DE1615044A1 - Motorantrieb fuer Schalter,insbesondere fuer elektrische Selbstschalter - Google Patents

Description

WESTINGHOUSE Erlangen, den 20.6.66

Electric Corporation Werner-von-Siemens-Str. 50

' Pittsburgh

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Motorantrieb für Schalter, insbesondere für elektrische Selbstschalter

(Für diese Anmeldung wird die Priorität der entsprechenden US-Anmeldung. Serial No. 471 825 vom 14.7*1965 beantragt.)

Die Erfindung bezieht sich auf einen Motorantrieb für Schalter, insbesondere für elektrische Selbstschalter. Bei derartigen Schaltern solL durch die Erfindung die funktionsmäßige Verbindung eines gekapselten Schalters mit einem kompakten, beispielsweise an der Vorderseite des Schalters angesetzten Motorantriebes verbessert werden und vielseitige Anwendungsmöglichkeiten zulassen. Dies wird bei dem Gegenstand der Erfindung auf besonders einfache Ä'eise dadurch erreicht, daß zwischen Motorantrieb und Schalter eine Frikti cnskupplung. eingeschaltet ist. Besonders vorteilhaft ist es, außer der [.ictorbetutigung eine Handbetätigung des Schalter« zu üs'Ui'Cglichnn, wenn die Frikti oriskupplung stellungsabhängig von

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den zu kuppelnden Teilen zueinander verschiedene* Friktionskräfte aufweist, wobei zur freien Bewegung des Betätigungshandgriffes die Friktionskraft in· den Endstellungen des Schalters klein ist.

Um den Antrieb für verschiedene Schaltertypen auf einfache Weise verwendbar zu machen, werden Mittel zur Einstellung der Priktionskräf t vorgesehen.

Beschädigungen des Schalters, insbesondere des Betätigungshandantriebsmechanismus werden dadurch vermieden, daß der Motorantrieb so abgeschaltet wird, daß der Auslauf unter Berücksichtigung der Schwungmassen in Stellungen kleiner Priktionskräfte erfolgt.

Weitere Merkmale der Erfindung sind aus den Ansprüchen zu ersehen.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung beschrieben und erfindungswesentliche Merkmale erläutert.

Es zeigens

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Teil des erfindungsgemäßen Schalters.

Fig. 2 eine Seitenansicht des elektrischen Schalters nach Fig. 1

teilweise im Schnitt,
Fig..3 eine schematische Darstellung der Einzelteile deü Schalters

nach Fig. 1 und 2,
Fig» 4 eine schematische Darstellung,insbesondere der Steuerkrei.se

der erfindungsgemäßen Einrichtung, Fig. 5 eine Verlängerung des Betätigungshandgriffes wie ;?in Ln den Beispielen nach Fig. 1 und.2 enthalten ist,

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Pig. 6 einen Grundriß des Betätigungsarmes wie in Fig. 1 und 2 enthalten,

Fig. 7 einen Grundriß des Antriebsarmes nach. Pig. 1 und 2_t Fig. 8 eine Seitenansicht des Antriebsarffles entsprechend Fig. 7, Fig. 9 eine Schnittansicht entsprechend der Linie IX - IX nach Γθ.έ>· /,

Fig.U einen Schnitt entlang der Linie X-X nach Fig. 11 und Fig.11 teilweise im Schnitt die Antriebswelle und mit ihr verbundene Teile.

Aus den Flg. 1 und 2 ist eine Schalteranordnung 3» die aus dem nicht näher ersichtlichen Schalter 5 und dem Motorantrieb _V7 besteht, ersichtlich. Der Schalter 5 Ist gekapselt» wobei die Kapselung aus gepreßtem Isolierstoff besteht und ein isolierter Betätigungshandgriff 13 durch eine passende, an der Frontseite des Isoliergehäuses 14 vorgesehene öffnung hindurchragt. Der Betätigungshandgriff I3 besitzt zwei Endstellungen entsprechend dem geschlossenen und dein geöffneten Schalter 5, Die öffnung für den Betätigungshandgriff 13 nach der Frontseite T4 des Gehäuses 11 ist mit einem verstärkten handteil 14a versehen.

Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, ist der Hebel 13 am gehäusefesten Punkt 15 drehbeweglich gelagert und durch eine Übertotpunktfeder 1/7 belastet. Wenn die Kontakte 19 durch die Kontaktbrücke 21 überbrückt sind und der Betätigungshandgriff 13.in der entsprechenden Endstellung liegt, werden bei überstrom durch einen durch die Spule 23 beaufschlagten Stößel 25 die Hebelteile 29 und 31 voneinander getrennt* wodurch die Kontaktbrücke 21 durch die Feder 33

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an einen Anschlag 34 gezogen wird. Der üchalter 5 besitzt Freiauslösung, so daß der Betätigungshandgriff 13 erst in die Aus-Stellung gebracht werden muß, um die Hebelteile 29 und 31 wieder zu verbinden.

Anschläge 35 begrenzen die Bewegung des Betätigungshandgriffes 13 in beiden Richtungen.

Der Motorantrieb 7 besteht aus einem starren, im wesentlichen U-förmigen metallischen Tragglied 37 mit einem Steg 38 und seitlichen Schenkeln 39· Der dteg 38 ist mit der Frontseite des Gehäuses 11 mittels Schrauben 40 verbunden. Durch eine Öffnung 41 im Steg 38 ragen die vorstehenden Händer 14a der Öffnung für den Betätigungshandgriff 13. Eine Motortragplatte 42 ist mit einem Schenkel 39 fest verbunden. Der reversib]e Antriebsmotor 43 ist mit einer Welle 45» wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, versehen, durch die ein Getriebe 47 angetrieben wird, das über die Abtriebswelle 49 mit dem üetätigungshandgriff 13 in Verbindung steht. Der Motor 43 ist in geeigneter Weise mit dem Getriebekasten 50, der seinerseits an der Tragplatte 42 angeordnet ist, befestigt. Die Rotationsachse der Abtriebswelle 49 ist mit 51 bezeichnet. Eine drehbare Frikticns-Dcheibe 55 ist auf der Welle 49 Jßit einem Keil '57 befestigt. Das Friktionsglied besteht aus einer Scheibe mit der Mittelachse 61. Diese Scheibe ist exzentrisch angeordnet, d.h. die Rotationsache 51 der Abtriebswelle 49 fällt nicht mit der Mittelachse 61 der Friktionsscheibe 5'.< zusammen. Der Außenmantel der Friktionsscheibe ist mit einer die Friktion begünstigenden Oberfläche versehen.

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Die Friktionsseheibe 55 arbeitet mit einem Antriebsarm 63 zusammen, der seinerseits über einen Hebel 65 mit'einer Betätigungshandgriffverlängerung 67 in Verbindung steht.

Wie aus den Fig. 7 bis 1Ü zu ersehen ist, besitzt die metallische Grundplatte des Antriebsarmes 63 eine Öffnung 69» mittels der der Antriebsarm 63 auf der Welle 49 beweglich, geführt ist. Ein auf der Welle 49 geführter Träger 71, siehe Fig. 11, ist zwischen der Friktionsscheibe 55 und dem Antriebsarm 63 gelagert. Zwei sich radial erstreckende Antriebsarmteile des Antriebsarmes 63 sind mit einer Öffnung 73 versehen, die senkrecht zur Achsrichtung der Welle 49 verläuft. An der der Öffnung 69 zugewandten Seite der Öffnung 73 ist ein Teil 77 eines Bremsschuhes 75 verschieblich gelagert. Am Teil 77 greift eine Feder 79» siehe Fig. 10, an, die sich andererseits an einer in die öffnung 73 eingedrehten Schraube 81 abstützt.

Die Bremsschuhe 75 sind mit einer konvexen Oberfläche versehen, auf der Asbest oder ein anderer geeigneter Bremsbelag aufgebracht ist, und kcmmenKit der Oberfläche 59 eier Friktionsscheibe 55 in Berührung. Durch Verstellen der Schraube 81, von der dem Bremsschuh abgewandten Seite der Öffnung 73 aus₅ kann die Federkraft und damit die stärke der Friktion zwischen dem Bremsschuh und der Oberfläche 59 der Scheibe 55 eingestellt werden» Der Betätigungsarm 65 nach Fig. 6 ist mittels Schrauben 85 mit dein Antriebsarm 63» siehe Fig. 1, verbunden. Der Betätigungsarm 65 ist mit einer Öffnung 87 versehen ο Beim Betätigen dos Motorantriebes 7 steht die Verlängerung 67 des Betätigimgsbandgriffes 13

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über die öffnung 87 mit dem Betätigungsarm 65 in kraftschlüssiger Verbindung.

Wie aus Fig_o 1, 2 und 5 zu ersehen ist, ist die Verlängerung 67 aus Isoliermaterial hergestellt und besitzt eine Öffnung 89, die das Ende des Betätigungshandgriffes 13 aufnimmt. Die beiden Teile sind durch eine Schraube 91 fest miteinander verbunden. Der obere Teil 93 der Verlängerung 67 steht mit der Öffnun'g 87 des Antriebsarmes 65 in Verbindung. Eine Öffnung 95 am Teil 93 ist zur Aufnahme eines zapfenartigen Ansatzes 131 einer werkzeugähnliehen, mit einem Handgriff 129 versehenen Antriebsstange vorgesehen. Die Antriebsstange 127 kann somit leicht vom Schalterantrieb entfernt werden. Bei eingesetzter Stange 127 kann unabhängig vom Motorantrieb der Schalter 5 in beide Betriebsstellungen gebracht werden.

Aus Fig. 11 ist zu ersehen, daß eine mit einem Schalter in Verbindung stehende Nockenscheibe 97 mit der Betätigungswelle 49 unverdrehbar gekuppelt ist. Die Nockenbahn 101 der Scheibe 97 ist aus Fig. 1 zu ersehen und besteht aus einem erhöhten 101 und einem vertieften Teil 103. Die Nockenscheibe 97 ist so angeordnet, daß sie mit dem Stößel 105 eines Schalters 107 zusammenarbeiten kann ο Der Schalter 107 besitzt zwei Umschaltkontakte und der den Jehalter betätigende Stößel 105 wird durch Federkraft gegen die Nockenbahnen 101 bzw. 103 gedruckt.

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Das Verdrahtungsschema' für den Schalterantrieb ist aus der Skizze nach. Fig. 4 zu ersehen. Hierbei liegen die Leitungen L₁ und L₂ an einer Stromversorgung, wobei die Leitung L^ mit einem Schalter verbunden ist. In der Einschaltstellung des Schalters 5 ist der i.iotorantrieb spannungsics. Um den Schalter zu öffnen, Wird das bewegliche Umschaltkontaktteil 111 des Schalters 109 in Verbindung r.it den Festkontaktteil 113 gebracht, wodurch der Kreis von der ^•iliifig 1,_Λ über dem beweglichen Kontaktarm 111, Pestkontakt 113» eine x.eitjn_f~ '^₁ , den geschlossenen Kontakt 115- des Schalters 107, eine Leitung L,, die IJotorspule C. des reversiblen Motors 43 zur Leitung L, geschlossen wird. Hierdurch wird der reversible Motor in Betrieb gesetzt und betätigt die Antriebswelle 49» wodurch die Priktionsscheibe 55 und die Nockenscheibe 97 gedreht werden.

Wie aus Pig. 11 zu ersehen ist, ist eine Schraube 121, die durch einen Sprengring 123 gesichert ist, in das Wellenende der Antriebswelle 49 eingedreht, um den Antriebsarm 63 auf der Antriebswelle zu halten. Wenn nun der exzentrische Teil der Priktionsscheibe 55 im Uhrzeigersinn gedreht wird und die Priktionsoberflache.59 anfänglich unter den Bremsschuhen durchgleitet, dann aber durch Veränderung des Abstandes die Friktion größer wird, wodurch die die Bremsschuhe beaufschlagende Feder gespannt und die Friktionskraft vergrößert wird, wird die Zunahme der Friktion somit eine Bewegung der Bremsschuhe im Uhrzeigersinn sowie eine Bewegung des Antriebsarmes und des Betätigungsarmes 65 im Uhrzeigersinn bewirken. Wegen der schlüssigen Verbindung zwischen dem Betätigungsarm 65 und der Verlängerung 67 kann mit der, Verlängerung 67 der Betätigungs-

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handgriff 13 des Schalters 5 zum Öffnen der Kontakte dieses Schalters bewegt werden. Wild die Übertotpunktfeder des Schalters in die Übertotpunktlage gebracht, so kann der Schaltermechanismus in die Öffnungslage springen und zwar unabhängig von der Bewegung des Betätigungshandgriffes 13. Daher kann sich der Schaltermechanisinus schneller als der mit der Betätigungswelle 49 gekuppelte Betätigungshandgriff 13 zum öffnen oder Schließen der Kontakte bewegen, und zwar sprungartig aufgrund der Übertotpunktfeder.

in den Ündstellungen liegt die aus Betätigungshandgriff und Verlängerung bestehende Betätigungseinheit an in Pig. 3 schematisch dargestellten Anschlägen 35 an. Bei Erreichen dieser Anschläge wird sich die Friktionskupplung zwischen dem Bremsschuh 75 und der Friktionsoberfläche 59 an der Friktionsscheibe 55 ai/fheben, wobei die Friktionsscheibe 55 mit der Oberfläche 59 unter dem Bremsschuh 75 durchrutscht und somit eine Relativbewegung zum Antriebsarm 63 durchführt. Der auftretende Schlupf verhindert Beschädigungen des Handgriffes und des inneren Mechanismusses des Schalters bei eingeschaltetem Motorantrieb. Der Steuerstromkreis wird automatisch geöffnet, wenn der flache Teil 103 (siehe Fig. 1) der Friktionsscheibe 55 am Stößel 105 des Schalters 107 vorbeidreht, um die Kontakte 115 (siehe Fig. 4) zu öffnen und ein weiteres Kontaktpaar 119 zu schließen und das Unterspannungssetzen eines anderen Stromkreises vorzubereiten. Nachdem der Motor 43 abgeschaltet ist, dreht sich die Friktionsscheibe und die Nockenscheibe 97 mit der Welle 49 so lange, bis die Bewegungsenergie des Motors 43 und des Getriebes 47 aufgebraucht ist. Der Bremsvorgang zwischen dem Bremsschuh 75 und der

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Priktionsobe rf lache 59 bzw/, dem Motor 43 'und.- dem Getriebe 47 wird in dem Augenblick eingeleitet, wo die Antriebswelle 49 und die Friktionsscheibe 55 in der Stellung anhalten, wenn die Oberfläche 59 etwas tiefer liegt, oder anders ausgedrückt, in einem Gebiet, wo die Entfernung zwischen dem'Mittelpunkt der Welle 49 und dem Umfang 59 verkleinert ist« Auf diese Weise werden=die Teile in einer Stellung angehalten, in der eine geringe Friktionskraft zwischen der Oberfläche. 59 und dem Bremsschuh 75 vorhanden ist. -

Soll der Betätigungshandgriff 13 in eine der Schließstellung des Schälters entsprechende Lage gebracht werden, so wird der Umschaltkontaktteil 111 vom Kontakt 113 getrennt und in Verbindung mit dem Kontakt 121 gebracht. Hierdurch w'ird der Stromkreis von L₁ über den Umschaltkontaktteil 111, Kontakt 121, die Leitung L,-, die Kontakte 119," die Leitung Lg, die Motorspule CL. zur Rückleitung Lp geschlossen. Das Unterspannungssetzen der Motorspule Cp bedeutet eine Bewegung der Antriebswelle 49 im Gegenuhrzeigersinn wie in Fig* 1. Bei dieser Bewegung rutscht die Friktionsscheibe 55 anfänglieh unter dem Bremsschuh 75 durch. Ba hierdurch die Kraft der Feder 79 zunimmt, wird auch die Friktionskraft -zwischen Bremsschuh 75 und Oberfläche 59 größer bis beid-e Teile gekuppelt sind, wodurch die Friktionsscheibe 55 äen Antriebsarm 63 gleichmäßig mitnimmt und der Betätigungshandgriff 13 in die Einschaltlage gebracht wird. Die Schalterbetätigungsfeder arbeitet beim Öffnen der Kontakte des Sehalters als Schnappfeder in.der oben näher beschriebenen Weise. Während dieser Sciialthandlung wird der flache Teil 103 der Böckenscheibe 97 wieder am Stößel tO5 des Sehalters 107 vörbeigeführt, wodurch die

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Kontakte 119 geöffnet und gleichzeitig die Kontakte 115 geschlossen werden (siehe Pig, 4). Diese Schalthandlung unterbricht die Stromzuführung und bereitet den Schalter für eine nachfolgende Schalthandlung vor. Wenn der BetätigUngshandgriff 13 seine endgültige Einschaltlage erreicht, wird der Betätigungshandgriff 13 durch Anschläge 35 in seiner Bewegung aufgehalten, wobei der Friktionsantrieb wieder durchrutscht. Gebremst werden die Teile wieder, wenn der Bremsschuh mit einem niedrigerem Teil der Friktionsoberfläche in Berührung steht und die Feder 79 verhältnismäßig zu den höheren Belastungen beim Einschalten, relativ entspannter ist. Somit werden die Teile wiede'rum in einer Stellung angehalten, wo weniger Friktions kraft zwischen der Oberfläche 59 ^un(^ dem Bremsschuh 75 vorhanden ist. ·

Bei Handbetätigung schlüpft die Friktionsscheibe unter den Bremsschuh 75, da aufgrund der relativ entspannten Feder 79 weniger Friktionskraft zwischen beiden Teilen vorhanden ist.. Somit ist die Händeinschaltung des Schalters leichter. Die Handbetätigung wird durchgeführt ohne- den Antriebsarm 63 von der Antriebsscheibe 55 und ohne das Getriebe 47 vom Motor 43 zu trennen. Für gewisse Fälle jedoch, wo sehr hohe Friktionskräfte erforderlich sind, die dem Motorantrieb angemessen sind, wird die Antriebsscheibe, die Antriebswelle 49 und mit ihr verbundene Teile durch die Friktionskupplung 75» 55 während der Handeinschaltung mitbewegt werden. Nach der Handbetätigung kann die Antriebsstange 127 auf einfache Weise durch Herausziehen von der Verlängerung 6.7 getrennt werden.

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Der Motorantriebsmeehanis'mus 7 kann an verschiedene Sehaltertypen angebaut werden, /beispielsweise können gekapselte Schalter verschiedener Größe undν Spannungen entsprechend Fig. 1 und 2 mit dem !Motorantrieb versehen werden. Da die notwendige, vom Betätigungshandgriff zu übertragende Antriebskraft von Schalter zu Schalter verschieden sein kann, ist eine Schraube 81 vorgesehen (siehe Fig.10) die eir.e Justierung der Federkraft der Feder 79 und somit eine Justierung der Antriebscharakteristik des liotorantriebes zuläßt. Der erfindungsgemäße Motorantrieb ist als kompakte Einheit ausgebildet. Jer vor dem Schalter vorgebaute Antriebsmechanismus ist besonders in Anlagen brauchbar, in denen die Einbautiefe der Schalter beliebig gewählt werden kann und die Sehaltergründfläehe möglichst klein sein soll.

In Fällen, in denen die erforderliche Kraft für ,den ■Betätigungshandgriff nicht groß ist, kann die Ffiktionskupplung auf den Schlupf justiert werden und der Motorantrieb so ausgelegt werden, daß dieser leicht Möter-der Bewegung des Handgriffes hinterherläuft, wobei angemessene Handgriffswege, wenn der Motorantrieb auf den Schalter gebaut ist, vorhanden sein müssen;. In diesen Fällen kann die Kupplung so justiert werden, daß während der Handbetätigung die Kupplung in der vorhin beschriebenen Weise durchrutscht. In anderen Fällen, in denen die Kraft zur Handbetätigung des- Schalters groß ist, kann die Friktion so groß eingestellt werden, daß kein Schlupf vorhanden ist. Da in diesen Fällen mehr Kraft über die Friktionskupplung übertragen wird, ist es wünschenswert, daß bei -derartigen Schaltern genügend "Überweg für

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den Betätigungshandgriff vorhanden ist und der Motor innerhalb dieses Überweges angehalten wird, um Beschädigungen des Handgriffes zu vermeiden. Bei derartiger Anordnung ist es ratsam, keine Anschlage vorzusehen.

11 Figuren

12 Patentansprüche

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Claims (11)

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   Patent ans prüohe:

   - . - ' ■-.-■"."." . Motorantrieb für Schalter-, insbesondere für elektrische Selbstschalter, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Motorantrieb (7).und. Schalter (5). eine Friktionskupplung (59, 75) eingeschaltet ist. ■? - :_-.__ ... ;
2. 2. Antrieb nach Anspruch 1 , dadurch!gekennzeichnet, daß die Friktionskupplung (59, 75) stellungsabhängig von den zu kuppelnden Teilen (59 j 75) zueinander verschiedene Friktions— kräfte aufweist. ; ":■-..,■"■" ■ _,:
3. 3. Antrieb naah Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet", daß die Friktionskupplung mit dem Motorantrieb (7) zu einer Baueinheit zusammengefügt über Zwischenteile {63, 65, 67) beim Anbau der Baueinheit an den Schalter (5) auf den Betätigungshandgrlff (13) einwirkt. ■ · '/
4. 4. Antrieb nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeiohnet> daß zur freien Bewegung des Betätigungshandgriffes (T3) die Friktionskraft'in den Sndstellüngen des. Schalters (5) klein
5. 5. Antrieb nach Anspruch 1 und 4* dadurch gökennzeichnet, daß der Motorantrieb (7) so abgeschaltet wird, daß der Auslauf unter Berücksichtigung der Schwungmassen in StQ!lungeη kleiner Friktionskräfte erfolgt. -

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6. 6. Antrieb nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (81) zur Einstellung der Friktionskraft vorgesehen sind.
7. 7. Antrieb nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Antriebswelle (49) Schaltelemente (105, 107) beeinflussende Nockenscheiben (97) angeordnet sind.
8. 8. Antrieb nach Anspruch. 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß

   die Friktionskraft der Kupplung (59, 75) bei Überschreiten des Schnappunktes des Schalters (5) abnimmt.
9. 9. Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Betätigung des Schalters (5) vorgesehene Antriebsstange (127) abnehmbar ist.
10. ■-I0» Antrieb" nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da3 die Friktionskupplung (59, 75) aus einer mit der. Antriebswelle (49) außermittig verbundenen Friktionsscheibe (55) und an deren Mantelfläche (59) angreifenden in einen mit den Schalter (5) verbundenen Antriebsarm (63) federbelastet verschiebbar geführten bremsschuhähnlichen Teilen (75) besteht.
11. 11. Antrieb nach Anspruch. 1 oder 10, dadurch gekennzelehnet, daß als Friktionsbelag Asbest vorgesehen ist.

    12· Antrieb nach Anspruch 3 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß

    der Antriebsarm (63, ,65) mit einer von der Verlängerung (67) . .des Betätigungshandgriffes (13) durchdrungenen öffnung (87)

    versehen ist. BADOmaiNAL

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