ITMI940812A1 - Meccanismo in particolare per azionamento di interruttore elettromagnetico - Google Patents

Description

DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE INDUSTRIALE

L'invenzione riguarda un meccanismo per la conversione dell'angolo di rotazione di un albero motore in un angolo di rotazione maggiore di un albero condotto, in particolare per un azionamento elettromagnetico di interruttori per alta frequenza.

Nei riguardi del campo di applicazione preferito di un azionamento di interruttore, si pone frequentemente il problema di dover commutare avanti e indietro un organo di interruzione dotato di moto rotativo con massa in parte considerevole, di un angolo di commutazione costruttivamente prestabilito, per lo più di 90°, con un breve tempo di interruzione, ossia con una velocità angolare elevata il più possibile, evitando però il manifestarsi di forze elevate sia nell'interruttore che anche nel suo azionamento, al fine di minimizzare l'usura e il fabbisogno di energia. Inoltre, sono frequentemente necessarie una corsa di andata dell'albero motore prima dell'inizio del moto rotativo dell'organo di interruzione e una corsa di ritorno dopo il raggiungimento della posizione estrema dell’organo di interruzione, per manovrare funzioni ausiliarie, come bloccaggi meccanici o contatti di segnalazione elettrici .

Finora, per l'ottenimento di tali cicli di movimento sono stati impiegati per lo più meccanismi a cicloide, che consentono di realizzare una correlazione non lineare fra gli angoli di rotazione e le velocità angolari sul lato motore, ma sono di struttura relativamente complicata. Inoltre, la maggior parte dei meccanismi opera con un azionamento rotante, ossia per esempio un motore elettrico, sebbene per l’ottenimento di brevi tempi di interruzione, nonché per una riduzione dell'ingombro e della potenza di azionamento siano più vantaggiosi azionamenti a moto alternativo, per esempio sistemi ad armatura incernierata.

E' scopo dell'invenzione creare un meccanismo del tipo introduttivamente indicato, che con struttura semplice e di poco ingombro sia azionabile a scelta dal lato di ingresso in rotazione o in un moto di va e viene e il cui albero condotto esegua un moto rotativo alternato, il cui angolo di rotazione e la cui coppia possano essere stabiliti con semplici mezzi costruttivi in modo ampiamente indipendente dall'angolo di rotazione e dalla velocità angolare dell'albero motore.

Questo scopo è raggiunto secondo l'invenzione mediante le caratteristiche indicate nella rivendicazione 1.

Con questa soluzione, mediante una opportuna conformazione del disco trascinatore, e in particolare del suo diametro nella regione delle due superfici di camma, e mediante la lunghezza di queste superfici di camma, si possono realizzare rapporti di trasmissione qualsiasi tra l'angolo dell'albero motore e quello dell'albero condotto, entro un'ampia regione, per esempio, di 1:1,5 a 1:10. La progettazione può essere fatta in base sia ad un valore prestabilito dell'angolo di oscillazione per l'albero motore sia anche per un valore dell'angolo di oscillazione o di commutazione richiesto sul lato condotto.

L'angolo che formano tra loro i due bracci della leva montata sull'albero motore è tanto più piccolo quanto maggiore è la distanza che hanno tra loro l'albero motore e l’albero condotto, perchè la distanza dei due trascinatori è costante ed uguale alla lunghezza della corda geometrica che collega i punti contro 1 quali di volta in volta i due trascinatori si appoggiano contemporaneamente sulle due camme simmetriche tra loro.

La forma di esecuzione indicata nella rivendicazione 2 ha il vantaggio che il meccanismo, visto dal lato condotto, è autobloccante. Inoltre, mediante la lunghezza dei tratti estremi delle due superfici di camma può venire stabilito il valore di un angolo di mandata e di ritorno eventualmente necessario.

La forma di esecuzione secondo la rivendicazione 3 rappresenta un vantaggioso compromesso tra la coppia da applicare sul lato motore e l'ingombro dell'apparecchio, perchè l'albero motore e il suo azionamento possono sostanzialmente venire anche montati internamente alla superficie proiettata del disco trascinatore.

La rivendicazione 4 ha per oggetto una forma di esecuzione con poco attrito e poca usura.

11 meccanismo qui proposto è adatto sia per azionamenti rotativi che anche per azionamenti di va e vieni. Corrispondenti forme di esecuzione sono indicate nelle rivendicazioni 5 e 6.

Il meccanismo secondo l'invenzione è rappresentato in forma schematicamente semplificata nel disegno, in forme di esecuzione scelte a titolo di esemplo. Mostrano:

la figura 1, una vista di insieme prospettica di una prima forma di esecuzione con azionamento rotativo, per un angolo di interruzione di 90° sul lato condotto;

la figura 2, la stessa forma di esecuzione, ma con un azionamento ad armatura incernierata;

le figure da 3a a 3c, le posizioni iniziale, centrale e finale del disco trascinatore nelle forme di esecuzione secondo le figure 1 e 2, e

le figure da 4a a 4c, le corrispondenti posizioni del disco trascinatore di una seconda forma di esecuzione, per un angolo di interruzione sul lato condotto di 120°.

Il meccanismo rappresentato nelle figure 1 e 2 comprende un albero motore 1, che porta una leva 2 isoscele, i cui bracci 2a e 2b formano tra loro un angolo di circa 90°. Alle estremità dei bracci 2a, 2b sono montati perni 3a, 3b, che portano trascinatori 4a, 4b a forma di rulli su cuscinetti a sfere. I trascinatori 4a, 4b si appoggiano su superfici di camma 5a, 5b, che sono eseguite specularmente simmetriche sul perimetro di un disco trascinatore 5 e formano tra loro sostanzialmente tre quarti di cerchio. Il disco trascinatore 5 è collegato con vincolo torsionale ad un albero condotto 6. Questo SI estende spostato parallelamente all'albero motore 1, che a sua volta può venire ruotato avanti e indietro tramite un organo di azionamento ad arbitrio, di un angolo di . Secondo figura 1, all'albero motore 1 è collegata con vincolo torsionale una leva a forcella 7, che viene azionata attraverso un semplice meccanismo ad eccentrico, costituito da un motore elettrico 10, un riduttore 11 e una leva a eccentrico 12. Il perno montato all'estremità ad eccentrico 12 descrive, rispetto all'albero motore 1, una epicicloide corrispondente al cerchio di rotazione 13 rappresentato tratteggiato, e provoca quindi l'inclinazione della leva 7 fra le due posizioni estreme indicate simbolicamente dalle linee a tratti e punti 14a e 14b, con un massimo della velocità angolare della leva 7 nella sua posizione centrale.

Un altro azionamento, ossia un azionamento ad armatura incernierata, è illustrato in figura 2. Esso è costituito da un magnete permante 27 astiforme, il quale alla sua estremità superiore è collegato con vincolo torsionale all'albero motore 1 e la cui estremità inferiore libera è inclinabile avanti e Indietro, di un angolo £ fra le espansioni polari 15a, 16a di due elettromagneti 15, 16 per effetto di una eccitazione alterna delle stesse. In base alla nota dipendenza quadratica dell'intensità di campo magnetica dalla distanza, la coppia dell’albero motore all'inizio e alla fine dell'angolo di inclinazione è massima, ed è minima nella posizione intermedia, l'angolo a essendo pari a circa 30° negli esempi di esecuzione. L'angolo di rotazione dell'albero condotto 6, che nelle figure da 1 a 3 è assunto pari a 90° dipende soltanto dalla lunghezze delle superfici di camma 5a e 5b.

Le figure da 3a a 3c mostrano in vista la posizione iniziale, quella centrale e quella finale del disco trascinatore 5 del meccanimso secondo le figure 1 e 2. Sono mostrate unicamente le parti significative per la comprensione del meccanismo; l'albero motore 1 e l'albero condotto 6 sono rappresentati soltanto schematicamente. La figura 3a mostra una delle posizioni finali, la figura 3c l'altra posizione finale. Si riconosce che nella posizione centrale secondo figura 3b l'asse normale m alla corda s collegante i due trascinatori 4a e 4b si estende attraverso l'asse dell'albero condotto 6 disposto al di là di questa corda s. Inoltre, è visibile che le superfici di camma 5a e 5b sono simmetricamente speculari rispetto all'asse normale m. Dalla figura 3b risulta anche che i tratti estremi 51a e 51b delle superfici di camma 5a e 5b si estendono all 'incirca radialmente verso il punto centrale dell'albero condotto 6. Ciò ha come conseguenza che in ciascuna delle due posizioni finali si ottiene un bloccaggio, che è sbloccabile soltanto dal lato motore, ma non dal lato condotto. La lunghezza di questi tratti estremi determina inoltre l'angolo di andata e quello di ritorno dell'albero motore 1 in rapporto all'angolo di rotazione dell'albero condotto 6.

Le superfici di camma 5a e 5b eseguono con approssimazione molto buona segmenti di cerchio, che formano tra loro, nell'esempio di esecuzione, all'incirca tre quarti di cerchio, il cui centro nella posizione centrale del disco trascinatore 5 si trova sull'asse normale m sopra citato. Il luogo di questi centri di cerchio sull'asse normale m varia soltanto di poco per rapporti di trasformazione angolare di circa 1:1,5 a circa 1:8. Per contro, l'angolo fra i bracci di leva 2a e 2b (vedansi le figure l e 2) dipende dalla distanza fra l'albero motore e l'albero condotto, perchè la lunghezza della corda s per una data forma del disco trascinatore 5 è costante.. Per l’angolo di 90° su cui sono basati gli esempi di esecuzione, si ottiene già, come visibile nelle figure 3 e 4, una struttura relativamente compatta.

Per l'angolo di rotazione ottenibile sul lato condotto, o per meglio dire per il rapporto di trasformazione angolare, non ha importanza la distanza fra l'albero motore 1 e l'albero condotto 6. Al contrario, il rapporto di trasformazione angolare è dipendente unicamente dalla lunghezza dell'arco delle superfici di camma simmetriche 5a, 5b.

Ciò è chiarito dalle figure da 4a a 4c, che mostrano il disco trascinatore di una seconda forma di esecuzione nelle posizioni iniziale, centrale e finale. In questa forma di esecuzione, l'angolo di rotazione sul lato condotto è di 120° per un angolo di rotazione sul lato motore invariato, di circa 30°. La distanza dell'albero motore 1 dall'albero condotto 6 è anche qui scelta in modo che le linee di collegamento tra l'albero motore 1 e rispettivamente il trascinatore 4a e il trascinatore 4b (corrispondentemente al bracci 2a, 2b della leva 2 in figura 1) formino tra loro un angolo di 90°. Come visibile in particolare dalla figura 4b, l'albero motore 1 giace allora sostanzialmente ancora all'interno del contorno proiettato del disco trascinatore 5, per cui questa forma di esecuzione - indipendentemente dal rapporto di conversione angolare - rappresenta un compromesso ottimale fra l'ingombro del meccanismo e la coppia da applicare sul lato di ingresso.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI I. Meccanismo per la conversione dell'angolo di rotazione di un albero motore in un angolo,di rotazione maggiore di un albero condotto, in particolare per un azionamento elettromagnetico per interruttori ad alta frequenza, caratterizzato dal fatto che: 1.1 l'albero motore (1) e l'albero condotto (6) hanno assi paralleli; 1.2 l'albero motore (1) porta ad angolo retto rispetto al suo asse una leva a due bracci (2) isoscele, i cui bracci (2a, 2b) formano un angolo di 180°; 1.3 su ciascuna estremità di leva è montato un trascinatore (4a, 4b); 1.4 l'albero motore (1) è ruotabile avanti e indietro di un angolo di rotazione fisso a ≤ 90° fra due posizione estreme; 1.5 nella posizione centrale dell'albero motore (1) l'asse normale (m) alla linea di collegamento (s) dei due trascinatori (4a, 4b) si estende attraverso l'asse dell'albero condotto (6) disposto al di là di questa linea di collegamento (s); .6 l'albero condotto (6) porta un disco trascinatore (5); .7 due tratti perimetrali del disco trascinatore (5) sono eseguiti come superficl di camma simmetricamente speculari tra loro (5a, 5b) per 1 trascinatori, l'asse di simmetria nella posizione centrale dell'albero motore coincidendo con la linea di collegamento (m) degli assi dell'albero motore (1) e dell'albero condotto (6); 1.8 le superfici di camma (5a, 5b) corrispondono almeno sostanzialmente a segmenti di cerchio, il cui centro di curvatura giace sull'asse di simmetria.
2. 2. Meccanismo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i tratti estremi (51a, 51b) delle due superfici di camma (5a, 5b) per l'ottenimento di un bloccaggio all'inversione si estendono per un breve tratto radialmente all'asse dell'albero condotto (6).
3. 3. Meccanismo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che i bracci (2a, 2b) della leva a due bracci (2) formano un angolo di circa 80°.
4. 4. Meccanismo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che i trascinatori (4a, 4b) sono costituiti da rulli su cuscinetti a sfere, i quali sono montati su perni (3a, 3b) orientati parallelamente all'albero motore (1) fissati alle estremità dei bracci (2a, 2b) della leva a due bracci (2).
5. 5. Meccanismo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dal fatto che all'albero motore (1) è collegata con vincolo torsionale una leva a forcella (7), che è trascinabile in rotazione tramite un azionamento ad eccentrico, costituito da un motore elettrico (10), un riduttore (11) e una leva a eccentrico (12).
6. 6. Meccanismo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dal fatto che l'albero motore (1) è collegato con vincolo torsionale ad una delle estremità di un magnete permanente astiforme (27) la cui altra estremità libera è oscillabile avanti e indietro dì un angolo fisso (a) fra le espansioni polari (15a, 16b) di due elettromagneti (15, 16) mediante eccitazione alterna degli stessi.