ITMI20012002A1 - Meccanismo di azionamento a compressione mediante tasto basculante diinterruttori commutatori deviatori e simili - Google Patents

Description

Descrizione di un brevetto per invenzione avente per titolo:

“MECCANISMO DI AZIONAMENTO A COMPRESSIONE, MEDIANTE TASTO BASCULANTE, DI INTERRUTORI, COMMUTATORI, DEVIATORI E SIMILI”

DESCRIZIONE

La presente invenzione ha per oggetto un meccanismo di azionamento a compressione, mediante tasto basculante, di interruttori, commutatori, deviatori e apparecchi elettrici in genere.

Nel seguito si parlerà principalmente di interruttori, essendo tuttavia inteso che quanto sarà detto è applicabile a qualsiasi altro tipo di apparecchio elettrico servente ad aprire e chiudere almeno un circuito elettrico di alimentazione di un carico.

Notoriamente, i meccanismi di azionamento di interruttori mediante tasto basculante prevedono, tra il tasto e l’ancorina porta contatti mobili, un elemento che segue il movimento basculante del tasto e lavora a superamento di punto morto.

In un caso, tra tale elemento e il tasto basculante, è prevista una bolla a trazione, che provoca lo scatto da una posizione estrema all altra di detto elemento, quando il basculamento del tasto supera un certo angolo. Lo spostamento dell’elemento trazionato produce un’ oscillazione deH’ancorina porta contatto mobile che determina l’apertura o la chiusura del circuito, a seguito dell’ allontanamento o, rispettivamente, avvicinamento del contatto mobile al corrispondente contatto fisso dell’interruttore.

Nel caso di meccanismi di azionamento a compressione, l’elemento interposto tra il tasto e l’ancorina porta contatto mobile è normalmente un perno che viene spinto da una molla a compressione contro l’ancorina, in modo che lo spostamento del perno, che segue il basculamento del tasto, produca l’oscillazione dell’ancorina porta contatto mobile al superamento del punto morto.

Questi meccanismi di azionamento a compressione, sebbene molto diffusi, presentano svariati inconvenienti.

Così, ad esempio, essi richiedono un angolo di oscillazione del tasto basculante piuttosto elevato, di norma non inferiore a 12°, e richiedono anche una certa forza di azionamento del tasto, dando una sensazione di appesantimento di tutto il complesso.

Tali meccanismi a compressione noti determinano altresì notevoli rimbalzi del contatto mobile sul contatto fisso, in fase di chiusura, con conseguente prolungamento dell’arco elettrico e quindi relativamente rapida usura delle bugne in argento che normalmente rivestono i contatti.

Altro inconveniente ancora di tali meccanismi noti è che essi rendono sovente difficile la rottura dell’eventuale legame di saldatura tra i contatti che si verifica per il passaggio di sovracorrenti.

Scopo del meccanismo di azionamento a compressione, mediante tasto basculante, di interruttori, commutatori, deviatori e simili, secondo l’invenzione, è quello di eliminare gli inconvenienti sopra esposti degli analoghi meccanismi della tecnica nota.

In particolare, uno scopo dell’invenzione è quello di fornire un tale meccanismo che sia comandabile mediante un angolo di basculamento ridotto del tasto, rendendo altresì più leggero l’azionamento del tasto stesso.

Altro scopo dell’invenzione è quello di ridurre i rimbalzi del contatto mobile sul contatto fisso, e quindi la durata dell’arco elettrico in fase di chiusura.

Altro scopo ancora dell’invenzione è quello di permettere un’agevole rottura dell’eventuale legame di saldatura tra i contatti che si dovesse verificare per il passaggio di sovracorrente.

Questi scopi sono raggiunti dal meccanismo di azionamento a compressione secondo l’invenzione, che presenta le caratteristiche elencate nell’annessa rivendicazione indipendente 1.

Realizzazioni vantaggiose dell’invenzione appaiono dalle rivendicazioni dipendenti.

Sostanzialmente, secondo l’invenzione, in corrispondenza dell’estremità del perno che agisce a compressione sull’ancorina porta contatto mobile viene prevista un testa snodata o giunto, che agisce sostanzialmente su punti fissi dell’ancorina.

Convenientemente, tale giunto ha una forma sostanzialmente a forcella che, a seguito di una leggera rotazione, determinata dall’azionamento del tasto, provoca l’oscillazione dell’ancorina porta contatto mobile, e quindi l’apertura o la chiusura del circuito.

Convenientemente, il perno con giunto in testa secondo l’invenzione, intorno al quale è disposta una molla elicoidale a compressione, alloggia guidato in un apposito canotto sporgente inferiormente dal tasto, e può essere bloccato in esso mediante un dente a scatto di estremità, di cui è provvisto il perno, che ne facilita anche il montaggio automatico.

L’insieme perno-giunto del meccanismo secondo l’invenzione è applicabile a tutti i comandi tradizionali: interruttori, deviatori, pulsanti, commutatori, interruttori bipolari ecc., senza dover modificare la struttura degli stessi.

Ulteriori caratteristiche dell’invenzione appariranno più chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita a una sua forma puramente esemplificativa, e quindi non limitativa di realizzazione, illustrata nei disegni annessi, in cui:

la fig. 1 è una vista in sezione mediana illustrante un meccanismo di azionamento a compressione, mediante tasto basculante, di un interruttore secondo la tecnica nota;

la fig. 2 è una vista assonometrica schematica di un meccanismo di azionamento a compressione, mediante tasto basculante, di un interruttore, secondo l’invenzione;

la fig. 3 è una vista in elevazione laterale del meccanismo di fig. 2, con schematizzato anche l’involucro del modulo elettrico di contenimento dell’ interruttore;

la fig. 4 è una vista assonometrica in esploso del meccanismo secondo l’invenzione, dove si è tralasciato di raffigurare i contatti e i morsetti;

la fig. 5 è una vista assonometrica, dal di sotto, del meccanismo di fig. 4 in condizione assemblata;

le figg. 6 e 7 sono viste assonometriche, da due angolazioni opposte, illustranti il perno con giunto del meccanismo secondo l’invenzione;

le figg. 8 e 9 sono viste in sezione mediana, come quella di fig. 1, illustranti il meccanismo di azionamento a compressione secondo l’invenzione, rispettivamente in condizione di apertura e di chiusura.

Con riferimento alle figg. annesse, e per ora in particolare alla fig. 3, con il numero di riferimento 1 è stato indicato, nel suo complesso, un modulo elettrico per installazione in scatole da incasso a parete, comprendente nella fattispecie un semplice interruttore. E’ tuttavia evidente che quanto sarà detto nel seguito è applicabile a qualsiasi tipo di comando, quali ad esempio deviatori, commutatori, pulsanti, interruttori bipolari e simili, nei quali cambia, a seconda dei casi, il numero e/o la posizione dei contatti elettrici.

Nella fig. 3 è mostrato a tratteggio il corpo 2 del modulo 1, che d’ora in avanti verrà chiamato interruttore, ferme restando le precisazioni fatte in precedenza.

Il corpo 2 è costituito sostanzialmente da un involucro scatolare in materiale plastico, nel quale alloggiano i contatti e i morsetti elettrici dell’ interruttore, che verranno richiamati nel seguito.

Sul corpo 2 è applicato ad incastro un coperchio 3, presentante una pluralità di sporgenze 4 verso il basso, destinate a delimitare e/o bloccare gli organi interni dell’ interruttore in un modo di per se noto, che non verrà ulteriormente descritto.

Sul coperchio 3 è incernierato, in corrispondenza della sua parte centrale, un tasto basculante 5, per il comando del meccanismo di azionamento dell’interruttore.

In particolare, l’incemieramento del tasto basculante 5 al coperchio 3 avviene, nell’esempio illustrato, mediante una coppia di sporgenze laterali triangolari 6 previste sul tasto, che vanno ad impegnarsi, con un certo gioco, in corrispondenti sedi 7 ricavate in una coppia di alette contrapposte 8 elevantisi dai due lati del coperchio 3.

Il tasto 5 presenta in realtà un corpo 5', opportunamente sagomato, presentante tra l’altro le dette sporgenze 6, rivestito da un coperchietto 5" di protezione e di abbellimento. Tuttavia, nel seguito, per semplicità, con tasto 5 si indicherà l’insieme dei due elementi 5' e 5", senza fare distinzione fra essi.

L’azionamento del tasto basculante 5 provoca, mediante un meccanismo che agisce a compressione, che sarà meglio descritto nel seguito, l’oscillazione di un’ ancorina 10, sostanzialmente a forma di sella capovolta, portante, ad una sua estremità, un contatto mobile 11, per avvicinarlo o allontanarlo da un corrispondente contatto fisso 12, montato su un porta-contatto 13, per chiudere o aprire, rispettivamente, un circuito elettrico, i cui capi sono collegati a morsetti 14, 15, elettricamente connessi, rispettivamente, ai contatti mobile Il e fisso 12.

Prima di illustrare il meccanismo di azionamento a compressione secondo l’invenzione verrà illustrato un meccanismo della tecnica nota, con riferimento alla fìg. 1, che è ribaltata di 180° rispetto a quella di fig. 3.

In tale fig. vengono utilizzati gli stessi riferimenti già introdotti, per designare i corrispondenti elementi del dispositivo.

Come è visibile dalla fig. 1, inferiormente dal tasto 5 si protende un canotto sostanzialmente cilindrico 20, all'intemo del quale alloggia parzialmente un perno 21 in contrasto ad una molla elicoidale 22, che lavora a compressione, agendo tra il fondo 23 del canotto 20 e uno spallamento anulare 24 previsto sul perno 21, una cui porzione superiore 25 è inserita nella molla 22.

Il perno 21 termina con una estremità libera appuntita 26, che è costantemente premuta contro la parte concava dell’ ancorina 10 porta contatto mobile 11, tenendola in una delle due possibili posizioni, quella di circuito chiuso mostrata in fig. 1 e quella di circuito aperto che si ha con il tasto basculante disposto nella posizione opposta rispetto a quella mostrata.

Il passaggio da una posizione all’altra si ha per superamento di punto morto, che determina uno scatto dell’ancorina mobile 10 da una posizione all’altra, quando durante il basculamento del tasto, il perno 21, che ruota solidalmente ad esso, supera la posizione verticale centrale.

In pratica, durante il basculamento del tasto 5, la punta 26 del perno 21 scorre internamente alla superficie concava 27 dell’ancorina mobile 10 e ne produce l’oscillazione per aprire o chiudere il circuito quando supera il centro dell’ancorina, che corrisponde teoricamente al punto morto del meccanismo.

Il meccanismo sopra descritto richiede, per un corretto funzionamento, un angolo di oscillazione del tasto basculante di comando 5 piuttosto elevato, ad esempio non inferiore a 12°, e richiede una certa forza di azionamento, che dà all’utente una sensazione di pesantezza nel basculamento del tasto.

Inoltre, con un tale meccanismo, l’unica massa in gioco nelle fasi di apertura e di chiusura del circuito è quella dell’ancorina mobile 10, che al superamento del punto morto, scatta da una posizione all’altra. Ciò determina, in fase di chiusura, dei notevoli rimbalzi del contatto mobile 11 sul contatto fisso 12, con le conseguenze già esposte in precedenza, dovute al perdurare dell’arco elettrico.

Con riferimento ora alle figg. da 2 a 9 viene descritta la soluzione proposta dall’invenzione in relazione alla stessa struttura di interruttore, cercando di mantenere i numeri di riferimento già introdotti.

Caratteristica essenziale dell’invenzione è che il perno 21 lavorante a compressione non va ad agire direttamente sull'ancorina mobile 10, ma tramite un giunto di estremità che verrà meglio descritto nel seguito.

Con riferimento in particolare alle figg. 6 e 7, si nota che il perno 21 presenta un tratto inferiore (con riferimento all’orientamento delle figg.) o base 30, e un tratto superiore o stelo 31 di minor diametro, tra i quali si determina uno spallamento 24 contro il quale va in battuta una estremità di una molla elicoidale 22, disposta intorno allo stelo 31. Lo stelo 31 termina superiormente con un tratto di minor diametro 32, tale da determinare sul profilo dello stelo 31 una battuta circolare 33.

All’estremità superiore libera dello stelo 31, o meglio del suo tratto terminale 32, è prevista una tacca radiale 34, che delimita due denti contrapposti 35, sporgenti oltre il diametro di detto tratto terminale 32.

La base 30 del perno 21 presenta due alette contrapposte 36, estendentisi longitudinalmente parallelamente all’asse del perno 21, al di sotto delle quali sono previste due ulteriori sporgenze radiali contrapposte 37.

Il perno 21 termina inferiormente con una testa snodata o giunto 38, conformato a forcella o a C capovolta, che è incernierata al perno 21 mediante una spina ad espansione 39 ortogonale e, nell’esempio raffigura in corpo unico con lo stesso perno 21, in modo da poter ruotare in un piano contenente l’asse del perno 21 e passante per le alette contrapposte 36.

L’angolo massimo di rotazione del giunto 38, in fase di montaggio, è delimitato dalle dette sporgenze radiali contrapposte 37, contro le quali va ad attestarsi la superficie superiore del giunto.

Con riferimento ora in particolare alle fig. 8 e 9, viene illustrato prima il montaggio del perno 21 con giunto 38 nel tasto basculante e successivamente il funzionamento dello stesso.

Come è visibile dalle figg., il canotto 20 che sporge inferiormente dal tasto 5 presenta, in corrispondenza dell ' imboccatura, due cavità longitudinali contrapposte 40, atte ad accogliere le due alette contrapposte 36, fungenti da guida, per impedire la rotazione del perno intorno al proprio asse, e garantirne il corretto funzionamento.

In prossimità del fondo, il canotto 20 presenta una paratia trasversale 42 con un foro centrale 43, per Γ inserimento a scatto dell’estremità del perno 21. In pratica, i due denti contrapposti 35 cedono elasticamente in fase di inserimento nel foro 43, grazie alla previsione della tacca 34, e successivamente si espandono, vincolando il perno 21 al tasto 5 e mettendo eventualmente in compressione la molla 22, la cui estremità superiore va in battuta contro la detta paratia 42. La molla 22 verrà ulteriormente compressa in fase operativa quando il tasto 5 viene montato sul coperchio 3 del corpo 2 dell’ interruttore, con il giunto 38 che si attesta e preme contro la superficie concava dell’ancorina mobile 10.

Naturalmente la struttura del perno 21 sopra descritta non è limitativa ai fini dell’invenzione, sebbene essa sia preferita in quanto consente il montaggio completamente automatico del perno. Così, ad esempio, i denti contrapposti 35 che consentono un montaggio a scatto del perno sono utili in quanto vincolano il perno al tasto, ma è contemplata anche la possibilità di montare il perno 21 completamente libero nel canotto 20.

Le estremità 44 del giunto a forcella 38 sono opportunamente smussate, in modo che i loro prolungamenti convergano sull’asse del perno 21. L’angolo delle smussature 44 corrisponde sostanzialmente all’angolo di curvatura dell’ancorina 10, in modo che il giunto a forcella 38 poggi contro la superficie concava dell’ancorina 10 su due aree 45 disposte sostanzialmente simmetricamente rispetto al centro 46 dell’ancorina, poggiante su una cuspide 47 di un supporto 48, elettricamente connesso al corrispondente morsetto 14.

Con la struttura di meccanismo di azionamento a compressione secondo l’invenzione, l’azionamento in un senso o nell’altro del tasto basculante 5 provoca una rotazione in senso contrario del giunto a forcella 38, il quale a sua volta provoca un’analoga rotazione dell’ancorina 10 porta contatto mobile 11, determinandone l’avvicinamento o il distacco dal contatto fisso 12.

Partendo ad esempio dalla condizione di circuito aperto illustrata in fig. 8, ruotando in senso antiorario il tasto basculante 5, si produce una rotazione in senso orario del giunto a forcella 38, il quale premendo sull’ancorina 10 ne produce una rotazione nello stesso senso (oraria) determinando la chiusura dei contatti, come mostrato in fig. 9.

Viceversa, partendo dalla condizione di circuito chiuso di fig. 9, esercitando una rotazione in senso orario del tasto basculante 5, si produce una rotazione in senso antiorario del giunto a forcella 38, che fa ruotare nello stesso senso l’ancorina 10, determinando l’apertura dei contatti (fig. 8).

Il cinematismo è tale che è sufficiente una rotazione di un angolo piuttosto piccolo del tasto basculante 5 per comandare il meccanismo di azionamento a compressione secondo l’invenzione.

Da misure effettuate è risultato che il basculamento del tasto 5 per comandare il meccanismo secondo l’invenzione è praticamente la metà di quello necessario per comandare un meccanismo della tecnica nota operante sulla stessa struttura di interruttore, come mostrato ad esempio in fig. 1.

Così, se il tasto dell’interruttore di fig. 1 richiede un basculamento di 12°, secondo l’invenzione è sufficiente un basculamento di 6°, per ottenere le stesse caratteristiche di apertura e chiusura del circuito, in particolare lo stesso distanziamento del contatto mobile 11 dal contatto fisso 12 in fase di apertura del circuito.

Ciò naturalmente è dovuto al fatto che il perno 21 non agisce direttamente suH’ancorina 10, sulla quale sarebbe costretto a scorrere (fig. 1), ma per il tramite del giunto a forcella 38, che lavora su due aree 45simmetricamente disposte rispetto al centro deH’ancorina, determinando un effetto moltiplicatorio della rotazione del tasto suH’ancorina stessa.

La riduzione dell’angolo di basculamento del tasto 5 e il modo in cui la sua rotazione viene trasferita all’ancorina 10 porta contatto mobile 11 determina un alleggerimento della sensazione di basculamento, pur essendo rimaste invariate la molla di compressione 22 e le caratteristiche elettriche rispetto alla struttura di interruttore della tecnica nota di fig. 1.

In fase di chiusura del circuito, come detto in precedenza, si ha una notevole riduzione dei rimbalzi del contatto mobile 11 sul contatto fisso 12, con conseguente minore durata dell’arco elettrico e minore usura dei contatti 11, 12. Ciò è dovuto al fatto che l’ancorina 10 è praticamente guidata nel suo movimento dal giunto a forcella 38, che agisce su due aree 45 della stessa, e aumentano le masse in movimento, che nella soluzione della tecnica nota di fig. 1 erano limitate alla massa dell’ancorina, o meglio del lungo braccio dell’ancorina portante il contatto mobile 1 1.

Da notare che in fase di chiusura e apertura dei contatti l’ancorina 10 compie un movimento di traslazione sul supporto 48, e quindi un scorrimento del contatto mobile 11 sul contatto fisso 12, che permette di rompere eventuali legami di saldatura che si dovessero verificare per il passaggio di sovracorrente.

Da quanto esposto appaiono evidenti i vantaggi del meccanismo di azionamento a compressione mediante tasto basculante, di comandi elettrici, quali interruttori, deviatori, pulsanti, commutatori, interruttori bipolari e simili.

Tuttavia, l’invenzione non è limitata alla particolare realizzazione precedentemente descritta e illustrata nei disegni annessi, ma ad essa possono essere apportate numerose modifiche di dettaglio alla portata del tecnico del ramo, senza per questo uscire dall’ambito dell’ invenzione stessa definito dalle rivendicazioni che seguono.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Meccanismo di azionamento a compressione, mediante tasto basculante (5), di comandi elettrici, quali interruttori, commutatori, deviatori, e simili, del tipo comprendenti almeno un contatto fisso (12), con relativo porta-contatto (13) collegato a un corrispondente morsetto (15), e almeno un corrispondente contatto mobile (11), portato da un’ancorina (10), montata mobile su un supporto 48 elettricamente connesso ad un corrispondente morsetto (14), detto meccanismo comprendendo un perno (21) interposto tra detto tasto basculante (5) e detta ancorina mobile, e spinto contro detta ancorina mobile (10) da una molla (22) lavorante a compressione, tale che una rotazione del tasto basculante (5) in un senso o nell’altro, produca una corrispondente rotazione dell’ ancorina mobile (10), e quindi l’apertura o la chiusura del circuito elettrico collegato a detti morsetti (14, 15), per l’allontanamento o ravvicinamento di detto contatto mobile (11) a detto contatto fisso (12), caratterizzata dal fatto che detto perno (21) agisce su detta ancorina mobile (10) tramite una testa snodata o giunto (38).
2. 2. Meccanismo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto giunto (38) ha una forma a forcella, i cui due rami vanno a contatto con l’ancorina mobile (10) in punti sostanzialmente simmetrici rispetto al centro (46) dell’ ancorina stessa.
3. 3. Meccanismo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che le estremità (44) dei due rami del giunto a forcella (38) sono smussate sostanzialmente dello stesso angolo della curvatura dell’ ancorina mobile (10), in modo che tra il giunto (38) e l’ancorina (10) si determinino due aree di contatto (45) sostanzialmente simmetriche rispetto al centro (46) dell’ancorina.
4. 4. Meccanismo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto perno (21) alloggia in modo guidato in un canotto (20) sporgente internamente da detto tasto (5).
5. 5. Meccanismo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto perno (21) presenta all’estremità superiore denti elastici (35) per un impegno a scatto in una paratia trasversale (42) del canotto (20), provvista di foro (43), in modo da vincolare il perno (21) al tasto (5).
6. 6. Meccanismo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detta molla a compressione (22) agisce tra detta paratia (42) e uno spallamento (24) delimitante tratti (30, 31) di diverso diametro del perno (21).
7. 7. Meccanismo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto giunto (38) è montato su detto perno (31) mediante una spina ad espansione (39) ortogonale al perno (31).
8. 8. Meccanismo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l’angolo di basculamento di detto tasto (5) è limitato, convenientemente circa 6°, e ad esso corrisponde una rotazione amplificata di detta ancorina mobile (10).
9. 9. Meccanismo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che nella parte inferiore di detto perno (21) sono previste due sporgenze radiali contrapposte (37) atte a limitare la massima escursione angolare del giunto (38) in fase di montaggio.
10. 10 Meccanismo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che in fase di apertura e chiusura del circuito, detta ancorina mobile (10) compie un movimento di traslazione su detto supporto (48), determinando uno scorrimento di detto contatto mobile su detto contatto fisso (12).
11. 11. Meccanismo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il comando elettrico da esso azionato è contenuto in un corpo scatolare (2) chiuso da un coperchio (3), sul quale è montato detto tasto basculante 5.
12. 12. Meccanismo secondo una qualsisia delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che esso è racchiuso, insieme al comando elettrico da azionare, in un modulo (1) per installazioni elettriche da incasso.