de surface du panneau doit être adapté à l'utilisation, notamment résister à la projection de particules de metal en fusion. Qu'il s'agisse de planchers ou panneaux verticaux, les flans (1) et (7) décrits précédemment doivent avoir une rigidité telle que sous l'effet de la charge maximale applicable, ils conservent une certaine rigidite. A titre d'exemple, la déformation élastique locale entraînée par cette charge ne doit pas excéder 6 à 8 millimètres, ceci afin que le plancher conserve le maximum de sensibilité et engendre la surpression d'air maximale. Le principe utilisé pour les planchers et les panneaux peut être également utilisé pour les bornes cylindriques de protection pour robots, après adaptation. Pour ce faire, on utilise deux tubes rigides montés co-axialement. Sur le tube intérieur sont enroulés plusieurs anneaux en tube souple, de préférence entre deux et cinq, avantageusement trois. Ces anneaux sont reliés entre eux à l'aide d'un conduit souple qui peut être le même que celui constitutif des anneaux. Les anneaux peuvent être également remplacés par des enroulements en spirale. Le tube extérieur doit être mobile par rapport au tube intérieur. En général ce tube est ferme à son extre;uité supérieure par un flan également rigide et ce flan repose sur une pièce matérialisant l'axe commun des deux tubes et surmontant le tube intérieur. De cette façon, le tube extérieur peut prendre un grand nombre de positions inclinées à l'intérieur d'un cône et compresser le tube interieur. Il va de soi que tout système d'attache du tube extérieur et permettant son mouvement par rapport au tube intérieur et comprimer lesdits anneaux convient pour la mise en oeuvre de la présente invention. L'ensemble de la borne ainsi formé peut être monté sur socle ou sur ressort et peut être mis en fonctionnement à différentes inclinaisons de son axe depuis vertical jusqu'à horizontal, le montage sur ressort présentant l'intérêt d'éviter que le choc à détecter ne brise la borne. En fonctionnement, le choc déplace le tube extérieur rigide et, du fait de cette rigidité, compresse tous les anneaux de tube souple provoquant ainsi une surpression et un déplacement d'air dont la mesure est effectuée de la manière décrite pour les mises en oeuvre précédentes de l'invention. On remarquera ici encore que la rigidité du système est essentielle pour une bonne mise en oeuvre de l'invention. Enfin, il convient de prévoir des moyens permettant le retour à la position initiale des deux tubes l'un par rapport à l'autre. Il convient toutefois de noter que certains tubes souples peuvent jouer ce rôle sans que d'autres moyens aient besoin d'être mis en place. REVENDICATIONS 1. Détecteur pneumatique de présence caractérisé par le fait qu'il est composé de deux flans plans, rigides et parallèles séparés par un espace, des moyens élastiques permettant de ramener les deux flans à la position définie par ledit espace, un joint étanche déformable déterminant avec lesdits deux flans un espace fermé, ledit joint étant perforé de manière à laisser passer a une extrémité au moins un conduit étanche et au moins un capteur relié à l'autre extrémité dudit au moins un conduit, ledit capteur étant équipé de systèmes permettant la transformation du signal pneumatique en un signal électrique. 2. Detecteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens élastiques et le joint étanche déformable sont formés par des bandes de mousse à cellules fermées dans une matière choisie dans le groupe constitué par le caoutchouc et les polymères élastiques synthétiques. 3. Détecteur selon l'une des revendications 1 et 2 prises séparément, caractérisé par le fait qu'il est équipé d'un système de contrôle de fonctionnement. 4. Détecteur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit système de contrôle de fonctionnement est un électro-aimant fixé sur l'un des deux flans et par lefait que l'autre flan possède des propriétes magnétiques et est attiré par l'électro-aimant lors du passage du courant. 5. Détecteur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le système de contrôle de fonctionnement est constitué par une chambre à air gonflable a l'aide d'une pompe à émission d'air ambiant. 6. Détecteur pneumatique de présence caractérisé par le fait qu'il est composé d'un cylindre intérieur et d'un cylindre extérieur, les deux cylindres étant coaxiaux et le cylindre extérieur mobile par rapport au cylindre interieur, des moyens élastiques permettant de ramener les deux cylindres à leur position co-axiale, des de systèmes permettant la transformation du signal pneumatique en un signal électrique. 7. Détecteur selon la revendication 6, caractérisé par le fait que lesdits moyens élastiques sont constitués par lesdits anneaux de tube souple et élastique.