DE19744457C1

DE19744457C1 - Fernantrieb mit Motor für Leistungsschalter

Info

Publication number: DE19744457C1
Application number: DE19744457A
Authority: DE
Inventors: Guntram Dr Becker; Rolf Dipl Ing Weinhold; Hagen Dipl Ing Trinks
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-10-08
Filing date: 1997-10-08
Publication date: 1999-06-24
Anticipated expiration: 2017-10-09
Also published as: DE59803660D1; EP1019928A1; CN1129926C; WO1999019891A1; EP1019928B1; CN1273678A; US6204741B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Motorantrieb für elektrische Schaltgeräte, der insbesondere für Leistungsschalter bestimmt ist. Die Ankopplung des Antriebes an den Leistungsschalter ist über den Knebel oder das Schaltschloß möglich.

Um optimale Geräte zu erhalten und möglichst schmal zu bauen, ist eine Ankopplung am Knebel sinnvoll. Dabei sind Motoran triebe bekannt, die eine Sprungeinschaltung des Leistungs schalters bewirken. Diese sind u. a. in den Druckschriften FR 24 76 896, EP 0 034 966 A1, EP 0 150 756 A2 und EP 0 506 066 B1 beschrieben. Diese Antriebe sind relativ auf wendig. Im Gegensatz dazu gibt es Motorantriebe einfacherer Bauart für Leistungsschalter, die selbst eine Sprungeinschal tung besitzen. In der Schrift DE 690 24 176 T2 wird ein der artiger Antrieb beschrieben. Diese sind für Leistungsschalter ohne Sprungmechanismus in der Regel ungeeignet, da die Schaltgeschwindigkeit zu klein ist. Die Fernantriebe werden größtenteils auf den Leistungsschalter aufgeschraubt und sind speziell für die Charakteristik des jeweiligen Schalters aus gelegt. Für eine Ansteuerung des Motorantriebes durch eine SPS sollte der Betätigungsstrom möglichst klein gehalten wer den. Dadurch erscheint eine Betätigung über Schaltmagnet oder wie im EP 0 506 066 B1 Auslösung einer Verklinkung über Aus lösemagnet nachteilig. Eine Handbetätigung muß jederzeit mög lich sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Motorantrieb für elektrische Schaltgeräte, insbesondere für Leistungs schalter, so auszubilden, daß er für unterschiedliche Baugrö ßen mit unterschiedlichen Schaltcharakteristiken unter Be rücksichtigung der erforderlichen Sicherheitsmaßnahmen bei minimaler Stromaufnahme und einfachem Aufbau angewendet wer den kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Antrieb mit Motor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Leistungsschalter 3 auf einen Rahmen 19 aufgeschraubt wird (Fig. 7). Die Einzelteile der Antriebsblöcke 17, 18 sind zwischen bzw. an den Platinen 20, 21 montiert und werden auf den Knebel 2 des Leistungsschalters 3 aufgesetzt, mit dem Rahmen 19 verschraubt und mit einer Kappe 39 abgedeckt. Der Fernantrieb wird über einen Steckverbinder an die Versorgungsspannungen und die Befehlsgeräte für die Betätigung angeschlossen. Die Anpassung an mehrere Baugrößen von Leistungsschaltern erfolgt durch unterschiedliche Rahmen 19 in Kombination mit verschiedenartigen Antriebsblöcken 17, 18 mit und ohne Sprungfunktion. Dabei ist der Grundaufbau gleich, durch Austausch bzw. Wegfall weniger Teile entstehen unterschiedliche Antriebsblöcke. Fig. 1 zeigt die Draufsicht auf einen Antriebsblock mit Sprungfunktion. Die Zahnradkopplung 1, 27, 31 mit dem Getriebemotor 15 (Fig. 3-5 und 7) ist erkennbar. Der seitliche Grundaufbau ist in Fig. 8 dargestellt. Dabei ist der Mitnehmer 4 zu sehen, der als Lagerachse vom Abtriebszahnrad 1, Stützhebel 8 und Knebel 25 dient und zwischen den Platinen 20, 21 gelagert ist.

Das Verklinkungssystem wird durch Drehfeder 5, Zapfen 7 am Abtriebszahnrad 1 und Halbwelle 44 gebildet, wobei die Drehfeder 5 auf dem Abtriebszahnrad 1 vorgespannt gelagert ist und sich am Zapfen 7 abstützt.

Fig. 2 zeigt die Draufsicht eines Antriebsblockes 17 ohne Sprungeinschaltung, wobei gegenüber dem Antriebsblock 18, Drehfeder 5, Stützhebel 8 und Halbwelle 44 entfallen und ein federnder Mitnehmer 47 ergänzt wird. In den Fig. 3 und 4 ist der Aufbau der Antriebsblöcke 17 und 18 dargestellt. Der Motorantrieb wird ergänzt durch ein Schwenksystem mit den Teilen 26, 28, 29, 30, 32, 33 zur mechanischen Entkopplung der Zahnräder und elektrischen Trennung bei Handbetrieb, einem Sprungsystem 12, 13 (Fig. 5) zum Umschalten des Motors (Reversierbetrieb) und einem Verriegelungssystem 23 (Fig. 6). Dabei sind das Schwenksystem und das Verriegelungssystem 23 miteinander gekoppelt, in dem ein Verschließen des Knebels 25 nur in der Stellung AUS des Leistungsschalters 3 bei mechanischer und elektrischer Trennung des Motorantriebes möglich ist.

Gleichzeitig ist die Kappe 39 mit seinem Haken 43 (Fig. 7) mit dem Riegel 38, 42 verbunden. Ein Abnehmen der Kappe ist nur bei mechanischer und elektrischer Trennung des Gerätes möglich. Durch diese Kombination werden Endschalter eingespart.

Ein Vergleich zeigt folgendes Bild:

Motorantrieb gemäß der Erfindung
Herkömmliche Variante
1 Endschalter	1 Endschalter Kappe
1 Endschalter Verschließen@	1 Endschalter elektrische Trennung bei mechanischer Trennung

In Fig. 7 ist der gesamte Motorantrieb mit Leistungsschalter 3 dargestellt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.

Fig. 1 Draufsicht Antriebsblock mit Sprungeinschaltung obere Platine abgenommen

Fig. 2 Draufsicht Antriebsblock ohne Sprungeinschaltung obere Platine abgenommen

Fig. 3 Seitenansicht Antriebsblock mit Sprungeinschaltung

Fig. 4 Seitenansicht Antriebsblock ohne Sprungeinschaltung

Fig. 5 Unteransicht Antriebsblock mit und ohne Sprungeinschaltung (Sprungsystem)

Fig. 6 Draufsicht Antriebsblock mit oberer Platine (Verriegelungssystem)

Fig. 7 Seitenansicht Antriebsblock mit Rahmen und Leistungsschalter

Fig. 8 Seitenansicht Prinzip Sprungeinschaltung (Klinkensystem)

Anhand dieser Darstellungen wird der Funktionsablauf beschrieben.

Ein Getriebemotor 15 auf dem Schwenkhebel 26 mit Zahnrad 27, der im Störungsfall für eine Handbetätigung mit dem Exzenter 34, 35 aus dem Zahnradeingriff (Abstand a) ausgeschwenkt werden kann (Fig. 1 u. 2), treibt über ein Koppelzahnrad 31 ein Abtriebszahnrad 1 an, das auf einer Achse (Mitnehmer 4) mit dem zu schaltenden Leistungsschalter 3 (Fig. 7) sitzt. Der Mitnehmer 4 des Antriebsblocks 17 oder 18 umgreift den Knebel 2 des Leistungsschalters 3 und hat für die Handbetätigung und zur Schaltstellungsanzeige einen ähnlichen Knebel 25 mit einem Verriegelungsmechanismus 23 (verschließbar). Beide Betätigungsknebel 2, 25 sind in Drehrichtung starr miteinander gekoppelt. Der Betätigungsknebel 2 des Leistungsschalters 3 mit interner Sprungeinschaltung wird vom Abtriebszahnrad 1 über eine lose und federnde Kopplung in die jeweils gewünschte Schaltrichtung EIN oder AUS gedreht. Hat dieser Leistungsschalter z. B. in Richtung EIN seinen Einschaltsprungpunkt erreicht, kann er ungehindert einschalten. Der Motorantrieb fährt selbst in diese Richtung weiter, bis das Sprungsystem 13 des Motorantriebes (Fig. 5), betätigt durch Ansätze 11 am Abtriebszahnrad 1, an Lasche 12 die Motordrehrichtung wechselt. Dabei arbeiten die Mitnehmer 47 in Fig. 2 federnd gegen den Mitnehmer 4 und somit gegen den Knebel 2. Die Ein- bzw. Ausschaltstellung wird sicher erreicht. Dies ist bei einer Freiauslösung des Leistungsschalters 3 um so wichtiger, da die sichere Wiederverklinkung dies erfordert.

Durch Umpolen des Motors 15 über die Endschalter 37 in Fig. 4, 5, 7 wird das Abtriebszahnrad 1 in die Ausgangsstellung zurückgeführt, so daß die Aussparung 55 wieder übereinanderstehen und die Stromeinstellung 54 des Leistungsschalters 3 (Fig. 1, 2) sichtbar und bedienbar sowie eine Handschaltung möglich ist. Das Abschalten erfolgt über den Endschalter 16.

Der Leistungsschalter 3 ohne Sprungeinschaltung (Fig. 2, 4) wird ähnlich betätigt, doch erfolgt das Einschalten mit Hilfe einer vorgespannten Feder und eines Klinkensystems (Fig. 8). Durch einfache und geringfügige Modifikation des Systems 17 in 18 wird die Anpassung an einen Leistungsschalter 3 ohne Sprungeinschaltung erreicht.

Das Abtriebszahnrad 1 mit Drehfeder 5, 6 und Stützhebel 8 (Fig. 1, 8) wird bis zur Verklinkungsstelle 9 gefahren. In diesem Punkt wird das Moment der Drehfeder 5 vom Zapfen 7 des Abtriebszahnrades 1 auf den Stützhebel 8 übertragen, die Feder wird durch den Getriebemotor weiter gespannt. Ein weiterer Zapfen 10 auf dem Abtriebszahnrad 1 löst in der weiteren Bewegung dieses Zahnrades 1 die Verklinkung, wobei dann das Moment der Feder 5 auf den Mitnehmer 4 übertragen wird und somit den Leistungsschalter 3 sprunghaft einschaltet.

Im weiteren Verlauf übernimmt dann die Drehfeder 5 den federnden Nachlauf zum Umschalten des Sprungsystems nach Fig. 5. Nach dem Umschalten fährt das System wieder in die Ausgangsstellung zurück. Für die Drehfeder gilt:

M_Drehfeder < M_{Leistungsschalter}

Somit ist eine Anpassung der Momente über die Feder möglich.

In der Ausgangsstellung, in die das Abtriebszahnrad 1 nach jeder Befehlsausführung zurückgeführt wird, kann der Knebel 25 des Motorantriebes jederzeit per Hand umgeschaltet werden. Dabei wird dann automatisch der Motorantrieb nachgeführt und damit die Bedingung dominierend AUS erfüllt. Erreicht wird das durch den Endschalter 53, der durch die Verformung 52 des Rückstellhebels 49 betätigt wird und parallel zum EIN-Taster geschalten ist. Im Störungsfall, d. h. bei Spannungsausfall während eines Schaltvorganges im Motorantrieb muß für eine Handbetätigung der Getriebemotor 15 mittels des in der Kappe 39 angeordneten Werkzeuges für die Betätigung des Umschaltbolzens 36 (Fig. 7) in die Stellung "Manual" geschwenkt werden. Nur in dieser Stellung kann die Kappe 39 abgenommen werden und das Arretieren und Verschließen des Knebels, wie beschrieben, erfolgen.

Der Motorantrieb enthält weiterhin eine Taste 24 mit Schraube 51 zum Rückstellen des Meldeschalters 50 für Kurzschlußauslösung. Im Lieferzustand erfolgt beim Ausschalten oder Ausführen der RESET-Funktion nach Auslösen des Leistungsschalters 3 dieses Rückstellen automatisch. Falls dies der Anwender nicht wünscht, kann er durch Entfernen der Schraube 51 in der Rückstelltaste 24 diese Automatik außer Funktion setzen. Die elektronische Steuerung des Ablaufes ist auf einer Leiterplatte 56, die zwischen den Platinen 20, 21 befestigt ist, untergebracht.

Mit der Anordnung gemäß der Erfindung wurde eine Anpassung an verschiedene Leistungsschalter 3 mit unterschiedlichen Schaltcharakteristiken bei geringster Stromaufnahme erreicht. Das eingesetzte Sprungsystem arbeitet justagefrei.

Claims

1. Motorantrieb mit Zahnradübersetzung und Sprungeinschaltung für elektrische Schaltgeräte, insbesondere Leistungsschalter, mit Betätigung durch einen Drehknebel und mit einem die Antriebskraft übertragenden Mitnehmer, der den Knebel übergreift, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebszahnrad (1) mittig über den Knebel (2) eines Leistungsschalters (3) auf einen Mitnehmer (4), der durch das Abtriebszahnrad (1) greift und die Verbindung zum Knebel (2) und der Handbetätigung herstellt, gelagert ist und das Abtriebszahnrad (1) eine vorgespannte Feder (5) aufnimmt, deren bewegliches Ende (6) sich an einem Zapfen (7) des Abtriebszahnrades (1) abstützt und gleichzeitig in einen Stützhebel (8), der ebenfalls wie das Abtriebszahnrad (1) auf dem Mitnehmer (4) gelagert ist, eingreift und zu Beginn des Einschaltvorganges den Mitnehmer (4) und den Stützhebel (8) bis zu einer Verklinkungsstelle (9) führt, wo die Vorspannkraft der Feder (5) vom Zapfen (7) des Abtriebszahnrades (1) auf den abgestützten Stützhebel (8) übergeht und das Abtriebszahnrad (1) allein weiterdreht, die Feder (5) weiter spannt, bis ein weiterer Zapfen (10) des Abtriebszahnrades (1) die Verklinkung (9) löst und das Einschaltmoment der Feder (5) auf den Mitnehmer (4) überträgt, der den Leistungsschalter (3) sprunghaft einschaltet und anschließend das Abtriebszahnrad (1) mit dem Mitnehmer (47) federnd gegen den Knebel (2) des Leistungsschalter (3) getrieben wird, bis ein Ansatz (11) des Abtriebszahnrades (1) eine Lasche (12) bewegt, die ein justagefreies Sprungsystem (13) betätigt, welches wiederum Endschalter (14) betätigt, die den Reversierbetrieb des Getriebemotors (15) und des Abtriebszahnrades (1) einleitet, wodurch die Elemente Abtriebszahnrad (1), Feder (5), Stützhebel (8) in die Ausgangslage zurückgeführt werden, bis ein Endschalter (16) den Einschaltvorgang beendet und die Ausschaltbewegung analog der Einschaltbewegung ohne Sprungfunktion durchführt und diese gesamte Anordnung durch geringfügige Modifikation von Teilen auf einen Antrieb ohne Sprungeinschaltung (17) umbaubar ist, wobei der oben beschriebene Funktionsablauf nur ohne Sprung beibehalten wird.

2. Motorantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsblock (17, 18) abnehmbar auf einen Rahmen (19) verschraubt ist, der einem Leistungsschalter (3) als Aufschraubebene dient.

3. Motorantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptfunktionsteile zwischen zwei Platinen (20, 21) gelagert sind, eine Umschalteinrichtung (22) von Hand- auf Automatikbetrieb mit Verriegelungssystem (23) und ein justagefreies Sprungsystem (13) für Reversierbetrieb des Getriebemotors (15) aufweisen.

4. Motorantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsblock (17, 18) eine Taste (24) zur Rückstellung eines Meldebausteines besitzt, der parallel zum Mitnehmer ebenfalls zwischen den Platinen (20, 21) geführt ist und über eine Feder in der Ausgangslage gehalten wird.

5. Motorantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinrichtung (22) zur mechanischen und elektrischen Trennung mit dem Verriegelungssystem (23) zum Verschließen des Knebels (25) vom Fernantrieb kombiniert ist.

6. Motorantrieb nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schwenkhebel (26) mit Getriebemotor (15) und Antriebszahnrad (27) auf einen Abstandsbolzen (28) gelagert ist und eine Feder (29) zwischen Schwenkhebel (26) und einem weiteren Abstandsbolzen (30), der entgegengesetzt zum ersten Abstandsbolzen (28) angeordnet ist, den Schwenkhebel (26) mit einem Moment beaufschlagt, wobei der Schwenkhebel (26) sich entgegengesetzt zum Lagerpunkt am zweiten Abstandsbolzen (30) abstützt.

7. Motorantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der federnde Schwenkhebel (26) in seiner Grundstellung so ausgeführt ist, daß die Abstützung die gesamte Kraft der Feder (29) aufnimmt und einen Abstand a zwischen Antriebszahnrad (27), und Koppelzahnrad (31) in einem reinen Formschluß realisiert und die Flankengegenkraft vom Abtriebszahnrad (1) kleiner als die des Schwenksystems ist.

8. Motorantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abstandsbolzen (30) gleichzeitig als Federeinhängung der Feder (29) und als Abstützstelle (32) des Schwenkhebels (26) fungiert.

9. Motorantrieb nach Anspruch 3, 6-8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkhebel (26) in der Nähe der Abstützstelle (32) eine Schräge (33) aufweist, wo ein Zapfen (34) eines Exzenters (35), der fest mit einem Umschaltbolzen (36) verbunden ist, beim Drehen des Umschaltbolzens (36) eine mechanische Trennung sowie durch einen Steg am Schwenkhebel (15), der einen Endschalter (37) betätigt, die elektrische Trennung vornimmt und sich der Schwenkhebel (26) danach über die Feder (29) selbsttätig in der Umschaltstellung hält und bei Betätigung wieder automatisch in die Ausgangsstellung zurückgeführt wird.

10. Motorantrieb nach Anspruch 3, 6-9, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Umschaltbolzen (36) oberhalb der Feder (29) ein Riegel (30) gelagert ist, der das Abnehmen der Kappe (39) im Automatikbetrieb verhindert und in Verbindung mit einem, auf der oberen Platine (20) des Antriebsblockes (17, 18) gelagerten Sperrhebels (40) in der Stellung Automatik das Herausziehen eines Schiebers (41) im Knebel (26) verhindert oder in der Stellung "Manual" zuläßt.

11. Motorantrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Riegel (38) einen Ansatz (42) aufweist, der in einen Haken (43) der Kappe (39) eingreift oder diese freigibt.

12. Motorantrieb nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stellung Handbetrieb ein Verschließen des Knebels (25) am Fernantrieb durch Herausziehen des Schiebers (41), der in die obere Platine (20) eingreift, mit einem Schloß möglich ist, aber über den Sperrhebel (40) der Riegel (38) auf den Umschaltbolzen (36) nicht in Stellung Automatik gebracht werden kann und somit die elektrische Trennung erhalten bleibt.

13. Motorantrieb nach Anspruch 1, 3, 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch Kombination des Abtriebszahnrades (1) in Verbindung mit einem Stützhebel (8), einer Halbwelle (44) und einer Feder (5) aus einem Antrieb ohne Sprungeinschaltung (17) ein Antrieb mit Sprungeinschaltung (18) herstellbar ist.

14. Motorantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ein- bzw. Ausschaltvorgang ein justagefreies Sprungsystem (13) betätigt wird, welches den Reversierbetrieb einleitet, wobei ein Ansatz (11) im Abtriebszahnrad (1) eine Lasche (12) betätigt, an der entgegengesetzt zur Mitnahme eine Feder (45) zwischen Lasche (12) und einem Sprunghebel (46) angeordnet ist, die nach dem Schaltvorgang des Leistungsschalters (3) über den Totpunkt des Sprunghebels (46) gezogen wird und den Endschalter (14) betätigt.

15. Motorantrieb nach Anspruch 3 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebszahnrad (1) federnde Mitnehmer (47) aufweist, die den Mitnehmer (4) betätigen und gestatten, daß nach dem Ein- bzw. Ausschaltvorgang das Abtriebszahnrad (1) weiterlaufen kann, um das Sprungsystem für Reversierbetrieb (13) des Getriebemotors (15) zu betätigen.

16. Motorantrieb nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß beim Antriebsblock (18) mit Sprungeinschaltung nur ein federnder Anschlag (48) zum Ausschalten des Leistungsschalters (3) vorhanden ist und die Drehfeder (5) die Funktion des zweiten federnden Mitnehmers beim Einschalten übernimmt.

17. Motorantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß über einen Rückstellhebel (49), der auf dem Mitnehmer (4) gelagert ist, in Verbindung mit der Taste (24) eine Rückstellung des Kurzschlußmeldebausteins (50) erfolgt, wobei die Taste (24) mit einer Schraube (51) versehen ist, die den Angriffspunkt des Rückstellhebels (49) bildet und nach deren Entfernen das Gerät nur von Hand zurückgestellt werden kann.

18. Motorantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückstellhebel (49) eine Verformung (52) aufweist, die einen Endschalter (53) betätigt, der parallel zum EIN-Taster liegt und somit bei einer Handbetätigung das System in die Lage bringt, daß eine problemlose elektrische Betätigung möglich ist.

19. Motorantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromeinstellung (54) am Leistungsschalter (3) in jeder Schaltstellung durch die Aussparung (55) in den Platinen (20, 21) und dem Abtriebszahnrad (1) zugänglich ist.

20. Motorantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (56) mit der Steuerung am Antriebsblock (17, 18) befestigt ist.