ITTO980671A1

ITTO980671A1 - Dispositivo di attuazione bistabile.

Info

Publication number: ITTO980671A1
Application number: IT98TO000671A
Authority: IT
Inventors: Daniele Cerruti; Costanzo Gadini
Original assignee: Eltek Spa
Priority date: 1998-07-31
Filing date: 1998-07-31
Publication date: 2000-01-31
Also published as: ITTO980671A0; EP0977104A3; DE69920351T2; DE69920351D1; US6255934B1; IT1303102B1; EP0977104B1; EP0977104A2

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo di attuazione bistabile.

Come è noto, un dispositivo di attuazione del tipo citato è atto, durante un suo primo ciclo di funzionamento, a raggiungere una determinata condizione di lavoro e a mantenerla, per poi ritornare nella condizione di lavoro precedente a seguito di un successivo ciclo di funzionamento

Tali dispositivi di attuazione, che presentano quindi mezzi di attuazione e mezzi per il mantenimento della condizione raggiunta al termine del primo ciclo di funzionamento, si contrappongono ai dispositivi o sistemi di attuazione del tipo monostabile, i quali non sono dotati di mezzi per il mantenimento della posizione di lavoro raggiunta al cessare dell’alimentazione elettrica.

Dispositivi di attuazione bistabili trovano nella pratica una molteplicità di applicazioni: ad esempio essi vengono impiegati per la realizzazione di sistemi di bloccaggio degli sportelli negli apparecchi elettrodomestici, quali macchine di lavaggio o apparati di cottura, al fine di evitare operazioni pericolose per l'utente.

Sono noti sistemi di attuazione bistabili in cui il mantenimento della condizione raggiunta è assicurato tramite una coppia di elementi bimetallici; tali sistemi noti sono però sprovvisti di adeguati mezzi di controllo di funzionalità, per cui il loro modo di operare, che è basato sulla temperatura ambiente, risulta facilmente influenzabile da fonti di calore esterne.

Sono anche noti sistemi di attuazione bistabile del tipo elettromagnetico, che presuppongono però Timpiego di complessi circuiti per il controllo della inversione di polarità o della commutazione elettrica.

Altro problema tipico dell'arte nota è dato dalla complessità dei componenti impiegati nei dispositivi bistabili, e la loro disposizione: ad esempio l'impiego di elettromagneti rende i dispositivi attuatoli complessi, ingombranti e costosi.

Ulteriore problema è dato dal fatto che molti dei sistemi di attuazione noti, aventi piccole dimensioni, non sono atti a sviluppare notevole forza e/o non dispongono di cinematismi atti a contrastare forze elevate al cessare della alimentazione dell’attuatore.

Da US-A-5,656,989 è anche noto un dispositivo costituito da un attuatore monostabile, in particolare del tipo elettrotermico, cui sono associati mezzi cinematici atti a garantire il mantenimento di una posizione di lavoro anche in assenza dell’ alimentazione elettrica; tali mezzi comprendono almeno un corpo di contenimento, entro il quale sono disposti in serie:

- un primo elemento, scorrevole linearmente nel corpo, sotto la spinta prodotta dall’ attuatore;

- un secondo elemento, scorrevole e girevole in detto corpo sotto la spinta prodotta del primo elemento, al quale è associato un albero di azionamento;

- un terzo elemento scorrevole linearmente nel corpo, sotto la spinta prodotta dal secondo elemento girevole, e reazionato da una molla.

I primi due elementi sono provvisti di denti a superfici inclinate, che trasformano il movimento lineare del primo elemento in un movimento lineare e rotatorio del secondo elemento; il secondo elemento presenta poi dei mezzi atti all’impegno sulle estremità di guide previste per il primo elemento, ricavate sulla superficie interna del corpo, che consentono quindi il mantenimento di una posizione per il secondo ed il terzo elemento. Nel dispositivo descritto in US-A-5,656,989, quindi, un movimento lineare prodotto daH’attuatore deve essere trasferito in un movimento angolare di una parte del cinematismo di spinta, al fine del raggiungimento e mantenimento di una condizione di lavoro stabile. Tale trasformazione almeno parziale del tipo di movimento impartito dall’attuatore, ossia da lineare ad angolare, o rotatorio, può determinare leggere perdite nella forza di attuazione.

Inoltre la soluzione descritta nel citato documento, per quanto sofisticata e funzionale, richiede una lavorazione accurata dei vari elementi, che determina un costo del dispositivo a volte non giustificato dal tipo di applicazione; la soluzione citata necessita poi di una buona lubrificazione delle varie parti, al fine di garantire un funzionamento ottimale.

Altro vincolo di US-A-5,656,989 è dato dal fatto che per il dispositivo ivi descritto è praticamente indispensabile prevedere un involucro chiuso di contenimento per il cinematismo, il quale deve avere in particolare una certa lunghezza, per l alloggiamento dei tre elementi, ed una sezione interna circolare, e quindi ingombri elevati.

11 dispositivo di US-A-5,656,989 presenta poi linconveniente di non poter essere facilmente ripristinabile manualmente dall’esterno, ad esempio tramite un apposito attrezzo meccanico in caso di necessità (quale una mancanza di alimentazione elettrica, un’anomalia dell’attuatore monostabile di azionamento, eccetera); tale inconveniente può essere particolarmente problematico nel caso di utilizzo del dispositivo in sistemi di bloccaggio degli sportelli negli apparecchi elettrodomestici.

La presente invenzione di propone di risolvere gli inconvenienti sopra citati,

in tale ambito, un primo scopo dell’invenzione è quello di indicare un dispositivo di attuazione bistabile che sia di struttura semplice, di economica realizzazione, di costo contenuto.

Un secondo scopo dell’ invenzione è quello di indicare un dispositivo di attuazione bistabile che non richieda manutenzioni particolari e non sia soggetto a perdite di forza dovute a trasformazioni del tipo di movimento.

Un terzo scopo dell’invenzione è quello di indicare un dispositivo di attuazione bistabile che non presenti vincoli particolari per quello che riguarda il modo di alloggiamento del cinematismo che consente il mantenimento di una posizione di lavoro raggiunta.

Un quarto scopo dell’invenzione è quello di indicare un dispositivo di attuazione bistabile che sia facilmente ripristinabile manualmente e/o meccanicamente, in caso di necessità. Questi ed altri scopi vengono raggiunti secondo la presente invenzione attraverso un dispositivo di attuazione avente le caratteristiche delle rivendicazioni allegate, che si intendono parti integranti della presente descrizione.

Ulteriori scopi, caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggiata che segue e dai disegni annessi, fomiti a puro titolo di esempio esplicativo e non limitativo, nei quali:

- le Figg. 1 e 2 rappresentano rispettivamente in vista laterale ed in pianta il dispositivo secondo ['invenzione, in una prima condizione di funzionamento;

- le Figg. 3 e 4 rappresentano in sezione, rispettivamente secondo l’asse A-A di Fig. 1 e l’asse B-B di Fig. 2, il dispositivo secondo l'invenzione;

- le Figg. 5, 6 e 7 rappresentano delle viste parziali in sezione del dispositivo secondo l'invenzione, rispettivamente in una seconda, una terza ed una quarta condizione di funzionamento;

- la Fig. 8 è una vista in parziale sezione di una applicazione d'uso particolarmente vantaggiosa del dispositivo secondo l’invenzione;

- le Figg. 9 e 10 rappresentano l’applicazione di figura 8, in due diverse condizioni di lavoro, in una sezione lungo un piano ortogonale rispetto a quello di figura 5;

- le Figg. 11, 12 e 13 rappresentano delle viste in sezione del dispositivo secondo una variante dell'invenzione, in diverse condizioni.

Nelle Figg. 1-4, con 1 viene indicato nel suo complesso il dispositivo di attuazione secondo la presente invenzione, il quale risulta composto essenzialmente da un attuatore lineare di tipo monostabile DA, di tipo in sé noto, al quale viene associato, a mo’ di adattatore, un cinematismo bistabile CB.

Con 2 viene indicato un primo corpo, di sezione sostanzialmente quadrata, facente parte del citato attuatore monostabile DA, mentre con 3 viene indicato un secondo corpo, di sezione sostanzialmente rettangolare, contenente i mezzi cinematici che realizzano l’adattatore bistabile CB.

A titolo puramente indicativo, l’attuatore monostabile contenuto nel corpo 2 può essere di tipo termico, del tipo noto e che non richiede in questa sede una descrizione approfondita.

Qui basti precisare, con riferimento alle Figg. 3 e 4, che nel caso esemplificato viene previsto un termoattuatore TT comprendente un involucro IT, termicamente ed elettricamente connesso ad un riscaldatore elettrico RT, quale un PTC, alimentato a mezzo di due terminali ET.

L’involucro IT conduttivo del termoattuatore definisce una camera ermetica, riempita con un materiale termicamente dilatabile CT, quale ad esempio della cera, in cui un pistoncino PT è almeno in parte annegato; all’ estremità della citata camera sono previsti idonei mezzi di tenuta, quali delle rondelle impaccate in Teflon e metallo, indicate nel complesso con AT, attraverso i quali il pistoncino PT può scorrere linearmente.

L’espansione di volume del materiale dilatabile CT, quando soggetto ad un aumento di temperatura dell’involucro IT, indotto dal riscaldatore elettrico RT, determina una movimentazione lineare del pistoncino PT verso l’esterno dell’involucro IT.

Nel caso specifico, il pistoncino PT del termoattuatore TT contenuto entro il corpo 2 è atto a produrre la movimentazione lineare di un albero, un’estremità del quale fuoriesce dal corpo 2 stesso; detto albero, indicato con 4, è soggetto alla reazione contraria di un elemento elastico MM interno al corpo 2, costituito ad esempio da una molla a spirale, atto a provocare anche l'arretramento del pistoncino PT nel termoattuatore TT, al cessare del ciclo di riscaldamento di quest'ultimo.

Da quanto sopra, quindi, si evince come il corpo 2 con i relativi componenti interni (termoattuatore TT dotato di riscaldatore RT e contatti elettrici ET, albero 4 e relativa molla MM), costituiscano nel loro complesso un attuatore elettrico monostabile DA, ossia suscettibile di operare in spinta solo quando alimentato elettricamente, ma non in grado di mantenere la posizione raggiunta al cessare dell'alimentazione.

Come si nota nel caso esemplificato dalle Figg. 3 e 4, il corpo 2 è meccanicamente accoppiato al corpo 3, in corrispondenza di un’estremità aperta di quest’ultimo; in particolare, con 5 e 6 sono indicate due flange, facenti parte rispettivamente dei corpi 2 e 3, dotate di un sistema di aggancio rapido del tipo a baionetta per il loro reciproco accoppiamento; le flange 5 e 6 possono all’ occorrenza presentare dei fori coassiali, utili per realizzare l’ancoraggio del dispositivo 1; il corpo 3 può eventualmente presentare anche delle flange (non raffigurate) atte al fissaggio del dispositivo 1 nel suo complesso. Come detto, il corpo 3 è dotato internamente di un cinematismo che consente il mantenimento di una posizione di lavoro, raggiunta a seguito dell'azionamento dell’attuatore elettrico DA, anche al termine dell’alimentazione di quest'ultimo; il corpo 3 ed il relativo cinematismo interno costituiscono quindi il citato adattatore bistabile CB, atto a trasformare l'attuatore monostabile DA nel dispositivo di attuazione bistabile 1 secondo l invenzione.

Il citato cinematismo comprende due elementi mobili internamente al corpo 3, costituiti da un cursore 10 ed un elemento di aggancio 20 (Fig. 4). Si noti che, nel seguito, termini quali “alto”, “basso”, “superiore”, “inferiore”, “frontale”, “laterale”, “destra”, sinistra”, eccetera sono da intendersi come semplice riferimento alla disposizione dei mezzi rappresentati nelle figure (in particolare guardando il dispositivo 1 con i terminali di alimentazione ET dell’ attuatore DA rivolti verso il basso), e non debbono essere in alcun modo considerati limitativi ai fini della descrizione della realizzazione e del funzionamento del dispositivo secondo l’invenzione.

Il cursore 10 definisce ad una sua estremità un albero di azionamento 10A, che risulta infilato in un foro passante presente nella parete del corpo 3 opposta all’apertura in corrispondenza dell’attuatore DA; tale albero 10A è utilizzato per produrre il movimento cui il dispositivo secondo l’invenzione è preposto, quale ad esempio l’attivazione di un chiavistello di chiusura dello sportello di un elettrodomestico.

Come si nota nella Figg. 3 e 4, il cursore 10 presenta una cavità 10B, entro la quale risulta infilato un riscontro 3A solidale al corpo 3; entro la cavità 10B è posizionato un elemento elastico, quale una molla a spirale MO, che opera tra un’estremità della cavità stessa ed il riscontro 3 A.

Il cursore 10 è quindi scorrevole linearmente all'interno del corpo 3, dietro la spinta prodotta dall’albero 4 in contrasto all’azione della molla MO, ed e vincolato in tale movimento lineare, oltre che dal riscontro 3 A, da elementi di guida, indicati con 11, 12 e 13 (Fig. 4); nel caso esemplificato nelle figure, tali elementi di guida sono ricavati in protrusione sulla superficie interna di una delle pareti laterali del corpo 3.

Come si nota in Fig. 4, sulla superficie superiore di uno di tali elementi di guida, in particolare quello più lontano dall’albero 4, indicato con 13, è ricavata una prima sede o cavità 15, di forma sostanzialmente semicircolare, rivolta verso il basso.

Una seconda sede o cavità 16, di forma sostanzialmente semicircolare e rivolta verso l’alto, è definita sul lato interno della parete superiore del corpo 3; la parte di tale sede 16 più lontana dall’albero 4 è delimitata da un risalto 17, che si diparte verso il basso dal lato interno della parete superiore del corpo 3, e presenta una superficie inclinata 17A. Nella parte superiore del cursore 10 è definito un risalto di aggancio 18, avente una parete laterale inclinata 18 A; il cursore 10 presenta poi superiormente un secondo risalto 19, dotato di una proiezione 19A, quale ad esempio un piolo di forma sostanzialmente cilindrica; tale proiezione 19A è prevista per l’ancoraggio di una estremità di una molla a spirale 30, le cui funzioni saranno in seguito chiarite.

L’elemento di aggancio 20, il quale presenta un corpo relativamente sottile, è inserito liberamente, ossia senza vincoli particolari, tra il cursore 10 e la parete superiore del corpo 3. Tale elemento di aggancio 20 presenta una estremità che si estende verso il basso, a definire un gancio 21, avente una superfìcie inclinata 21 A, atta all’accoppiamento con la parete inclinata 18A del risalto di aggancio 18.

Nella parte opposta dell’elemento di aggancio 20 è definita una appendice superiore 22, rivolta verso l’alto, di forma semicircolare e atta all’impegno nella sede 16, la superficie che si estende tra la sommità di tale appendice 22 e la parete inferiore dell’elemento 20 è inclinata ed atta a cooperare con l’estremità del risalto 19 verso essa rivolto.

Dalla superficie inferiore dell’elemento di aggancio 20 si diparte una appendice inferiore 24, di forma semicircolare e atta all’impegno nella sede 15 definita sulla superficie superiore del mezzo di guida 13. Come sarà chiaro in seguito, le appendici 22 e 24 dell’elemento di aggancio 20 sono atte ad impegnarsi alternativamente e ruotare angolarmente nelle sedi 15 e 16 definite nel corpo 3, a seconda della condizione di funzionamento del dispositivo 1 secondo l’invenzione. Si noti che le sedi 15-16 e le appendici 22-24 potrebbero al limite essere anche di altra forma (ad esempio triangolare con appoggio su di un vertice), purché atte a consentire un idoneo movimento angolare. L’elemento di aggancio 20 presenta infine una proiezione laterale 25, prossima al gancio 21, ad esempio un piolo di forma sostanzialmente cilindrica, prevista per l’ancoraggio della seconda estremità della molla 30.

Si noti che le dimensioni e disposizioni (larghezza, lunghezza, spessore, distanze relative, corse, eccetera) dei componenti citati sono precalcolate in modo opportuno, al fine di permettere il funzionamento del dispositivo secondo l’invenzione, come qui di seguito descritto.

La condizione iniziale di funzionamento del dispositivo 1 secondo l’invenzione è quella illustrata ad esempio in Fig. 4.

In tale situazione, il termoattuato re TT contenuto nel corpo 2 non è alimentato elettricamente ed è quindi soggetto unicamente alla reazione della molla MM: l'estremità dell’albero 4 si trova quindi in posizione arretrata.

Come si nota, l’elemento di aggancio 20 è posizionato in modo tale che la sua appendice superiore 22 risulti fulcrata nella sede 16 del corpo 3, ed ivi mantenuta dall’estremità del risalto 19 del cursore 10, la quale è a contatto con la citata superficie inclinata che si estende tra l’appendice 22 e la parete inferiore dell’elemento 20; all’altra estremità, il gancio anteriore 21 poggia superiormente al risalto 18 del cursore 10.

Come si nota, in tale situazione, la superficie superiore dell’elemento di aggancio 20 è sostanzialmente adiacente alla superficie interna della parete superiore del corpo 3, ed in particolare parallela ad essa; la molla 30 presenta una prima linea di direzione, che si estende tra la proiezione 19A e la proiezione 25 dal basso verso l’alto,

in tale condizione, la molla MO tende a far arretrare il cursore 10, ovvero a mantenerlo a contatto con l’estremità dell’albero 4, mentre la molla 30 tende a portare verso il basso l’estremità dell’elemento di aggancio 20 su cui si trova il gancio 21, che quindi viene premuto sul risalto 18 del cursore 10.

Quando l’attuatore DA viene alimentato, l’albero 4 inizia a spostarsi verso l’esterno del corpo 2 e a spostare linearmente il cursore 10 entro le relative guide 11, 12 e 13, sino a raggiungere la posizione illustrata in Fig. 5.

Il movimento del cursore 10 fa si che il risalto 18 scorra inferiormente al gancio 21, sino a che l’estremità dell’elemento 20 su cui si trova tale gancio 21 è libera di spostarsi verso il basso, sotto l’azione della molla 30; l’appendice superiore 22 ricavata all’estremità dell’elemento di aggancio 20 rimane impegnata nella sede 16.

Come si nota, quindi, in tale fase l’elemento di aggancio 20 compie una prima oscillazione, attorno ad un punto di fulcro che è sostanzialmente realizzato in 16, e la molla 30 viene ad assumere una seconda linea di direzione, sostanzialmente parallela al piano di scorrimento del cursore 10.

Al cessare dell'alimentazione elettrica all’attuatore DA, l’albero 4 non opera più in spinta ed arretra sotto la forza della relativa molla interna al corpo 2, con un relativo minimo arretramento anche del cursore 10, sotto l’azione della molla MO.

In questo modo, la superficie inclinata 21 A del gancio 21 (Fig. 4) può accoppiarsi con precisione alla superficie frontale inclinata 18A (Fig. 4) del risalto 18 del cursore 10, a raggiungere la condizione in Fig. 6.

Si noti che la superficie inclinata 18A realizza di fatto una sede su cui l’estremità dell’elemento di aggancio 20 può innestarsi ed oscillare: in tal modo, e unitamente all’azione della molla 30, la parte dell’elemento di aggancio 20 sul quale si trovano le appendici 22 e 24 viene quindi portata verso il basso; ciò ha come conseguenza che l’appendice 22 fuoriesce dalla sede 16, mentre l’appendice 24 si inserisce nella sede 15. Come si nota, quindi, in tale fase l’elemento di aggancio 20 compie una seconda oscillazione, attorno ad un punto di fulcro che è sostanzialmente realizzato in 18 A, e la molla 30 mantiene una linea di direzione sostanzialmente parallela al piano di scorrimento del cursore 10; lo spostamento dell’appendice 24 nella sede 15 varia cosi il fulcro dell’elemento di aggancio 20.

La molla 30 tende ora a portare verso l’alto l’estremità dell’elemento 20 che reca il gancio 21, ma tale movimento non è consentito a causa della inclinazione delle superfici di accoppiamento tra il gancio 21 stesso e il risalto 18 (ossia le superfici 21 A e 18A di Fig. 4), la quale impedisce il disimpegno tra le due parti.

In tale condizione, quindi, anche in assenza di spinta da parte dell’ albero 4, il cursore 10 non può più arretrare sotto l’azione della molla MO, e viene mantenuto in posizione a mezzo dell’elemento di aggancio 20, che vincola il cursore 10 al corpo 3; in particolare, l’estremità dell’elemento di aggancio 20 che reca il gancio 21 trattiene il cursore 10, mentre l’altra estremità, che reca l’appendice inferiore 24, rimane vincolata nella sede 15 del corpo 3.

in tale condizione, pertanto, il cursore 10 ed il relativo albero 10A possono mantenere la posizione raggiunta a seguito del primo ciclo di attuazione dell’ attuai or e DA, anche se quest’ultimo non è più alimentato.

La commutazione, ossia il cambiamento dello stato di equilibrio di Fig. 6, si ottiene a mezzo di una successiva alimentazione elettrica dell’attuatore DA.

Tale nuova alimentazione determina, in modo analogo a quanto in precedenza descritto, una nuova spinta sul cursore 10, che viene spostato leggermente in avanti, sino a produrre il disaccoppiamento tra le superfici inclinate 21 A e 18A rispettivamente del gancio 21 e del risalto 18; in tale fase, l’appendice 24 inferiore rimane inserita nella sede 15 e l’estremità opposta dell’elemento 20 può quindi spostarsi verso l’alto, sino a che il gancio 21 non supera in altezza il risalto 18.

Come si nota, quindi, in tale fase l’elemento di aggancio 20 compie una terza oscillazione, attorno ad un punto di fulcro che è sostanzialmente realizzato in 24, e la molla 30 viene ad assumere una terza linea di direzione, che si estende tra la proiezione 19A e la proiezione 25 dal basso verso l’alto.

Si noti che in tale condizione, il cursore 10 non è più vincolato al corpo 3, e la molla MO ora tende a produrre l’arretramento del cursore stesso; il cursore 10 viene comunque mantenuto nella posizione raggiunta dalla spinta prodotta dall’albero 4.

Tale situazione è sostanzialmente illustrata in Fig. 7.

Al cessare dell’alimentazione elettrica all’attuatore DA, come sopra descritto, si determina il ritorno in posizione arretrata dell'albero 4, che quindi non opera più in spinta sul cursore 10.

Tale cursore 10, sotto l’azione della molla MO, può quindi arretrare e, a seguito di tale progressivo arretramento, l’estremità del risalto 19 del cursore 10 giunge a contatto con la superficie inclinata che si estende tra l’appendice 22 e la parete inferiore dell’elemento 20, spingendo verso l’alto l’estremità di quest’ultimo che reca l’appendice 22.

L’appendice 22, guidata anche dalla superficie 17A, viene quindi riportata entro la sede 16, ed il dispositivo 1 ritorna nella condizione di partenza, come illustrata in Fig. 4.

Da quanto sopra descritto, risulta quindi chiaro come la configurazione descritta dell’adattatore CB consenta di ottenere un sistema bistabile di dimensioni molto ridotte; l'attuatore monostabile DA, in particolare del tipo comunemente reperibile sul mercato, può quindi essere agevolmente trasformato in attuatore bistabile, in maniera modulare tramite il citato adattatore, sicché i componenti distinti DA e CB possono essere assemblati e collaudati separatamente; in tal modo è quindi anche possibile ridurre le scorte a magazzino, assemblando l’attuatore DA al cinematismo CB solo quando richiesto.

Da quanto sopra, risulta chiaro come il cinematismo descritto presenti la peculiarità di utilizzare, quale mezzo di aggancio, un elemento liberamente oscillante o basculante; in particolare, l’elemento di aggancio 20 non presenta vincoli fissi di posizionamento angolare, essendo semplicemente inserito tra ed il cursore 10 coi relativi mezzi di guida 11-13 ed una parete definente la sede 16 ed il risalto 17 (che nel caso esemplificato nelle Figg. 1-4 è la parete superiore del corpo 3) , ed è libero di oscillare, con uno spostamento del proprio punto di fiderò, sia in senso orario che in senso antiorario; a tal fine l’elemento di aggancio 20 prevede le appendici 22, 24 (e 21), atte all’impegno selettivo nelle relative sedi 16 e 15 (e 18 A).

Altra particolarità del cinematismo descritto è poi dato dal cambiamento, durante le varie fasi di funzionamento del dispositivo, della linea di direzione della molla, o simile elemento resiliente, che viene quindi utilizzata per indurre nell’elemento di aggancio 20 movimenti angolari opposti.

E’ infine evidente come le parti del cinematismo descritto siano realizzabili con operazioni industriali molto semplici ed economiche, e senza che sia necessario prevedere un involucro che rivesta completamente il cinematismo.

Ciò appare anche chiaro dalle Figg. 8-10, ove il dispositivo secondo l’invenzione viene rappresentato in una sua possibile applicazione, ossia in un sistema di bloccaggio dello sportello di un elettrodomestico, ad esempio di un forno; in tale figura, vengono utilizzati i numeri di riferimento delle figure precedenti, per indicare elementi tecnicamente equivalenti.

Come si nota, in tale applicazione, il dispositivo secondo l’invenzione non è dotato del corpo 3, pur essendo previsti tutti gli elementi essenziali del cinematismo CB in precedenza descritto.

In Fig. 8, con 50 viene indicato un generico involucro del sistema di bloccaggio, ad esempio realizzato in plastica stampata, al quale è fissato il corpo 2 dell’attuatore monostabile DA; aH’interno dell’involucro sono definiti gli elementi del cinematismo CB. Si noti che la parete superiore del corpo 3 delle Figg. 1-7 risulta qui sostituita da un semplice setto, indicato con 3B, in cui sono definiti la sede 16 ed il risalto 17.

La forma del cursore 10 di Fig. 8 è leggermente diversa da quella in precedenza illustrata: in questo caso, infatti, l’estremità 51 del cursore 10 opposta a quella in contatto con l’albero 4 dell’attuatore DA definisce un albero di azionamento provvisto di una superficie inclinata; inoltre il cursore presenta una appendice laterale 52, atta a produrre la commutazione di un microinterruttore, indicato con 53, avente la funzione di segnalare al sistema di controllo dell’ elettrodomestico, l’effettivo stato di bloccaggio dello sportello (non rappresentato).

L’estremità 51 del cursore 10 è prevista per produrre la movimentazione di un gancio 54, mobile angolarmente attorno ad un perno 55, in contrasto all’azione di una molla 56; il gancio 54 è atto ad assumere una posizione che consente l’apertura dello sportello (Fig. 9) o una posizione che determina il bloccaggio dello stesso in posizione di chiusura (Fig. 10).

La condizione di funzionamento del sistema di bloccaggio illustrata nelle Figg. 8 e 9 corrisponde in sostanza a quella delle Figg. 1-4; come si nota, in tale caso, l’albero 4 è in posizione arretrata, così come il cursore 10, ed il gancio 54 è in una prima posizione operativa.

A seguito del funzionamento dell’attuatore DA, il cursore 10 viene spinto dall’albero 4, in modo tale che l’estremità superiore del gancio 54 possa scorrere lungo la superficie inclinata dell’estremità 51 del cursore 10, sino alla posizione di Fig. 10, di bloccaggio dello sportello; in tale fase, si determina anche la chiusura del microinterruttore 53, a mezzo dell’appendice laterale 52, che segnala quindi il raggiungimento (ed il successivo mantenimento) della condizione di bloccaggio.

E’ chiaro che in tale fase il cinematismo CB del sistema di bloccaggio dello sportello si comporta esattamente come descritto in precedenza con riferimento alla Fig. 5.

Al cessare dell’alimentazione elettrica dell’attuatore DA, viene garantito il mantenimento della posizione dì bloccaggio, in virtù della presenza del cinematismo CB; si veda a tal riguardo quanto descritto in precedenza con riferimento alla Fig. 6.

Infine, quando il sistema di controllo dell’ elettrodomestico prevede il rilascio dello sportello, Pattuatore DA viene nuovamente alimentato, in modo da ottenere una nuova commutazione del cinematismo CB, analogamente a quanto descritto in precedenza con riferimento alla Fig. 7.

L’albero 4 ed il cursore 10 sono quindi liberi di arretrare, così consentendo al gancio 54 di ritornare verso la posizione di partenza (Fig. 9), in modo da consentire l’apertura dello sportello; il sistema di controllo dell’ elettrodomestico viene informato del raggiungimento della condizione di rilascio dalPapertura del microinterruttore 53, determinata dall’arretramento dell’appendice 52.

Nelle Figg. 11-13 viene rappresentata, tramite delle sezioni simili a quella di Fig. 4, una forma realizzativa particolarmente vantaggiosa del dispositivo di attuazione oggetto della presente invenzione. In accordo a tale forma realizzativa, il dispositivo di attuazione 1 viene dotato di mezzi atti a consentire un agevole ripristino manuale del dispositivo, in caso di necessità, a mezzo di un utensile, simile ad un cacciavite.

Il corpo 3 risulta dotato anteriormente di un’apertura AA, per l’inserimento del citato utensile 63, e di elementi di guida interni per quest’ultimo, al fine di realizzare il disaccoppiamento tra il gancio 21 ed il rilievo 18.

Nel caso esemplificato, gli elementi di guida, indicati con 60, 61 e 62, sono definiti da rilevi delle pareti laterali del corpo 3 e risultano allineati con l’apertura AA, in modo da indirizzare l’estremità dell’utensile, indicato con 63, in direzione del gancio 21 dell’elemento 20.

Come si nota, tale estremità dell’utensile 63 presenta una superficie inclinata ed il gancio 21 presenta una proiezione laterale 21C, avente una superficie inferiore di inclinazione congruente con quella dell’estremità dell’utensile 63; i vari elementi sono disposti in modo tale che, infilando l’utensile 63 dalla parte frontale del corpo 3, tramite l’apertura AA, questo viene indirizzato dagli elementi di guida 60-61 a scorrere lateralmente al rilievo 18, sino a che la sua estremità inclinata non giunga in contatto con la superficie inclinata della proiezione laterale 21C.

Il funzionamento del sistema di ripristino illustrato nelle Figg. 11-13 è molto semplice. Si supponga ad esempio che il dispositivo 1 sia in questo caso impiegato per il bloccaggio dello sportello di un forno, e che questo si trovi in una condizione del tipo di quella illustrata in Fig. 6, ossia in cui il dispositivo 1 si trova in una posizione stabile di bloccaggio dello sportello, raggiunta a seguito di una prima attuazione deH’attuatore DA (si veda ad esempio quanto in precedenza descritto con riferimento alle Figg. 4-6).

Si supponga altresì che, una volta ottenuta tale condizione stabile, si verifichi un’assenza prolungata di energia elettrica, ovvero un guasto qualsiasi nel sistema di controllo del forno, che non consente di ottenere un nuovo ciclo di funzionamento dell’attuatore DA, al fine di rilasciare lo sportello.

In caso di tale necessità, l’utensile 63 viene inserito nell’apposita apertura AA prevista nel corpo 3, con la parte inclinata della sua estremità rivolta verso l’alto.

In tal modo, come si nota in Fig. 11, gli elementi 60-62 guidano l’inserimento entro il corpo 3 dell’utensile 63, sino a che l’estremità inclinata di quest’ultimo non giunge in contatto con la superficie inferiore inclinata della proiezione 21 C del gancio 21.

Come si nota in Fig. 12, proseguendo nella spinta, l’estremità dell’utensile 63 opera a mo’ di cuneo rispetto alla proiezione 21C, determinando il sollevamento del gancio 21 e quindi il suo disimpegno dal rilievo 18.

A questo punto, quindi, il cursore 10 risulta liberato dall’elemento di aggancio 20 e può quindi arretrare, sotto l’azione della molla MO; dall’altro Iato, come si nota in Fig. 13, l’elemento di aggancio 20 ritorna ad assumere la posizione di partenza, ossia quella che precede la prima attuazione dell’attuatore DA di un ciclo operativo completo del dispositivo 1, (come illustrata anche in Fig. 4).

A questo punto, pertanto, lo sportello del forno risulta liberato, potendo essere aperto, e l’utensile 63 può essere estratto dal corpo 3, attraverso l’apertura AA.

Dalla descrizione effettuata risultano chiare le caratteristiche ed in vantaggi del dispositivo di attuazione oggetto della presente invenzione.

In particolare, è stato descritto un dispositivo di attuazione 1 suscettibile di variare la propria condizione operativa tra una posizione stabile di riposo ed una posizione stabile di lavoro, comprendente:

- un’unità di attuazione monostabile DA presentante un corpo 2 ed almeno un albero mobile 4 in funzione della presenza o meno di energizzazione all’unità DA;

- un cinematismo CB per convertire il movimento dell’albero 4 in una attuazione di tipo bistabile, il quale comprende un cursore 10 mobile linearmente sotto l’azione dell’albero 4 e mezzi 15-25 per convertire successivi movimenti lineari dell’albero 4 nel passaggio del cursore 10 tra dette posizioni stabili e nel mantenimento di esse. Secondo l’invenzione, i mezzi 15-25 sono disposti lateralmente rispetto al cursore 10, con riferimento alla direzione di movimento di quest’ultimo, ove movimenti successivi del cursore 10 causano almeno lo spostamento di un elemento di aggancio 20 facente parte dei mezzi 11-25 tra almeno una prima ed un seconda posizione; in detta prima posizione, i mezzi 15-25 mantengono il cursore 10 nella condizione stabile di lavoro, mentre in detta seconda posizione i mezzi 15-25 consentono il passaggio del cursore 10 nella condizione stabile di riposo.

L’elemento di aggancio 20, a seguito di movimenti successivi del cursore 10, è suscettibile di oscillare tra almeno una prima posizione, in cui una sua parte di tenuta 21 mantiene il cursore 10 nella condizione stabile di lavoro, ed una seconda posizione, in cui detta parte di tenuta 21 consente il ritorno del cursore 10 a detta condizione stabile di riposo.

Si noti al riguardo che l’elemento di aggancio 20 secondo l’invenzione può essere sistemato lateralmente al cursore 10, ed entro l’ingombro in lunghezza di quest’ultimo, con la conseguente possibilità di ridurre la lunghezza del dispositivo nel suo complesso. Si noti altresì che la presenza dell’elemento di aggancio 20 non determina alcuna trasformazione, ad esempio da lineare ad angolare, del tipo movimento degli organi di spinta del cinematismo (albero 4 e cursore 10), sicché viene evitato il rischio di perdite nella forza di attuazione.

Come detto, infine, il dispositivo secondo l’invenzione non deve presentare necessariamente un involucro che rivesta completamente il cinematismo, e lo stesso può all’ occorrenza essere reso facilmente ripristinabile.

Il dispositivo secondo l'invenzione trova un campo di applicazione assai ampio rispetto ai dispositivi di tipo noto, in quanto esso può funzionare correttamente in spazi ristretti, senza sofisticati sistemi di controllo, con elevati carichi e comunque tanto alle elevate quanto alle basse tensioni di alimentazione elettrica; inoltre può essere ripristinato manualmente in caso di necessità.

E' chiaro che numerose varianti sono possibili per l'uomo dell'arte al dispositivo descritto a mo’ d'esempio, senza per questo uscire dagli ambiti di novità insiti nell'idea inventiva. Ad esempio è chiaro che, in luogo di un attuatore termoelettrico a PTC, il dispositivo secondo l’invenzione potrebbe essere dotato di un attuatore di altro tipo, ad esempio elettromagnetico, pneumatico o idraulico; inoltre, l’attuatore impiegato potrebbe non essere necessariamente di tipo lineare, purché atto ad imprimere un movimento lineare al cursore mobile 10 (ad esempio tramite una sistema a camma, eccetera),

inoltre il funzionamento descritto su di un piano bidimensionale potrebbe avvenire su di un piano tridimensionale, utilizzando differenti geometrie e/o movimenti, effettuando ad esempio differenti spostamenti del fulcro e/o del gancio deH’elemento 20.

Il dispositivo secondo l’invenzione può inoltre essere vantaggiosamente provvisto di mezzi sensori, ad esempio per rilevare le varie posizioni di lavoro, o atti ad abilitare l’intervento del dispositivo in funzione della presenza o meno delle necessarie condizioni operative.

E' altrettanto chiaro che il dispositivo di attuazione bistabile illustrato e descritto in applicazione ad un sistema bloccoporta per elettrodomestici potrebbe essere vantaggiosamente utilizzato per impieghi diversi, quali ad esempio l'apertura/chiusura di flaps od otturatori nei condotti di circolazione dell'aria o nelle valvole.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di attuazione suscettibile di variare la propria condizione operativa tra una posizione stabile di riposo ed una posizione stabile di lavoro, comprendente: - un’unità di attuazione monostabile (DA) presentante un corpo (2) ed almeno un albero mobile (4) in funzione della presenza o meno di energizzazione a detta unità di attuazione (DA); - un cinematismo (CB) per convertire il movimento di detto albero (4) in una attuazione di tipo bistabile, detto cinematismo (CB) comprendendo un cursore (10) mobile linearmente sotto l’azione di detto albero (4) e mezzi (15-25) per convertire successivi movimenti lineari di detto albero (4) nel passaggio di detto cursore (10) tra dette posizioni stabili e nel mantenimento di esse, caratterizzato dal fatto che detti mezzi (15-25) sono disposti lateralmente rispetto a detto cursore (10), con riferimento alla direzione di movimento di quest’ultimo, ove movimenti successivi di detto cursore (10) causano almeno lo spostamento di un elemento di aggancio (20) facente parte di detti mezzi (11-25) tra almeno una prima ed un seconda posizione, in detta prima posizione detti mezzi (15-25) mantenendo detto cursore (10) in detta condizione stabile di lavoro, ed in detta seconda posizione detti mezzi (15-25) consentendo il passaggio di detto cursore (10) in detta condizione stabile di riposo.
2. Dispositivo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto elemento di aggancio (20), a seguito di movimenti successivi di detto cursore (10), è suscettibile di oscillare tra almeno una prima posizione, in cui una parte di tenuta (21) di detto elemento di aggancio (20) mantiene detto cursore (10) in detta posizione stabile di lavoro, ed una seconda posizione, in cui detta parte di tenuta (21) di detto elemento di aggancio (20) consente il passaggio di detto cursore (10) in detta posizione stabile di riposo.
3. Dispositivo, secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi (15-25) e/o detto elemento di aggancio (20) sono posti entro Tingombro in lunghezza di detto cursore (10).
4. Dispositivo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto elemento di aggancio (20) è disposto tra almeno una prima ed una seconda sede (15,16,1 8A) ed è atto ad impegnarsi alternativamente in detta prima o seconda sede (15,16) in risposta al movimento di detto cursore (10), almeno un primo elemento elastico (30) essendo previsto tra detto cursore (10) e detto elemento di aggancio (20) per indurre il movimento oscillatorio di quest’ultimo, detta parte di tenuta (21) mantenendo detto cursore (10) in detta condizione stabile di lavoro quando detto elemento di aggancio (20) è impegnato in una di dette sedi (15,16).
5. Dispositivo, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detta prima e detta seconda sede (15,16) sono in posizioni relative fisse.
6. Dispositivo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta un’unità di attuazione monostabile (DA) è di tipo lineare.
7. Dispositivo, secondo la rivendicazione 2 o 4, caratterizzato dal fatto che detto elemento di aggancio (20) non presenta vincoli fissi di posizionamento, essendo libero di oscillare, con uno spostamento del proprio punto di fulcro, in particolare in più direzioni.
8. Dispositivo, secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la direzione dell’asse di detto primo elemento elastico (30) è variabile durante le varie fasi di funzionamento del dispositivo (1), al fine di indurre in detto elemento di aggancio (20) movimenti in direzioni angolari opposte.
9. Dispositivo, secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta prima sede (15) presenta una cavità rivolta in direzione opposta rispetto ad una cavità presente in detta seconda sede (16).
10. Dispositivo, secondo la rivendicazione 4 o 9, caratterizzato dal fatto che la seconda sede (16) si trova, con riferimento alla direzione di spinta di detto albero (4), più avanzata rispetto alla prima sede (15).
11. Dispositivo, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta prima sede (15) si trova ad una altezza diversa rispetto a detta seconda sede (16).
12. Dispositivo, secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto elemento di aggancio (20) presenta almeno due appendici (22,24) atte ad impegnarsi alternativamente in detta prima e detta seconda sede (15,16).
13. Dispositivo, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che dette appendici (22,24) sono definite su lati opposti di detto elemento di aggancio (20).
14. Dispositivo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che sono previsti mezzi di guida (11,12,13) che vincolano detto cursore (10) ad un movimento lineare.
15. Dispositivo, secondo le rivendicazioni 4 e 14, caratterizzato dal fatto che detta prima sede (15) è definita in uno (13) di detti mezzi di guida.
16. Dispositivo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto cursore (10) è mobile, sotto la spinta prodotta da detto albero (4), in contrasto all’azione di un secondo elemento elastico (MO).
17. Dispositivo, secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta parte di tenuta (21) presenta una prima superficie inclinata (21 A), atta all’impegno con una seconda superficie inclinata (18A) facente parte di detto cursore (10).
18. Dispositivo, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detta seconda superficie inclinata (18A) è definita in una appendice d’aggancio (18) di detto cursore (10).
19. Dispositivo, secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che un’estremità di detto primo elemento elastico (30) è fissata ad un’appendice (19A) di detto cursore (10), l’altra estremità di detto primo elemento elastico (30) essendo fissata ad una terza appendice (25) di detto elemento di aggancio (20).
20. Dispositivo, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto elemento di aggancio (20) presenta una superficie inclinata, atta allo scorrimento su di una porzione (19) di detto cursore (10).
2 1. Dispositivo, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che una superficie di detta porzione (19) di detto cursore (10) è atta allo scorrimento su detta superficie inclinata nel corso di un movimento lineare di detto cursore (10) in direzione opposta alla direzione di azionamento dell’attuatore (2) , al fine di favorire l’impegno di una (22) di dette due appendici (22,24) in detta seconda sede (16).
22. Dispositivo, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto cinematismo (CB) presenta un corpo (3) e che detta prima (15) e/o seconda sede (16) sono definite in una o più pareti di detto corpo (3).
23. Dispositivo, secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che almeno una (18A) di dette sedi (15,16,18A) è definita in detto cursore (10).
24. Dispositivo, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta unità di attuazione (DA) e detto cinematismo bistabile (CB) sono rispettivamente alloggiati in due corpi distinti (2,3), tra loro accoppiabili, il corpo (3) alloggiarne detto cinematismo (CB) essendo parte di un adattatore atto a trasformare detta unità di attuazione monostabile (DA) in un dispositivo di attuazione bistabile (1).
25. Dispositivo, secondo almeno la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detti corpi distinti (2,3) sono tra loro accoppiabili tramite mezzi ad aggancio reciproco (5,6), in particolare del tipo ad accoppiamento rapido.
26. Dispositivo, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta unità di attuazione monostabile (DA) è un termoattuatore comprendente un involucro (IT) termicamente e/o elettricamente connesso ad un riscaldatore elettrico (RT), in detto involucro essendo definita una camera riempita con un materiale termicamente dilatabile (CT), particolarmente cera.
27. Dispositivo, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che in detta camera è almeno parzialmente inserito un pistoncino (PT), la dilatazione di detto materiale dilatabile (CT), quando soggetto ad un aumento di temperatura indotto da detto riscaldatore (RT), essendo atta a determinare una spinta su detto pistoncino (PT) verso l'esterno di detto involucro (IT).
28. Dispositivo, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di far parte di un sistema per il bloccaggio di uno sportello, in particolare per elettrodomestici.
29. Dispositivo, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detto cursore (10) è atto a movimentare un mezzo d’aggancio (54), tra una posizione che consente l’apertura di detto sportello (Fig. 9) ed una posizione che effettua il bloccaggio di detto sportello (Fig. 10).
30. Dispositivo, secondo almeno una delle rivendicazioni da 1 a 27, caratterizzato dal fatto di essere impiegato per l'apertura e la chiusura di flaps o otturatori, in particolare per condotti di circolazione di fluidi o valvole.
31. Dispositivo, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che sono previsti mezzi sensori (53) per la rilevazione delle varie posizioni di lavoro del dispositivo (1) e/o per abilitare il suo intervento in funzione della presenza o meno di necessarie condizioni operative.
32. Dispositivo, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che sono previsti mezzi (60-62,21C) atti a consentire il ripristino manuale di detto cinematismo (CB).
33. Dispositivo, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di ripristino (60-62,21C) comprendono uno o più elementi (60-62) per la guida di un utensile (63) entro il corpo (3) di alloggiamento di detto cinematismo (CB), detto utensile (63) essendo in particolare previsto per realizzare il disaccoppiamento di detta parte di tenuta (21) da detto cursore (10).
34. Dispositivo, secondo la rivendicazione 32, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di ripristino (60-62,21 C) comprendono una proiezione (21C) di detta parte di tenuta (21), avente una superficie congruente con quella di un’estremità di detto utensile (63).
35. Dispositivo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta unità di attuazione monostabile (DA) è di tipo elettrico, o pneumatico o idraulico.
36. Elettrodomestico utilizzante il dispositivo di attuazione secondo una o più delle rivendicazioni precedenti.
37. Dispositivo di attuazione, secondo gli insegnamenti della presente descrizione e dei disegni annessi.