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Antriebsvorrichtung für elektrische Schaltgeräte Gegenstand der Erfindung
ist ein Schalterantrieb mit von einem Kraftspeicher in gleichbleibender Umlaufrichtung
angetriebener Kurbel zur Betätigung der Schaltwelle und mit die Auslösewalle des
Schaltschlosses in Abhängigkeit vom Spannzustand des Kraftspeichers sperrender bzw.
freigebender Steuereinrichtung.
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Eine der möglichen. Ausführungsformen eines Schalterantriebs dieser
Gattung ist in Abb. 1 und 2 der Zeichnung im Auf- und Seitenriß dargestellt. Als
Kraftspeicher dient hierbei eine schraubenförmig gewundene Biegefeder 1, die einerseits
an das von der Federtrommel 2 gebildete Widerlager 3 und andererseits in die Spannwelle
4 eingehängt ist. Die Spannwelle ist im Rahmen 5 und in der Trommel 2 drehbar gelagert
und steht z. B. über ein selbsthemmendes Getriebe mit einem Hand- bzw. Motoraufzug
in Verbindung. Das Widerlager 3 sitzt fest auf der Kurbelwelle 6, die über Kurbel
7, Kurbelstange 8 und Schwinge 9 die Schaltwelle 10 eines Stromunterbrechers, z.
B. eines ölarmen Strömungsschalters, betätigt. Das Schaltschloß besteht im wesentlichen
aus der auf der Kurbelwelle 6 befestigten Scheibe 11, die mit diametral gegenüberliegenden
Anschlägen 12 und 13 versehen ist, sowie aus dem auf der Achse 14 schwenkbar gelagerten
Sperrhebel. 15 und der Auslösewalle 16. Der Ansatz 12 stützt sich in der
dargestellten Ausschaltstellung an der Rolle 17 des Sperrhebels 15 ab, der seinerseits
am Halbsegment 18 der Auslösewelle 16 verklinkt ist.
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Wird die Ausl'ösewelle 16 im Uhrzeigersinn (Abb. 2) gedreht, so gibt
das Halbsegment 18 den Sperrhebel 15 frei. Unter der Einwirkung des gespannten Kraftspeichers
1 wird der Sperrhebel 15 sodann durch den Anschlag 12 an der Rolle 17 ausgeschwenkt.
Infolgedessen führt die Kurbel ? in Pfeilrichtung D eine Drehbewegung von 180° aus
und bewegt die Schaltwelle 10 in die strichpunktiert eingezeichnete Einschaltstellung.
In dieser stützt sich nunmehr der Anschlag 13 an der Rolle 17 des zwischenzeitlich
in die Ausgangslage zurückgeführten und wieder im Halbsegment 18 verklinkten Sperrhebels
15 ab. Das Ausschalten und gegebenenfalls nochmalige Ein- und Ausschalten bei Kurzunterbrechung
verläuft in sinngemäßer Weise.
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Um bei eingeschaltetem Schalter ein nochmaliges unzulässiges Auslösen
des Einschaltschlosses zu verhindern, ist es von einem Schalterantrieb ähnlicher
Konstruktion her schon bekannt, eine Steuereinrichtung in Form einer auf einem Gewinde
der Kuxbalwelle angeordneten Verschiebemutter vorzusehen, die von Teilen der Spannvorrichtung
in axialer Richtung verschiebbar geführt ist und die bei beginnender Drehung der
Kurbelwelle in die Einschaltstellung über einen am Getrieberahmen gelagerten Schwenkhebel
die »Ein«-Auslösewelle sperrt. Diese wird von der Verschiebemutter bzw. dem Schwenkhebel
erst wieder freigegeben, wenn die Ausschaltung vollzogen und auch der Kraftspeicher
wieder voll nachgespannt ist. Bei einer anderen bekannten Antriebsvorrichtung hat
man die Verschiebemutter auch schon dazu benutzt, die »Ein«-Auslösung erst nach
einer Ein- und Ausschaltung zu sperren, und zwar so, daß dann nur noch Kurzschlußauslösung
möglich ist. Die bekannten Ausführungen befriedigen deshalb noch nicht ganz, weil
dabei die Sperrstellungen des Steuerelementes nicht immer eindeutig festzulegen
sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den Schalterantrieb der eingangs dargelegten
Gattung so auszubilden, daß das die »Ein«-Auslösewelle bei gespanntem Kraftspeicher
freigebende Steuerglied der Steuereinrichtung mit weiteren, die »Ein«-Auslösewelle
für die Dauer des Einschaltvorganges sperrenden Steuerelementen so zusammenwirkt,
daß die Auslösewelle weiterhin auch bei wieder gespanntem Kraftspeicher bis zur
vollzogenen nächsten Ausschaltung gesperrt bleibt. Erfindungsgemäß wird dies dadurch
erreicht, daß die Steuereinrichtung aus einem mit der Kurbel exzentrisch umlaufenden
Steuersegment, das in der Ausschaltstellung von einem mit der Spannwelle umlaufenden
Hebel am Ende der Spannbewegung vorschwenkt wird und dabei eine die »Ein« Auslösewelle
sperrende Steuerwelle dreht, und einem in Abhängigkeit
von der
Kurbelstellung bewegten, mit einer auf der Steuerwelle lose gelagerten Verriegelungsscheibe
gelenkig verbundenen Steuerhebel besteht. Wird nunmehr der Kraftspeicher in der
Einschaltstellung irrtümlich oder auch bewußt, z. B. von Hand, nachgespannt, so
ist im Gegensatz zu dem erwähnten bekannten Antrieb bei dem neuen Schalterantrieb
unter keinen Umständen mehr eine Fehlauslösung des Einschaltschlosses möglich. Die
erfindungsgemäße Ausführung hat infolge der von den Steuermitteln nur in parallelen
Ebenen auszuführenden Schwenkbewegungen neben anderen den Vorzug äußerst hoher Steuergenauigkeit
gegenüber der bekannten Anordnung mit Verschiebemutter, bei der als Steuerweg nur
der relativ kleine Axialhub der Mutter zur Verfügung steht, der erst noch in eine
Schwenkbewegung eines Hebels umgewandelt werden muß. Somit ist für ein hohes Maß
an einwandfreiem und zuverlässigem Ablauf der Schaltvorgänge Sorge getragen.
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Wird die AuslöseweIle des Schalterantriebs mittels Gestänge betätigt,
so kann entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung das den Einschaltimpuls
übermittelnde Gestänge zum Sperren der Auslösewelle vorteilhaft mit dem darauf sitzenden
Betätigungshebel bzw. dessen Gelenkbolzen außer Eingriff gebracht werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der Zeichnung
hervor. Die erfindungsgemäße Weiterbildung des eingangs an Hand der Abb. 1 und 2
erläuterten Antriebs ist in den Abb. 3 bis 6 dargestellt. Die Abb. 7 und 8 zeigen
die neue Steuereinrichtung im Zusammenhang mit einem Schalterantrieb besonders vorteilhaft
abgewandelter Konstruktion.
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In den Abb. 3 bis 6 bezeichnet wiederum 2 die Federtrommel, 4 die
Spannwelle, 6 die Kurbelwelle und 16 die Auslösewelle. Die Auslösewelle 16 ist mit
einem Betätigungshebel 19 versehen, dessen Gelenkbolzen 20 mit dem »Ein«-Auslösegestänge
21 und dem »Aus« Auslösegestänge 22 im Eingriff steht. Im Rahmen 5 ist die Steuerwelle
23 drehbar gelagert, auf der die Sperrscheibe 24 befestigt ist. Die Steuerwelle
wird in der Ausschaltstellung und bei entspanntem Kraftspeicher, wie dargestellt,
unter Wirkung der Feder 25 am Anschlag 26 gehalten. Der an der Sperrscheibe 24 vorgesehene
Mitnehmer 27 hebt dabei das »Ein«-Auslösegestänge 21 vom Gelenkbolzen 2 e des Betätigungshebels
19 ab, und zwar entgegen der Kraft der Feder 28. Der Abhebeweg ist durch den am
Betätigungshebel 19 vorgesehenen Anschlag 29 begrenzt. Zunächst kann also nicht
eingeschaltet werden. Um ein. Auslösen des Einschaltschlosses durch das »Aus« Auslösegestänge
22 zu verhindern, kann. beispielsweise eine in Abhängigkeit von der Stellung der
Schaltwelle 10 wirkende Sperrvorrichtung vorgesehen sein, die jedoch nicht in die
mit aufgenommen ist.
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Mit der Steuerwelle 23 wirkt über den darauf sitzenden Rollenhebel
30 das auf der Federtrommel 2 exzentrisch und schwenkbar gelagerte Steuersegment
31 zusammen, das von der Rückzugfeder 32 an der auf der Spannwelle 4 gelagerten
Buchse 33 gehalten wird. Als weiteres Steuerelement wirkt auf die Steuerwelle 23
noch der Steuerhebel 34, der auf der am Rahmen 5 angeordneten Achse 35 schwenkbar
gelagert ist. Er steht über die Lasche 36 in gelenkiger Verbindung mit einer auf
der Steuerwelle 23 lose drehbar gelagerten Verriegelungsscheibe 37 und weist eine
Führungsrolle 38 auf. Diese wird unter dem Einfluß der gespannten Feder 39 an die
an der Federtrommel 2 vorgesehene Kurvenbahn 40 gedrückt, und zwar in der gezeichneten
AusschaltsteIlung an deren Abflachung 41. Der Steuerhebel 34 betätigt also die Verriegelungsscheibe
37 in Abhängigkeit von der Stellung der Kurbel 7. Die Verriegelungsscheibe
37 hat einen Anschlag 42, der sowohl auf das »Ein«-Auslösegestänge 21 als auch auf
die Sperrscheibe 24 einzuwirken vermag.
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Das Spannen des Kraftspeichers 1 erfolgt durch Drehen der Spannwelle
4 um 360° in Richtung des Pfeiles D. Auf der Spannwelle 4 ist der Mitnehmerhebel
43 befestigt, der die Rolle 44 trägt. Gegen Ende des Spannvorganges kommt die Rolle
44 vor dem Ansatz 45 des Steuersegments 31 zu liegen. Hierbei wird das Steuersegment
entgegen der Wirkung der Rückstellfeder 32 in die in Abb. 4 strichpunktiert eingezeichnete
Stellung verschwenkt. Seine Steuerflanke 46 verdreht am Rollenhebel 30 die Steuerwelle
23 entgegen der Federkraft 25 vom Anschlag 26 weg. Gleichzeitig gibt der Mitnehmer
27 der Sperrscheibe 24 das »Ein«-Auslösegestänge 21 frei, das sodann
von der Feder 28 mit dem Gelenkbolzen 20 des Betätigungshebels 19 in Eingriff gebracht
wird, wie dies in Abb. 5 strichpunktiert dargestellt ist. Der Schalterantrieb kann
somit nunmehr durch Betätigung des Gestänges 21 eingeschaltet werden. Ist das Einschaltschloß
ausgelöst, so bewegen die Federtrommel 2, die Kurbelwelle 6 und die Kurbel 7 während
einer Drehung um 180° in Richtung des Pfeiles D den Schalter in, die Einschaltstellung.
Die Rückzugfeder 32 holt währenddessen das Steuersegment 31 wieder in die Ausgangslage
zurück; die ihm innewohnende kinetische Energie wird dabei von den am Mitnehmerhebel
43 vorgesehenen Pufferrollen 47 aufgenommen. Bei Beginn der Drehbewegung der Federtrommel
n läuft der Steuerhebel 34 auf die Kurvenbahn 40. Er wird dabei verschwenkt und
verdreht seinerseits die Verriegelungsscheibe 37. Der Anschlag 42 der Verriegelungsscheibe
hebt hierbei das »Ein«-Auslösegestänge 21 vom Gelenkbolzen 20 ab und kommt vor die
Sperrscheibe 24 zu liegen. Die Steuerwelle 23 verbleibt daher nach wie vor in ihrer
Schwenklage. Der zwischen dem Drehbeginn der Federtrommel und dem Erreichen der
vollen Schwenklage des Steuerhebels 34 liegende Zeitunterschied wird durch entsprechende
Formgebung der Steuerflanke 46 des Steuersegments 31 ausgeglichen. Man erkennt somit,
da.ß die »Ein«-Auslösung mit Hilfe des Steuerhebels 34 bis zum Ende der nachfolgenden
Ausschaltung, die nur durch Betätigung des Gestänges 22 ausgelöst werden kann, gesperrt
bleibt, wobei es gleichgültig ist, ob der Kraftspeicher 1 nur durch eine halbe Umdrehung
der Welle 4 nachgespannt wird oder nicht. Hat der Antrieb die Ausschaltstellung
erreicht, so wird der Steuerhebel 34 von der Feder 39 in die Abflachung 41 zurückgezogen.
Der Anschlag 42 gibt die Sperrscheibe 24 frei. Daher dreht die Feder 25 die Steuerwelle
23 zum Anschlag 26 zurück, und der auf der Sperrscheibe 24 sitzende Mitnehmer 27
hält das »Ein«-Auslösegestänge 21 weiterhin in der entkuppelten Lage. Damit hat
der Antrieb wieder seine Ausgangsstellung erreicht.
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Der auf der Spannwelle 4 befestigte Mitnehmerhebel 43 trägt noch eine
Sperrolle 48, die, wie Abb. 6
zeigt, mit einer kräftigen Sperrklinke
49 zusammenarbeitet. Die Sperrklinke ist an der im Rahmen 5 befestigten Achse 50
schwenkbar gelagert und wird von der Feder 51 am Anschlag 52 gehalten. Sie hat die
Aufgabe, für die Spannwelle 4 bei vollständig gespanntem Kraftspeicher 1 eine definierte
Endstellung zu schaffen. Überschreitet man nämlich z. B. beim Spannen von Hand unbeabsichtigt
diese Endstellung, so würde das infolgedessen zusätzlich erzeugte Federmoment, das
recht beträchtlich sein kann, sich auf das Einschaltschloß übertragen und die Auslösekraft
unnötig erhöhen. Die Sperrklinke wird von dem auf der Steuerwelle 23 sitzenden Nocken
53 in der in Abb. 6 strichpunktiert gezeichneten Lage verriegelt, und zwar in dem
Augenblick, in dem das Steuersegment 31 die Steuerwelle 23 bei gespanntem Kraftspeicher
verschweukt, wie dies oben geschildert wurde. Der vor der Sperrolle 48 liegende
Ansatz 54 der Sperrklinke 49 ist so geformt, daß die Sperrklinke nach Freigabe durch
den Nocken 53 bei Drehung der Spannwelle 4 in Richtung des Pfeiles D von der Rolle
48 selbsttätig entgegen der Kraft der Feder 51 ausgeschwenkt wird. Außer der Verriegelung
der Sperrklinke 49 kann die Steuerwelle 23 auch noch weitere Funktionen übernehmen.
Beispielsweise kann sie einen im Stromkreis einer eventuell vorgesehenen »Ein«-Auslösespule
liegenden Kontakt betätigen, so daß auch von der Spule her kein unzulässiger Einschaltimpuls
gegeben werden kann. Auch hat man die Möglichkeit, mit Hilfe der Steuerwelle einen
die Spannwelle 4 antreibenden Druckluft- oder Elektromotor in Gang zu setzen, z.
B. mittels eines Kontaktes oder eines elektromagnetischen Ventils. Ferner kann die
Steuerwelle auch Vorrichtungen betätigen, die den Spannzustand des Kraftspeichers
1 elektrisch und/oder mechanisch melden bzw. anzeigen.
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Die Anwendung der neuen Steuereinrichtung ist nicht auf den Schalterantrieb
nach Abb. 1 und 2 der Zeichnung beschränkt. Sie kann viehnehr in Erweiterung des
Erfindungsgedankens auch bei einer Antriebsvorrichtung besonders vorteilhaft abgewandelter
Konstruktion, wie sie die Abb. 7 und 8 zeigen, zum Einsatz kommen. Wie aus der schloßseitigen
Ansicht nach Abb. 7 hervorgeht, ist hierbei die Kurbelstange 8 a teleskopartig ausziehbar
ausgebildet und durchsetzt eine an den beiden Kurbelstangenenden eingehängte Zugfeder
55. Diese wird vom Kraftspeicher 1 gespannt und übernimmt das Ausschalten des Stromunterbrechers.
Zu diesem Zweck weist die auf der Kurbelwelle 6 sitzende Scheibe 11 nur mehr einen
einzigen Anschlag 12 a auf. Infolgedessen führt die Kurbel 7 - sobald der mit der
Scheibe 11 zusammenwirkende Sperrhebel 15a von der »Ein«-Auslösewelle 16a
freigegeben ist - unter der Wirkung des gespannten Kraftspeichers 1 eine durchlaufende
Drehbewegung von 360° im Sinne des Pfeiles D aus. Zunächst drückt sie auf einem
Weg von etwa 180° über die Kurbelstange 8a und die Schwinge 9 die Schaltwelle 10
in die Einschaltstellung E, in der die Schaltwelle vom Ausschaltschloß verrastet
wird. Dieses besteht aus dem auf der Schaltwelle 10 befestigten Stützhebel 56 und
dem im Rahmen 5 am Punkt 57 schwenkbar gelagerten Sperrhebel 15b, der die
mit dem Stützhebel zusammenwirkende Halbwelle 58 aufweist und der an der Aus«-Auslösewelle
16b verklinkt ist. Während des restlichen Winkelweges von 180° zieht die Kurbel?
die Kurbelstange 8 a teleskopartig auseinander und spannt dadurch die Ausschaltfeder
55. In der Kurbelendstellung stützt sich der Ansatz 12a wieder am Sperrhebel
15a ab, der zwischenzeitlich an der Welle 16 a verklinkt wurde. Durch
Drehen der Welle 16 b
im Gegenuhrzeigersinn kann dann die Ausschaltung eingeleitet
werden.
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In Verbindung mit dem vorstehend erläuterten Schalterantrieb ändert
sich nichts im Aufbau der an Hand der Abb. 3 bis 6 beschriebenen Steuereinrichtung
und in der Wirkungsweise ihrer einzelnen Glieder. Wie in Abb. 8 dargestellt ist,
hebt im Ausschaltzustand und bei entspanntem Kraftspeicher 1 die Steuerwelle 23
mit Hilfe der Sperrscheibe 24 das Gestänge 21 vom Gelenkbolzen 20 des auf der »Ein«-Auslösewelle
16a angeordneten Betätigungshebels 19a ab, so daß zunächst nicht eingeschaltet,
sondern nur der Kraftspeicher 1 gespannt werden kann. Bei gespanntem Kraftspeicher
wird die Welle 23 vom Steuersegment 31 her (vgl. Abb. 4) im Uhrzeigersinn umgesteuert,
wobei das Gestänge 21 mit dem Hebel 19a in Eingriff kommt (strichpunktiert eingezeichnet).
Ist ein Einschaltimpuls auf die »Ein«-Auslösewelle 16a gegeben, so verschwenkt die
Kurvenbahn 40 bei Drehung der Trommel 2 den Steuerhebel 34. Dieser hebt dabei mittels
Verriegelungsscheibe 37 das Gestänge 21 wieder vom Betätigungshebel 19 a ab und
hält ferner die Steuerwelle 23 in ihrer Schwenklage fest. Erst wenn die Kurbel 7
ihre volle Umdrehung von 360° beendet hat, kehren Steuerwelle 23 und Steuerhebel
34 in ihre Ausgangslage zurück. Der Kraftspeicher 1 kann dann nachgespannt werden,
gleichwohl, ob schon wieder ausgeschaltet ist oder nicht. Um ein Auslösen des Einschaltschlosses
unmöglich zu machen, solange nicht die nächstfolgende Ausschaltung vollzogen ist,
ist als weiteres Steuerelement auf der Schaltwelle 10 ein Nocken 59 befestigt, der
das »Ein«-Auslösegestänge 21 vom Betätigungshebel, 19a in der Einschaltstellung
abhebt. Weiterhin ist dafür gesorgt, daß in Abhängigkeit von der Stellung der Kurbel
? bei eingeschaltetem Stromunterbrecher nicht ausgeschaltet werden kann, ehe nicht
die Ausschaltfeder 55 völlig gespannt, d. h. die Kurbel in ihre Ausgangslage zurückgekehrt
ist. Diese Aufgabe erfüllt der Steuerhebel 34 zusätzlich. Er ist deshalb mit einem
Ansatz 60 versehen, der für die Dauer einer vollen Kurbelumdrehung vor die
Stirnseite des auf die »Aus«-Auslösewelle 16 b mittels Betätigungshebels
19 b wirkenden Gestänges 22 zu liegen kommt - wie dies strichpunktiert angedeutet
ist-, so daß das Gestänge während dieser Zeitspanne blockiert ist.