ITRM20080417A1 - Interruttore elettrico con organo di commutazione girevole e fulcro di supporto perfezionato e procedimento di realizzazione di detto interruttore - Google Patents
Interruttore elettrico con organo di commutazione girevole e fulcro di supporto perfezionato e procedimento di realizzazione di detto interruttoreInfo
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Description
INTERRUTTORE ELETTRICO CON ORGANO DI COMMUTAZIONE GIREVOLE E FULCRO DI SUPPORTO PERFEZIONATO E PROCEDIMENTO DI REALIZZAZIONE DI DETTO INTERRUTTORE
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce agli interruttori elettrici e, più particolarmente, ad interruttori del tipo in cui la commutazione avviene per effetto dello spostamento fra due posizioni stabili di un organo di commutazione girevole. Più in dettaglio, la presente invenzione si riferisce ad un interruttore elettrico con un organo di commutazione girevole ed un fulcro di supporto perfezionato ed a un procedimento per la realizzazione di tale interruttore.
Nella presente descrizione, con il termine interruttore elettrico si intende designare sia un dispositivo di apertura e chiusura di un singolo contatto che un dispositivo di apertura di un contatto con contemporanea chiusura di un altro contatto e viceversa (deviatore).
Allo stato della tecnica nota appartengono svariati tipi di interruttori del tipo sopra indicato, generalmente includenti: almeno due terminali di connessione, almeno un contatto elettrico fisso collegato elettricamente ad uno dei due terminali di connessione ed un organo di commutazione, munito ad una estremità di almeno un contatto elettrico mobile e poggiante su un fulcro di supporto elettricamente connesso all'altro dei due terminali di connessione. Tali interruttori includono inoltre un meccanismo di azionamento manovrabile tramite un pulsante assiale, o una levetta, o un tasto basculante per movimentare l'organo di commutazione in modo che questo ruotando raggiunga l'una o l'altra delle sue due posizioni stabili.
Un esempio di interruttore del tipo sopra indicato e con azionamento a pulsante à ̈ descritto nella domanda di brevetto internazionale WO 2006/106554.
Tramite prove sperimentali eseguite impiegando una telecamera ad alta velocità à ̈ stato possibile osservare che negli interruttori della tecnica nota sopra descritti, l'organo di commutazione girevole, durante la commutazione, può sollevarsi dal fulcro di supporto nonostante sia ad esempio trattenuto contro di questo da opportuni mezzi elastici.
Tale distacco, anche se limitato ad alcune frazioni di secondo, può compromettere il buon funzionamento dell'interruttore. Infatti, durante tale distacco si formano dei micro-archi elettrici che provocano corrosioni o fusioni localizzate che possono a loro volta causare surriscaldamenti o interruzioni di passaggio di corrente.
La Richiedente ha già trovato una soluzione a tale problema prevedendo, come descritto nella domanda di brevetto europeo pubblicata come EP 1 930 927, un elemento conduttivo deformabile elasticamente ed interposto fra il fulcro di supporto e l'organo di commutazione girevole al fine di preservare la continuità elettrica fra tale organo ed il fulcro. La soluzione descritta nella sopra citata domanda di brevetto europeo EP 1 930 927 pur essendo particolarmente efficace nell'evitare il problema dei rimbalzi risulta attualmente relativamente costosa perché introduce una complicazione nel procedimento produttivo. In pratica, tale complicazione à ̈ essenzialmente determinata dal corretto posizionamento dell'elemento conduttivo deformabile elasticamente fra il fulcro e l'organo di commutazione girevole.
Lo scopo della presente invenzione à ̈ di mettere a disposizione un interruttore elettrico che fornisca una soluzione alternativa al problema dei rimbalzi rispetto a quella già descritta nella sopra-citata domanda di brevetto europeo EP 1 930 927 e che sia realizzabile mediante un procedimento produttivo relativamente meno complesso e costoso.
Tale scopo viene conseguito mediante un interruttore come definito in generale nella rivendicazione 1. Forme di realizzazione preferite e vantaggiose di un interruttore in accordo alla presente invenzione sono definite nelle annesse rivendicazioni dipendenti.
Forma oggetto della presente invenzione anche un procedimento di realizzazione di un interruttore, come definito in generale nell'annessa rivendicazione 11.
L'invenzione sarà meglio compresa dalla seguente descrizione dettagliata di particolari forme di esecuzione fatte a titolo esemplificativo e, pertanto, in nessun modo limitativo, in riferimento alle figure allegate, in cui:
- la figura 1 mostra una vista prospettica di un gruppo fulcro-bilanciere di un interruttore in accordo ad una forma di realizzazione attualmente preferita della presente invenzione;
- la figura 2 mostra una vista laterale del gruppo fulcro-bilanciere di figura 1;
- la figura 3 mostra un schema di flusso con alcune fasi di un procedimento di realizzazione in accordo alla presente invenzione;
- la figura 4 mostra una vista prospettica di un fulcro semilavorato ottenuto in uscita da una fase del procedimento di figura 3; e
- la figura 5 mostra una vista prospettica che illustra una operazione di lavorazione meccanica del fulcro di supporto di figura 4.
Nelle figure, elementi uguali o simili saranno indicati mediante i medesimi riferimenti numerici.
Con riferimento alle annesse figure sarà descritta di seguito una forma di realizzazione particolarmente preferita di un interruttore elettrico in accordo alla presente invenzione.
Come già premesso, nella presente descrizione, col termine interruttore si intende designare sia un dispositivo di apertura e chiusura di un singolo contatto che un dispositivo di apertura di un contatto con contemporanea chiusura di un altro contatto e viceversa (deviatore).
L'interruttore elettrico, di cui nelle figure viene rappresentato essenzialmente un gruppo di parti comprendente un organo di commutazione girevole 2 ed un fulcro di supporto 1 (o gruppo fulcro-bilanciere), comprende un primo T1 ed un secondo T2 terminale di connessione elettrica. Preferibilmente tali terminali T1, T2 sono del tipo con morsetto vite. Nelle figure, il terminale T2 Ã ̈ stato solo rappresentato schematicamente. Il fulcro di supporto 1 Ã ̈ realizzato in materiale elettricamente conduttivo, ad esempio in ottone.
L'interruttore comprende un organo di commutazione girevole 2 atto a stabilire connessioni elettriche, che nel particolare esempio rappresentato si concreta in un ponticello girevole 2, in pratica un bilanciere, realizzato in materiale elettricamente conduttivo, ad esempio in ottone. D'ora in poi nella presente descrizione ci si riferirà all'organo di commutazione girevole 2 utilizzando anche le espressione “ponticello girevole 2†o “bilanciere 2“, senza per questo introdurre alcuna limitazione.
Nell'esempio, il bilanciere 2 comprende una barretta girevole 9 attorno all'asse di rotazione 8 (in figura 2 l'asse 8 à ̈ perpendicolare al piano del foglio) ed avente la forma di una sella rovesciata con una parte centrale con profilo arrotondato. In altre parole, la barretta girevole 9 ha una sezione longitudinale avente la forma di un cappello rovesciato. La parte centrale della barretta girevole 9 poggia sul fulcro di supporto 1 ed à ̈ in contatto elettrico con quest'ultimo. La barretta girevole 9 comprende due porzioni di estremità 11, 12 almeno una 11 delle quali reca un contatto elettrico mobile 4. In una variante realizzativa anche la porzione di estremità 12 della barretta girevole 9 à ̈ munita di un contatto elettrico mobile.
Il bilanciere 2 Ã ̈ tale da poter essere movimentato per ruotare attorno alla sua parte centrale d'appoggio al fine di stabilire/connessioni elettriche fra il terminale T1 ed il terminale T2. In particolare il bilanciere 2 Ã ̈ atto ad oscillare fra due posizioni prefissate, in una delle quali il contatto elettrico mobile 4 Ã ̈ in battuta contro il contatto elettrico fisso 3.
L'interruttore elettrico include, inoltre, un meccanismo di comando, non visibile nelle figure, atto a movimentare il bilanciere 2. In una forma di realizzazione particolarmente preferita, ma non limitativa, il meccanismo di comando à ̈ realizzato in conformità agli insegnamenti della domanda internazionale di brevetto WO 2006/106554, in cui il movimento del bilanciere 2 viene ottenuto facendo scorrere su questo un piolo girevole e molleggiato, non rappresentato nelle figure della presente domanda di brevetto. Sebbene la sopra citata domanda internazionale di brevetto si riferisca ad un interruttore assiale a pulsante, si tenga presente che gli insegnamenti della presente invenzione sono applicabili in modo del tutto simile anche ad un interruttore con tasto basculante o con una leva.
Vantaggiosamente, il fulcro di supporto 1 comprende mezzi di accoppiamento meccanico 5 atti a vincolare il bilanciere 2 al fulcro di supporto 1. In una forma di realizzazione particolarmente vantaggiosa tali mezzi di accoppiamento meccanico comprendono una cerniera 5.
Preferibilmente i mezzi di accoppiamento meccanico 5 sono integrati nel fulcro di supporto 1 e più preferibilmente il fulcro di supporto 1 comprende un corpo principale realizzato in lamierino metallico tranciato e ripiegato ed i mezzi di accoppiamento meccanico 5 sono ottenuti tranciando e ripiegando parti di detto lamierino.
Nella forma di realizzazione attualmente preferita rappresentata nelle figure, i mezzi di accoppiamento meccanico comprendono una prima ed una seconda coppia di bracci 5 fra loro disposte da parti opposte rispetto al bilanciere 2. In tale forma di realizzazione i bracci 5 sono disposti ai vertici di un quadrilatero. Come rappresentato in figura 2, il fulcro di supporto 1 comprende un cuneo di appoggio 7 per il bilanciere 2, disposto sul fulcro di supporto 1 sostanzialmente al centro del quadrilatero formato dai bracci 5. Preferibilmente, ma non limitativamente, tale cuneo di appoggio 7 à ̈ un elemento in materiale ad elevata conducibilità , quale ad esempio una pastiglia di argento, fissato al fulcro di supporto 1 mediante saldatura. In una forma di realizzazione alternativa, il cuneo di appoggio 7 à ̈ integrato nel fulcro di supporto 1 ed ottenuto mediante una operazione di punzonatura del fulcro di supporto 1 eseguita dalla faccia 13 di questo opposta rispetto alla faccia 14 da cui tale cuneo di appoggio 7 si aggetta.
In una forma di realizzazione particolarmente vantaggiosa, il bilanciere 2 comprende due alette laterali 10 collegate alla barretta girevole 9, che si aggettano dalla porzione centrale della barretta 9 perpendicolarmente a tale barretta 9 e da parti opposte rispetto a questa. In tale forma di realizzazione i mezzi di accoppiamento meccanico 5 sono tali da cooperare con le alette laterali 10 per vincolare il bilanciere 2 al fulcro di supporto 1.
Vantaggiosamente, à ̈ possibile prevedere che, come rappresentato nelle figure i bracci 5 siano muniti di una porzione di estremità libera 6 ripiegata in modo che ciascuna coppia di bracci 5 sia tale da trattenere una rispettiva aletta laterale 10 accoppiata al fulcro di supporto 1 definendo un vincolo di cerniera. Preferibilmente la piegatura di tali porzioni di estremità 6 viene ottenuta dopo aver poggiato il bilanciere 2 sul fulcro di supporto impiegando una matrice di piegatura 20 che per la piegatura fa leva sulle stesse alette 10 (che agiscono in pratica da punzone). Vantaggiosamente, dopo la piegatura eseguita come sopra descritto, il ritorno elastico del materiale consente di creare fra i bracci 5 e le alette 10 un gioco ridotto, ad esempio dell'ordine del centesimo di mm, che consente al bilanciere 2 di essere vincolato al fulcro di supporto 1 ed al contempo di essere libero di ruotare attorno all'asse 8. Preferibilmente, come rappresentato nelle figure, la porzione di estremità 6 dei bracci 5 oltre ad essere ripiegata à ̈ anche smussata, per rendere più agevole il posizionamento del bilanciere 2 sul fulcro di supporto 1.
Con riferimento alle figure 3, 4 e 5 sarà ora descritta una forma di realizzazione attualmente preferita di un procedimento 100 per realizzare un interruttore elettrico comprendente un gruppo fulcrobilanciere del tipo sopra descritto. Nella descrizione del procedimento ci limiterà a descrivere le fasi di realizzazione del gruppo fulcro-bilanciere.
Il procedimento 100 comprende:
- una fase 101 di tranciare e ripiegare un lamierino metallico per ottenere un fulcro di supporto 1;
- una fase 103 di posizionare un organo di commutazione 2 sul fulcro di supporto 1; ed
- una ulteriore fase 104 di lavorare meccanicamente il fulcro di supporto 1 per accoppiare meccanicamente l'organo di commutazione 2, o bilanciere 2, al fulcro di supporto.
Preferibilmente, il lamierino metallico à ̈ in ottone. Preferibilmente, il fulcro di supporto 1 fornito alla fine della fase 101 à ̈ formato da due rami perpendicolari 1.1, 1.2, di cui uno 1.2 à ̈ piegato per ottenere una parete di terminale di connessione T1 perpendicolare al piano del lamierino.
In una forma di realizzazione particolarmente vantaggiosa :
- la fase di tranciare e piegare 101 il lamierino comprende una operazione di formare mezzi di vincolo 5, quali ad esempio quattro barrette diritte 5 in figura 4, per il posizionamento del bilanciere 2 rispetto al fulcro di supporto 1, preferibilmente questa fase comprende inoltre una operazione di smussare le estremità libere 6 delle barrette diritte 5 ; e
- la fase 104 di lavorare meccanicamente il fulcro di supporto 1 per accoppiare meccanicamente il bilanciere 2 al fulcro di supporto 1 comprende una operazione di modificare la forma di detti mezzi di vincolo 5 per accoppiare meccanicamente il bilanciere 2 al fulcro di supporto 1.
Con riferimento alla figura 5 l'operazione di modificare la forma dei mezzi di vincolo 5 comprende una operazione di piegatura nella quale viene impiegata una matrice di piegatura 20 (figura 5) atta a piegare una porzione di estremità 6 delle barrette 5 al fine di realizzare i bracci 5. Vantaggiosamente, à ̈ possibile prevedere che l'organo di commutazione 2 sia provvisto di alette laterali 10 che durante tale operazione di piegatura agiscono in pratica da punzone guidando la piegatura delle barrette 5.
In una forma di realizzazione preferita vantaggiosa e non limitativa à ̈ possibile prevedere che la fase di posizionamento 103 dell'organo di commutazione 2 sul fulcro di supporto 1 sia effettuata tramite la stessa matrice di piegatura 20. In pratica à ̈ possibile prevedere vantaggiosamente che la matrice di piegatura 20 agisca da elemento di presa atto a prelevare, trasportare e posizionare il bilanciere 2 sul fulcro di supporto 1 e che la piegatura delle barrette 5 sia effettuata contestualmente al posizionamento del bilanciere 2. Ad esempio l'accoppiamento fra matrice di piegatura e bilanciere 2 per effettuare la presa di tale bilanciere e il suo posizionamento sul fulcro 1 può essere del tipo ad incastro.
In alternativa alla forma di realizzazione sopra descritta à ̈ possibile prevedere che la fase di posizionamento del bilanciere 2 sia effettuato mediante un utensile distinto dalla matrice di piegatura 20, ad esempio tramite una pinza, prima della fase di lavorazione meccanica 104.
Preferibilmente, il procedimento 100 comprende inoltre, prima di effettuare la fase di posizionamento 103, una fase 102 di realizzare un cuneo di appoggio 7 sul fulcro di supporto 1. Preferibilmente, questa fase 101 comprende una operazione di saldare al fulcro di supporto 1 un elemento a cuneo 7 in materiale conduttivo, preferibilmente realizzato in argento. Alternativamente, la fase 100 potrebbe comprendere una operazione di punzonare il lamierino del fulcro di supporto 1 da un lato 13 per creare da un rilievo sostanzialmente a forma di cuneo dall'altro lato 14 del lamierino.
Dalla descrizione appena fatta à ̈ possibile comprendere come un interruttore ed un procedimento in accordo all'invenzione raggiungano pienamente gli scopi prefissi, in quanto i mezzi di accoppiamento meccanico fra il fulcro di supporto 1 ed il bilanciere 2 eliminano o riducono drasticamente il problema dei rimbalzi ed il procedimento di realizzazione dell'assieme fulcrobilanciere risulta essere relativamente economico.
Prove sperimentali hanno inoltre dimostrato l'efficacia della nuova soluzione proposta. Infatti attraverso prove previste dalle vigenti normative negli interruttori in accordo alla presente invenzione si à ̈ apprezzata una riduzione significativa, circa 10°C , rispetto alle prestazioni tipiche di interruttori della tecnica nota (quelli che non presentano la molletta di continuità descritta nella sopra citata domanda di brevetto europeo EP 1 930 927), della temperatura ai morsetti degli interruttori. Questo à ̈ evidentemente indicativo della drastica riduzione del fenomeno dei rimbalzi.
Inoltre, ispezioni visive hanno dimostrato che, mentre dopo una prova con 40.000 manovre secondo l'attuale normativa gli interruttori dello stato dell'arte (quelli che non presentano la molletta di continuità descritta nella sopra citata domanda di brevetto europeo EP 1930 927) presentano evidenti tracce di erosione e di bruciatura sul fulcro e sull'organo di commutazione, negli interruttori in accordo alla presente invenzione non sono riscontrabili tracce evidenti di erosione e bruciatura o queste sono significativamente ridotte.
Ovviamente, all'interruttore ed al procedimento sopra descritti un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare numerose modifiche e varianti, tutte peraltro contenute nell'ambito di protezione dell'invenzione, quale definito dalle seguenti rivendicazioni.
Claims (15)
- RIVENDICAZIONI 1. Interruttore elettrico comprendente: - almeno due terminali di connessione (T1, T2), - un contatto elettrico fisso (3) collegato elettricamente ad uno (T2) dei due terminali di connessione (T1, T2), - un organo di commutazione girevole (2) ed elettricamente conduttivo, comprendente almeno un contatto elettrico mobile (4), atto ad oscillare fra due posizioni prefissate, in una delle quali il contatto elettrico mobile (4) Ã ̈ in battuta contro il contatto elettrico fisso (3), - un fulcro di supporto (1) per l'organo di commutazione girevole (2), il fulcro di supporto (1) essendo elettricamente conduttivo ed elettricamente connesso all'altro dei due terminali di connessione (T1), caratterizzato dal fatto che il fulcro di supporto (1) include inoltre mezzi di accoppiamento meccanico (5) atti a vincolare l'organo di commutazione girevole (2) al fulcro di supporto (1).
- 2. Interruttore secondo la rivendicazione 1, in cui i mezzi di accoppiamento meccanico comprendono una cerniera (5).
- 3. Interruttore secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui i mezzi di accoppiamento meccanico (5) sono integralmente realizzati in detto fulcro di supporto (1).
- 4. Interruttore secondo la rivendicazione 3, in cui il fulcro (1) Ã ̈ un elemento realizzato in lamierino metallico tranciato ed in cui i mezzi di accoppiamento meccanico (5) sono ottenuti tranciando e ripiegando parti del lamierino.
- 5. Interruttore secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui i mezzi di accoppiamento meccanico comprendono una prima ed una seconda coppia di bracci (5) fra loro disposte da parti opposte rispetto all'organo di commutazione (2).
- 6. Interruttore secondo la rivendicazione 5, in cui i bracci (5) sono disposti ai vertici di un quadrilatero ed il fulcro comprende un cuneo di appoggio (8) per l'organo di commutazione (2), il cuneo (8) essendo disposto sul fulcro di supporto (1) sostanzialmente al centro di detto quadrilatero.
- 7. Interruttore secondo la rivendicazione 6, in cui il cuneo di appoggio (8) Ã ̈ una pastiglia fissata per saldatura alla parte restante di detto fulcro (1).
- 8. Interruttore secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui l'organo di commutazione (2) comprende: - una barretta (9) girevole come un bilanciere ed avente una porzione centrale poggiante sul fulcro di supporto (1), e - due alette laterali (10) collegate alla barretta girevole (9), che si aggettano da detta porzione centrale perpendicolarmente a tale barretta (9) e da parti opposte rispetto a questa; in cui i mezzi di accoppiamento meccanico (5) sono tali da cooperare con le alette laterali (10) per vincolare l'organo di commutazione (2) al fulcro (1).
- 9. Interruttore secondo le rivendicazioni 6 e 8, in cui i bracci (5) hanno una porzione di estremità libera (6) ripiegata verso l'interno in modo che ciascuna coppia di bracci (5) sia tale da trattenere una rispettiva aletta laterale (10) vincolata al fulcro di supporto (1).
- 10. Interruttore secondo la rivendicazione 9, in cui la porzione di estremità libera (6) à ̈ ripiegata mediante una operazione di piegatura eseguita dopo aver poggiato l'organo di commutazione (2) sul fulcro di supporto (1).
- 11. Procedimento (100) per realizzare un interruttore elettrico, comprendente in sequenza le fasi di: - tranciare e piegare (101) un lamierino metallico per realizzare un fulcro di supporto (1); - posizionare (102) un organo di commutazione girevole (2) sul fulcro di supporto (1); caratterizzato dal fatto di includere: - una ulteriore fase (104) di lavorare meccanicamente il fulcro di supporto (1) per accoppiare meccanicamente l'organo di commutazione girevole (2) al fulcro di supporto (1).
- 12. Procedimento (100) secondo la rivendicazione 11, in cui detta ulteriore fase (104) Ã ̈ tale da creare un vincolo di cerniera fra l'organo di commutazione girevole (2) ed il fulcro di supporto (1).
- 13. Procedimento (100) secondo la rivendicazione 11 o la rivendicazione 12, in cui la fase di tranciare e piegare (101) il lamierino include una operazione di formare mezzi di vincolo (5) per il posizionamento dell'organo di commutazione girevole (2) rispetto al fulcro di supporto (1) ed in cui detta ulteriore fase (104) Ã ̈ tale da modificare la forma di detti mezzi di vincolo (5) per accoppiare meccanicamente l'organo di commutazione girevole (2) al fulcro di supporto (1).
- 14. Procedimento (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 13, in cui detta ulteriore fase (104) Ã ̈ realizzata impiegando una matrice di piegatura (20).
- 15. Procedimento (100) secondo la rivendicazione 14, in cui la fase di posizionare l'organo di commutazione girevole (2) sul fulcro di supporto (1) comprende le operazioni di: - accoppiare l'organo di commutazione (2) alla matrice di piegatura (20); - posizionare l'organo di commutazione (2) sul fulcro (1) mediante la matrice di piegatura (20); in cui detta ulteriore fase (104) Ã ̈ realizzata contestualmente a detta operazione di posizionamento.
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