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Motorantrieb für elektrische Schalter. Zur Betätigung elektrischer
Schalter verwendet man häufig Lruckluftantriebe, die den Schalter entweder unmittelbar
einschalten oder einen Federspeicher für die Schalterbewegung spannen. Die Druckluftantriebe
bestehen üblicherweise aua einem Antriebszylinder, in dem ein Antriebskolben gleitet.
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her .Antriebskolben ist mit dem Schalter über eine Kolbenstange verbunden.
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Daneben ist man in wachsendem Maße bestrebt, Schalter unabhängig von
einer Druckluftanlage zu betreiben. Hierzu verwendet man Elektromotoren, die über
ein Getriebe auf den Schalter
einwirken, damit das kleine Motordrehmoment
an das Moment des Schalters angepaßt werden kann. Hierbei. arbeitet man häufig mit
einer Spihdel, auf der eine Mutter läuft. Der Motor sorgt für die Drehbewegung zwischen
Spindel und Mutter, wobei entweder die Spindel oder die Mutter eine Länsbewegung
in -iichtung der Spindelachse aus'iährt. (URP v'54'660).
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Ziel der Erfindung ist ein Antrieb der zuletzt genannten rrt, der
leicht mit Druckluftantrieben austauschbar ist, damit die Schalter ohne weitere
Änderung je nach Wunsch des Kunden mit einem Druckluftantrieb oder einem Motorantrieb
geliefert werden können.
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Die Erfindung geht mithin aus von einem Motorantrieb für elektrische
Schalter bit einer auf einer Spindel laufenden Mutter, wobei die zum Schalten verwendete
Relativbewegung zwischen Spindel und Mutter durch einet,-elektrischen Antriebsmotor
hervorgerufen wird. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, da.ß die Spindel mit; Hilfe
der Mutter in einem Gehäuse längsversc 4iebbar gelagert ist, däß das Gehäuse den
einen Befestigungspunkt des Antriebs bildet, und daß der zweite Bef estigungspunkt
an der Spindel vorgesehen ist.
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Der neue Antrieb erfüllt die oben erwähnten Forderungen. Sein Gehäuse
kann an der Befestigungsstelle: für einen Drucklu.ftantriebszyli.nder angebracht
werden, während die Spindel anstelle
der Kolbenstange am zu bevregende'n
Schalterteil angreift. Der Antrieb kann insbesondere so ausgebildet sein, daß der
Antriebsmotor an dem Gehäuse angeflanscht ist. In diesem Fall wird nur noch eine
elektrische Verbindung benötigt, die dem anstelle eines Druckluftantriebes eingebauten
Antrieb@die erforderliche Spannung liefert. Das gehäÜse schützt die Mutter gegen
Verschmutzunk. Es kann auch die Spindel umgeben, so daß kein weiterer Berührungsschutz
an den beweglichen Antriebsteilen erforderlich ist.
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Bei einer besonders vorteilhaften AusfÜhrungsform der Erfindung wird
beim Verschieben der Spindel eine Kupplung zwischen dem Antriebsmotor und der Spindel
betätigt. Dadurch erhält man die Möglichkeit, daß der Motor nach dem Ende der Schaltbewegung
frei auslaufen kann, ohne den Schalter weiter mitzunehmen. Man vermeidet hieidureh
Stöße und braucht keine besondere Bremse. Die Kupplung, die auch dann von Vorteil
ist, wenn nicht die Spindel, sondern die Mutter eine Längsbewegung gegenüber dem
Gehäüae ausführt, ist zweckmäßig eine Reibkupplung. bei ist die Mut',er vorteilhaft
mindestens ein Teil der Kupplung. Sie kann aber auch zwei koaxiale Teile aufweisen,
die über einen bestimmten Bereich der Spindelbewegung durch einen dritten; an dem
Gehäuse abgestützten Teil verbunden sind. Hierbei kann man zur Erhöhung
der Reibung beide Teile mit miteinander überdeckende
Reibscheiben
ausrüsten. Vorzugsweise liegen die Reibscheiben in einer Vertiefung zwischen den
beiden 'feilen, in die der dritte Teil eingreift. Sie sind dann besonders geschützt,
so daß die Reibwirkung nicht durch Verschmutzung verändert werden kann. Außerdem
ist es bei dieser Konstf-uktion leicht möglich, die Reibscheiben an den zugehörigen
beiden Teilen der Mutter zu befestigen. Hierzu genügen Vorsprünge oder Vertiefungen
in der die Vertiefung zwischen den Teilen begrenzenden fand, die mit entsprechend
angepaßten Teilen der Reibscheiben formschlüssig ineinander greifen.
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Da die Kupplung am Ende des Schalthubes den Kraftfluß zwischen dem
Motor und der Spindel unterbricht, kann es zweckmäßig sein, die beiden Teile der
Mutter über einen einsinnig kraftschlüssigen Frei-lauf miteinander zu koppeln. Man
erhält hierdurch die Möglichkeit, die gegenläufige gehaltbewegung mit dem Antriebsmotor
auszuführen, ohne daß die Kupplung zuvor eingelegt werden muß. Es ist aber auch
mögliöh, die gegenläufige Schaltbewegung in anderer Weise, z.B. durch eine vom Schaltgerät
ausgehende Lraft auszuführen.
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Eine weitere konstruktive Vereinfachung läßt sich durch die Ausbildung
der Mutter als Kegelrad erreichen, an der@@ der Antriebsmotor angreift. Das Kegelrad
hat hierbei von hau: aus einen großen Durchmesser, so daß man eine weitere Drehzahlübersetzung
erhalten
kann. Reicht diese zusammen mit der Übersetzung zwischen Spindel und Mutter noch
nicht aus, so kann man zwischen dem Kegelrad und dem Antriebsmotor noch ein Stirnradgetriebe
vorsehen. .Zin solches Getriebe läßt sich gut an dem bei der zrfindung vorgesehenen
Gehäuse anbringen, wie die folgende Beschreibung eines Ausführungsbeispieles näher
erkennen läßt. Las Kegelrad gestattet außerdem die einfache Anbringung eines Handantriebes.
Hierzu kann man eine in das Gehäuse einsteckbare Kurbel verwenden, die mit einem
Kegelrad in dab von der biutter gebildete Kegelrad eingreift. Hierbei ist eine Verrastung
der Kurbel zweckmäßig, der mit Vorteil ein Schalter zugeordnet wird. Mit dem Schalter
wird der Motorstromkreis während der fandbetätigung unterbrochen.
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In den beiliegenden Zeichnungen ist ein Antrieb nach der .@riindung,
der für einen nicht dargestellten Mittelspannungsieistungsschalter eingesetzt *ird,
in Fig. 1 in einer Seitenansicht: zum Teil im Schnitt und in Fig. 2 in einer gegenüber
der Fig. 1 um 900 gedrehten Seitenansicht dargestellt. Die Fig. 3 zeigt einen
Teilschnitt nach der Linie III-III in Fig. 2 und die Fig. 4 einen Teilschnitt längs
der Linie IV-IV in Fig. 1. Der dargestellte Antrieb besitzt als wesentlichen Teil
ein Gehäuse 1, das als Gußteil ausgebildet ist. Das Gehäuse umgibt
mit
einem rohrförmigen Fortsatz 2 eine Spindel 3. Am freien Ende des Rohres 2 ist die
eine Befestigungsstelle des Antriebs vorgesehen. Sie wird von der Bohrung 4 gebildet.
Durch diese kann ein Bolzen gesteckt werden, mit dem das Gehäuse 1 wie die Kolbenstange
eines Druckluftantrebes schwenkbar gelagert wird. _ Auf der Antriebsspindel läuft
eine als Gänzes mit 5 bezeichnete Mutter. .Die Mutter 5 ist im Gehäuse 1 mit einem
Kugellager 6 an dem dem Rohr 2 zugekehrten Ende und eineu ügellager 7 am gegenüberliegenden
Ende festgelegt. Die Mutter 5 besteht aus einem äußeren feil 10 und einem koaxialen
inneren Teil 11 mit einer der Spindel. 3 entsprechenden Gewindebohrung. Die beiden
Teile sind durch eine Freilaufkupplung 14 miteinander verbunden; die in Fig. 4 näher
dargestellt ist. Uber die Mutter 5 greift als dritter Teil eine Scheibe 15, die
die Mutterteile 10, 11 über Reibscheiben 16 und 17 kuppelt. Die Reibscheiben sind
in einer Vertiefung 18 ängeordnet, die von Absätzen an dem einander zugekehrten
Rand der Teile 10 und 11 der Mutter 5 gebildet wird. In die Vertiefung 18 ragt ein
abgewinkelter Rand der Scheibe 15.
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In ihrer Achse ist die Spindel 1 durch eine Antriebsstange 20 verlängert,
die mit einem Langloch 21 versehen ist. Die Antriebsstange 20 ist auf einen Gewindezapfen
22 der Spindel. aufgeschraubt,
wobei durch Ausgleichsscheiben @
ein gewünschter Abstand eingestellt wird. Das` Langloch 21; bildei die zweite Befestigungsstelle
des Antriebes, die etia aer an der Kolbenstange eines Druckluftantriebs entspricht.
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Tiber dem Kugellager Z silid Ausgleichssshsiben 26 vorgesehen, auf
die sich ein Druckstück 27 abstätzt. Das Druckstück dient als Widerlager für zwei
,gleiche Tellerfsäern 28. Die gegenüberliegende Abstützung bildet ein Gehäuseaeckel
30, der am Gehäuseteil 1 mit Schrauben 31 befestigt ist. Im Deckel 30 ist ein Ring
32 um die Antriebsstange 20 gelegt, der durch eine Feder 33 gegen die Schulter 34
der Mange 20 gedrückt wird. Die von der Feder 33 aufgebrachte Verspannung der Spindel
in der einen Längsrichtung sorgt dafür, daß in der gezeichneten Stellung das Gewinde
der Spindel 3 gegen das Genrinde der Mutter 5 gedrückt wird.
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Der Teil 10 der Mutter 5 ist als Kegelrad ausgebildet. Er trägt am
oberen iiand eine Verzahnung 40. In die Tierzahnung 40 greift ein Kegelrad 41, das
mit einer Welle 42 aus einem Stück besteht. Die gelle ist im Gehäuse 1 mit einem
Kugellager 43 gelagert.
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Sie trägt auf der dem Gehäuse abgekehrten Seite des Lagers 43 ein
Zahnrad 44. Ihr anderes Ende ruht in einem Kugellager 45. Das Zahnrad 44 kämmt,
wie Fig. 3 zeigt, mit einem Ritzel 46 eines ,lektromotors 47. Dieser ist an einer
Platte 46 mit
Schrauben 49 befestigt. Die Platte 48 ist ihrerseits
mit dem Gehäuse 1 verschraubt. In der Fig. 3 ist ferner zu sehen, daß zwischen dem
Zahnrad 44 und dem Kugellager 45 Ausgleichsscheiben 50 angeordnet sind. Das Kugellager
45 ist mit einem Sicherungsring 51 auf der Welle 42 befestigt.
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In Fr if. 4 ist die Freilaufkupplung zwischen den teilen ?0 und 11
der Mutter 5 im einzelnen dargestellt. Man sieht, da.ß im inneren `feil 11 Einschnitte
55 vorgesehen sind. In diese ;yerden Mitnehmet 56 von Federn 57 gedrückt. Die Mitnehmet
sind in passendsnßohrungen des äußeren Teils 10 geführt. Als ieerlager für die Federn
57 sind Platten 58 mit Schrauben 59 am Teil 10 befestigt. Von den biitnehmern 56
wird der innere Teil 11 bei einer Drehung des äußeren teils 10 in Richtung des Pfeiles
60 freigegeben, weil die Mitnehmet dann auf der schiefen Ebene des Einschnitts 55
entlang rutschen. Eine Relativbewegung entgegen der Richtung des Pfeiles 60 ist
jedoch nur über einen Winkel von höchstens 1200 mÖglich, weil sich die Mitnehmet
56 hierbei an die Kante 61 anlegen, wie dies in der Fig. 3 gezeichnet ist.
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In der Fig. 4 ist ferner auf der rechten Seite zu sehe:, daß die Leibscheiben
1E und 17 in Einschnitten 63 des äußeren Beils 10 und 64 des inneren 'teils 11 geführt
sind, so daß ein Formschluß zustande kommt, der die Ubertragung der erforderlichen
Antriebskräfte ermöglicht.
Die Seitenansicht nach Fig. 2 zeigt
cinA Handbetätigungsmöglichkeit. Hierbei wird eine Handkurbel 70 in einen Ansatz
71 des Gehäuses 1 eingesetzt. Die Kurbel ist mit einer Vertiefung 72 versehen. Darin
kann ein unter der Wirkung einer Feder 73 :sehender Bolzen 74 einfallen, so daß
die Kurbel verrastet. Das im Inneren des Gehäuses 1 liegende Kegelrad 75 der Kurbei,
70 kämmt ebenso vrie das Kegelrad 41 des Motorantriebs 47 mit der Verzahnung 40
der Mutter 5.
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Iris den Bolzen 74, der in der Hülse 76 geführt ist, ist ein Zndschalter
77 gekoppelt. Der Endschalter 77 unterbricht den Stromkreis .für den Antriebsmotor
47. Dadurch ist sichergestellt, daß beim Bedienen des Antriebs mit der Kurbel 70
keine Unfälle durch plötzliches Arbeiten des Motors 47 verursacht werden können.
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ilr Antrieb ist in den Figuren in der Endlage dargestellt, in der
die: Spindel 1 in das Rohr 2 eingefahren ist. Der Abstand zwischen den Befestigungspunkten
4 und 21 hat dabei den kleinsten @`@ert. Zum Schalten wird der Motor 47 an Spannun@@
gelegt. .;r cr4:-t über dar, Stirnradgetriebe 46, 44 und das Kegelrad 41 den äußeren
feil 10 der Mutter 5. 'über die Kupplungsscheiben 16, 17 wird der innere
`feil 11 mitgenommen, so da,ß 41e Spindel 3 aus dem Aohr 2 nach oben geschoben wird.
Hierdurch verlängert sich der Abstand zynischen den Befestigungsstellen
4 und 21, wodurch
der nicht gezeichnete Schalter ein- oder
ausgeschaltet wird. iM 3nde der Spindelbewegung wird der Motor 47 durch einen nicht
gezeichneten Endschalter ausgeschaltet. Bestimmt durch den Abschaltzeitnunkt des
Motors sowie den Niotorrachlauf läuft ein Bund $0 am unteren Ende üer Spindel 3
gegen die untere Stirnfläche einesx:.aä.lagrtxls 82. Dieses Lager drückt
die Bolzen 01, die im inneren Teil 11 der Mutter 5 gelagert sind, (vergl. Zig. 4)
noch oben. Die Bolzen wiederum bewegen die Scheibe 15 entgegen der Wirkung der Tellerfedern
26 nach. oben,' so daß die Anpreßkraft der Reibscheiben 16 und 17 verringert wird.
Damit wird die Kupplung zwischen den teilen 1£? und 11 der Mutter aufgehoben, so
daß die Teile 10 und 11 eine 'iteiativbewegung gegeneinander ausführen können. Diese
Relativbewegung sichert den erforderlichen Auslauf für den Motor 41.
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Zum Schalten im Gegensinn wird der Motor mit umgekehrter Drehin Bewegung
gesetzt. Hierbei wird die Frei'.auzkupp-:Lung 14 wirksam, weil die Mitnehmer 56
die Teile 10 und 11 der Mutter 5 verbinden, so daß die Spinde. 3 wieder nach unten..
bewegt wird, obwohl zunächst die von den Reibscheiben 106 und 17 ,(,ebildote Kupplung
geöffnet ist.
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?)e-" Bund SO löst sich vom Axiallager 32, und die Kupp?ung ist damit
wieder eingeschaltet. AM Ende der iückholbei-regung läuft die Spindel. 5 aus dem
Gewinde der Mutter 5 heraus. Lamit kann
der Motor 47 ebenfalls
frei auslaufen. Die Feder 3sorgt jedoch. dafür, daß die Spinde. 3 immer an das GewiIide
der Mutter 1; angedrückt wird, so daß sie bei der richtigen Drehrichtung sofort
wieder in das Gewinde hineinläuft. Das Langloch 1 stellt dabei sicher, daß das einlaufen
der Gewindeteile ohne eine vom Schalter ausgeübte Kraft erfolgt.
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Man erkennt, daß der neue@Antrieb bei geringem Raumbedarf und einfachem
Aufbau leicht anstelle von Druckluftätitrzeben eingesetzt werden kann. Die beweglichen-Teile
sind in dem Gehäuse 1 geschützt untergebracht. Für die Anbringung am Schalter sind
nur die beiden-,Befestigungsstellen-4 und-21 vorhanden. Der neue Antrieb stellt
daher eine vielfach verwendbare Kraftquelle