EP0245176B1 - Commutateur rotatif multipolaire, en particulier commutateur à cames sous forme de galettes empilées, et procédé d'exécution de ce dernier - Google Patents

Commutateur rotatif multipolaire, en particulier commutateur à cames sous forme de galettes empilées, et procédé d'exécution de ce dernier Download PDF

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EP0245176B1
EP0245176B1 EP87401031A EP87401031A EP0245176B1 EP 0245176 B1 EP0245176 B1 EP 0245176B1 EP 87401031 A EP87401031 A EP 87401031A EP 87401031 A EP87401031 A EP 87401031A EP 0245176 B1 EP0245176 B1 EP 0245176B1
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walls
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ABB France SAS
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Baco Constructions Electriques SA
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H19/00—Switches operated by an operating part which is rotatable about a longitudinal axis thereof and which is acted upon directly by a solid body external to the switch, e.g. by a hand
    • H01H19/64—Encased switches adapted for ganged operation when assembled in a line with identical switches, e.g. stacked switches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2229/00—Manufacturing
    • H01H2229/042—Snap coupling; Snap mounting

Definitions

  • the invention relates to a multi-pole rotary switch, in particular a cam switch produced in the form of stacked wafers, the fixed contact and connection elements of which are housed in chambers, comprised between end walls and intermediate walls, these wafers being formed by parts molded from a plastic material which are juxtaposed and rigidly connected with one another in order to constitute a compact support block, longitudinally traversed in the center by a control shaft.
  • the molded parts have, for their junction during assembly, lugs or claws which, during assembly, extend laterally on the neighboring molded parts and are inserted behind corresponding projections.
  • Rotary switches of the above-mentioned type are already frequently used as control devices incorporated alongside other control and signaling units in switchboards, control consoles, or the like.
  • the stack of molded parts forming the wafers is generally fixed only at one end to a support element and must therefore have sufficient robustness and rigidity of its own having regard to the stresses coming from the shaft. cam control, to guarantee flawless operation even after a long service life.
  • the invention aims to make it possible to obtain the advantage of an easy and tool-free preliminary assembly by the use of the means mentioned above and it also seeks to allow to simultaneously create the condition necessary for the realization of a final assembly of the parts in a rigid block, which is however non-removable without destroying the molded parts which constitute it; however, the cost savings achieved lower the overall cost to such an extent that outright exchange of the complete switch can be taken into account, in the rare cases of modification or extension of the switching functions, previously achievable by a reconstruction.
  • the invention therefore provides a rotary switch, in particular with cams, of the multipolar type, formed of stacked wafers and having contact elements and connection elements housed in parts, of module type, provided with chambers formed between end walls and intermediate walls of the parts, these parts molded in a thermoplastic material, being provided with flat lugs and complementary assembly projections , the legs of a part, provided with protruding orifices, projecting laterally on at least one of the neighboring parts to fit behind the complementary projections of at least one neighboring part and to be embedded therein, the parts thus assemblies forming a compact load-bearing block traversed in its center by a cam control shaft, the switch being composed by means of parts whose walls are provided with projections, which are themselves provided with ramps intended to promote the sliding of the legs of another piece on them at insertion, characterized in that the walls have ribs and grooves associated with said projections and o rientées in the direction of sliding of the workpiece legs to limit the mutual attachment of the legs on the projections to
  • the cam switch illustrated in FIG. 1 is a 12-pole model and for this purpose comprises a block of modules 10 consisting of two end modules 12, 14, and five intermediate modules 16 of identical design.
  • the end modules 12, 14, and the intermediate modules 16 are designed in the form of molded parts made of thermoplastic material and constitute end and intermediate walls for the chambers which they limit laterally (FIG. 2) and in which, as specified below, are housed the contact and connection elements as well as the cams 18 firmly fixed on a shaft of square section 20, carried by bearings in the two end modules 12, 14, and which can pivot together step by step in a known manner using a joystick 22.
  • each of these chambers which can be either opening or closing contacts, each contact consisting of two identical fixed elements 24 which are mechanically and electrically connected by conductive bars 26 to connection terminals 28, and to a movable contact bridge 30 carried by a pusher 32 whose inner end ending in point 34 is kept pressed against the cam disc 18 which has a profiled recess 38, and whose the other end is under the influence of a helical compression spring 36.
  • the connection terminals are provided with clamping screws 40.
  • the intermediate modules 16 have a basic shape in principle square or rectangular and have a central opening 42 housing the shaft of square section 20.
  • the opening 42 is mainly located in a partition transverse 44 forming a separation and to which is attached to one of the ends a front wall 48 having two pairs of legs 50 directed in opposite directions.
  • the front walls 46, 48 are connected on either side of the opening 42 by longitudinal walls 54 having recesses 52, the outer surface of which forms housings 56 receiving the connection terminals 28 by virtue of the ribbed webs 58.
  • the end modules 12, 14, are provided identical, on the side facing the intermediate modules, to the molded parts 16 and each carry in a similar manner on the wall corresponding to the inclinal wall 48, only two legs 50.
  • the end modules 12, 14 and the intermediate modules 16 stacked between them are each offset augularly by 180 ° relative to the square section shaft 20 during assembly, so that two tabs 50 of the same orientation of each of the molded parts 12, 14, 16, protrude from the front wall 46 of the contiguous molded part. It is obvious that the two legs 50 remaining available on each molded part extend in the same way on the front walls of the molded part contiguous on the other side.
  • the front walls 46 are provided, in the zones 60 covered by the lugs 50, with a recess in which there are two pairs of projections 62 with sliding edges in the form of a ramp 64, on which the lugs 50 of the intermediate molded parts 16 or end modules 12, 14, slide during assembly to finally be inserted behind the projections 62 through the holes 66 in the tabs 50.
  • an ultrasound generator (not shown) is applied by its sonotrodes to the legs 50 and therefore , the thermoplastic material of the molded parts heats up in the region of the ribs 68 and the grooves 70 as well as the tabs 50 which are supported thereon, from where the material melts and welding.
  • the material of the ribs 68 flows into the grooves 70 under the pressure of the legs 50, the latter then being able to fully relax and thus form a practically flat surface on the two sides of the stack of modules, hence an assembly forming a rigid block which has, even in the case of a fairly large length, the robustness and stability required in the face of the stresses arising from the control of the switching contacts, throughout the lifetime of the switch.
  • the intermediate modules 16 have on two sides, and the end modules 12, 14, on one side each, pins 72 and orifices 74 arranged asymmetrically with respect to a median plane located between the walls 48 or 46 bearing the legs 50 or the projections 62 respectively, so that they can only be inserted into one another after a 180 ° offset from the square control shaft 20, of the molded parts neighbors.
  • pins 72 and orifices 74 arranged asymmetrically with respect to a median plane located between the walls 48 or 46 bearing the legs 50 or the projections 62 respectively, so that they can only be inserted into one another after a 180 ° offset from the square control shaft 20, of the molded parts neighbors.
  • the end module 14 is divided into two parts 14a and 14b by a joint line, forming between them in a known manner a chamber (not shown) intended to accommodate a notch mechanism for the control shaft, allowing indexing of the switch in specific positions.
  • the joining of the parts 14a, 14b, is carried out in principle in the same way as for the modules 12, 14, with the intermediate modules 16, it being specified however that in place of the legs 50 arranged side by side, provision is made through lugs 75 with three passages corresponding to the orifices 66, the median passage having no particular function.

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  • Rotary Switch, Piano Key Switch, And Lever Switch (AREA)
  • Mechanisms For Operating Contacts (AREA)
  • Manufacture Of Switches (AREA)

Description

  • L'invention concerne un commutateur rotatif multipolaire en particulier un commutateur à cames réalisé sous forme de galettes empilées, dont les éléments fixes de contact et de raccordement sont logés dans des chambres, comprises entre des parois d'extrémités et des parois intermédiaires, ces galettes étant formées par des pièces moulées en une matière plastique qui sont juxtaposées et rigidement reliées les unes avec les autres afin de constituer un bloc porteur compact, longitudinalement traversé au centre par un arbre de commande. Les pièces moulées présentent, en vue de leur jonction lors du montage, des pattes ou griffes qui, en cours d'assemblage, débordent latéralement sur les pièces moulées avoisinantes et s'insèrent derrière des saillies correspondantes.
  • Des commutateurs rotatifs du tue mentionné ci-dessus sont déjà utilisés fréquemment en tant qu'appareils de commande incorporés à côté d'autres unités de commande et de signalisation dans des tableaux ou pupitres de contrôle, ou installations analogues. Dans ce cas, l'empilage des pièces moulées- formant les galettes n'est fixé en règle générale que par une extrémité à un élément porteur et doit par conséquent posséder une robustesse et une rigidité propres suffisantes eu égard aux contraintes provenant de l'arbre de commande à cames, afin de garantir un fonctionnement impeccable même après une longue durée de service.
  • Dans les commutateurs rotatifs à galettes connus jusgu'à présent, cette robustesse et cette rigidité sont obtenues grâce à une liaison très raide des pièces moulées exécutés autrefois en porcelaine et plus récemment en matière plastique, à l'aide de tiges filetées traversant tout l'empilage en tant que tirants. Une telle liaison mécanique est cependant coûteuse en matériel et en main-d'oeuvre et exige par la suite une garantie de vissage correct ce gui, outre des soins appropriés, suppose un contrôle ultérieur.
  • Une autre solution est décrite dans un document EP-A-0 019 141, elle prévoit un assemblage des pièces moulées en matériau plastique ayant des extrémités de formes complémentaires permettant leur empilage, ainsi que des pattes et saillies latérales, complémentaires, positionnées de manière à venir s'encastrer les unes sur les autres, lorsque les pièces sont empilées, pour assurer l'assujettissement de ces pièces l'une par rapport à l'autre dans l'empilage.
  • Ceci offre l'avantage d'un montage préliminaire plus facile et sans outil que la solution à tirants.
  • Il est également connu par un document GB-A-1 058 681 de solidariser deux pièces en matériau thermoplastique d'un commutateur par fusion limitée du matériau et soudure de ces pièces, au niveau de leur zone de joint.
  • L'invention vise à permettre d'obtenir l'avantage d'un montage préliminaire facile et sans outil par la mise en oeuvre des moyens évoqués ci-dessus et il cherche aussi à permettre de créer simultanément la condition nécessaire à la réalisation d'un assemblage définitif des pièces en un bloc rigide, qui est cependant indémontable sans destruction des pièces moulées gui le constituent; toutefois l'économie de frais réalisée abaisse le coût global dans une mesure telle qu'un échange pur et simple du commutateur complet peut être pris en compte, dans les rares cas de modification ou d'extension des fonctions de commutation, réalisables auparavant par une reconstruction.
  • L'invention propose donc un commutateur rotatif, en particulier à cames, de type multipolaire, formé de galettes empilées et ayant des éléments de contacts et des éléments de raccordement logés dans des pièces, de type module, dotées de chambres ménagées entre des parois d'extrémité et des parois intermédiaires des pièces, ces pièces moulées dans une matière thermoplastique, étant dotées de pattes plates et de saillies complémentaires d'assemblage, les pattes d'une pièce, dotées d'orifices pour saillie, débordant latéralement sur au moins l'une des pièces avoisinantes pour s'insérer derrière les saillies complémentaires d'au moins une pièce avoisinante et s'y encastrer, les pièces ainsi assemblées formant un bloc porteur compact traversé en son centre par un arbre de commande des cames, le commutateur étant composé à l'aide de pièces dont les parois sont pourvues des saillies, qui sont elles-mêmes dotées de rampes destinées à favoriser le glissement des pattes d'un autre pièce sur elles à l'insertion, caractérise en ce que les parois comportent des nervures et rainures associées auxdites saillies et orientées dans le sens de glissement des pattes de pièce pour limiter l'accrochage mutuel des pattes sur les saillies à une position empêchant le verrouillage mutuel des pièces l'une sur l'autre, avant fusion partielle de ces nervures, rainures, pattes et/ou saillies.
  • L'invention sera expliquée plus en détail dans ce qui suit avec les dessins annexés, dans lesquels:
    • Figure 1 - représente la vue en perspective d'un commutateur à cames réalisé sous forme de galettes empilées,
    • Figure 2 - est la coupe du commutateur à cames dans la zone d'une chambre de coupure, avec les éléments de contact et de raccordement,
    • Figure 3 - représente la vue a perspective de deux pièces moulées en matière plastique servant de parois entre les chambres et de support aux éléments de contact et de raccordement, juste avant leur assemblage, et
    • Figure 4 - est la coupe partielle d'une paroi latérale d'une telle pièce moulée suivant la ligne IV-IV de la figure 3.
  • Le commutateur à cames illustré dans la figure 1 est un modèle à 12 pôles et comprend dans ce but un bloc de modules 10 consistant en deux modules d'extrémité 12, 14, et en cinq modules intermédiaires 16 de conception identique. Les modules d'extrémité 12, 14, et les modules intermédiaires 16 sont conçus sous forme de pièces moulées en matière thermoplastique et constituent des parois d'extrémité et intermédiaires pour les chambres qu'elles limitent latéralement (figure 2) et dans lesquelles, comme spécifié plus loin, sont logés les éléments de contact et de raccordement ainsi que les cames 18 calés fermement sur un arbre de section carrée 20, porté par des paliers dans les deux modules d'extrémité 12, 14, et pouvant pivoter ensemble pas à pas de façon connue à l'aide d'une manette 22.
  • Comme le montre plus nettement la figure 2, dans chacune de ces chambres sont prévus deux contacts pouvant être au choix des contacts à ouverture ou à fermeture, chaque contact consistant en deux éléments fixes identiques 24 qui sont reliés mécaniquement et électriquement par des barrettes conductrices 26 à des bornes de raccordement 28, et en un pont de contact mobile 30 porté par un poussoir 32 dont l'extrémité intérieure se terminant en pointe 34 est maintenue appliquée contre le disque à came 18 qui présente un creux profilé 38, et dont l'autre extrémité est sous l'influence d'un ressort hélicoïdal de compression 36. Les bornes de raccordement sont munies de vis de serrage 40.
  • Ainsi que la figure 3 le précise, les modules intermédiaires 16 ont une forme de base en principe carrée ou rectangulaire et présentent une ouverture centrale 42 logeant l'arbre de section carrée 20. L'ouverture 42 est située pour l'essentiel dans une cloison transversale 44 formant séparation et à laquelle est rattachée à une des extrémités une paroi frontale 48 possédant deux paires de pattes 50 dirigées en sens opposé. Les parois frontales 46, 48, sont reliées de part et d'autre de l'ouverture 42 par des parois longitudinales 54 présentant des évidements 52, dont la surface extérieure forme des logements 56 recevant les bornes de raccordement 28 grâce aux âmes nervurées 58.
  • Les modules d'extrémité 12, 14, sont prévus identiques, du coté orienté vers les modules intermédiaires, aux pièces moulées 16 et portent chacun de façon analogue sur la paroi correspondant à la paroi frantale 48, deux pattes 50 seulement.
  • Les modules d'extrémité 12, 14 et les modules intermédiaires 16 empilés entre eux sont chaque fois décalés augulairement de 180° par rapport à l'arbre de section carrée 20 lors de l'assemblage, de sorte que deux pattes 50 de même orientation de chacune des pièces moulées 12, 14, 16, débordent sur la paroi frontale 46 de la pièce moulée contiguë. Il est évident que les deux pattes 50 restant disponibles sur chaque pièce moulée débordent de la même manière sur les parois frontales de la pièce moulée contiguë de l'autre côté.
  • Les parois frontales 46 sont prévues, dans les zones 60 recouvertes par les pattes 50, avec un renfoncement dans lequel se trouvent deux paires de saillies 62 à arêtes de glissement en forme de rampe 64, sur lesquelles les pattes 50 des pièces moulées intermédiaires 16 ou des modules d'extrémités 12, 14, glissent lors de l'assemblage pour s'insérer finalement derrière les saillies 62 par les orifices 66 des pattes 50.
  • Comme cela est particulièrement visible dans la figure 4, il existe des deux côtés d'une paire de saillies 62, dans la direction du glissement, des nervures 68 et des rainures intermédiaires 70 contre lesquelles les pattes 50 s'appuient derrière les saillies 62 par force élastique, après insertion des pattes 50. De cette façon, un verrouillage intégral est impossible dans un premier temps.
  • Lorsque les modules 12, 14, 16, ont été assemblés mécaniquement avec les pattes insérées imparfaitement derrière les saillies 62 comme expliqué plus haut, un générateur d'ultra-sons (non figuré) est appliqué pas ses sonotrodes aux pattes 50 et de ce fait, la matière thermoplastique des pièces moulées s'échauffe dans la zone des nervures 68 et des rainures 70 ainsi que des pattes 50 qui s'y appuient, d'où fusion de la matière et soudage. Au cours de ce processus, la matière des nervures 68 s'écoule dans les rainures 70 sous la pression des pattes 50, ces dernières pouvant alors se détendre complètement et former ainsi une surface pratiquement plane sur les deux côtés de l'empilage de modules, d'où un assemblage formant un bloc rigide qui présente, même en cas de longueur assez importante, la robustesse et stabilité exigibles face aux contraintes provenant de la commande des contacts de commutation, durant toute la durée de vie du commutateur.
  • Les modules intermédiaires 16 possèdent des deux côtés, et les modules d'extrémité 12, 14, d'un seul côté chacun, des tétons 72 et des orifices 74 disposés de façon dissymétrique par rapport à un plan médian situé entre les parois 48 ou 46 portant les pattes 50 ou respectivement les saillies 62, de telle façon qu'ils ne puissent s'insérer l'un dans l'autre qu'après un décalage de 180° par rapport à l'arbre de commande carré 20, des pièces moulées voisines. Ainsi, une disposition correcte des pièces moulées entre elles est facilitée lors du montage et une erreur d'assemblage se trouve éliminée.
  • Comme le montre la figure 1, le module d'extrémité 14 est divisé en deux parties 14a et 14b par une ligne de joint, en formant entre elles de façon connue une chambre (non figurée) destinée à loger un mécanisme à crans pour l'arbre de commande, permettant l'indexation du commutateur dans des positions bien déterminées. La jonction des parties 14a, 14b, s'effectue en principe de la même manière que pour les modules 12,14, avec les modules intermédiaires 16, étant précisé toutefois qu'à la place des pattes 50 disposées côte à côte, il est prévu des pattes traversantes 75 avec trois passages correspondant aux orifices 66, le passage médian n'ayant aucune fonction particulière.

Claims (3)

  1. Commutateur rotatif multipolaire, en particulier commutateur à cames formé de galettes empilées ayant des éléments de contact et des éléments de raccordement logés dans des pièces (12, 14, 16), de type module, dotées de chambres ménagées entre des parois d'extrémité et des parois intermédiaires des pièces, ces pièces moulées dans une matière thermoplastique, étant dotées de pattes plates (50) et de saillies complémentaires d'assemblage (62), les pattes d'une pièce, dotées d'orifices (66) pour saillie, débordant latéralement sur au moins l'une des pièces avoisinantes pour s'insérer derrière les saillies complémentaires d'au moins une pièce avoisinante et s'y encastrer, les pièces ainsi assemblées formant un bloc porteur compact traversé en son centre par un arbre de commande (4) des cames, le commutateur étant composé à l'aide de pièces dont les parois où sont ménagées les saillies (62), qui sont elles-mêmes dotées de rampes (64) destinées à favoriser le glissement des pattes d'un autre pièce sur elles à l'insertion, caractérisé en ce que les parois comportent des nervures (68) et rainures (70) associées auxdites saillies et orientées dans le sens de glissement des pattes de pièce pour limiter l'accrochage mutuel des pattes sur les saillies à une position empêchant le verrouillage mutuel des pièces l'une sur l'autre, avant fusion partielle de ces nervures, rainures, pattes et/ou saillies.
  2. Commutateur rotatif multipolaire, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des pièces ou modules intermédiaires (16), qui possèdent chacune deux paires de pattes (50) sur un côté et deux paires de saillies (62) sur le côté opposé pour un assemblage à des pièces contiguës de 180° par rapport à l'arbre de commande (4).
  3. Commutateur rotatif multipolaire selon au moins l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu'il comporte une pièce d'extrémité en deux parties (14A, 14B), délimitant entre elles une chambre pour un mécanisme à crans de positionnement angulaire de l'arbre de commande (4), qui sont assemblées entre elles par les mêmes moyens que deux pièces contiguës.
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