ES2262208T3 - Montaje electrico con dispositivo de actuacion para un conmutador. - Google Patents

Abstract

Montaje eléctrico (100) que comprende: un conmutador (106) que tiene un componente (112) de accionamiento movible de forma rotativa alrededor de un primer eje (113) entre una posición abierta (112¿) y una posición cerrada (112¿) y que comprende medios para activar el desplazamiento del componente (112) de accionamiento hacia la posición abierta (112¿) cuando el componente (112) de accionamiento, que abandona la posición cerrada (112¿), alcanza una posición intermedia (112¿¿) de liberación; un dispositivo (103) de actuación que comprende medios (154) para posicionar el componente (112) de accionamiento movible entre una primera posición (154¿) y una segunda posición (154¿) que corresponden, respectivamente, a la posición cerrada (112¿) y a la posición abierta (112¿) teniendo un motor (203) un árbol giratorio alrededor de un segundo eje (210) para mover los medios (154) de posicionamiento, comprendiendo adicionalmente dicho dispositivo de actuación un dispositivo (206) de transmisión para conectar el motor (203) a los medios (154) de posicionamiento; estando dicho dispositivo (206) de transmisión, durante un movimiento de los medios (154) de posicionamiento desde la segunda posición (154¿) hasta la primera posición (154¿), de tal modo que conecta el motor (203) a los medios (154) de posicionamiento como para mover el componente (112) de accionamiento desde la posición cerrada (112¿) hasta la posición (112¿¿) de liberación y estando de tal modo que desaplica del motor (203) los medios (154) de posicionamiento en una tercera posición (154¿¿) de los medios (154) de accionamiento que corresponde a la posición (112¿¿) de liberación como para causar el desplazamiento de los medios (154) de posicionamiento hacia la primera posición (154¿) mediante el componente (112) de accionamiento; caracterizado porque dicho segundo eje (210) es paralelo a dicho primer eje (113).

Description

Montaje eléctrico con dispositivo de actuación para un conmutador.

La presente invención se refiere a un montaje eléctrico que comprende un conmutador y un dispositivo de actuación para el conmutador y, en particular, a un montaje eléctrico de acuerdo con el preámbulo de la primera reivindicación.

Un conmutador es un dispositivo eléctrico capaz de interrumpir o establecer un flujo de corriente en un circuito por medio de contactos adecuados que se pueden separar; en particular, los contactos están presionados juntos con una fuerza adecuada en una condición cerrada del conmutador, mientras que están separados por una distancia de aislamiento en una condición abierta del conmutador. Estas condiciones de accionamiento son estables en el sentido de que el conmutador permanece en cada una de ellas en ausencia de fuerzas externas.

Se usan comúnmente dispositivos de actuación (o actuadores), por ejemplo en sistemas de control para instalaciones industriales, con el fin de realizar operaciones de conmutación (apertura o cierre) del conmutador usando una energía distinta a la energía manual. Típicamente, los dispositivos de actuación usan un motor eléctrico con el fin de mover una palanca de accionamiento del conmutador desde una posición abierta hasta una posición cerrada, y viceversa, en respuesta a una adecuada señal externa de comando.

Es conocido que, durante la operación de apertura de conmutador, se puede generar un arco eléctrico entre los contactos que están a punto de separarse, manteniéndose esto subsecuentemente por un fenómeno violento que implica la ionización del medio (por ejemplo el aire) situado entre los contactos separados. Con el fin de evitar este fenómeno, los conmutadores están comúnmente provistos de un mecanismo de apertura con el fin de aumentar la velocidad de la operación; en particular, cuando la palanca de accionamiento, que abandona la posición cerrada, alcanza una posición intermedia de liberación dada, este mecanismo imparte una repentina aceleración a la palanca de accionamiento, empujándola con fuerza hacia la posición abierta.

Un inconveniente de los montajes eléctricos conocidos consiste en el hecho de que los dispositivos de actuación requieren el uso de motores que son extremadamente rápidos, y por lo tanto complejos y costosos, con el fin de ser capaces de adaptarse a la alta velocidad de apertura del conmutador. Por otro lado, el uso de motores más lentos y más sencillos, con una velocidad adecuada para la operación de cierre, crea problemas durante la apertura del conmutador; en particular, cuando la palanca de accionamiento alcanza la posición de liberación, el mecanismo de apertura transmite tracción al motor a una velocidad demasiado alta porque si no el motor frena la palanca de accionamiento, ralentizando la operación de apertura. En ambos casos, surge una situación de disfunción, con consecuentes daños posibles en el conmutador o en el motor del dispositivo de actuación.

El objeto de la presente invención es superar los inconvenientes anteriormente mencionados. Este objeto se consigue mediante un montaje eléctrico como se describe en la primera reivindicación.

El montaje eléctrico de acuerdo con la presente invención asegura una alta velocidad de apertura del conmutador usando, para el diseño de construcción del dispositivo de actuación, un motor lento que tiene una velocidad adecuada para la operación de cierre y por lo tanto tiene un diseño simple y extremadamente bajo en coste. El documento EP 0549084 divulga un dispositivo de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Ventajas y rasgos característicos adicionales del montaje eléctrico de acuerdo con la presente invención surgirán a partir de la descripción de una realización preferida de la misma, proporcionada a continuación a modo de ejemplo no limitante, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:

la figura 1 es una vista, con partes separadas, del montaje eléctrico de acuerdo con la presente invención;

las figuras 2a y 2b muestran una vista en despiece ordenado del dispositivo de actuación de la figura 1 en diferentes condiciones de funcionamiento.

Con referencia en particular a la figura 1, ésta muestra un montaje eléctrico 100 que comprende un dispositivo 103 de actuación para un conmutador 106. Típicamente, el dispositivo 103 de actuación se usa como servomotor en un sistema de control de cadena cerrada, aunque no se excluye su uso para diferentes aplicaciones, por ejemplo para un sencillo control a distancia del conmutador 106.

El conmutador 106 comprende un cuerpo 107 de aislamiento, cuyas paredes laterales están provistas de uno o más pares de terminales 109 para la conexión del conmutador 106 a pares correspondientes de cables eléctricos de un circuito externo (no mostrado en la figura). Un componente 112 de accionamiento, que consiste típicamente en una palanca, es movible de forma rotativa alrededor de un eje 113 entre una posición 112' y una posición 112'' para abrir y cerrar el conmutador 106, respectivamente. El cuerpo 107 de aislamiento aloja internamente un mecanismo de apertura (no mostrado en la figura) que, cuando la palanca de accionamiento, que abandona la posición cerrada 112'', alcanza una posición intermedia 112''' de liberación, activa el movimiento de la palanca de accionamiento hacia la posición abierta 112'. Comúnmente, este mecanismo de apertura, que es conocido de por sí y es convencional, consiste en un muelle tensionado durante una operación que implica el cierre del conmutador 106 y liberado cuando la palanca 112 de accionamiento alcanza, durante una operación de apertura, la posición 112'''.

El dispositivo 103 de actuación comprende un cuerpo 115 de aislamiento formado por dos medias cubiertas unidas entre sí mediante tornillos adecuados. Un flanco lateral del cuerpo 115 de aislamiento está provisto de una tira 118 de terminal para la conexión del dispositivo 103 de actuación a una red de suministro de potencia eléctrica. La tira 118 de terminal también se usa para aplicar al dispositivo 103 de actuación señales de comando adecuadas (para la apertura y el cierre) suministradas por un dispositivo de control a distancia (no mostrado en la figura); el dispositivo 103 de actuación también se puede diseñar, sin embargo, usando diferentes sistemas para la transmisión de las señales de comando, por ejemplo por medio de ondas de radio.

El dispositivo 103 de actuación está provisto de una barra 154 (u otros medios equivalentes de posicionamiento conocidos de por sí) que es paralela al eje de rotación 113 y cuya superficie inferior tiene, formado en ella, un canal longitudinal 157 en el que se inserta la palanca 112 de accionamiento del conmutador 106.

La palanca 112 de accionamiento es deslizable dentro del canal 157, en la dirección del eje 113, como para permitir el montaje del grupo eléctrico 100, mientras que la palanca 112 de accionamiento y la barra 154 de posicionamiento se mueven inmovilizadas en rotación alrededor del eje 113.

El conmutador 106 y el dispositivo 103 de actuación están conectados entre sí por medio de componentes especiales de inmovilización. En una realización preferida de la presente invención, en cada superficie lateral del montaje eléctrico 100 se proporciona un componente 166 con forma de L (sólo uno de los cuales se muestra en la figura). El componente 166 con forma de L termina, a lo largo del brazo menor de la L, en un gancho 169 de tracción que se aplica a una rendija 172 formada en una superficie trasera del conmutador 106. El componente 116 con forma de L está alojado en un asiento coincidente 173 formado en el dispositivo 103 de actuación a lo largo de un borde vertical frontal. El brazo mayor del componente con forma de L termina, en su extremo libre, en una abertura 175 que está situada opuesta a un agujero roscado 178 formado en el asiento 173 perpendicularmente con respecto a una superficie lateral del dispositivo 103 de actuación. Un tornillo 181 asentado en la abertura 175 y enroscado en el agujero roscado 178 fija de forma desmontable el componente 166 con forma de L al dispositivo 103 de actuación. El sistema de conexión descrito anteriormente es particularmente estable y fuerte; lo que es más, esta estructura es extremadamente segura ya que los componentes de inmovilización están sometidos a cizallamiento y no a esfuerzos de flexión.

Con referencia ahora a la figura 2a (los componentes ya mostrados en la figura 1 se identifican mediante los mismos números de referencia), el dispositivo 103 de actuación incluye un motor 203 (por ejemplo un motor eléctrico síncrono reversible) conectado a la barra 154 de posicionamiento por medio de un dispositivo especial 206 de transmisión. En particular, un disco 209 está conectado al motor 203 como para ser movido de forma rotativa alrededor de un eje 210 paralelo al eje de rotación 113. Una superficie lateral 211 del disco 209 está provista de dos rebajes 212 y 215 que son diametralmente opuestos. Un microconmutador 218 está situado en las proximidades del disco 209 y tiene, asociado a él, un muelle plano 221 (u otros medios elásticos equivalentes) que termina en una rueda loca 224 que es libre para rotar alrededor de un eje paralelo al eje de rotación 210. Cuando la barra 154 de posicionamiento está situada en una posición que corresponde a la posición abierta o la posición cerrada de la palanca de accionamiento del conmutador, uno de los rebajes (el rebaje 212 en el ejemplo ilustrado en la figura) está situado opuesto a la rueda 224 que se mantiene presionada contra el disco 209 mediante el muelle 221. Cuando una señal de comando de apertura o de cierre se suministra al dispositivo 103 de actuación, el motor 203 causa la rotación del disco 209 en una dirección en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario al de las agujas del reloj, respectivamente. La rueda 224 se desaplica del rebaje 212 y se empuja hacia el microconmutador 218 por la superficie lateral 211 del disco 209, de modo que el muelle 221 cierra el contacto del microconmutador 218. Cuando el disco 209 ha realizado una rotación de 180º, el otro rebaje 215 se sitúa opuesto a la rueda 224; el muelle 221 empuja la rueda 224 dentro del rebaje 215 y abre el contacto del microconmutador 218, lo que interrumpe el movimiento del motor 203 (y por consiguiente del disco 209).

En una realización preferida de la presente invención, el disco 209 está conectado a la barra 154 de posicionamiento por medio de una estructura de enlace deslizante; la presente invención también se puede realizar, sin embargo, con conexiones de un tipo diferente, tal como del tipo de fricción. La superficie frontal 209, en las proximidades de su superficie lateral, está provista de dos miembros 227 y 230 de deslizamiento, por ejemplo en forma de espiga, situados diametralmente opuestos entre sí y ligeramente a tresbolillo con respecto a los rebajes 212 y 215. El mecanismo 206 de posicionamiento incluye entonces una estructura articulada formada por un componente 233 y un componente 236 movibles de forma rotativa alrededor del eje 113. En particular, un agujero 239 está formado en un extremo del componente 233 y recibe, insertado en su interior, un pasador 242 dispuesto a lo largo del eje de rotación 113 e integral con el cuerpo 115 del dispositivo 103 de actuación; la barra 154 de posicionamiento está fijada perpendicularmente con respecto al extremo libre del componente 233. El componente 233 termina, en las proximidades del pasador 242, en una forma sustancialmente cilíndrica; desde una superficie frontal de este extremo se extiende perpendicularmente una pared 245 en forma de porción de una superficie lateral cilíndrica. Similarmente, el componente 236 también termina, por uno de sus extremos, en una forma sustancialmente cilíndrica en la que está formado un agujero 247 para recibir el pasador 242; desde una superficie trasera de este extremo se extiende perpendicularmente una pared adicional 250 en forma de porción de superficie lateral cilíndrica.

Un muelle helicoidal 253 (u otros medios elásticos equivalentes), cuyos extremos están fijados en agujeros adecuados formados en los componentes 233 y 236, está insertado entre el componente 233 y el componente 236 (específicamente en una hendidura formada en la superficie frontal del componente 233). El muelle 253 mantiene alineados los componentes 233 y 236, estando dispuestas las paredes 245 y 250 en apoyo a lo largo de sus bordes laterales superiores 254 y 255, respectivamente. Las paredes 245 y 250 son de una longitud tal que, en esta condición, sus bordes laterales inferiores, 256 y 257, están separados preferiblemente por un ángulo de 60º con respecto al eje 113.

La superficie trasera del componente 236 tiene, formada en ella, una hendidura longitudinal 258 que está abierta en el extremo libre del componente 236 y que actúa como una guía para las espigas 212 y 215. En particular, se asume que el dispositivo 103 de actuación está en la condición mostrada en la figura, con la barra 154 de posicionamiento y el componente 236 en una posición 154' y 236', respectivamente, que corresponde a la posición abierta del conmutador. Si el dispositivo 103 de actuación recibe una señal de comando de cierre, el disco 209 se rota 180º en una dirección en el sentido contrario al de las agujas del reloj. Cuando la espiga 227 alcanza el componente 236, se aplica dentro de la guía 258, haciendo que el componente 236 rote en una dirección en el sentido contrario al de las agujas del reloj alrededor del pasador 242. La conexión entre las paredes 250 y 245 transmite este movimiento también al componente 233 que se mueve integralmente con el componente 236. La barra 154 de posicionamiento (integral con el componente 233) durante su movimiento causa el desplazamiento de la barra de accionamiento del conmutador de modo que éste último se cierra. Como se muestra en la figura 2b (los componentes ya mostrados en la figura 2a se identifican con los mismos números de referencia), el componente 236 y la barra 154 de posicionamiento alcanzan una posición 236'' y 154'', respectivamente, que corresponde a la posición cerrada del conmutador; la espiga 227 se desaplica de la guía 258 y el disco 209 completa su rotación hasta que el rebaje 215 alcanza la rueda 224.

Si, en la condición mostrada en la figura, el dispositivo 103 de actuación recibe una señal de comando de apertura, el disco 209 se rota 180º en una dirección en el sentido de las agujas del reloj. Cuando la espiga 227 alcanza el componente 236, se aplica dentro de la guía 258, haciendo que el componente 236 rote en una dirección en el sentido contrario al de las agujas del reloj alrededor del pasador 242. En esta condición, el componente 236 es libre para rotar con respecto al componente 233; calibrando adecuadamente la rigidez del muelle 253 de modo que la fuerza requerida para deformarlo es menor que la fuerza requerida para accionar el conmutador, el componente 236 rota contra la acción del muelle 253, mientras que el componente 233 permanece estacionario. Cuando el componente 236 alcanza una posición 236''', en el ejemplo en cuestión después de la rotación de aproximadamente 60º, el borde inferior 257 de la pared 250 se dispone en apoyo contra el borde inferior 256 de la pared 245. La conexión entre las paredes 245 y 250 transmite el movimiento del componente 236 también al componente 233 que se mueve integralmente con este último. La barra 154 de posicionamiento (integral con el componente 233) es desplazada de este modo tan lejos como la posición 154''' y durante su movimiento causa el desplazamiento de la barra de accionamiento del conmutador de modo que alcanza la posición de liberación. La espiga 227 se desaplica en este punto de la guía 258 y el disco 209 completa su rotación hasta que el rebaje 212 alcanza la rueda 224, mientras que el componente 236 se alinea con el componente 233 mediante el muelle 253. Mientras tanto, la barra 154 de posicionamiento se desaplica del disco 209 (y por consiguiente del motor 203), de modo que es desplazada por la palanca de accionamiento del conmutador hasta que alcanza la posición 154' mostrada en la figura 2a. Se debe apreciar que, ventajosamente, la presencia de dos espigas 227 y 230 permite que el dispositivo 106 de actuación se use independientemente de la posición inicial del componente 236 y por consiguiente la palanca 154 de accionamiento.

El mecanismo de transmisión descrito anteriormente es particularmente compacto, fiable y efectivo. Lo que es más, es extremadamente sencillo y se puede producir en masa a bajo coste, de modo que no aumenta el coste final de todo el dispositivo de actuación.

Obviamente, con el fin de satisfacer cualesquiera requisitos específicos o de otra índole que puedan surgir, el montaje eléctrico descrito anteriormente se puede someter a numerosas modificaciones y variaciones llevadas a cabo por una persona experta en la técnica, todas las cuales, sin embargo, están contenidas dentro del alcance protector de la invención, como se define por las reivindicaciones que vienen a continuación.

Claims (11)

1. Montaje eléctrico (100) que comprende: un conmutador (106) que tiene un componente (112) de accionamiento movible de forma rotativa alrededor de un primer eje (113) entre una posición abierta (112') y una posición cerrada (112'') y que comprende medios para activar el desplazamiento del componente (112) de accionamiento hacia la posición abierta (112') cuando el componente (112) de accionamiento, que abandona la posición cerrada (112''), alcanza una posición intermedia (112''') de liberación; un dispositivo (103) de actuación que comprende medios (154) para posicionar el componente (112) de accionamiento movible entre una primera posición (154') y una segunda posición (154'') que corresponden, respectivamente, a la posición cerrada (112') y a la posición abierta (112'') teniendo un motor (203) un árbol giratorio alrededor de un segundo eje (210) para mover los medios (154) de posicionamiento, comprendiendo adicionalmente dicho dispositivo de actuación un dispositivo (206) de transmisión para conectar el motor (203) a los medios (154) de posicionamiento; estando dicho dispositivo (206) de transmisión, durante un movimiento de los medios (154) de posicionamiento desde la segunda posición (154'') hasta la primera posición (154'), de tal modo que conecta el motor (203) a los medios (154) de posicionamiento como para mover el componente (112) de accionamiento desde la posición cerrada (112'') hasta la posición (112''') de liberación y estando de tal modo que desaplica del motor (203) los medios (154) de posicionamiento en una tercera posición (154''') de los medios (154) de accionamiento que corresponde a la posición (112''') de liberación como para causar el desplazamiento de los medios (154) de posicionamiento hacia la primera posición (154') mediante el componente (112) de accionamiento; caracterizado porque dicho segundo eje (210) es paralelo a dicho primer eje (113).

2. Montaje eléctrico (100) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el dispositivo (206) de transmisión, cuando hay un movimiento de los medios (154) de posicionamiento desde la primera posición (154') hasta la segunda posición (154''), está de tal modo que conecta el motor (203) a los medios (154) de posicionamiento como para mover el componente (112) de accionamiento desde la posición abierta (112') hasta la posición cerrada (112'').

3. Montaje eléctrico (100) de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que los medios (206) de transmisión incluyen una estructura articulada (233, 236, 253) que comprende un primer componente (233) asociado con los medios (154) de posicionamiento y un segundo componente (236) asociado con el motor (203) y movible entre una cuarta posición (236') y una quinta posición (236''), siendo el segundo componente (236), durante un movimiento desde la cuarta posición (236') hasta la quinta posición (236''), integral con el primer componente (233) como para mover los medios (154) de posicionamiento desde la primera posición (154') hasta la segunda posición (154''), siendo el segundo componente (236), durante un movimiento desde la quinta posición (236'') hasta una sexta posición intermedia (236'''), movible con respecto al primer componente (233) como para no mover el componente (154) de posicionamiento y siendo, durante un movimiento desde la sexta posición (236''') hasta la cuarta posición (236'), integral con el primer componente (233) como para mover los medios (154) de posicionamiento desde la segunda posición (154'') hasta la tercera posición (154''').

4. Montaje eléctrico (100) de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el primer componente (233) y el segundo componente (236) son movibles de forma rotativa alrededor de dicho primer eje (113) e incluyen, respectivamente, una primera pared (245) y una segunda pared (250) en forma de superficie lateral cilíndrica que tiene un eje que coincide con dicho eje común (113), estando dispuesto un primer borde lateral (255) de la segunda pared (250) en apoyo contra un primer borde lateral de la primera pared (245), en la cuarta posición (236') y en la quinta posición (236''), y estando separado de un segundo borde lateral (256) de la primera pared (245), estando dispuesto el segundo borde (257) de la segunda pared (250) en apoyo contra el segundo borde (256) de la primera pared (245), en la sexta posición (236''').

5. Montaje eléctrico (100) de acuerdo con la reivindicación 4, en el que, en la cuarta posición (236') y en la quinta posición (236''), el segundo borde (257) de la segunda pared (250) está separado del segundo borde (256) de la primera pared (245) por un ángulo de 60º con respecto al primer eje (113).

6. Montaje eléctrico (100) de acuerdo con la reivindicación 4 ó 5, en el que la estructura articulada (233, 236, 253) comprende adicionalmente medios elásticos (253) para mantener el primer borde (255) de la segunda pared (250) en contacto con el primer borde (254) de la primera pared (245), moviéndose el segundo componente (236) desde la quinta posición (236'') hasta la sexta posición (236''') contra la acción de dichos medios elásticos (253).

7. Montaje eléctrico (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, en el que los medios (206) de transmisión comprenden adicionalmente un componente giratorio (209) dispuesto para la rotación alrededor de dicho segundo eje (210), conectado al motor (203) y provisto de al menos un miembro (227, 230) de deslizamiento para aplicarse en una guía (258) formada en el segundo componente (236).

8. Montaje eléctrico (100) de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el componente giratorio (209) está provisto de dos de dichos miembros (227, 230) de deslizamiento situados diametralmente opuestos con respecto a dicho segundo eje (210).

9. Montaje eléctrico (100) de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, en el que el componente giratorio es un disco (209) que tiene dos rebajes (212, 215) formados en una superficie lateral (211) para cooperar con medios elásticos adicionales (221, 224) asociados con un microconmutador (218), actuando dicha superficie lateral (211) sobre los medios elásticos adicionales (221, 224) como para mantener el microconmutador (218) en una primera condición que posibilita un movimiento del motor (203), liberándose los medios elásticos adicionales (221, 224) en oposición a uno de los rebajes (212, 215) como para llevar el microconmutador (218) hasta una segunda posición que interrumpe el movimiento del motor (203).

10. Montaje eléctrico (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 9, que comprende adicionalmente al menos un componente (166) de inmovilización que tiene un gancho (169) de tracción aplicado en una rendija (172) formada en el conmutador (106) y fijada de manera desmontable al dispositivo (103) de actuación en un asiento coincidente (173).

11. Montaje eléctrico (100) de acuerdo con la reivindicación 10, en el que el componente (166) de inmovilización tiene una estructura con forma de L con un brazo menor en el que está dispuesto el gancho (169) y un brazo mayor en el que está formada una abertura (175) que recibe un tornillo (181) atornillado en un agujero (178) formado en dicho asiento (173).