DE102005013988A1 - Schutzschalter und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schutzschalter (1) mit in einem Gehäusesockel (10) mindestens einer Trennöffnung (13, 14), die eine Trennstelle (2, 3) zwischen einem ersten Funktionsteil (F¶3¶) und einem zweiten Funktionsteil (F¶5¶, F¶6¶) zumindest teilweise überspannt. Bei einem zweipoligen Schutzschalter (1) mit vier in einem Gehäuse (10, 26) angeordneten und vom Gehäusesockel (10) gemeinsam umspritzten Kontaktanschlüssen (F¶1¶ bis F¶4¶) sind diese in einer Ebene nebeneinander liegend angeordnet. Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Schutzschalters (1), bei dem ein eine Anzahl von schalterspezifischen Funktionsteilen (F¶n¶) miteinander verbindender Metallstreifen (M¶m¶) mit einem Gehäusesockel (10) umspritzt wird, wird anschließend der Metallstreifen (M¶m¶) an einer schalterspezifischen Anzahl von Trennstellen (2, 3, 6, 7) aufgetrennt.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf einen Schutzschalter mit einer Anzahl von in einem Gehäuse angeordneten Funktionsteilen. Sie bezieht sich weiter auf ein Verfahren zur Herstellung derartiger Schutzschalter.
• Bei der Herstellung von einpoligen oder mehrpoligen Schutzschaltern mit oder ohne üblicherweise durch ein Bimetall realisierten thermischen Schutz werden zunächst dessen einzelnen Bauteile gefertigt, bevor diese in ein Schaltergehäuse nacheinander eingesetzt werden. Diese Art der Herstellung ist besonders aufwändig und eignet sich nicht oder nur begrenzt zur automatischen Fertigung oder Bauteilbestückung der Schutzschalter.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Verfahren zur Herstellung derartiger Schutzschalter anzugeben. Des Weiteren soll ein besonders effektiver, insbesondere mit einem hohen Automatisierungsgrad herstellbarer Schutzschalter angegeben werden.
• Bezüglich des Schutzschalters wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Bezüglich eines zweipoligen Schutzschalters mit vier in einem Gehäuse angeordneten Kontaktanschlüssen, die von einem Gehäusesockel gemeinsam umspritzt sind, sind erfindungsgemäß die Kontaktanschlüsse in einer Ebene nebeneinander liegend angeordnet.
• Bezüglich des Verfahrens wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 10. Dazu wird ein eine Anzahl von Funktionsteilen mindestens eines Schutzschalters miteinander verbindender Metallstreifen mit einem Gehäusesockel des Schutzschalters umgespritzt. Anschließend wird der Metallstreifen an einer schalterspezifischen Anzahl von Trennstellen aufge trennt. Dabei wird unter Metallstreifen eine Anzahl von zusammenhängenden Funktionsteilen verstanden, die Bauteile für den Schutzschalter darstellen.
• Bei der Herstellung des Schutzschalters wird zunächst ein Metallstreifen mit an diesem miteinander verbundenen, dem Schutzschalter zugeordneten Funktionsteilen derart umspritzt, dass eine gebildete Spritzform als Gehäusesockel die Funktionsteile teilweise umgibt. Beim Umspritzen des Metallstreifens sind Aussparungen vorgesehen, an denen der Metallstreifen nach Austrocknung des Gehäusesockels aufgetrennt wird und somit die Funktionsteile des Schutzschalters voneinander getrennt werden. Zur Endmontage des Schutzschalters wird der Gehäusesockel unter Bildung eines geschlossenen Schutzschaltergehäuses verschlossen, zweckmäßigerweise mit einer Gehäusekappe. Dies dient insbesondere zum Schutz der Funktionsteile des Schutzschalters.
• Die Umspritzung des Metallstreifens erfolgt zweckmäßigerweise mittels eines Formwerkzeuges. Die Auf- und/oder Abtrennung der Funktionsteile am bzw. vom Metallstreifen erfolgt mittels eines hierfür geeigneten Schneidwerkzeuges. Das Formwerkzeug weist Formelemente auf, die im gespritzten Gehäusesockel oder Sockelspritzteil an solchen Stellen die Aussparung oder Ausnehmung bildet, an denen über die jeweilige Ausnehmung ein Schneidwerkzeug zur Auftrennung eines Verbindungsstegs des Metallstreifens an die jeweilige Trennstelle zwischen den entsprechenden Funktionsteilen zu deren galvanischer Trennung oder elektrischer Isolierung herangeführt werden kann. Zur Bereitstellung des gewünschten Schutzschalters oder -typs wird beispielsweise nur eine bestimmte Trennstelle aufgetrennt, während an einer anderen Trennstelle keine Auftrennung erfolgt.
• In vorteilhafter Ausgestaltung sind am Metallstreifen für den Schutzschalter eine Anzahl von, insbesondere vier, unbeweglichen Funktionsteilen vorgesehen, die als Anschlusskontakte für einen mehrpoligen Anschluss des Schutzschalters ausgebildet sind. Ein einpoliger Schutzschalter wird dann durch Abtrennen zweier Anschlusskontakte hergestellt.
• In zweckmäßiger Weiterbildung ist das Verfahren dazu geeignet, den Fertigungsschritt des Umspritzens des Metallstreifens für mehrere Schutzschalter gleichzeitig durchzuführen. Dazu ist das Formwerkzeug so ausgebildet, dass eine Anzahl von nebeneinander angeordneten und dabei aneinander gereihten Metallstreifen mit jeweils einem korrespondierenden Gehäusesockel gleichzeitig umspritzt werden. Nach Austrocknung der Spritzform werden die miteinander verbundenen und mit den Gehäusesockeln versehenen Metallstreifen separiert. Anschließend werden die Funktionsteile innerhalb der einzelnen Metallstreifen aufgetrennt. Die Auftrennung der Funktionsteile kann auch zeitlich vor der Abtrennung der einzelnen Metallstreifen erfolgen.
• Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die Verwendung eines Metallstreifens mit aneinander gereihten Funktionsteilen eines Schutzschalters bei dessen Herstellung eine erhebliche Kostenreduzierung durch Zeitersparnis erreicht wird. Des Weiteren können in einfacher Weise mehrere Schutzschalter gleichzeitig gefertigt werden, indem nebeneinander angeordnete oder aneinander gereihte Metallstreifen mit den jeweiligen Funktionsteilen gleichzeitig umspritzt werden. Die Auftrennung der mit den Gehäusesockeln umspritzten Metallstreifen in einzelne Schutzschalterbausteine erfolgt durch Auftrennung zwischen den Metallstreifen, ähnlich der Auftrennung der zu separierenden Funktionsteile innerhalb eines Metallstreifens.
• Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
• 1 einen Metallstreifen mit miteinander verbundenen Funktionsteilen eines Schutzschalters,
• 2 einen die Funktionsteile gemäß 1 tragenden Gehäusesockel,
• 3 mehrere aneinander gereihte Metallstreifen gemäß 1,
• 4 einen Schutzschalter gemäß 1 mit thermischem Schutz im Montageendzustand ohne Gehäusekappe, und
• 5 den Schutzschalter nach 4 mit Gehäusekappe.
• Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
• 1 zeigt einen Metall- oder Kontaktblechstreifen M_m mit in dem dargestellten Fertigungsschritt bereits aus einem Stanz- oder Kontaktblech durch Schneid-, Stanz- und/oder Biegearbeiten herausgeformten Funktionsteilen F_n eines Schutzschalters 1. Die Funktionsteile F_n stellen im Wesentlichen Kontaktanschlüsse F₁ bis F₄ dar, mit welchen der Schutzschalter 1 an externe Stromkreise anschließbar ist.
• Weitere Funktionsteile F_n des Schutzschalters 1 sind ein nachfolgend auch als Stützelement bezeichnetes Zwischenstück F₅ und ein Justierelement F₆. Das Zwischenstück F₅ und das Justierelement F₆ sind vorliegend mit dem Kontaktanschluss F₃ über jeweils eine in den Metallstreifen M_m eingeformte stegartige Trennstelle 2 bzw. 3 verbunden. Die Kontaktanschlüsse F₁ und F₂ tragen – vorzugsweise an abgewinkelten oder abgekröpften – Kontaktenden jeweils ein Kontaktelement 4 bzw. 5.
• Die innerhalb des Metallstreifens M_m aneinander gereihten und dabei zweckmäßigerweise in einer Ebene nebeneinander liegend angeordneten Kontaktanschlüsse F₁ bis F₆ sind in dem dargestellten Fertigungsschritt über Trennstellen 6 miteinander verbunden. Die beiden äußeren Kontaktanschlüsse F₁ und F₄ sind über weitere Trennstellen 7 mit einem Streifenabschnitt 8 des Metallstreifens M_m verbunden, so dass die Kontaktanschlüsse F₁ bis F₄ und über diese die Funktionsteile F_n von dem Streifenabschnitt 8 noch in der vorliegenden Position gehalten sind.
• Dieser Streifenabschnitt 8 ist Teil einer in 3 gezeigten übergeordneten Metallstreifeneinheit 9 mit beispielsweise m = 4 gleichen Metallstreifen M_m. 1 zeigt somit einen einzelnen dieser nebeneinander liegenden oder aneinander gereihten Metallstreifen M_m, der bereits von der übergeordneten Metallstreifeneinheit 9 abgetrennt oder aus dieser herausgeschnitten ist.
• 2 zeigt den mit einem Gehäusesockel 10 umspritzten Metallstreifen M_m. Der Gehäusesockel 10 umfasst ein Sockelteil 11 und ein daran zumindest annähernd senkrecht oder rechtwinklig angeformtes Basisteil 12. Das Sockelteil 11 hält dabei die Kontaktanschlüsse F₁ bis F₄ in der dargestellten Position und jeweils beabstandet zueinander. Im Anschluß an die Umspritzung der Funktionsteile F_n werden die Trennstellen 6 zwischen den Kontaktanschlüssen F₁ bis F₄ aufgeschnitten und somit durchtrennt. Ebenso werden die Trennstellen 7 zwischen den beiden äußeren Kontaktanschlüssen F₁ und F₄ im Anschluß an die Umspritzung mit dem Gehäusesockel 10 durchtrennt. Nach der Durchtrennung oder Auftrennung der Trennstellen 7 sind die Kontaktanschlüsse F₁ bis F₄ voneinander separiert und damit galvanisch getrennt, so dass zwischen diesen keine elektrisch leitende Verbindung mehr über die Trennstellen 6 und 7 besteht.
• Der Gehäusesockel 10 weist im Bereich dessen rückwandartig ausgebildeten Basisteils 12 eine erste Wandausnehmung 13 im Bereich zwischen dem Kontaktanschluss F₃ und dem Zwischenstück F₅ auf. Diese Ausnehmung oder Trennöffnung 13 ist derart positioniert und ausgebildet, dass die Trennstelle 2 zwischen dem Kontaktanschluss F₃ und dem Zwischenstück F₅ zumindest teilweise überspannt ist. Eine zweite Ausnehmung oder Trennöffnung 14 ist im Bereich der Trennstelle 3 zwischen dem Kontaktanschluss F₃ und dem Justierelement F₆ angeordnet. Auch diese Trennöffnung 14 überdeckt oder überspannt die zwischen dem Justierelement F₆ und dem Kontaktanschluss F₃ vorgesehene Trennstelle 3 zumindest teilweise, vorzugsweise jedoch wiederum vollständig.
• In der Darstellung gemäß 2 sind diese beiden Trennstellen oder -stege 2 und 3 bereits durchtrennt. Dies ist ersichtlich aus den in Folge des Durchtrennens der Trennstellen 2 und 3 verbleibenden Trennvorsprünge 15.
• Bei der Herstellung mehrerer Schutzschalter 1 wird die in 3 gezeigte, als Halbzeug bereits vorgefertigte Metallstreifeneinheit 9 in ein Formwerkzeug eingelegt und mit den Gehäusesockeln 10 umspritzt. Auch können in einem Ferti gungsschritt die einzelnen Metallstreifen M_m bereits von der Metallstreifeneinheit 9 abgetrennt worden sein. Nach Umspritzen der Metallstreifen M_m bzw. der Metallstreifeneinheit 9 mit den Gehäusesockeln 10 werden die Trennstellen 7 geöffnet oder durchtrennt.
• Bei einer Variante des Schutzschalters 1 ohne thermischen Schutz ist ein Durchtrennen der Trennstellen 2 und/oder 3 nicht erforderlich, so dass dann bei betriebsmäßigem Einsatz des Schutzschalters 1 der Strom direkt vom Kontaktanschluss F₃ auf das Zwischenstück F₅ fließen kann. Eine einpolige Schaltervariante eines Schutzschalters 1 wird erreicht durch Entfernen der Kontaktanschlüsse F₂ und F₄. Ein zweipoliger Schutzschalter 1 weist die vier vom Gehäusesockel 10 gemeinsam umspritzten Kontaktanschlüsse F₁ bis F₄ auf. Dabei sind die Kontaktanschlüsse F₁ bis F₄ in einer Ebene nebeneinander liegend und somit plan zueinander angeordnet.
• Bei einer Schaltervariante in Form eines mehrpoligen Schutzschalters 1 mit thermischem Schutz werden die Trennstellen 2 und 3 durchtrennt. In diesem Bereich ist dann ein Bimetall 17 angeordnet, wie dies aus 4 ersichtlich ist. Zudem sind an das Zwischenstück F₅ eine Kontaktfeder 18 und an den Kontaktanschluss F₄ eine Kontaktfeder 19 elektrisch leitend angebracht. Die Kontaktfedern 18 und 19 stehen freiendseitig in Überdeckung mit den Kontaktelementen 4 und 5 der Kontaktanschlüsse F₁ bzw. F₂.
• Zur Justierung des Bimetalls 17 dient das Justierelement F₆. Hierzu ist das Justierelement F₆ über eine Justieröffnung 20 im Basisteil 11 zugänglich. Die Justieröffnung 20 und die Trennöffnung 14 können dabei ineinander übergehen, wie dies in 2 dargestellt ist.
• Eine mit einer Spiralfeder 21 federbelastete Schaltwippe 22 ist drehbeweglich gehalten auf einer Drehachse 23, die an das Basisteil 12 des Gehäusesockels 10 angeformt ist. Die Schaltwippe 22 ermöglicht nach Art eines Handauslösers so wohl das manuelle Einschalten als auch ein manuelles Ausschalten des Schutzschalters 1.
• Ein mit dem Bimetall 17 gekoppelter Schieber 24 ist in einer langlochartigen Ausnehmung 25 des Gehäusesockels 17 schiebebeweglich geführt (2). Mittels des Schiebers 24 werden durch Einschalten des Schutzschalters 1 über die Schaltwippe 22 die Kontakte zwischen den Kontaktfedern 18, 19 und den Kontakten 4 bzw. 5 geschlossen. Im Falle einer Überstromauslösung wird in Folge einer Erwärmung des Bimetalls 17 dieses ausgebogen mit der Folge, dass der Schieber 24 um dessen Schieberlängsachse verdreht und damit die Kontakte 4, 18 bzw. 5, 19 geöffnet werden. Gleichzeitig bewegt sich die im Einschaltzustand bei geschlossenen Kontakten 4, 18 und 5, 19 vorzugsweise verrastete Schaltwippe 22 in die dargestellte Ausschaltstellung.
• 4 zeigt den Schutzschalter 1 mit einer auf den Gehäusesockel 10 aufgerasteten Gehäusekappe 26. Aus dem die Gehäusekappe 26 und den Gehäusesockel 10 gebildeten Gehäuse des Schutzschalters 1 stehen unter- oder bodenseitig die Kontaktanschlüsse F₁ bis F₄ in einer Ebene nebeneinander liegend und somit miteinander fluchtend heraus. Die Gehäusekappe 26 weist oberseitig eine Gehäuseöffnung 27 auf, in der die als Betätigungselement dienende Schaltwippe 22 dreh- oder schwenkbeweglich montiert ist. An der Gehäusekappe 26 vorgesehene Rastelemente 28 dienen zur Verrastung und somit zur Fixierung des Schutzschalters 1 in einer Einbau- oder Montageöffnung.

1

Schutzschalter

2, 3

Trennstelle/-steg

4, 5

Kontaktelement

6, 7

Trennstelle/-steg

8

Streifenabschnitt

9

Metallstreifeneinheit

10

Gehäusesockel

11

Sockelteil

12

Basisteil

13, 14

Trennöffnung

15, 16

Trennvorsprung

17

Bimetall

18, 19

Kontaktfeder

20

Justieröffnung

21

Spiralfeder

22

Schaltwippe

23

Drehachse

24

Schieber

25

Ausnehmung

26

Gehäusekappe

27

Gehäuseöffnung

28

Rastelement

F₁

Funktionsteil

F_1–4

Kontaktanschluss

F₅

Zwischenstück

F₆

Justierelement

M_m

Metallstreifen

Claims (14)

1. Schutzschalter (1) mit einer Anzahl von in einem Gehäuse (10, 25) angeordneten Funktionsteilen (F_n), die von einem Gehäusesockel (10) umspritzt sind, der mindestens eine Trennöffnung (13, 14) umfasst, die eine Trennstelle (2, 3) zwischen einem ersten Funktionsteil (F₃) und einem zweiten Funktionsteil (F₅, F₆) zumindest teilweise überspannt.
2. Schutzschalter nach Anspruch 1, bei dem die Funktionsteile (F_n) teilweise vom Gehäusesockel (10) umspritzt und von diesem gehalten sind.
3. Schutzschalter nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Gehäusesockel (10) ein Sockelteil (11) sowie ein an dieses angeformtes und hierzu im Wesentlichen senkrecht verlaufendes Basisteil (12) aufweist.
4. Schutzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer von einer ersten Trennöffnung (13) überspannten Trennstelle (2) zwischen einem als Kontaktanschluss (F₃) ausgebildeten Funktionsteil (F_n) und einem als Zwischenstück (F₅) ausgebildeten Funktionsteil (F_n).
5. Schutzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer von einer zweiten Trennöffnung (14) überspannten Trennstelle (3) zwischen einem als Kontaktanschluss (F₃) ausgebildeten Funktionsteil (F_n) und einem als Justierelement (F₆) ausgebildeten Funktionsteil (F_n).
6. Schutzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer Anzahl von als Kontaktanschlüsse (F₁ bis F₄) ausgebildeten Funktionsteilen (F_n).
7. Schutzschalter nach Anspruch 6, bei dem die Kontaktanschlüsse (F₁ bis F₄) aus dem Sockelteil (11) herausragen und in Richtung des Basisteils (12) in den Gerätesockel (10) zumindest teilweise hineinragen.
8. Schutzschalter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einer den Gehäusesockel (10) abdeckenden Gehäusekappe (26).
9. Zweipoliger Schutzschalter (1) mit vier in einem Gehäuse (10, 26) angeordneten Kontaktanschlüssen (F₁ bis F₄), die von einem Gehäusesockel (10) gemeinsam umspritzt sind, wobei die Kontaktanschlüsse (F₁ bis F₄) in einer Ebene nebeneinander liegend angeordnet sind.
10. Verfahren zur Herstellung eines Schutzschalters (1), – bei dem ein eine Anzahl von schalterspezifischen Funktionsteilen (F_n) miteinander verbindender Metallstreifen (M_m) mit einem Gehäusesockel (10) umgespritzt wird, und – bei dem anschließend der Metallstreifen (M_m) an einer schalterspezifischen Anzahl von Trennstellen (2, 3, 6, 7) aufgetrennt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem zwischen einer Anzahl von als Kontaktanschlüsse (F₁ bis F₄) ausgebildeten Funktionsteilen (F_n) vorgesehene Trennstellen (6) des Metallstreifens (M_n) aufgetrennt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem eine Trennstelle (2) zwischen einem als Zwischenstück (F₅) und einem als Kontaktanschluss (F₃) ausgebildeten Funktionsteil (F_n) des Metallstreifens (M_m) aufgetrennt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem eine Trennstelle (3) zwischen einem als Justierelement (F₆) und einem als Kontaktanschluss (F₃) ausgebildeten Funktionsteil (F_n) des Metallstreifens (M_m) aufgetrennt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, bei dem die Trennstelle (2, 3) über eine Sockelöffnung (13 bzw. 14) des Gehäusesockels (10) aufgetrennt wird.