PT2304749E

PT2304749E - Interruptor eléctrico com um elemento de comutação articulado e ponto de apoio melhorado e processo de fabrico do referido interruptor

Info

Publication number: PT2304749E
Application number: PT09802469T
Authority: PT
Inventors: Fabio Bertagna
Original assignee: Bticino Spa
Priority date: 2008-07-31
Filing date: 2009-06-26
Publication date: 2012-06-28
Also published as: IT1390896B1; CO6341678A2; IL210645A0; ECSP11010852A; WO2010012551A1; BRPI0916556A2; TWI484518B; IL210645A; US20110139593A1; CN102105958A; CA2731192A1; PL2304749T3; PE20110469A1; BRPI0916556B1; EA201100278A1; EP2304749A1; ITRM20080417A1; ES2388812T3; CR20110020A; EG25895A

Description

ΕΡ2304749Β1

DESCRIÇÃO

INTERRUPTOR ELÉCTRICO COM UM ELEMENTO DE COMUTAÇÃO ARTICULADO E PONTO DE APOIO MELHORADO E PROCESSO DE FABRICO DO REFERIDO

INTERRUPTOR O presente invento refere-se a interruptores eléctricos e, mais especif icamente, a interruptores do tipo em que a comutação é feita através do deslocamento entre duas posições estáveis de um elemento de comutação articulado. Em maior detalhe, o presente invento refere-se a um interruptor eléctrico com um elemento de comutação articulado e a um ponto de apoio melhorado e a um processo de fabrico desse interruptor.

Na presente descrição, o termo interruptor eléctrico significa, quer um dispositivo para abrir e fechar um único contacto, quer um dispositivo para abrir um contacto enquanto fecha simultaneamente outro contacto e vice-versa (comutador).

No estado da técnica, existem vários tipos de interruptores do tipo indicado acima, incluindo de um modo geral: pelo menos dois terminais de ligação, pelo menos um contacto eléctrico fixo ligado electricamente a um dos dois terminais de ligação e um elemento de comutação, equipado numa extremidade pelo menos com um contacto eléctrico móvel e encostado a um ponto de apoio ligado electricamente ao outro dos dois terminais de ligação. Estes interruptores também incluem um mecanismo de actuação que pode ser manobrado através de um botão axial, ou uma alavanca, ou um comutador basculante para deslocar o elemento de comutação para que, por rotação, atinja uma ou a outra das suas duas posições estáveis. 1 ΕΡ2304749Β1

Um exemplo de um interruptor do tipo indicado acima e com actuação por botão é descrito no pedido de patente internacional WO 2006/106554.

Através de experiências executadas usando uma câmara vídeo de alta-velocidade foi possível observar que, nos interruptores da técnica anterior acima descrita, o elemento de comutação articulado, durante a comutação, pode elevar-se do ponto de apoio, embora seja mantido, por exemplo, contra o ponto de apoio através de meios elásticos adequados.

Esta separação, mesmo que limitada a algumas fracções de segundo, pode prejudicar o correcto funcionamento do interruptor. De facto, durante esta separação, formam-se arcos eléctricos que provocam corrosão localizada ou fusão que, por seu lado, provoca sobreaquecimento ou interrupções na passagem de corrente. A requerente já encontrou uma solução para este problema, prevendo, tal como descrito no pedido de patente europeu publicado como EP 1 930 927, um elemento condutor deformável elasticamente disposto entre o ponto de apoio e o elemento de comutação articulado, para preservar a continuidade eléctrica entre um tal elemento e o ponto de apoio. A solução descrita no pedido de patente europeu acima mencionado EP 1 930 927, embora sendo particularmente eficaz na prevenção dos problemas de ressalto, é actualmente relativamente dispendioso porque introduz uma complicação no processo de produção. Na prática, uma tal complicação é provocada essencialmente pelo posicionamento correcto do elemento condutor deformável elasticamente entre o ponto de apoio e o elemento de comutação articulado. O documento US 5 189 384 revela um dispositivo de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1. 2 ΕΡ2304749Β1 0 objectivo do presente invento consiste em proporcionar um interruptor eléctrico que proporcione uma solução alternativa ao problema de ressaltos relativamente ao já descrito no pedido de patente europeia acima mencionado EP 1 930 927, e que pode ser feito através de um processo produtivo relativamente menos complexo e dispendioso.

Um tal objectivo é conseguido através de um interruptor tal como definido em geral na reivindicação 1. As formas de realização preferidas e vantajosas de um interruptor de acordo com o presente invento estão definidas nas reivindicações dependentes anexas. O objecto do presente invento é também um processo de fabrico de um interruptor, tal como definido em geral na reivindicação anexa 11. O invento será melhor compreendido a partir da descrição detalhada que se segue de formas de realização especificas dadas a titulo de exemplo e, por isso, de forma alguma limitativas, com referência às figuras anexas, nas quais: A figura 1 é uma vista em perspectiva de um grupo ponto de apoio-braço oscilante de um interruptor de acordo com uma forma de realização actualmente preferida do presente invento; A figura 2 é uma vista lateral do grupo ponto de apoio-braço oscilante da figura 1; A figura 3 é um fluxograma com alguns passos de um processo de fabrico de acordo com o presente invento; 3 ΕΡ2304749Β1 A figura 4 é uma vista em perspectiva de um ponto de apoio semi-maquinado obtido como resultado de um passo do processo da figura 3; e A figura 5 é uma vista em perspectiva que ilustra uma operação de maquinagem mecânica do ponto de apoio da figura 4.

Nas figuras, elementos idênticos ou semelhantes serão identificados com os mesmos números de referência.

Com referência às figuras anexas, descrever-se-á agora uma forma de realização particularmente preferida de um interruptor eléctrico de acordo com o presente invento.

Como já foi mencionado, na presente descrição o termo interruptor indica, quer um dispositivo para abrir e fechar um contacto único, quer um dispositivo para abrir um contacto enquanto fecha simultaneamente outro contacto e vice-versa (comutador). 0 interruptor eléctrico, do qual um grupo de peças compreendendo um elemento de comutação articulado 2 e um ponto de apoio 1 (ou grupo ponto de apoio - braço oscilante) está essencialmente representado nas figuras, compreende um primeiro terminal TI de ligação eléctrica e um segundo terminal T2 de ligação eléctrica. De preferência, estes terminais ΤΙ, T2 são do tipo com um braçadeira roscada. Nas figuras, o terminal T2 só foi representado esquematicamente. 0 ponto de apoio 1 é feito num material condutor de electricidade, por exemplo latão. 4 ΕΡ2304749Β1 0 interruptor compreende um elemento de comutação articulado 2 adequado para estabelecer ligações eléctricas, que no exemplo especifico representado tem a forma de uma ponte articulada 2, na prática um braço oscilante, feito num material condutor de electricidade, por exemplo latão. Assim, na presente descrição far-se-á referência ao elemento de comutação articulado 2 usando também a expressão "ponte articulada 2" ou "braço oscilante 2", sem que por este motivo se introduza qualquer limitação.

No exemplo, o braço oscilante 2 compreende uma haste 9 articulada em torno do eixo de rotação 8 (na figura 2 o eixo 8 é perpendicular ao plano da chapa) e tendo a forma de um selim invertido com uma parte central com perfil arredondado. Por outras palavras, a haste articulada 9 tem uma secção longitudinal tendo a forma de um chapéu invertido. A parte central da haste articulada 9 apoia-se no ponto de apoio 1 e está em contacto eléctrico com este último. A haste articulada 9 compreende duas partes de extremidade 11, 12 pelo menos uma das quais, a 11, contém um contacto eléctrico móvel 4. Numa forma de realização alternativa, a parte de extremidade 12 da haste articulada 9 está também equipada com um contacto eléctrico móvel. 0 braço oscilante 2 está configurado de forma a poder deslocar-se para rodar em torno da sua parte central de suporte para estabelecer ligações eléctricas entre o terminal TI e o terminal T2. Em particular, o braço oscilante 2 é adequado para oscilar entre duas posições pré-definidas, numa das quais o contacto eléctrico móvel 4 está encostado ao contacto eléctrico fixo 3. 5 ΕΡ2304749Β1 0 interruptor eléctrico também inclui um mecanismo de controlo, não visível nas figuras, adequado para deslocar o braço oscilante 2. Numa forma de realização particularmente preferida, mas não limitativa, o mecanismo de comando é feito de acordo com as revelações do pedido de patente internacional WO 2006/106554, no qual o movimento do braço oscilante 2 é obtido correndo nele um pino articulado e com acção de mola (não representado nas figuras do presente pedido de patente). Embora o pedido de patente internacional acima mencionado se refira a um interruptor de botão axial, deve compreender-se que as revelações do presente invento são também aplicáveis, de uma forma totalmente semelhante, a um interruptor com um comutador basculante ou com uma alavanca.

Vantajosamente, o ponto de apoio 1 compreende meios ou elementos de acoplamento mecânicos 5 adequados para restringirem o braço oscilante 2 ao ponto de apoio 1. Numa forma de realização particularmente vantajosa, estes meios ou elementos de acoplamento mecânicos compreendem uma articulação 5.

De preferência, os meios de acoplamento mecânico 5 são integrados com o ponto de apoio 1 e, mais preferencialmente, o ponto de apoio 1 compreende um corpo principal feito numa chapa metálica que é cortada e dobrada, e os meios de acoplamento mecânico 5 são obtidos cortando e dobrando partes da referida chapa. Com referência ao ponto de apoio representado nas figuras anexas, deverá observar-se que na prática o ponto de apoio compreende uma chapa metálica compreendendo uma parte de suporte no qual assenta o elemento de comutação e uma parte de acoplamento que é dobrada em relação à referida parte de suporte compreendendo meios de acoplamento mecânicos ou elementos 5 adequados para restringir 6 ΕΡ2304749Β1 o elemento de comutação articulado 2 ao ponto de apoio 1. No exemplo representado, a parte de suporte tem essencialmente a forma de uma placa da chapa 1 que assenta num plano paralelo ao eixo de rotação do elemento de comutação.

Na forma de realização actualmente preferida representada na figuras, os meios de acoplamento mecânico compreendem um primeiro e um segundo par de braços 5 dispostos em lados opostos em relação ao braço oscilante 2. Nestas formas de realização, os braços 5 estão dispostos nos vértices de um quadrilátero. Tal como está representado na figura 2, o ponto de apoio compreende, de preferência, uma cunha de apoio 7 para o braço oscilante 2, disposta no ponto de apoio 1 substancialmente no centro do quadrilátero formado pelos braços 5. De preferência, mas não para efeitos limitativos, uma tal cunha de apoio 7 é um elemento feito num material com elevada condutividade, como por exemplo uma plaqueta de prata, fixa ao ponto de apoio 1 por meio de soldadura. Numa forma de realização alternativa, a cunha de apoio 7 é inteiriça com o ponto de apoio 1 e é obtida através de uma operação de puncionamento do ponto de apoio 1 executada no lado oposto da sua face 13 em relação à face 14 de onde essa cunha de apoio 7 se projecta.

Numa forma de realização particularmente vantajosa, o braço oscilante 2 compreende duas asas laterais 10 ligadas à haste articulada 9, que se projecta da parte central da haste 9 perpendicularmente a uma tal haste 9 e a partir de lados opostos em relação a esta última. Numa tal forma de realização, os meios de acoplamento mecânico 5 estão configurados de forma a cooperar com os braços laterais 10 para restringir o braço oscilante 2 ao ponto de apoio 1. 7 ΕΡ2304749Β1

Vantajosamente, é possível prever que, tal como representado nas figuras, os braços 5 sejam equipados com uma parte de extremidade livre 6 que é dobrada para que cada par de braços 5 seja configurado de forma a manter uma asa lateral respectiva 10 acoplada ao ponto de apoio 1 definindo uma restrição articulada. De preferência, a dobagem destas partes de extremidade 6 é obtida depois de se ter posicionado o braço oscilante 2 no ponto de apoio, mais preferencialmente usando um molde de formação 2 0 que para a dobragem actue como uma alavanca nas próprias asas 10 (que na prática actuam como um molde). Com vantagem, após a dobragem executada tal como acima descrito, o retorno elástico do material permite que seja criada uma pequena folga entre os braços 5 e as asas 10, por exemplo da ordem de um centésimo de mm, o que permite que o braço oscilante 2 seja restringido ao ponto de apoio 1 e, ao mesmo tempo, esteja livre para rodar em torno do eixo 8. De preferência, tal como está representado nas figuras, a parte de extremidade 6 dos braços 5, tanto como ser dobrada é também chanfrada, para facilitar o posicionamento do braço oscilante 2 no ponto de apoio 1.

Fazendo referência às figuras 3, 4 e 5, descrever-se-á agora uma forma de realização actualmente preferida de um processo 100 para fabricar um interruptor eléctrico, compreendendo um grupo ponto de apoio - braço oscilante do tipo descrito acima. Na descrição do processo limitar-nos-emos a descrever os passos de fabrico do grupo ponto de apoio-braço oscilante. O processo 100 compreende: - um passo 101 de cortar e dobrar uma chapa metálica para se obter um ponto de apoio 1; 8 ΕΡ2304749Β1 - um passo 103 de posicionamento de um elemento de comutação 2 no ponto de apoio; e - um outro passo 104 de maquinagem mecânica do ponto de apoio 1, fabricando elementos ou meios de acoplamento 5 modificando a forma do referido ponto de apoio após o referido passo de posicionamento, para acoplar mecanicamente o elemento de comutação 2, ou braço oscilante 2, ao ponto de apoio 1.

De preferência, a chapa metálica é feita em latão. De preferência, o ponto de apoio 1 proporcionado na extremidade do passo 101 é feito a partir de dois ramos perpendiculares 1.1, 1.2, em que 1.2 é dobrado para se obter uma parede do terminal de ligação TI perpendicular ao plano da chapa.

Numa forma de realização particularmente vantajosa: - o passo de corte e dobragem 101 da chapa compreende uma operação de formação de meios de restrição 5, como por exemplo 4 hastes direitas 5 na figura 4, para o posicionamento do braço oscilante 2 em relação ao ponto de apoio 1, e de preferência este passo também compreende uma operação de chanfragem das extremidades livres 6 das hastes direitas 5; e - o passo 104 de maquinagem mecânica do ponto de apoio 1 para o acoplamento mecânico do braço oscilante 2 ao ponto de apoio 1 compreende uma operação de modificação da forma dos referidos meios de restrição 5 para acoplamento mecânico do braço oscilante 2 ao ponto de apoio 1. 9 ΕΡ2304749Β1

Fazendo referência à figura 5, a operação de modificação da forma dos meios de restrição 5 compreende uma operação de dobragem na qual é usado um molde de formação 20 (figura 5) adequado para dobrar uma parte de extremidade 6 das hastes 5 para executar os braços 5. Com vantagem, é possível prever que o elemento de comutação 2 seja proporcionado com asas laterais 10 para que durante uma tal operação de dobragem actuem, na prática, como um guia de molde para a dobragem das hastes 5.

Numa forma de realização vantajosa preferida, e não limitativa, é possível prever que o passo de posicionamento 103 do elemento de comutação 2 no ponto de apoio 1 seja executado através do mesmo molde de formação 20. Na prática, é possível prever, com vantagem, que o molde de formação 20 actue como um elemento de garra adequado para pegar, transportar e posicionar o braço oscilante 2 no ponto de apoio 1, e que a dobragem das hastes 5 seja executada ao mesmo tempo que o posicionamento do braço oscilante 2. Por exemplo, o acoplamento entre o molde de formação e o braço oscilante 2 para agarrar um tal braço oscilante e o colocar no ponto de apoio 1 pode ser do tipo com travamento mútuo.

Como alternativa à forma de realização acima descrita, é possível prever que o passo de posicionamento do braço oscilante 2 seja executado com uma ferramenta diferentes do molde de formação 20, por exemplo através de uma pinça, antes do passo de maquinagem mecânica 104.

De preferência o processo 100 também compreende, antes da execução do passo de posicionamento 103, um passo 102 de fabrico de uma cunha de apoio 7 no ponto de apoio 1. De preferência, este passo 101 compreende uma operação de soldadura de um elemento de cunha 7 feito num material 10 ΕΡ2304749Β1 condutor, de preferência prata, ao ponto de apoio 1. Em alternativa, o passo 100 poderia compreender uma operação de puncionamento da chapa do ponto de apoio 1 num lado 13 para criar uma nervura substancialmente em forma de cunha no lado 14 da chapa.

Da descrição que foi agora feita é possível entender-se como um interruptor e um processo de acordo com o invento conseguem atingir totalmente os objectivos pré-definidos, uma vez que os meios de acoplamento mecânico entre o ponto de apoio 1 e o braço oscilante 2 eliminam ou reduzem drasticamente o problema de ressaltos, e o processo de fabrico do grupo ponto de apoio-braço oscilante tem um custo relativamente eficaz.

Os testes também demonstraram a eficácia da nova solução proposta. De facto, através de testes previstos pela legislação actual para interruptores de acordo com o presente invento, verificou-se que existe uma redução significativa, em cerca de 10%, comparada com o desempenho típico de interruptores da técnica anterior (os que não têm a mola de continuidade descrita no pedido de patente Europeia EP 1 930 927), na temperatura dos terminais dos interruptores. Isto é claramente indicativo da redução drástica do fenómeno de ressalto.

Além disso, as inspecções visuais demonstraram que, enquanto após um teste com 40.000 manobras de acordo com a legislação actual para interruptores do estado da arte (os que não têm a mola de continuidade descrita no pedido de patente europeia acima mencionado EP 1 930 927) se viam traços claros de erosão e queima no ponto de apoio e no elemento de comutação, nos interruptores de acordo com o presente invento 11 ΕΡ2304749Β1 não existem traços claros de erosão e queima, ou então estes traços são significativamente menores. É claro que um perito na técnica pode efectuar inúmeras modificações e variantes no interruptor e no processo descrito acima para satisfazer exigências contingentes e especificas, estando todas cobertas pelo âmbito de protecção do invento, tal como está definido pelas reivindicações seguintes.

Lisboa, 21 de Junho de 2012 12

Claims

ΕΡ2304749Β1 REIVINDICAÇÕES 1. Interruptor eléctrico que compreende: - pelo menos dois terminais de ligação (Ti, T2), um contacto eléctrico fixo (3) ligado electricamente a um (T2) dos dois terminais de ligação (Ti, T2), - um elemento de comutação articulado e condutor de electricidade (2), compreendendo pelo menos um contacto eléctrico móvel (4) , adequado para oscilar entre duas posições pré-definidas, numa das quais o contacto eléctrico móvel (4) está encostado ao contacto eléctrico fixo (3), - um ponto de apoio (1) para o elemento de comutação articulado (2), o elemento de apoio de suporte (1) sendo condutor de electricidade e estando ligado electricamente ao outro dos dois terminais de ligação (TI), caracterizado por o ponto de apoio (1) compreender uma chapa metálica compreendendo uma parte de suporte no qual assenta o elemento de comutação e uma parte de acoplamento dobrada em relação à referida parte de suporte compreendendo meios de acoplamento mecânico (5) restringindo o elemento de comutação articulado (2) ao ponto de apoio (1) . 1
2. Interruptor de acordo com a reivindicação 1, no qual os meios de acoplamento mecânico compreendem uma articulação (5).
3. Interruptor de acordo com qualquer das reivindicações precedentes, no qual os meios de acoplamento mecânico (5) são feitos integralmente com o referido ponto de apoio (D ·
4. Interruptor de acordo com a reivindicação 3, no qual os meios de acoplamento mecânico (5) são obtidos por corte e dobragem de partes da referida chapa.
5. Interruptor de acordo com qualquer das reivindicações precedentes, no qual os meios de acoplamento mecânico compreendem um primeiro e um segundo par de braços (5) dobrados para trás em relação à referida parte de suporte, os referidos pares de braços (5) estando dispostos em lados opostos em relação ao elemento de comutação (2).
6. Interruptor de acordo com a reivindicação 5, no qual os braços (5) estão dispostos nos vértices de um quadrilátero e o ponto de apoio compreende uma cunha de apoio (8) para o elemento de comutação (2), a cunha (8) estando disposta no ponto de apoio (1) substancialmente no centro do referido quadrilátero.
7. Interruptor de acordo com a reivindicação 6, no qual a cunha de apoio (8) é uma plaqueta fixa por soldadura à parte restante do referido ponto de apoio (1). 2 ΕΡ2304749Β1
8. Interruptor de acordo com qualquer das reivindicações precedentes, no qual o elemento de comutação (2) compreende: - uma haste (9) que se articula como um braço oscilante e tendo uma parte central apoiada no ponto de apoio (1), e - duas asas laterais (10) liqadas à haste pivotante (9), que se projectam da referida parte central perpendicularmente à referida haste (9) e de lados opostos em relação a esta última; no qual os meios de acoplamento mecânico (5) são configurados de forma a cooperarem com as asas laterais (10) para restringirem o elemento de comutação (2) ao ponto de apoio (1).
9. Interruptor de acordo com as reivindicações 6 e 8, no qual os braços têm uma parte de extremidade livre (6) dobrada para dentro para que cada par de braços (5) seja configurado de forma a manter uma asa lateral respectiva (10) restringida ao ponto de apoio (1).
10. Interruptor de acordo com a reivindicação 9, no qual a parte de extremidade livre (6) é dobrada através de uma operação de dobragem executada depois da colocação do elemento de comutação (2) no ponto de apoio (1).
11. Processo (100) para fabrico de um interruptor eléctrico de acordo com a reivindicação 1, compreendendo sequencialmente os passos de: 3 - cortar e dobrar (101) uma chapa metálica para fazer um ponto de apoio (1); posicionar (102) um elemento de comutação articulado (2) no ponto de apoio (1) que foi cortado e dobrado; caracterizado por incluir: - um passo adicional (104) de maquinagem mecânica do ponto de apoio (1) fabricando elementos de acoplamento através da modificação da forma do referido ponto de apoio após o referido passo de posicionamento, para acoplar mecanicamente o elemento de comutação articulado (2) ao ponto de apoio (1) .
12. Processo (100) de acordo com a reivindicação 11, no qual o referido passo suplementar (104) de modificação da forma está configurado para criar uma restrição articulada entre o elemento de comutação articulado (2) e o ponto de apoio (1).
13. Processo (100) de acordo com a reivindicação 11 ou reivindicação 12, no qual o passo de corte e dobragem (101) da chapa inclui uma operação de formação de meios de restrição (5) para posicionar o elemento de comutação articulado (2) em relação ao ponto de apoio (1) e em que o referido passo adicional (104) de modificação da forma é configurado para modificar a forma dos referidos meios de restrição (5) para acoplamento mecânico do elemento de comutação articulado (2) ao ponto de apoio (1). 4 ΕΡ2304749Β1
14. Processo (100) de acordo com qualquer das reivindicações 11 a 13, no qual o referido passo adicional (104) de modificação da forma é executado usando um molde de formação (20).
15. Processo (100) de acordo com a reivindicação 14, no qual o passo de posicionamento do elemento de comutação articulado (2) no ponto de apoio (1) compreende as operações de: - acoplar o elemento de comutação (2) ao molde de formação (20); - posicionar o elemento de comutação (2) no ponto de apoio (1) através do molde de formação (20); no qual o referido passo adicional (104) é executado em simultâneo com a referida operação de posicionamento. Lisboa, 21 de Junho de 2012 5