Brevet FR2118828A1 — publié le 19720804

La présente invention est relative à des perfectionnements apportés aux commutateurs rotatifs et notamment à ceux à rupture brusque commandés mécaniquement. On sait que dans l'industrie on utilise un grand nombre de commutateurs en vue de constituer des circuits électrioues commandant le fonctionnement automatique des machines. Ces appareils ne donnent généralement pas satisfaction car chacun d'eux ne permet pas de réaliser une grande diversité de combinaisons. Dans ce cas on est conduit à multiplier le nombre des appareils précités ce qui affecte considérablement le prix de revient des circuits électriques tout en entraînant des complications d'installation. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients et à permettre la réalisation d'un commutateur oui soit de conception simple et économique tout en présentant une grande robustesse. Le commutateur rotatif suivant l'invention du genre à changement brusque de position comprenant un arbre principal commandé mécaniquement sur lequel sont calées au moins deux cames destinées à actionner des interrupteurs associés à ce commutateur, est essentiel lemen-t remarquable en ce que l'une au moins de ces cames ou came mobile est agencée de manière à ne pas entre entraînée positivement en rotation par l'arbre principal durant une certaine course angulaire de celui-ci afin que l'orientation angulaire relative de cette dernière came par rapport à l'autre puisse changer lorsqu'elle entre en contact avec le levier d'actionnement de l'interrupteur voisin de celui qu'elle vient de commander, quel que soit le sens de rotation de l'arbre principal. Suivant un mode de réalisation préféré de la disposition qui précède, la came mobile est montée folle sur l'arbre principal tandis qu' elle est creusée d'une lumière circulaire dans laauelle vient s'engager un pion porté par une entretoise solidaire de l'arbre principal de sorte que ce pion entraîne la came en venant appuyer contre chaque extrémité de ladite lumière. Enfin suivant une dernière caractéristique, l'entretoise préci- tée agit par friction sur la came de manière à ce qu'elle subisse de la part de cette entretoise un couple résistant supérieur à celui que lui applique le levier d'actionnement de l'interrupteur qu'elle maintien repoussée à l'instant consicere. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages telle est susceptible de procurer Fig. 1 est une vue en élévation avec arrachements d'un commutateur suivant l'invention. Fig. 2 en est une coupe suivant II-II (fig.l). Fig. 3 est une vue éclatée en perspective de son arbre de commande et des éléments qui lui sont associés. Fig. 4 illustre un exemple d'utilisation d'un commutateur assurant la sécurité du déplacement d'un pont roulant. Fig. 5 à 14 montrent schématiquement à chacune des principales phases du déplacement du pont roulant sur ses rails, lue circuit électrique de commande du moteur de ce pont roulant et la position correspondante des interrupteurs du commutateur. On a représenté en fig. 1 et 2 un commutateur 100 suivant l'in- vent ion comprenant essentiellement un corps 1, un arbre de commande 2 et des interrupteurs 3, 3', 3". Le corps 1 établi préférablement en un alliage léger présente en profil la forme approximative d1un trapèze isocèle dont les faces supérieures la, lb, lc supportent respectivement les interrupteurs précités munis chacun d'un levier d'actionnement 3a, 3'a, 3"a. L'arbre de commande 2 traverse le corps 1 dans un alésage ld de celui-ci et il est immobilisé axialement par rapport à cet alésage au moyen d'une goupille 4 engagée dans le corps 1 et qui coopère avec une gorge 2a de cet arbre. Immédiatement à ctté de l'alésage ld et co-axialement à celui-ci, le corps 1 est creusé d'une perforation circulaire le de plus grand diamètre et dans laquelle débouchent deux perforations If et 1 situées l'une en face de l'autre et dont l'axe géométrique commun concourt avec celui de la perforation le. Dans cette perforation le l'arbre 2 est prévu de forme carrée et chaque face de ce carré 2b présente un trou borgne de forme conique 2c dans lequel viennent prendre appui des billes 5 et 6 disposées respectivement dans l'alésage 1f et le à l'encontre d'un ressort de compression 7, 8. L'une des extrémités de l'arbre 2 est associée à deux tiges 9 et 10 disposées perpendiculairement l'une sar rapport à l'autre et maintenues fixées sur cet arbre par tous moyens connus. L'extrémité opposée de l'arbre 2 comprend une portée 2d (fig. 3) comportant deux méplats orientés suivant l'une des diagonales du carré 2b et prolongee par une partie filetée 2e de plus petit diamètre. Sur la portée 2d on engage successivement une première came 11, une entretoise 12 et une deuxième came 13, ces trois éléments étant main tenus axialement au moyen d'une rondelle 14 et d'un écrou indesser rable 15.La came il est située dans le plan vertical des leviers d'actionnement 3a, 3!tua des deux interrupteurs 3 et 3" disposés sur les faces la et Ic du corps I tandis que la came 13 se trouve au droit du levier d'actionnement 3'a de l'interrupteur 3'. En vue de faciliter le fonctionnement des interrupteurs on a intercalé une bille 16 entre leur levier d'actionnement et la came correspondante. La came 11 est pourvue d'un alésage central Ila dont le diamètre est identique à celui de la portée 2d de l'arbre 2. Sa périphérie comporte une dent llb qui dépasse vers l'extérieur. Une lumière circulaire llc est creusée dans l'épaisseur de cette came 11 et elle s'étend sur une longueur telle qu'elle détermine avec le centre un angle d'environ 900. Suivant le moeme rayon que celui de la lumière llc la came Il comporte deux perforations lld et-lle disposées de part et d'autre de l'axe de symétrie de cette lumière.Le décalage de la dent lîb par rapport à ia lumière llc est tel que l'extrémité correspondante de cette dernière est située environ dans l'axe de symétrie de la dent îîc. L'entretoise 12 réalisée préférablement en une matière plastique moulée telle que le nylon comporte une perforation centrale 12a de forme correspondante à celle de la portée 2d ctest-à-dire qu'elle coopère avec les méplats ae celle-ci. De cette manière lorsque l'arbre 2 tourne, l'entretoise 12 est entraînée en rotation dans le mtme sens. Cette entretoise 12 comporte deux oreilles 12b et 12c diamétralement opposées et disposées suivant le plan de symétrie de la perforation 12a qui traverse ses méplats. La première est solidaire d'un pion 17 qui dépasse en direction de la came 11 d'une quantité inférieure à l'épaisseur de celle-ci. La seconde oreille 12c est associée à un ressort de compression 18 prenant appui sur une bille 19 qui dépasse à partir de la face de l'entretoise disposée en vis-à-vis de la came 11. Cette bille 19 est retenue dans son logement de manière à ne pas pouvoir sortir de celui-ci dans la direction de la came 11. La came 13 présente une perforation centrale 13a identique à celle 12a de l'entretoise 12 et sa périphérie comprend une encoche 13b qui s'étend sur un arc de cercle d'environ 900. Le plan transversal de symétrie de ltencoche 13b passe par celui contenant la diagonale de la perforation 13a. L'orientation des différents éléments montés sur la portée 2d est telle qu'à la position de l'arbre 2 à laquelle l'interrupteur 3" se trouve à l t état libre, l'encoche 13b de la came 13 est disposée, comme montré en fig. 1 c'est-à-dire dans le plan vertical de symétrie de l'appareil tandis que la dent de la came 11 est située à 1350 par rapport à ce meme plan dans le sens trigonométrique. Quant à l'entretoise 12, son pion 17 pénètre dans la lumière llc et coopère avec l'extrémité gauche de celle-ci, (fig. 3) tandis que sa bille 19 est engagée dans le trou île. On dispose le commutateur 100 suivant l'invention sur mité du tablier d'un pont roulant 20 (fig. 4) qui se déplace sur des rails 21 munis de butées 22, 23, 24 et 25, vers la droite et vers la gauche suivant les flèches F1 et F2. Dans la zone A située entre les deux butées 22 et 23 le pont 20 peut fonctionner à petite et grande vitesse dans un sens ou dans l'autre. Dans les zones B et B1 situées respectivement entre les butées 22, 24 et 23, 25, le pont 20 circule à petite vitesse dans un sens et dans l'autre. Dans la zone C c'est-à-dire à l'extérieur de la butée 25 il y a impossibilité pour le pont de continuer à se déplacer en direction de la flèche Fl, tandis que son déplacement dans le sens de la flèche F2 est possible. Dans la zone D symétrique de celle C, le pont ne peut pas aller dans le sens de la flèche F2, mais il doit pouvoir se déplacer suivant la flèche Fl. Les tiges 9 et 10 du commutateur 100 entrent en contact avec les butées 23 et 25 quand le pont 20 se déplace dans le sens de la flèche Fl à partir de la zone A et successivement avec les butées 25, 23, 22 et 24 quand il va de la zone C vers la zone D c'est-àdire dans le sens de la flèche F2. On a représenté en fig. 5 à 14 les positions des interrupteurs 3, 3', 3" au cours du déplacement du pont 20 défini ci-dessus, et le schéma électrique d'utilisation du moteur qui correspond à chacune des positions, c'est-à-dire - fig. 5 et 6 pour la zone A - fig. 7 et 8 pour la zone B - fig. 9 et 10 pour la zone C - fig. 11 et 12 pour la zone B1 - fig. 13 et 14 pour la zone D En se reportant à fig. 5 et 6 on voit que si l'on appuie sur l'un des boutons de manoeuvre 26, 29, 27 et 28 on peut provoquer respectivement l'alimentation de n'importe lequel des enroulements Ml et M2, M'1 et M'2 d'un moteur M à deux vitesses.On supposera que les enroulements Ml et !'1 sont mis sous tension pour permettre le déplacement à respectivement petite et grande vitesse du pont 20 dans le sens de la flèche FL tandis que ceux M2 et M'2 sont alimentés en vue de faire déplacer ce pont à respectivement petite et grande vitesse suivant le sens de la flèche F2. La manoeuvre précitée est possible étant donné que l'encoche 13b de la came 13 est située en vis-à-vis de l'interrupteur 3', qui est ainsi libre, tandis que la dent llb de la came il n'est pas en contact avec les leviers d'actionnement des interrupteurs 3 et 3". Si l'on fait déplacer le pont 20 suivant la flèche Fl pour l'amener de la zone A dans la zone B, l'arbre 2 du commutateur est entraîné suivant la flèche F3 et il tourne d'un quart de tour par action de la butée 23 sur la tige 10. L'interrupteur 3' s'ouvre, les deux autres restant fermés de sorte que les enroulements M'1 M'2 de grande vitesse sont mis hors circuit. Par contre on peut alimenter les enroulements Ml ou M2 de petite vitesse. Le pont 20 arrivant dans la zone C, l'arbre 2 tourne encore d'un quart de tour suivant F3 sous l'effet de la butée 25 sur la tige 9 et la dent 11 de la came 11 vient actionner l'interrupteur 3 qui s'ouvre en interdisant l'alimentation de l'enroulement Ml c'est-à-dire le déplacement du pont suivant FI. On peut donc appuyer sur le bouton 29 en vue d'alimenter l'en- roulement M2 du moteur bl (fig. 9 et 10) et d'amener le pont en zone B (fig. 7 et 8) après rotation d'un quart de tour de l'arbre 2 suivant F4 par action de la butée 25 sur la tige 10. Si l'on continue à faire déplacer le pont roulant 20 suivant F2 on arrive dans la zone A (fig. 5 et 6) après que l'arbre 2 ait tourné d'un quart de tour suivant F4 sous l'effet de la butée 23 sur la tige 9. Il faut toutefois noter que le couple que l'entretoise 12 applique sur la dent lia de la came 11. est choisi de valeur supérieure au couple résistant que le levier 3a de l'interrupteur 3 développe sur cette dent lors de la rotation de arbre 2 du commutateur 100. Ce couple est réalisé par l'action de la bille 19 dans les perforations lld et île de la came 11. De cette manière lorsque la came 11 tourne dans le sens de la flèche S (fig. 10) elle se comporte comme si elle était solidaire de l'arbre 2, c'est-à-dire qu'elle tourne avec celui-ci. La dent llb de la came 11 est de cette sorte à la méme position par rapport à la came 13 dans les zones B et C quel que soit le sens de déplacement du pont (flèches Fl ou F2) mais seulement à partir de la zone A. Si le pont se déplace suivant F2 et entre dans la zone B1 en venant de celle A (fig. 12), lors de la rotation de l'arbre de commande 2 dans le sens F4 sous l'influence de la butée 22, la came îlb bute contre la bille 16 associée au levier 3"a de l'interrupteur 3", et s immobilise tandis que la came 13 et l'entretoise 12 poursuivent leur course. L'interrupteur 3' est ouvert par cette came 13. Si le pont passe au droit de la butée 24 pour entrer dans la zone C, l'arbre 2 tourne de 900 suivant F4 (fig. 14). Au cours de la moitié de ce déplacement, la came 11 n'est pas entratnée, puis lorsque le pion 17 vient contre l'extrémité droite de la lumière îlc cette came est entratnée et sa dent llb soulève l'interrupteur 3". On ne peut donc plus mettre ltenroulement M2 sous tension (fig. 13) de sorte qu'un déplacement du pont suivant F2 est impossible. Quand le pont 20 reprend sa course suivant la flèche F1, et que le commutateur rencontre la butée 24, l'arbre 2 tourne d'un quart de tour dans le sens de la flèche F3 à partir de la position de fig. 14. A cet instant la dent llb de la came 11 est en avance de 450 dans le sens horaire par rapport à sa position de fig. 12 par suite de la friction appliquée sur cette came par l'entretoise 12, comme expliqué plus haut. Lorsque le mouvement du pont se poursuit suivant F1 jusqu'après l'actionnement de l'arbre 2 par la butée 23 c'est-à-dire au début de la zone B, la dent Ilb de la came 11 n'actionne pas l'interrupteur 3 mais elle s t immobilise par butée contre la bille de cet interrupteur tandis que les autres éléments tournent pour arriver en position de fig. 8. L'ouverture de cet interrupteur est donc retardée comme on l'a expliqué précédemment pour l'interrupteur 3" en référence à fig. 12 et 14. Il doit d'ailleurs entre entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. En particulier le carré 2b pourrait présenter en section transversale tout profil polygonal, par exemple, celui d'un hexagone. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Commutateur rotatif à changement brusque de position du genre comprenant un arbre principal commandé mécaniquement sur lequel sont calées au moins deux cames destinées à actionner des interrupteurs associés à ce commutateur, caractérisé en ce que l'une au moins de ces cames ou came mobile est agencée de manière à ne pas entre entraînée positivement par l'arbre principal durant une certaine course angulaire de celui-ci, afin que l'orientation angulaire relative de cette dernière came par rapport à l'autre puisse changer lorsqu'elle entre en contact avec le levier d'actionnement de l'interrupteur voisin de celui qu'elle vient de commander, quel que soit le sens de rotation de l'arbre principal. 2 - Commutateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la came mobile est montée folle sur l'arbre principal. 3 - Commutateur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la came mobile est creusée d'une lumière circulaire dans laquelle vient s'engager un pion porté par une entretoise solidaire de l'arbre principal de sorte que ce pion entraîne la came en venant appuyer contre chaque extrémité de ladite lumière. 4 - Commutateur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'entretoise agit par friction sur la came mobile de manière à ce qu'elle subisse de la part de cette entretoise un couple d'entraînement supérieur au couple résistant qu'applique sur cette came le levier d'actionnement de l'interrupteur qu'elle actionne à l'instant considéré.