MANOVRA ELETTRICA DA SEGNALE SEMAFORICO
PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO
Questa pagina è a cura dell'Ing. Cristiano Zenato
Principi di funzionamento
Con riferimento allo schema generale (si veda in proposito anche il video 1-vista generale), il motore elettrico A a semplice azione di corrente, mediante una serie di ruotismi riduttori, provoca la rotazione in senso antiorario della ruota principale R, composta da quattro raggi mutuamente perpendicolari su ciascuno dei quali risulta fissato un rullo P libero di ruotare attorno al proprio perno.
Schema Generale (clicca sull'immagine per ingrandire su nuova pagina)
Coassialmente alla ruota R, e folle su di essa, è collocato un albero centrato in M alla cui estremità all’esterno della cassa è collegato il braccio del tirante di manovra dell’ala, ed alla cui estremità interna è calettato un braccio B di forma speciale, che termina con un dente L e con un’appendice forata N.
Nella parte superiore sinistra della cassa trova inoltre posto lo slot S, costituito da due bobine tra loro in serie ed a loro volta collegate elettricamente in parallelo al motore A; più in basso è inoltre visibile il contatto elastico di fine corsa C che toglie automaticamente la corrente al motore quando l’ala si trova in corrispondenza della posizione di via libera.
PRIMA FASE
Chiudendo il circuito elettrico del motore A, la ruota principale a razze R tramite il complesso riduttore inizia la propria rotazione antioraria: in breve tempo uno dei quattro rulli P va ad impattare contro la superficie di una camma G opportunamente sagomata, imperniata in W sul braccio B citato sopra (2-vista alta). Per effetto di questo impatto la camma G inizia allora a ruotare anch’essa in senso antiorario attorno a W (in quanto P collide contro il bordo della camma G in un punto maggiormente distante dal centro M rispetto al perno W) e, tramite un’ulteriore biella D - alla quale G si trova incernierata mediante il perno I - in un primo momento G tira verso sé una lunga leva K imperniata rispettivamente in O alla cassa ed in M al braccio D. Durante il suo spostamento verso sinistra, la leva K scontra col proprio rullo Ru una molla (riprodotta in figura con una curvatura notevolmente inferiore al reale, quasi aderente alla leva E mentre al vero ne risulta ben discosta) realizzata con una piattina sagomata ad arco e fissata alle sue estremità in Z (rigidamente) ed in V (elasticamente) ad una lunga leva angolare E.
La leva E è una delle principali componenti di questo "concettuoso" meccanismo: essa risulta essere imperniata in U alla cassa, nella parte superiore termina con l’ancora F e nella parte inferiore presenta una intacca Y ed un contrappeso Q.
Anche la leva E si sposta perciò verso sinistra, spinta dalla leva K, fino a far aderire l’ancora F contro le espansioni polari dello slot S il quale, essendo percorso da corrente (sempre che il DM abbia dato il consenso!!! Capiremo meglio più avanti il senso di questo inciso) mantiene attratta a sé e blocca l’ancora F, sollevando quindi l’intacca Y ed il contrappeso Q della leva E dalla loro posizione di riposo.
SECONDA FASE
Siamo così giunti ad un punto particolare molto delicato ed importante del funzionamento, punto che viene solo sommariamente citato nel testo originale: ed è infatti proprio a causa di questa omissione descrittiva che in genere il lettore a questo punto si perde nel marasma dei leverismi e si arrende davanti a questo capolavoro di meccanica …
Proseguendo la rotazione della ruota R e della camma G, quest’ultima grazie al suo particolare profilo della superficie di contatto col perno P - una volta che l’ancora F si trova fissa ed attratta contro le bobine dello slot S - inverte il proprio senso di rotazione attorno al perno W (da antiorario ad orario, in quanto ora il punto mobile di contatto camma-perno si trova ad una distanza minore rispetto a quella di W dal centro di rotazione M), mentre contemporaneamente il rullo P si incastra in un apposito incavo della camma G: si noti infatti la sua caratteristica forma ad uncino(3-vista alta bis).
Ora, invece di tirare verso sé la leva K, la camma G la spinge verso destra tramite la biella D, ma in realtà K non può più muoversi in quanto ora si trova puntellata in X dall’intacca Y della leva E, che solo un attimo prima aveva invece sollevato dalla posizione di riposo.
Il blocco della leva K sancisce così la nuova configurazione del cinematismo di irreversibilità (4-cinematismo irreversibilita B-G-D), ossia quella particolare disposizione dei vari componenti meccanici che trasforma temporaneamente (e genialmente, oserei dire...) una serie di bielle e di leverismi tra loro articolati e mobili in un unico complesso rigido rotante costituito da:
· Una razza della ruota R con rispettivo perno P assicurato e bloccato dalla camma G;
· La stessa camma G;
· Il braccio D;
· Il braccio B.
Dunque a partire da questo momento tutti i componenti dell’elenco sopra riportato è come se fossero un unico elemento rigido che ruota in senso antiorario attorno al perno M solidalmente alla ruota principale R (5-cinematismo irr frontale).
Ne consegue che se fino a poco prima il braccio B – rigidamente collegato al tirante esterno di manovra dell’ala - risultava completamente svincolato dalla rotazione della ruota R e dai movimenti della camma G e della biella D (in particolare il braccio B nella prima fase della manovra risulta fermo, in quanto anche se in condizioni di riposo esso venisse malauguratamente trascinato in movimento dagli altri organi per scarsa lubrificazione, inceppamento o altra causa, il proprio dente L ruotando verso sinistra verrebbe immediatamente a contrastare con la sporgenza dell’arresto H [6-arresto H] che ne impedirebbe qualunque ulteriore movimento), ora il braccio B si trova invece costretto a seguire il movimento di rotazione rigida di R e di D attorno al centro comune M.
Quindi B inizia a ruotare rigidamente ed anche l’ala semaforica, tramite il proprio tirante di collegamento al braccio B, inizia ad abbassarsi.
Proseguendo il proprio moto rotatorio, allora, la ruota principale R tramite la più vicina delle sue quattro camme J all’arresto H sposta temporaneamente quest’ultimo dalla sua posizione iniziale facendolo rientrare, consentendo quindi il libero passaggio del dente L e di tutto il braccio B che continua in tal modo la propria rotazione attorno a M: l’ala continua ad abbassarsi, fino a quando il perno fissato in uno dei fori filettati dell’appendice N va a scontrare la sporgenza maggiore del pezzo speciale C.
Questo risulta incernierato alla cassa in Ce ed è costituito da una sagoma a tre punte dove quella più a destra serve a scontrare il perno di N di cui si è appena parlato, quella centrale serve come appoggio in posizione di riposo contro un piolo fisso grazie al richiamo di una molla, mentre l’appendice Ap di sinistra è dotata di un rullo destinato ad aprire il contatto elettrico T tra due lamelle, una delle quali (quella ricurva) risulta fissa mentre l’altra (quella diritta) viene allontanata dalla precedente quando Ap viene a colliderle contro a causa della rotazione oraria del pezzo C.
Il contatto elettrico T appena aperto interrompe il circuito del motore A, il quale subito si ferma (un opportuno dente antiregressore posto in alto sulla ruota R dietro lo slot S blocca il movimento di ritorno in senso orario tanto della stessa ruota quanto quello dell’ala semaforica), ma non apre il circuito dello slot S, che rimane dunque sotto tensione anche a motore non alimentato. L’ala ha così raggiunto la posizione finale di via libera dopo una rotazione antioraria di circa 54° rispetto alla configurazione di riposo, e si mantiene in tale posizione per tutto il tempo in cui lo slot S trattiene magneticamente l’ancora F bloccando la leva K e tutto il complesso rigido sopra descritto.
TERZA FASE
Quando il primo asse del convoglio occupa il circuito di binario a valle del segnale, il relè di occupazione del c.d.b. si diseccita aprendo il circuito dello slot S, il quale non trattiene ulteriormente l’ancora F che si gli allontana rapidamente per azione di gravità del contrappeso Q ubicato sull’altra estremità della medesima leva E.
In dettaglio, la rotazione della leva E in senso orario provoca l’abbassamento dell’intacca Y che in tal modo elimina il puntello per l’estremità X della leva K: essendo X realizzata con un piano inclinato, viene scongiurato qualsiasi pericolo di trattenimento e/o inceppamento per attrito o altra causa tra le due superfici piane X ed Y, per cui la leva K inizia a ruotare in senso antiorario attorno ad O tirando verso destra la biella D ed imprimendo una rotazione oraria alla camma G attorno al perno W.
La rotazione della camma G provoca a questo punto l’immediato sganciamento del perno P dall’incavo che lo teneva prigioniero, per cui si scioglie in tal modo il vincolo meccanico tra ruota motrice R e braccio B, che così torna libero e folle sull’asse M. Essendo collegato all’ala semaforica tramite un tirante di manovra, sotto l’azione del contrappeso sull’ala e di quello sul suo bilanciere, il braccio B ruota velocemente in senso orario fino a quando l’ala in caduta libera non raggiunge la posizione orizzontale arrestandosi (piuttosto rumorosamente) contro un opportuno dispositivo di fine corsa, a cui corrisponde la posizione del dente L sull’estremità del braccio B al di sopra dell’arresto H, con il conseguente ripristino della configurazione iniziale di tutti gli organi interni (7-vista alta ter).
