用于保护电动锯的操作者的安全装置

用于保护电动锯的操作者的安全装置

　　技术领域

　　本发明涉及一种用于停止电动锯的刀片的行进以保护锯的使用者的安全装置。该装置特别适用于通常用于加工肉和/或动物屠体的锯。

　　背景技术

　　带锯通常用于在红肉工业中切割屠体和肉部分，作为肉加工阶段的一部分。当使用带锯时，操作者通常物理地保持屠体或肉部分处于带锯刀片的任一侧，并将肉驱动到刀片中以实现切割操作。这固有地使操作者处于在滑动的情况下或例如由于不注意的情况下接触刀片的风险。

　　虽然防护件可以用于覆盖刀片，但是刀片的区域保持暴露于操作者。对于较大的肉和屠体切割，刀片的大部分必须保持暴露。与刀片接触可能导致严重的伤害，包括失去手指以及更糟糕的情况。一旦操作者意识到他们已经与刀片接触并且采取校正动作，但仍然存在时间延迟，在此时间延迟中刀片所带来的明显损伤可能持续。类似地，即使紧急停止按钮被激活，锯的刀片也可能在到达停止状态之前继续移动。

　　对操作者的伤害可能使操作者虚弱，使所有相关人员感到不安，并且在停机时间，对于雇主而言生产力损失和与雇员相关的康复方面代价昂贵。

　　发明内容

　　本发明提供了一种用于在紧急情况下——例如当锯的操作者与锯的刀片相接触或者在其他情况下处于与锯的刀片相接触的风险时——使电动锯的刀片停止行进的装置。

　　在本发明的一个方面，提供了一种用于使电动锯的刀片停止行进的紧急制动装置，该类型的电动锯包括切割台，锯的刀片在切割操作期间通过该切割台，该装置包括：

　　制动爪；

　　可动爪，可动爪与制动爪间隔开，用于将锯的刀片接纳在制动爪与可动爪之间；

　　驱动器，驱动器用于将可动爪从收回位置驱动成与刀片的侧面相接触，以迫使刀片的相反侧抵靠制动爪，从而将刀片夹紧在制动爪与可动爪之间；

　　压力室，压力室用于保持流体处于预定压力；以及

　　致动器，致动器可响应于紧急制动信号而操作以释放压力室中的加压流体，以驱动驱动器抵靠可动爪，以驱动可动爪与刀片的侧面进行所述接触。

　　在本发明的另一方面，提供了一种用于紧急制动电动锯的刀片的方法，该类型的电动锯包括切割台，锯的刀片在切割操作期间穿过该切割台，该方法包括：

　　提供制动装置，该制动装置包括制动爪以及与制动爪间隔开的可动爪，锯的刀片在制动爪与可动爪之间通过，并且该制动装置还包括驱动器、压力室和致动器，该驱动器用于将可动爪从收回位置驱动成与刀片的侧面相接触以迫使刀片的相反侧抵靠制动爪，从而将刀片夹紧在制动爪与可动爪之间；该压力室用于将流体保持处于预定压力；该致动器可操作成从压力室释放加压流体；以及

　　响应于紧急制动信号操作致动器以释放压力室中的加压流体，以驱动驱动器抵靠可动爪，以驱动可动爪与刀片的侧面进行所述接触以制动刀片。

　　通常，可动爪和制动爪成型为使刀片的一部分相对于刀片的纵向轴线侧向变形，以实现刀片的夹紧。然而，可动爪和制动爪可以具有任何合适的形状或轮廓以夹紧锯的刀片，从而使刀片停止行进，并且不需要成型为以使刀片侧向变形以产生用于刀片的曲折路径，以此实现刀片的停止。

　　通常，致动器是可操作以从压力室释放加压流体的电磁致动器。

　　通常，螺线管致动器是包括螺线管本体和阀构件的电磁阀，并且螺线管可响应于紧急制动信号而操作以释放阀构件，用于从压力室释放加压流体。

　　通常，阀构件是阀盘，并且该装置还包括用于将加压流体从压力室引导至驱动器的排放端口，阀构件设置成控制加压流体从压力室到排放端口的流动。

　　通常，该装置还包括压力室壳体，压力室限定在该压力室壳体中，并且该压力室壳体容纳螺线管。

　　通常，驱动器设置成被加压流体从静止位置线性驱动到工作位置，在该工作位置中，可动爪压靠在刀片的侧面上。

　　通常，驱动器包括具有活塞头和活塞杆的活塞，并且该装置还包括用于引导加压流体与活塞头相接触以驱动活塞杆进入工作位置的流体流动路径。

　　通常，该装置还包括其中布置有活塞的活塞头的缸体，并且活塞的活塞杆从缸体突出，以驱动制动爪和可动爪对刀片的夹紧。

　　在特别优选的实施方式中，活塞的活塞杆从缸体突出并且压靠可动爪。

　　在至少一些实施方式中，该装置还可以包括引导壳体和至少一个引导杆，活塞杆从缸体突出到引导壳体中，至少一个引导杆用于引导可动爪移动而与刀片的侧面接触，其中，一个或更多个引导杆由引导壳体以可滑动的方式接纳。

　　此外，本发明实施的装置还可以包括设置在缸体中的偏压器件，该偏压器件用以在加压流体被排出而不作用于驱动器上时使活塞偏压进而从活塞的工作位置返回至收回位置。

　　通常，制动爪是保持固定就位的固定爪。然而，可以提供这样的实施方式，其中，制动爪和可动爪均被设置成在致动器操作时被驱动成与刀片相接触，例如通过连杆系统或其他合适的机构来将制动爪和可动爪从它们各自的收回位置驱动成与刀片相接触。

　　在又一方面，提供一种电动锯，这种类型的电动锯包括切割台，锯的刀片在切割操作期间穿过该切割台，该锯包括由本发明实施的装置，用于响应于紧急停止制动信号而使刀片停止行进，其中，该装置被设置成在由紧急停止信号触发时夹紧刀片。

　　在使用中可以配装由本发明实施的装置的锯可以例如选自由带锯和台锯组成的组合。最典型地，锯是带锯。

　　尽管根据本发明的装置可以与锯一起实施以用于各种切割操作，但切割操作通常是将肉屠体或肉块切割成更小的块。

　　如将理解的，使用本发明实施的装置可以挽救操作者避免截肢或者显著减轻由于与锯的刀片接触而导致的伤害的严重性。虽然已经配装了由本发明实施的装置的锯特别地适用于红肉加工工业，但是应当理解，本发明的实施方式具有更广泛的应用，并且本发明不限制于此。

　　本说明书中提及的任何出版物通过参引并入本文。包括在本说明书中的文档、行为、材料、装置、文章等的任何讨论仅仅是为了提供本发明的背景。不应将其视为承认任何或所有这些事项形成现有技术基础的一部分，或者是与本发明相关领域中的公知常识，如同它在本申请的优先权日之前存在于澳大利亚或其他地方。

　　在整个说明书中，词语“包括”或其变体如“包含”或“含有”将被理解为暗示包括所述元件、整体或步骤、或者元件、整体或步骤的组合，但不排除任何其他元件、整体或步骤，或者元件、整体、或步骤的组合。

　　通过以下参照附图对非限制性实施方式的详细描述中，本发明的方法的特征和优点将变得更加明显。

　　附图说明

　　图1是由本发明实施的用于使如本文所述的电动锯的刀片停止行进的制动装置的立体图；

　　图2是通过图1的A-A截取的纵向截面图；

　　图3是由本发明实施的另一制动装置的截面图；以及

　　图4是安装在带锯上用于加工动物屠体的由本发明实施的制动装置的示意性侧视图。

　　具体实施方式

　　图1和图2中示出了通过本发明实施的用于使电动锯的刀片停止行进的紧急制动装置10。如图2中最佳地示出，该装置具有圆筒形式的压力室壳体12，在压力室壳体12中限定有用于保持流体处于压力下的压力室14，如下面进一步描述。圆筒12容纳螺线管致动器16，并且螺线管致动器16在使用中通过螺线管引线20通电。螺线管致动器是具有包括阀盘18的柱塞式阀构件的常开式电磁阀，并且可响应于紧急制动信号而操作，如下面进一步描述的。

　　流体通过供给管线21供给到压力室14中，并且压力室壳体12安装至活塞缸22，在活塞缸22中可滑动地设置有呈活塞24形式的驱动器。活塞24具有设置在活塞缸22中的活塞头26和从活塞缸突出并且直接抵靠可动爪30的活塞杆28。还可以看出，活塞缸又安装到接纳活塞的活塞杆的引导壳体32。

　　可动爪30与固定制动爪34间隔开，形成用于接纳锯的刀片的间隙36。在刀片的任一侧提供最小公差，用于在锯的正常使用中刀片在可动爪30与固定爪34之间行进。如图中还示出的，制动爪34用螺栓固定到设备10的安装部38上，并且通过安装部38保持在固定位置。

　　当装置由紧急制动信号触发时，电磁阀16的线圈断电。结果，螺线管的阀盘18被释放并且被压力室中的加压流体迫压而离开阀盘18的关闭位置。这允许加压流体从压力室14沿着电磁阀16与活塞24之间限定的由数字40所示的流动路径流动通过排放端口42，从而与活塞的头部26相接触。然后，活塞24在加压流体的作用下克服位于活塞缸中呈拉伸弹簧44形式的偏压器件的操作从静止位置沿着活塞缸22被线性地驱动到工作位置。活塞杆28沿着活塞缸的线性行进继而将可动爪30从收回位置线性地驱动成与刀片的侧面相接触，迫使刀片的相反侧抵靠制动爪以在可动爪与固定爪之间固定地夹紧刀片，并且因此防止刀片的进一步行进。

　　在活塞杆28的作用下，可动爪30与锯的刀片相接触的运动由引导杆46引导，每个引导杆46的一端连接至可动爪30，并且相对端可滑动地接纳在设置于引导壳体32中的相应的衬套48中，如图2所示。

　　如图2进一步所示，可动爪30和固定制动爪34成型为使刀片的部段相对于刀片的纵向轴线侧向变形，以实现刀片的夹紧。更具体地，在所示的实施方式中，固定制动爪34具有与可动爪30的相应凹入部分52对准的突出部分50。制动爪的凸起部分和可动爪的凹入部分限定用于刀片的曲折路径，当通过紧急制动信号触发装置10时，在可动爪30被驱动抵靠刀片的另一侧面的情况下，由制动爪34的凸起部分50接触的刀片的部段侧向变形，从而快速实现刀片抵靠制动爪34的夹紧，从而停止刀片的进一步行进。通常，通过制动装置10响应于紧急制动信号使刀片停止来使刀片夹紧在可动爪30与固定制动爪34之间的过程通常为大约10-12毫秒或更短。此外，刀片的侧向弯曲变形使刀片的夹紧在制动爪34的凸起部分50与可动爪30的凹入部分52之间的部段永久变形，从而需要在进一步使用锯之前更换刀片。

　　在其他实施方式中，制动爪34和可动爪可以各自具有基本平坦的制动表面，该制动表面被驱动抵靠刀片的相应侧面，以通过螺线管致动器16的操作实现刀片的夹紧。可动爪和制动爪中的每一者的相应制动面例如可以是基本上平坦的表面和/或滚花的，或者具有有助于刀片的夹紧的其他表面变形或突起，例如相对于刀片的行进方向横向定向的肋或颗粒。

　　控制装置的操作的控制系统产生紧急制动信号，并且在检测到相关紧急情况时使锯的马达停用，并且构造成用于在标称预定时间段(例如，3秒)之后由夹紧装置10释放刀片。

　　为了释放刀片，螺线管致动器16通过螺线管引线20重新通电，响应于此，阀盘18被磁性地拉回到其关闭位置以密封流体流动路径40。同时，流动路径40中的流体通过排出端口56排出，并且可动爪30在偏压弹簧44和联接到活塞杆28的拉动支架58的作用下返回到可动爪30的静止位置。当传感器感测到可动爪处于其收回位置时，由接近传感器向控制系统提供反馈信号。同样，当压力室14中的流体在几秒钟之后再次建立达到其预定操作压力时，压力传感器60向控制系统提供反馈信号。当可动爪30已经返回到其收回位置并且压力室中的流体压力已经达到预定操作压力时，夹紧装置10再次准备好以响应于来自控制系统的另一紧急制动信号而夹紧另一个刀片。

　　在其它实施方式中，在螺线管致动器16被重新通电以释放刀片时，流体流动路径40中的流体通过相同的入口端口排出，流体通过该入口端口进入流体流动路径，在这种情况下，排出端口可以用塞子密封，或者不设置排出端口。

　　虽然在上述实施方式中制动爪34固定就位，但是可以提供本发明的其他实施方式，其中，制动爪34和可动爪30都从相应的收回位置被驱动成与锯的刀片的相应侧面相接触。这样的实施方式在图3中图示。

　　在该实施方式中，制动装置70的活塞杆28经由连杆系统72联接至制动爪34和可动爪30，连杆系统72包括经由连接枢转臂75在枢轴78和80处连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被设置成围绕固定枢转点82和84枢转，以在活塞杆28通过如上所述的螺线管致动器16的操作被线性地驱动时，克服呈压缩弹簧86和88形式的相应偏置器件的作用将制动爪和可动爪从它们各自的收回位置驱动成与刀片相接触，以停止刀片的进一步行进。因此，不同于图2所示的可动爪30被直接驱动成与刀片相接触以实现刀片的夹紧的实施方式，在图3示出的实施方式中，制动爪34和可动爪30经由连杆系统72通过活塞杆28的行程被间接地驱动成与刀片相接触。

　　同样如图3所示，在活塞杆28的端部处安装有浮动致动器构件86，并且浮动致动器构件86随着活塞杆克服偏压弹簧44的作用而线性地行进。在螺线管致动器16被重新通电时，制动爪34和可动爪30在偏压弹簧44和压缩弹簧86和88的偏压作用下返回到制动爪34和可动爪30的收回位置以释放刀片。

　　制动爪以与图3所示实施方式中的可动爪30相同的方式安装和布置。与图2的实施方式不同，在图3所示的实施方式中，可动爪30和制动爪34没有成型为使刀片侧向变形以实现刀片的夹紧，而是沿着可动爪30和制动爪34的全长设置有基本平坦的制动表面90和92，制动表面90和92被驱动成与锯的刀片相接触来以足够的力来使刀片停止行进。在至少一些这样的实施方式中，平坦制动表面中的一者或两者可以是滚花的或具有有助于停止刀片行进的其他表面变形。在另外的实施方式中，制动表面可以是带有肋的，其中，肋相对于刀片的方向横向布置，或者制动表面包括用于夹持刀片来使刀片停止行进的其他突起。

　　有利地，在其中锯的刀片不会由于刀片被制动装置70夹紧而变形或以其他方式弯曲的实施方式中，在刀片已经被制动装置释放并且用于制动装置的操作的锯的控制系统已经被复位时，锯可以继续使用，而不需要更换刀片。

　　在图4中，由本发明实施的紧急制动装置10被示出为通过螺栓66螺栓连接到带锯64的壳体62以准备使用，其中，刀片68被接纳在间隙36中，以便在装置的可动爪30和制动爪34之间通过(参见图2和图3)。在示出的实施方式中，带锯62用于来自动物屠体的红肉切割处理。然而，将理解的是，具有由本发明实施的夹紧装置的带锯和台式圆锯可以用于其他目的。

　　由本发明实施的装置可以是气动系统或液压系统，因此在本文描述的实施方式中在压力室14中加压的流体可以是合适的惰性气体，诸如空气，或者任何合适的常规已知的液压流体，诸如液压油(例如合成油、矿物油或植物油)或二醇(例如丙二醇)。通常，流体被加压至预定的操作工作压力，用于驱动活塞24的活塞杆28抵压可动爪，该预定的操作工作压力在约1700kPa至约2500kPa的范围内、且最典型地为约2100kPa的压力。

　　有利地，装置10的至少可动爪30和制动爪34由通常用于食品加工设备中的不锈钢或合金制成，所述不锈钢或合金适于用食品工业级化学清洗液清洗。

　　可以采用任何合适的控制系统来响应于紧急情况控制由本发明实施的夹紧装置的操作。这种在检测到带锯或台锯的操作者与锯的刀片相接触时产生紧急制动信号的常规已知的控制系统例如在国际专利申请No.WO 2007/009172以及美国专利申请No.10/100,211(US2002/0170399)中描述，这两个文献的公开内容的全部内容通过交叉引用并入本文。

　　为了进一步有助于确保刀片停止行进，控制系统可以被构造成同时操作常规已知的电摩擦制动器，以停止带锯或其他电动锯的马达的电枢的旋转。替代性地，可以采用任何合适的电动马达控制系统，与通过本发明的紧急制动装置夹紧刀片相结合，来停止电枢的旋转，例如向马达或其他常规已知的电压控制制动系统施加DC电压(即，DC注入制动)。在任一情况下，通过本发明的制动装置对刀片的制动可以被定时为基本上与锯的马达的电枢的制动同时发生，或者在制动被施加到马达的电枢之后即刻(例如，几毫秒)发生，以便当本发明的制动装置的制动爪和可动爪接触刀片时，减小由马达施加到刀片的驱动力。

　　从上文将显而易见，由本发明实施的夹紧装置可具有和/或提供以下优点中的一个或更多个优点：

　　·保护锯的操作者免受锯的刀片的伤害；

　　·减轻操作者在其他情况下可能遭受的伤害的严重性；

　　·响应于紧急制动信号，快速停止锯的刀片；

　　·可以在不破坏或剪切刀片的情况下停止锯的刀片；

　　·夹紧装置的高效紧凑设计；

　　·不需要断开用于触发装置的保险丝；

　　·装置可以自动快速复位；以及

　　·装置可以很容易地配装到带锯或其他类型的锯。

　　本领域技术人员将理解，可以对广泛描述的本发明进行多种变化和/或修改。例如，可动爪30和制动爪34可以成型为具有不同于上述轮廓的匹配轮廓，用于形成曲折路径，以便当装置在使用中被紧急制动信号触发时实现刀片的停止。例如，可动爪30和制动爪34中的一者可以被成型为具有多个凸起部分，并且可移爪和制动爪中的另一者可以具有与那些凸起部分对准的相应凹部。同样，也可以采用其他螺线管致动器装置和/或加压流体流动路径。此外，虽然如本文所述的制动装置可以设置在带锯或与用于处理动物屠体或肉切割的切割台一起使用的其他类型的锯上，但是本发明不限于此。实际上，设置有根据本发明的制动装置的锯可以用于切割其他物品，例如但不限于其他食品输入物，或者由金属、木材或塑料材料制成的棒、杆、板或管。

　　因此，上述实施方式在所有方面都被认为是说明性的而不是限制性的。