Elettromagneti di ritenuta

Andrea O

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#1
Buongiorno a tutti!
Per una tesi di laurea sto seguendo un progetto in cui, per motivi di sicurezza, è necessario installare un elettromagnete che, in caso di anomalia ( mancanza di corrente/tensione), deve essere in grado di rilasciare un sistema di leve che garantiscono l'attuazione di una condizione di sicurezza.
La vera domanda che volevo porvi è la seguente: nel caso io utilizzassi un elettromagnete che senza alimentazione mi mantiene il sistema bloccato(come un magnete permanente) e che alimentato invece rilascia il sistema (disattivazione del campo magnetico), esiste un sistema(elettrico o elettronico) che sia in grado nel momento in cui ho lo stacco della batteria di fornirmi una minima corrente(anche residua, minima) in grado di disattivare l'elettromagnete e attivare il sistema di sicurezza?
Vi ringrazio anticipatamente.
 
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#2
cerca finecorsa induttivi. ad esempio Baluff, Omron, Sick....

in certe applicazioni si usano sia finecorsa meccanici che finecorsa magnetici
 

exxon

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#4
Hai bisogno di una sorgente di alimentazione temporanea.

In ragione dell'energia richiesta, queste sorgenti possono essere (in ordine di energia crescente)
- Condensatori non polarizzati
- Condensatori elettrolitici
- Supercap (tipo di condensatori elettrolitici)
- Batterie ricaricabili

Ti conviene considerare bene la scelta che hai in mente, perché non altrettanto affidabile e non sempre accettabile dal punto di vista normativo.
 

Andrea O

Utente registrato
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Regione: Piemonte
#5
Hai bisogno di una sorgente di alimentazione temporanea.

In ragione dell'energia richiesta, queste sorgenti possono essere (in ordine di energia crescente)
- Condensatori non polarizzati
- Condensatori elettrolitici
- Supercap (tipo di condensatori elettrolitici)
- Batterie ricaricabili

Ti conviene considerare bene la scelta che hai in mente, perché non altrettanto affidabile e non sempre accettabile dal punto di vista normativo.
Per l'applicazione è necessario un elemento di sicurezza che sia o un elettromagnete o un solenoide. Per l'elettromagnete avevo pensato a questa configurazione , evitando quindi gli elettromagneti di tenuta costantemente alimentati, per problemi di assorbimenti e di surriscaldamento.
Credi che ci possano essere soluzioni alternative?ho visto che i condensatori, per il campo di applicazione in cui devo andare ad agire, generalmente sono evitati.
 

meccanicamg

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#6
L'unico sistema è la calamita a magneti permanenti con azionamento meccanico a leva. Per intenderci è un disco con tanti settori di calamità orientati. In mezzo c'è un'altra serie di calamite. C'è un meccanismo a leva che fa sottrarre o sommare il campo magnetico.
s-l400.jpg
Sono le attrezzature tradizionali di rettifiche piccole ed economiche come i lapidelli.

Tu avresti bisogno di elettromeccanicizzare la manopola con un attuatore elettrico più una molla, in modo che sia monostabile.

Ti allego un catalogo con molte soluzioni.
Contatta pure l'azienda e vedrai che una soluzione la trovano....magari una calamita su misura.
 
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#7
Vorrei far notare un particolare: si parla di condizione di sicurezza in seguito ad anomalia.
In pratica mentre il sistema è in funzione le leve di blocco restano ferme; in caso di guasto queste sono libere di agire.
L'idea iniziale è che il sistemaè normalmente bloccato, in caso di guasto si attiva per sbloccarsi.
Mi sembra una cosa poco sensata: nel tempo possono accadere molte cose che impediscono l'attivazione; anche solo l'ossidarsi dei contatti.
Mi pare che negli allarmi si usino contatti chiusi, con circolazione di corrente nel perimetro, proprio per evitare questo rischio.
 

exxon

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#8
Per l'applicazione è necessario un elemento di sicurezza che sia o un elettromagnete o un solenoide.
E' una richiesta sensata: sono sistemi che garantiscono sicurezza proprio perché liberano il movimento solo quando sono alimentati. I freni dei servomotori funzionano proprio in questo modo, ciò che ti viene chiesto è implementare un livello di sicurezza simile.

Per l'elettromagnete avevo pensato a questa configurazione , evitando quindi gli elettromagneti di tenuta costantemente alimentati, per problemi di assorbimenti e di surriscaldamento.
Come ti dicevo, la prima verifica è vedere se un sistema del genere è accettato o meno. Io personalmente lo ritengo con un grado di sicurezza inferiore rispetto a quello con il solenoide alimentato nella fase attiva.

Il problema del surriscaldamento c'è, ed è conosciuto. Nei servomotori di cui accennavo prima, certe volte il riscaldamento dato dal solenoide del freno è superiore rispetto a quello del motore stesso. E' il prezzo da pagare per la sicurezza intrinseca che offre questo tipo di soluzione.

Credi che ci possano essere soluzioni alternative?ho visto che i condensatori, per il campo di applicazione in cui devo andare ad agire, generalmente sono evitati.
Per accumulare energia, i sistemi sono quelli (se non andiamo a cercare soluzioni astruse tipo celle a combustibile o altre soluzioni fuori dal mondo comune). Come ti dicevo, non è una soluzione che mi piace e che utilizzerei solo se costretto (e non andrei a dormire tranquillo).

Se il problema del consumo energetico e del surriscaldamento sono di primaria importanza, si può agire dal lato meccanico. Si utilizza un solenoide di minori dimensioni e poi con un sistema di scatto e di riarmo si gestisce la parte che richiede forze maggiori (simile a stecher e grilletto nelle armi da fuoco). Questi sistemi sono utilizzati negli interruttori di sicurezza di grossa potenza. In realtà, anche questi sistemi riducono la sicurezza, introducendo parti meccaniche che potrebbero fallire nella loro azione, ma se ben progettato è un sistema sufficientemente affidabile.
 
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#9
Infatti l'ipotesi del post 7 non è a norma.
il sistema , se deve essere un sistema di sicurezza, deve attivarsi proprio in assenza di corrente quindi il problema di tenere i magneti attivati in permanenza non lo puoi evitare. Nel migliore dei casi potrai cercare di realizzare un sistema meccanicamente QUASI monostabile, ma non puoi fare affidamento su batterie tampone , condensatori o altro. Non perché non sarebbero affidabili, anzi, ma solo perché la norma prescrive che il sistema si attivi, o meglio si disattivi, senza energia. Qualunque dispositivo che aggiri questo aspetto potrebbe sicuramente funzionare ( un condensatore è affidabilissimo) ma chi lo adotta dovrebbe certificare che corrisponde alla norma , ed è un lavoro non semplice. Se questo device non è il punto chiave del progetto, ti consiglio di metterci un bell'elettromagnete sempre attivato, con la sua certificazione del costruttore e magari inserirlo in un sistema di check che ne controlla in modo ridondante le posizioni, l'attivazione e la disattivazione e quant'altro.
 
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#10
non avevo letto le risposte dell'amico Exxon, che ritrovo con piacere. Come spesso succede quello che presumo trova conferma in quello che lui spiega molto meglio di me.
 
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#11
Ciao,
vediamo un po' di analizzare meglio la tua domanda. Dire che un sistema è o non è "a norma" non vuol dire niente se non capiamo di che norma si tratta. Di che mondo stai parlando? Direttiva macchina? Normativa giocattoli? Edilizia? Nautica? Ciascun ambito ha un approccio alla sicurezza diverso con normative specifiche.
per motivi di sicurezza, è necessario installare un elettromagnete che, in caso di anomalia ( mancanza di corrente/tensione), deve essere in grado di rilasciare un sistema di leve che garantiscono l'attuazione di una condizione di sicurezza.
Spiega meglio questo concetto. Una condizione non si attua. Al massimo ci si trova o ci si può portare in una condizione.
Inoltre il fatto che in caso di anomalia un sistema compia qualcosa di attivo per portarsi in una condizione di sicurezza è un metodo deprecato da molte norme. Puoi scendere in un maggior dettaglio?
nel caso io utilizzassi un elettromagnete che senza alimentazione mi mantiene il sistema bloccato(come un magnete permanente) e che alimentato invece rilascia il sistema (disattivazione del campo magnetico), esiste un sistema(elettrico o elettronico) che sia in grado nel momento in cui ho lo stacco della batteria di fornirmi una minima corrente(anche residua, minima) in grado di disattivare l'elettromagnete e attivare il sistema di sicurezza?
Esistono svariati modi, ma se posso permettermi, quelli elencati nelle risposte sopra a me non piacciono. Quanto propone MeccanicaMG può funzionare, ma non è un dispositivo di sicurezza. La tecnica proposta da Exxon esiste, si usa e risponde adeguatamente alla tua domanda. Ma a mio personalissimo avviso risponde ad una domanda sbagliata.

Un magnete permanente può avere un avvolgimento che se alimentato neutralizza il campo magnetico. Se tagli l'energia hai un campo magnetico attivo senza necessità di accumulatori.

Un sistema meccanico bistabile può essere attivato e disattivato mediante elettromagnete senza che la condizione di sicurezza abbia bisogno di immagazzinamento di energia.

Un sistema monostabile inserito da una molla e disinserito da un elettromagnete immagazzina energia meccanica (molla) invece che elettrica. Inutile dire che per dirne una alla UNI EN ISO 13849/2 piacciono più le molle che gli accumulatori.

Ma la vera domanda è, se realizzi un componente di sicurezza, poi puoi usarlo? Le norme che dicono?
 
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#12
Che non si stia parlando di giocattoli o di nautica mi è sembrato evidente, ma vorrei comunque capire se il sistema di sicurezza di cui parla l'OP, dove proteggere il macchinario ( p.es arrestare un'inerzia incontrollata che lo potrebbe danneggiare) o deve proteggere l'operatore? Tra i due casi c'è una differenza enorme.
Io ho presunto che si parlasse di sicurezza dell'operatore, quindi controllo degli accessi previo abbattimento delle energie residuali del macchinario. Se parliamo di questo, qui di seguito qualche mia valutazione.
Se parliamo invece del primo caso, per esprimersi occorrerebbe una maggiore conoscenza del sistema di cui, piuttosto in astratto, si parla. Di conseguenza quello che ho scritto qui di seguito...non c'entra niente.

l'OP nel post 7 ha scritto " il sistema è normalmente bloccato, in caso di guasto si attiva per sbloccarsi."
Nessun sistema ( di leve, in questo caso) che debba attivarsi in caso di guasto è a norma. C'è una contraddizione in termini tra il guasto di un sistema e l'attivarsi di una parte di esso. Contraddizione inaccettabile in ambito di normativa di sicurezza su un macchinario industriale.

"Un sistema meccanico bistabile può essere attivato e disattivato mediante elettromagnete senza che la condizione di sicurezza abbia bisogno di immagazzinamento di energia." Che significa? Se controllasse, ,p.es, una porta, in caso di guasto resterebbe stabilmente chiusa perchè l'elettomagnete non avrà l'energia per commutare dalla posizione stabile di chiuso a quella di aperto? Così il sistema è sicuro, ma non soddisfa l'esigenza ovvia di poter accedere al macchinario senza dover riattivare, almeno, l'alimentazione all'elettromagnete. Se si trattasse invece di un blocco interno alla macchina ( p.es. un sistema anticaduta o di blocco di una parte in rotazione), sarebbe ammissibile che non si possa ripristinare e quindi rendere di nuovo libero il macchinario, se non quando lo si potrà alimentare di nuovo.

Una condizione realmente ammessa e praticabile, è che il sistema abbia preliminarmente accumulato un'energia che , rilasciata in caso di guasto, metta in sicurezza il sistema, azzerando, non mitigando, il rischio che eventuali energie residuali del macchinario possano causare danni all'operatore.

L' attivazione , oltre che la modalità realizzativa, del sistema che rilascia l'energia necessaria per rilasciare a sua volta il sistema di sicurezza, deve avvenire attraverso metodologie certificate.

Infatti il problema non è l'aspetto prettamente tecnico del sistema , ma la certificazione dello stesso. Chi la fa? analisi del rischio, calcoli, metodologie di prova, validazione dei prototipi attraverso test documentati etc. etc. ... non ne vieni mai fuori se non è il tuo lavoro.

Ma, ripeto, tutto questo ha un senso solo se parliamo di sicurezza dell'operatore, quindi riferendosi alla famigerata direttiva macchine. Se invece vuoi solo impedire che un macchinario si sfasci da solo quando manca la corrente, fin tanto che questo non causa rischi all'operatore lo puoi fare come ti pare, seguendo i consigli di ben più qualificati amici che intervengono in questa community.
 
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#13
@ welcome to the machine.
Mi dispiace che il mio intervento non sia stato chiaro.
Nel post #7 ho scritto quello che avevo capito della richiesta iniziale.
Infatti nella riga successiva scrivevo che mi sembrava poco sensato (sottinteso:) mettere un dispositivo che attiva uno sblocco della sicurezza in caso di guasto.
A prescindere dalla certificazione mi sembra che si debba sempre privilegiare una soluzione "a prova di guasto": nel senso che è preferibile una falsa attivazione piuttosto che una mancata attivazione, sempre nell'interesse di proteggere l'operatore.
Il problema dell'assorbimento (e quindi del surriscaldamento) potrebbe essere superato studiando attentamente il sistema meccanico che viene liberato. Opportunamente studiato può bastare una forza minima per tenerlo "in pausa": magari basta bloccare un singolo elemento che, quando si libera, lascia muovere tutto il resto per pura gravità. (Naturalmente questa è solo un'idea; chi ne sa di più potrà dare i suggerimenti migliori.
 

exxon

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#14
Come ti è stato chiesto, sarebbe meglio tu specificassi se l'insieme è soggetto a una particolare Direttiva (come la Direttiva Macchine) o se comunque debba essere costruito seguendo norme specifiche di prodotto.

Un'altro punto sul quale devi porre attenzione è che una cosa è impedire l'avviamento della macchina, quando l'energia cinetica è ancora nulla, ma cosa ben diversa è fermare una macchina già avviata, quando gli organi in movimento possono aver accumulato un'energia anche molto intensa che, volenti o nolenti, è necessario dissipare, o trasferire, per poterla fermare.
 
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#15
Non c'è niente di cui ti debba dispiacere, ci mancherebbe. Anzi sono io che ho fatto confusione perchè ti ho confuso con l'OP...
Io ho voluto capire se parlavamo di sicurezza per gli organi della macchina o ..per quelli dell'operatore!.
Quello che scrivi è tecnicamente condivisibile, ma non credo si possa prescindere dalla certificazione , a meno che non si tratti di un esercizio accademico o di un prototipo che non possa essere condotto se non da chi se ne assume la responsabilità e comunque non in un ambiente industriale.
Io non so cosa faccia la macchina e chi dovrebbe usarla, ma in Europa ci vuole la certificazione, o anche un'autocertificazione, e deve essere fatta secondo le norme. Anche così,in caso di incidente ,resta la responsabilità oggettiva del costruttore e tutta la documentazione che ti ha portato a autodichiarare che quello che hai fatto è conforme alle norme, la devi portare dal giudice entro 24 h....e l''amministratore dell'azienda è responsabile penalmente, anche se non sa manco che è un elettromagnete e pensa che l'inerzia sia un tipo di insalata.
Ma se mi rileggo i post con calma , distinguendo te da Andrea0, forse faccio meno casino.....:giggle:
 
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#16
Che non si stia parlando di giocattoli o di nautica mi è sembrato evidente
Evidentemente sei più sveglio di me. A me ancora adesso non risulta affatto evidente. E mi piacerebbe che l'OP, se sta leggendo, provasse a chiarire meglio la situazione.
Nessun sistema ( di leve, in questo caso) che debba attivarsi in caso di guasto è a norma
Alcuni esempi di norme di tipo C che prescrivono sistemi che debbano attivarsi in caso di guasto (o incidente) per la salvaguardia delle persone:
- L'inserimento delle barre di moderazione in un reattore nucleare in caso di fuga del processo (nucleare/reattore)
- L'evacuazione di sicurezza di una paniera in caso di overflow dell lingottiera (siderurgico/colata continua)
- La rotazione di sicurezza della torretta girasiviere in caso di guasto al cassetto (siderurgico/colata continua)
- Cesoia a rottamare in caso di incaglio (siderurgico/laminatoio)

Sono decine (centinaia nel caso della torretta) di sensori ed attuatori che iniziano a lavorare quando schiaccio il fungo di emergenza.

Un sistema meccanico bistabile può essere attivato e disattivato mediante elettromagnete senza che la condizione di sicurezza abbia bisogno di immagazzinamento di energia. Che significa? Se controllasse, ,p.es, una porta, in caso di guasto resterebbe stabilmente chiusa perchè l'elettomagnete non avrà l'energia per commutare dalla posizione stabile di chiuso a quella di aperto? Così il sistema è sicuro, ma non soddisfa l'esigenza ovvia di poter accedere al macchinario senza dover riattivare, almeno, l'alimentazione all'elettromagnete. Se si trattasse invece di un blocco interno alla macchina ( p.es. un sistema anticaduta o di blocco di una parte in rotazione), sarebbe ammissibile che non si possa ripristinare e quindi rendere di nuovo libero il macchinario, se non quando lo si potrà alimentare di nuovo.
Perché? Un sistema bistabile non alimentato resta in posizione, ma questo non vuol dire che una leva meccanica non possa consentire lo sblocco manuale.
Un esempio? Una banale elettroserratura di sicurezza. E' monostabile normalmente chiusa ma il concetto è lo stesso. Se alimentata è sbloccata; se disalimentata e chiusa, è bloccata. Però ha la leva di sfuggita così se uno resta bloccato dentro può uscire e nel farlo blocca anche il macchinario.
 
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#17
Scusa ma tu hai scritto "Un sistema meccanico bistabile può essere attivato e disattivato mediante elettromagnete senza che la condizione di sicurezza abbia bisogno di immagazzinamento di energia " Non capisco ora la leva meccanica...
 
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#18
Comunque rispetto agli altri punti che mi hai spiegato nel #16, ti ringrazio, non ne ero al corrente. Sono casi molto lontani dal tipo di macchine di cui mi occupo io e evidentemente ho avuto una visione limitata.

Resto convinto che il tipo di macchina di cui parla Andrea0 non sia aderente ai casi che hai citato tu, ma è solo una mia impressione, non perchè mi ritenga più o meno sveglio di te. Forse sopravvaluto chi si occupa dell' "'inserimento delle barre di moderazione in un reattore nucleare in caso di fuga del processo" . Spero vivamente che non venga a cercare soluzioni in un forum....:oops: ma non si sa mai. Se così fosse, lo affido alla tua competenza.

NB: Le prime due righe sono assolutamente sincere. Da "Resto convinto ..etc" invece, scherzo. Precisazione dovuta per evitare derive polemiche che , da chiunque provengano, mi hanno sinceramente stufato.
 
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#19
Scusa ma tu hai scritto "Un sistema meccanico bistabile può essere attivato e disattivato mediante elettromagnete senza che la condizione di sicurezza abbia bisogno di immagazzinamento di energia " Non capisco ora la leva meccanica...
Sono due funzioni di sicurezza (rif. UNI EN ISO 13849-1) diverse, presenti sul medesimo componente.
Un sistema meccanico bistabile può essere "attivato" con un impulso e "disattivato" con un altro impulso. Quando è attivato però non necessita di energia per mantenersi attivo. Questa è la prima funzione.
A questo punto però il fatto che una funzione di sicurezza sia inserita mitiga un rischio (ad esempio un operatore non può entrare e farsi male), ma potrebbe generarne un altro (un operatore che si trova dentro resta intrappolato). Per ovviare a questa circostanza si inserisce una seconda funzione di sicurezza, ad esempio una leva accessibile solo dall'interno che possa "disattivare" il sistema di blocco.
Non so se sono stato abbastanza chiaro.
Sotto trovi un esempio. Ripeto però, le elettroserratura di sicurezza NON sono bistabili.

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Resto convinto che il tipo di macchina di cui parla Andrea0 non sia aderente ai casi che hai citato tu, ma è solo una mia impressione, non perchè mi ritenga più o meno sveglio di te. Forse sopravvaluto chi si occupa dell' "'inserimento delle barre di moderazione in un reattore nucleare in caso di fuga del processo" . Spero vivamente che non venga a cercare soluzioni in un forum....:oops: ma non si sa mai. Se così fosse, lo affido alla tua competenza.
Sta facendo un progetto per la tesi. Lo vedi così improbabile che il professore gli abbia dato da risolvere lo scenario di Three Mile Island e lui stia provando a farlo avvolgendo filo elettrico su un pezzo di metallo?
Abbiamo visto di peggio in queste pagine.
 
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#20
Riguardo ai reattori nucleari ero convinto del contrario.
Cioè, in soldoni, che il sistema di sicurezza tenesse su le sbarre finché tutto va bene; ma in caso di guasto quelle cadono da sole.
In altre parole il sistema di sicurezza è sempre attivo, ma viene ostacolato dal buon funzionamento dell'impianto.