Brevet FR3070196A1 — publié le 20190222

POIGNEE DE SECURITE BIMANUELLE Domaine de l'invention La présente invention concerne le domaine de la protection d'équipements ou d'objets contre des manipulations inopinées, ou de protection des mains d'une personne en évitant qu'ils ne les approchent d'une zone dangereuse ou protégée. Une des applications non limitative concerne la sécurité d'équipements industriels présentant une zone dangereuse en mode de fonctionnement, des installations présentant des zones dangereuses sur des machines de production industrielle de tout type, notamment et en particulier avec des éléments tournants, des vérins et toutes les fois où elles présentent du mouvement, des engins de levage et de manutention, notamment les portiques, ponts roulants, grues, charriots élévateurs, transpalettes, gerbeurs, chariots préparateurs de commande, treuils de camions, grues, portique élévateur d'embarcation, entrepôts logistiques automatiques ainsi que les engins mobiles : Bennes, remorques/passerelles de bateau, foreuses de tunnels, pompes/bétonnières embarquées, foreuses, broyeurs, bras de démolition, engins de chantier, véhicules de nettoyage, engins ferroviaires, engins forestiers et agricoles. L'invention concerne plus particulièrement des dispositifs de sécurité appelés « poignée homme-mort » provoquant l'arrêt de l'équipement associé en cas de défaillance de l'opérateur. Les poignées de sécurité « homme mort » sont 30 utilisées afin d'offrir les conditions requises pour contrôler les mouvements dans la zone dangereuse d'une machine. De telles poignées doivent provoquer l'arrêt immédiat de l'équipement associé lorsque l'opérateur cesse 2 d'agir sur la poignée, ce qui correspond à une situation de risque où il pourrait déplacer sa main dans la zone dangereuse, ou lorsqu'il agit sur la poignée d'une manière non conventionnelle, ce qui peut correspondre à une situation de 5 stupéfaction ou de crispation induite par un problème potentiel. La présente invention peut également être utilisée dans un contexte ne présentant pas de danger pour les personnes, mais où il est nécessaire de ne pas toucher à 10 quelque chose. Etat de la technique On connaît dans l'état de la technique une première solution décrite dans le brevet américain US5115179 concernant 15 un dispositif portatif comprenant au moins un interrupteur de suppression de verrouillage ("interrupteur d'homme-mort") et au moins un interrupteur d'actionnement, et dans lequel un signal de l'interrupteur d'actionnement est actif uniquement lorsqu'on enfonce l'interrupteur de suppression de 20 verrouillage, le dispositif comprenant en outre un corps en forme de boîte, sur la surface de laquelle sont disposés les interrupteurs d'actionnement; caractérisé en ce qu'il comporte en outre : - au moins un élément de préhension qui possède, 25 à partir des côtés du corps, un bossage situé à l'intérieur des côtés du corps et au moins une partie inclinée se prolongeant vers la surface du corps sur l'arrière de la partie centrale de ce dernier; et - ledit interrupteur de suppression de 30 verrouillage est monté dans la partie inclinée sur le côté intérieur par rapport au bossage de l'élément de préhension. Cette solution n'est pas satisfaisante si les deux mains d'un opérateur doivent être protégées lors d'un contrôle, d'un réglage, etc., car elle ne protège pas 3 l'opérateur dans une situation où la main non utilisée pour l'activation de l'interrupteur, reste libre et peut être engagée par inadvertance dans la zone dangereuse de l'équipement associé. 5 On connaît aussi le brevet américain US6160324 décrivant une autre solution constituée par un mécanisme de commutation de sécurité assurant une fonction de garantie de sécurité, même en cas de défaillance du circuit tel qu'une rupture de contact, ainsi qu'un panneau de commande 10 d'instructions équipé avec le mécanisme. Lorsqu'on saisit un ou deux leviers (GL1, GL2) avec une force ordinaire, les leviers oscillent autour de tiges (AX4, AX5) et des parties d'épaulement (SD1, SD2) entrent en prise avec des leviers d'entraînement (SL1, SL2), les deux leviers d'entraînement 15 reliés par un lien (LK) oscillant simultanément autour d'une tige (AX3) dans la direction indiquée par la flèche b et des commutateurs se mettant simultanément en marche. Deux circuits dans lesquels les commutateurs sont respectivement incorporés émettent indépendamment des signaux Marche qui sont traités et 20 pour mettre un robot en état de fonctionner. Si les organes de préhension des leviers (GL1, GL2) sont relâchés en cas d'urgence, etc., les leviers d'entraînement (SL1, 5L2) oscillent simultanément dans la direction indiquée par la flèche A et les commutateurs (SW1, 5W2) sont simultanément mis 25 hors circuit pour arrêter le robot immédiatement. On connaît encore une autre solution décrite dans le brevet américain U58010234 décrivant une poignée de sécurité présentant un interrupteur à commande manuelle pour un robot industriel ou une machine. Cependant, ces solutions ne donnent pas une entière satisfaction. Exposé de l'invention L'invention pallie les problèmes de l'art antérieur 35 en proposant une poignée de sécurité bimanuelle constituée par un corps (1) présentant au moins deux boutons de commande (2, 5) actionnables manuellement commandant chacun un interrupteur. Selon l'invention, 5 - lesdits boutons (2, 5) sont disposés en deux zones éloignées dudit corps (1) pour rendre impossible l'accès par les doigts d'une seule main - chacun desdits boutons (2, 5) est logé dans une cavité s'ouvrant par un accès par le doigt d'un opérateur 10 - lesdits interrupteurs présentent trois états El, E2, E3 activés consécutivement en fonction du déplacement du bouton (2, 5) correspondant. L'invention peut par ailleurs présenter l'une et/ou l'autre des caractéristiques suivantes : 15 - lesdits boutons (2, 5) sont mobiles entre une position de repos correspondant à l'état E, et une position opposée à la position de repos atteinte lors de l'exercice d'un effort sur le bouton correspondant dépassant une valeur seuil V2 et correspondant à l'état E3, ainsi qu'une position 20 intermédiaire atteinte lors de l'exercice sur le bouton correspondant d'un effort compris entre deux valeurs V1 et V2, et correspondant à l'état E2 - l'un au moins desdits boutons (2, 5) est mobile en translation 25 - l'un au moins desdits boutons (2, 5) est mobile en rotation - lesdits boutons (2, 5) sont mobiles entre une position de repos correspondant à l'état El et une position enfoncée atteinte lors de l'exercice d'une force dépassant une 30 valeur seuil V2 et correspondant à l'état E3, et repassent directement de la position enfoncée à la position de repos lorsque la force devient inférieure à ladite valeur seuil V2 - ledit corps (1) présente une forme allongée, l'un desdits boutons (2, 5) est mobile en translation selon une 35 première direction longitudinale par rapport audit corps, et 5 l'autre desdits boutons (2, 5) est mobile en translation selon une deuxième direction transversale par rapport audit corps (1) - ledit corps (1) présente une forme cylindrique, 5 lesdits boutons (2, 5) étant disposés aux extrémités dudit corps (1) L'invention concerne également un système constitué par une poignée de sécurité bimanuelle telle que précédemment exposée, commandant un avertisseur sonore ou lumineux dans lequel le 10 fonctionnement dudit équipement est activé lorsque le premier interrupteur et le second interrupteur passent du premier état El au second état E2 dans un intervalle de temps T1,2 inférieur à une durée prédéterminée Tréf, l'équipement associé restant activé tant que les deux interrupteurs restent dans ledit 15 second état E2, et passant en mode d'arrêt d'urgence lorsque l'un au moins desdits interrupteurs change d'état, la réactivation dudit équipement associé intervenant lorsque le premier interrupteur et le second interrupteur passent à nouveau du premier état El au second état E2 dans ledit 20 intervalle de temps T1,2 inférieur à une durée prédéterminée Tréf Selon un autre mode de réalisation avantageux, le fonctionnement dudit avertisseur est amorcé lorsque le premier interrupteur et le second interrupteur passent du premier état El au second état E2 dans un intervalle de temps T1,2 inférieur à 25 une durée prédéterminée Tréf, l'équipement associé passant en mode d'activation lorsque l'un au moins desdits interrupteurs change d'état, la réactivation dudit équipement associé intervenant lorsque le premier interrupteur et le second interrupteur passent à nouveau du premier état El au second 30 état E2 dans ledit intervalle de temps T1,2 inférieur à une durée prédéterminée Tréf- 6 Description détaillée d'un exemple non limitatif de l'invention La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un exemple non limitatif 5 de l'invention qui suit, se référant aux dessins annexés où : - la figure 1 représente une vue isométrique en transparence du dispositif selon l'invention - la figure 2 représente une vue de dessus du dispositif selon l'invention 10 - la figure 3 représente une vue de dessous du dispositif selon l'invention. Le dispositif est constitué par un corps tubulaire (1) formant un boîtier rigide. Ce boîtier est métallique ou en matière plastique. 15 Il comporte à sa face supérieure un premier bouton (2) mobile selon la direction longitudinale du boîtier. Ce bouton (2) est accessible par une ouverture (3) prévue sur la face inférieure du boîtier. Cette ouverture permet l'introduction du pouce de l'une des mains pour venir appuyer 20 sur le bouton (2). La cavité à l'intérieur de laquelle le pouce peut se déplacer est fermée latéralement et frontalement par un fond (4). La cavité évite que le bouton (2) ne soit actionné inopinément par appui du boîtier sur une surface, par exemple 25 une table ou une partie de l'équipement. Le boîtier présente du côté opposé au premier bouton (2) un deuxième bouton (5) disposé sur la face supérieure du boîtier, et mobile axialement, selon une direction perpendiculaire à la direction de déplacement du 30 premier bouton (2). Ce deuxième bouton (5) est entouré par une couronne annulaire (6) s'ouvrant par une ouverture permettant l'introduction du pouce de la deuxième main et évitant l'actionnement inopiné par appui du boîtier sur une surface. 7 La longueur du corps (1) est déterminée pour empêcher l'actionnement des deux boutons (2, 5) avec les doigts d'une même main. La section du corps (1) est déterminée pour permettre un transport du boîtier entre deux phases 5 d'utilisation pour la commande d'un équipement. Le boîtier comporte optionnellement un troisième bouton (7) d'arrêt d'urgence. Il peut comporter en outre d'autres boutons de commande sur une ou plusieurs de ses faces, notamment des boutons ou molettes situés à proximité du 10 premier bouton (2) et/ou du deuxième bouton (5), pour permettre un actionnement par les doigts de la main correspondante, dont le pouce est utilisé pour appuyer sur le bouton respectivement (2, 5). Le dispositif comprend dans l'exemple décrit un 15 câble (8) de raccordement à un équipement associé pour la transmission de signaux électriques correspondant à l'état des interrupteurs commandés par les boutons (2, 5). La liaison peut également être assurée par une transmission radiofréquence, ou optique ou ultrasonore. 20 Les interrupteurs commandés par les boutons (2, 5) présentent chacun trois états El, E2, E3 consécutifs, avec un retour automatique à l'état El au repos par exemple sous l'effet d'un ressort de rappel : - un premier état El correspondant à la position au 25 repos, sans action ni effort exercé sur le bouton correspondant. - un deuxième état E2 correspondant à une position intermédiaire, lorsque l'effort exercé sur le bouton correspondant à une valeur intermédiaire, c'est-à-dire avec 30 une force (pour un bouton à déplacement linéaire) ou un couple (pour un bouton rotatif) d'une intensité comprise entre deux valeurs V1, V2 de référence - un troisième état E3 correspondant à une position opposée à la position de repos, avec un effort exercé sur le 35 bouton correspondant d'une intensité dépassant la valeur V2, 8 c'est-à-dire avec une force (pour un bouton à déplacement linéaire) ou un couple (pour un bouton rotatif) d'une intensité supérieure à la valeur V2. Bien entendu, l'interrupteur peut aussi être 5 constitué par un composant électromagnétique ou électrooptique détectant les trois états, avec un retour automatique à l'état de repos en l'absence d'action. L'interrupteur est décrit dans une réalisation de déplacement linéaire, mais l'invention peut aussi s'appliquer 10 à un interrupteur rotatif, le bouton étant alors commandé par une pression latérale du pouce ou d'un doigt sur une palette. L'opérateur active l'équipement associé en exerçant, avec un doigt d'une première main, une action maîtrisée sur le premier bouton (2) et avec un doigt de la 15 deuxième main, une action maîtrisée sur le deuxième bouton (5). L'action maîtrisée désignée une action suffisante pour dépasser la valeur V1 sans pour autant dépasser la valeur V2. Les seuils V1 et V2 peuvent être fixés mécaniquement ou électroniquement, ou normés dans le cas d'une 20 utilisation pour la protection des personnes. Les interrupteurs sont optionnellement conçus mécaniquement pour imposer le passage de l'état E3 à l'état El directement, sans repasser par l'état E2. Un circuit électronique, implanté dans l'équipement 25 ou optionnellement dans le boîtier, détermine le fonctionnement de l'équipement en fonction de l'état des deux interrupteurs associés aux boutons (2, 5). Lorsque les deux boutons (2, 5) passent conjointement de l'état El à l'état E2, avec un décalage 30 temporel inférieur à une valeur prédéterminée ou normée, le circuit électronique, extérieur à l'équipement, commande la sortie du mode protégé de l'équipement qui devient actif et le maintien de ce mode tant que les deux boutons restent l'un et l'autre dans le même état E2. 9 Lorsque l'un quelconque des interrupteurs change d'état, par exemple en passant de l'état E2 à l'état El (relâchement de l'action de l'un des doigts) ou en passant de l'état E2 à l'état E3 (crispation anormale de l'un des doigts), 5 le circuit électronique commande l'arrêt de l'équipement et le retour en mode protégé de l'équipement. Ainsi, l'équipement ne fonctionne que lorsque l'opérateur tient le boitier de ses deux mains et exerce avec deux doigts des deux mains un effort maîtrisé (c'est-à-dire 10 avec une intensité comprise entre les deux valeurs définissant l'état E2) sur les boutons (2, 5) correspondant. Si l'opérateur libère une main, l'équipement passe en mode protégé et évite ainsi le risque d'accident par pénétration de la main libérée dans la zone dangereuse. De même, dans le cas d'un 15 comportement anormal de l'opérateur se traduisant par une crispation ou un effet dépassant la valeur seuil, l'équipement repasse en mode protégé. Si l'un quelconque des boutons (2, 5) quitte l'état intermédiaire E2, la réactivation nécessite le retour des deux 20 boutons (2, 5) à l'état El puis le retour des deux boutons à l'état E2 dans un intervalle de temps inférieur à une valeur-seuil. Alternatives de réalisation L'invention peut être réalisée sous différentes 25 alternatives décrites ci-après. Les caractéristiques précédemment décrites ne sont pas rappelées pour éviter une redondance, mais bien entendu ces alternatives ne sont pas exclusives des caractéristiques déjà décrites. En premier lieu, le corps (1) peut également 30 comprendre des moyens de commande d'un équipement, par exemple de son déplacement ou du fonctionnement d'un ou plusieurs de ses organes. Ces moyens de commande peuvent être constitués par : 10 - des boutons additionnels activables par les doigts de l'une ou de l'autre des mains, et donc situés à proximité de l'un ou de l'autre des boutons (2, 5), par exemple sur une face latérale 5 - des curseurs ou zones tactiles ou molettes activables par un doigt - des jauges de contraintes mesurant la déformation du corps (1) en fonction des efforts exercés par les mains sur les deux extrémités du corps (1) 10 - des accéléromètres mesurant les déplacements dudit corps (1) - un ensemble capteur-émetteur optique ou ultrason ou une caméra pour l'analyse des déplacements du corps (1). En second lieu, le dispositif peut aussi être 15 utilisé non pas pour commander un équipement, mais pour garantir qu'une personne circulant dans un espace présentant des zones dangereuses n'interpose une main dans cette zone. Le corps (1) étant nécessairement tenu à deux mains pour permettre l'exercice d'un effort maîtrisé sur les deux boutons 20 (2, 5), cela garantit que les mains ne sont pas disponibles pour des gestes déplacés. En cas de sortie de l'un des interrupteurs de l'état intermédiaire, un circuit électronique incorporé dans le corps (1) déclenche une alarme sonore, visuelle ou déclenche l'émission d'un REVENDICATIONS1 - Poignée de sécurité bimanuelle constituée par un corps (1) présentant au moins deux boutons de commande (2, 5) actionnables manuellement commandant chacun un interrupteur, caractérisé en ce que - lesdits boutons (2, 5) sont disposés en deux zones éloignées dudit corps (1) pour rendre impossible l'accès par les doigts d'une seule main - chacun desdits boutons (2, 5) est logé dans une cavité s'ouvrant par un accès par le doigt d'un opérateur - lesdits interrupteurs présentent trois états E3 activés consécutivement en fonction du déplacement bouton (2, 5) correspondant. 2 Poignée de sécurité bimanuelle selon la revendication 1 caractérisée en ce que lesdits boutons (2, 5) sont mobiles entre une position de repos correspondant à l'état El et une position opposée à la position de repos d'un effort sur le bouton correspondant à lors de effort compris entre deux valeurs V, et V2, et correspondant à l'état E2. 3 - Poignée de sécurité bimanuelle selon la 25 revendication 1 caractérisée en ce que l'un au moins desdits boutons (2, 5) est mobile en translation. 4 - Poignée de sécurité bimanuelle selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'un au moins desdits boutons (2, 5) est mobile en rotation. 30 5 - Poignée de sécurité bimanuelle selon la revendication 1 caractérisée en ce que lesdits boutons (2, 5) sont mobiles entre une position de repos correspondant à l'état El et une position enfoncée atteinte lors de l'exercice d'une force dépassant une valeur seuil V2 et correspondant à E2 du atteinte lors de l'exercice 20 correspondant dépassant une valeur seuil V2 etl'état E3, ainsi qu'une position intermédiaire atteinte l'exercice sur le bouton correspondant d'un 12 l'état E3, et repassent directement de la position enfoncée à la position de repos lorsque la force devient inférieure à ladite valeur seuil V2. 6 - Poignée de sécurité bimanuelle selon la 5 revendication 1 caractérisée en ce que ledit corps (1) présente une forme allongée l'un desdits boutons (2, 5) est mobile en translation selon une première direction longitudinale par rapport audit corps, et l'autre desdits boutons (2, 5) est mobile en translation selon une deuxième 10 direction transversale par rapport audit corps (1). 7 Poignée de sécurité bimanuelle selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit corps (1) présente une forme cylindrique, lesdits boutons (2, 5) étant disposés aux extrémités dudit corps (1). 15 8 - Système constitué par un équipement commandé par une poignée de sécurité bimanuelle conforme à la revendication 1 caractérisé en ce que le fonctionnement dudit équipement est activé lorsque le premier interrupteur et le second interrupteur passent du premier état El au second état E2 dans un intervalle de temps T1,2 inférieur à une durée prédéterminée Tréf, l'équipement associé restant activé tant que les deux interrupteurs restent dans ledit second état E2, et passant en mode d'arrêt d'urgence lorsque l'un au moins desdits interrupteurs change d'état, la réactivation dudit équipement associé intervenant lorsque le premier interrupteur et le second interrupteur passent à nouveau du premier état El au second état E2 dans ledit intervalle de temps T1,2 inférieur à une durée prédéterminée Tréf. 9 - Système constitué par une poignée de sécurité bimanuelle conforme à la revendication 1 commandant un avertisseur sonore ou lumineux caractérisé en ce que le fonctionnement dudit avertisseur est amorcé lorsque le premier interrupteur et le second interrupteur passent du premier état El au second état E2 dans un intervalle de temps T1,2 inférieur à une durée prédéterminée Trét, l'équipement associé passant en 13 mode d'activation lorsque l'un au moins desdits interrupteurs change d'état, la réactivation dudit équipement associé intervenant lorsque le premier interrupteur et le second interrupteur passent à nouveau du premier état El au second 5 état E2 dans ledit intervalle de temps T1,2 inférieur à une durée prédéterminée Tréf.