DE3539786A1 - Kontaktanordnung mit in einem halter relativ zueinander schwenkbar gelagerten kontakthebeln - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung mit mehreren Kontakthebeln, die in einem Halter relativ zueinander schwenkbar gelagert sind, wobei der Halter seinerseits um ein ortsfestes Lager zum Ein- und Ausschalten bewegbar ist.

Eine Kontaktanordnung dieser Art ist beispielsweise durch die US-A-34 02 274 bekannt geworden. Für das Verhalten solcher Kontaktanordnung beim Schalten mit einem hohen Strom, wie er im Betrieb von Niederspannungs-Leistungs­ schaltern auftreten kann, sind nicht nur die kontakt­ gebenden Eigenschaften der miteinander in Berührung treten­ den Schaltstücke, sondern auch mechanische Eigenschaften der Kontaktanordnung von erheblicher Bedeutung. Beispiels­ weise wirken zwischen benachbarten und daher in gleicher Richtung vom Strom durchflossenen Kontakthebeln anziehende Kräfte, während der gesamte bewegliche Teil der Kontaktan­ ordnung seitlichen magnetischen Kräften ausgesetzt sein kann. Diese Einflüsse führen in Verbindung mit einem unver­ meidbaren Lagerspiel zu einer relativen Verschiebung der Schaltstückauflagen, was nicht nur einen Verschleiß durch Reibung der Kontaktflächen relativ zueinander bewirkt, sondern auch zu Spratzerscheinungen und Abbrand führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Leistungs­ fähigkeit mehrgliedriger Kontaktanordnung dadurch zu er­ höhen, daß trotz serienmäßiger Herstellung solcher Kontakt­ anordnungen die Lagertoleranz des bewegbaren Teiles der Kontaktanordnung soweit wie möglich verringert wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Lager als ein den Halter umgreifender Lagerbügel ausge­ bildet ist, der aus miteinander in einem dem Halter ange­ paßten und unveränderbaren Abstand verbundenen Teil zu­ sammengesetzt ist. Der Lagerbügel erhält dabei seine end­ gültigen Abmessungen erst beim Zusammenfügen mit dem Halter der Kontakthebel. Unabhängig von der Breite des Halters, die bereits aufgrund der Toleranz der verwendeten Halbzeuge so­ wie der Toleranz von Oberflächenschichten sowie von Beilage­ teilen und ähnlichen Einflüssen schwanken kann, wird so stets die gleiche Lagertoleranz innerhalb des Bügels erreicht.

In vorteilhafter Weise kann ein solcher Lagerbügel zwei spiegelbildlich ausgebildete Winkel aufweisen, deren einer Schenkel parallel zu Seitenwänden des Halters und deren weitere Schenkel aufeinanderweisend angeordnet sind, wobei die weiteren Schenkel durch aufliegende Verbindungslaschen in maßgerechtem Abstand verbunden sind. Dies erlaubt es, den Lagerbügel aus unterschiedlichen Werkstoffen zusammen­ zusetzen, um insbesondere in magnetischer Hinsicht erwünschte Eigenschaften zu erzielen. Werden beispielsweise Verbindungs­ laschen aus einem unmagnetischen Stahl oder einem anderen unmagnetischen Werkstoff gewählt, so wird die Bildung eines magnetischen Umschlusses der Kontakthebel vermieden.

Die Verbindung der Teile des Lagerbügels in einem unveränder­ baren Abstand kann dadurch herbeigeführt werden, daß die Ver­ bindungslaschen zur Benutzung als Matritze mit Öffnungen ver­ sehen sind, in die Material aus den weiteren Schenkeln der Winkel durch eine plastische Verformung eindrückbar ist. Auf diese Weise wird eine Verbindung der Teile des Lagerbügels erreicht, die beträchtliche Scherkräfte aufnehmen kann und die ferner den Zusammenhalt der Teile des Lagerbügels im Rahmen einer üblichen, werkstattmäßigen Handhabung gewähr­ leistet, bis zusätzlich zu der Matritzenverbindung sonstige Verbindungsmittel angebracht werden, z. B. Niete, Schrauben oder ein Verbindungsverfahren, wie z. B. Punktschweißen angewandt worden ist.

Es ist zweckmäßig, die Öffnungen für einen zur vollständigen Übertragung von durch Stromkräften hervorgerufenen Bean­ spruchungen ausreichenden Materialquerschnitt zu bemessen. Die zusätzlichen Verbindungsmittel brauchen dann nur Normal­ kräfte zu übertragen.

Im Rahmen der Erfindung kann eine Kontaktanordnung der be­ schriebenen Art durch ein Verfahren mit folgenden Schritten hergestellt werden:

• a) die Winkel werden beidseitig des mit Kontakthebeln ver­ sehenen Halters maßgerecht positioniert;
• b) die Verbindungslaschen werden auf die weiteren Schenkel der Winkel aufgelegt;
• c) durch Druckanwendung mittels eines Werkzeuges werden die weiteren Schenkel örtlich plastisch soweit verformt, daß Material in die Öffnungen der Verbindunglaschen ein­ tritt und hierdurch die Winkel in einem an den Halter angepaßten Abstand miteinander verbunden werden;
• d) die Winkel und die Verbindungslaschen werden durch zu­ sätzliche Befestigungselemente dauerhaft verbunden.

Die zusätzlichen Befestigungsmittel brauchen nur Kräfte auf­ zunehmen, die in der Richtung einer Abhebung der Teile von­ einander wirken, da die senkrecht hierzu wirkenden Scher­ kräfte durch die Matritzenverbindung aufgenommen werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen in drei jeweils rechtwinklig zueinander stehenden teilweise geschnittenen Ansichten einen Winkel als Bestandteil eines Lagerbügels.

Die Fig. 4 und 5 zeigen gleichfalls in zwei senkrecht zueinander stehenden teilweise geschnittenen Ansichten einen aus zwei spiegelbildlichen Winkeln und Verbindungs­ laschen zusammengesetzten Lagerbügel mit Teilen eines Halters für mehrere Kontakthebel.

Die Fig. 6 zeigt eine vollständige Kontaktanordnung eines Niederspannungs-Leistungsschalters in einer Seitenansicht.

Die Fig. 7 zeigt die Kontaktanordnung gemäß der Fig. 7 in einer Frontansicht.

Der in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigte Winkel 1 dient zur Herstellung eines Lagerbügels, wie er in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist. Der Winkel 1 besitzt einen Schenkel 2, der mit einer Durchgangsöffnung 3 für einen Lagerbolzen versehen ist. Ein weiterer, rechtwinklig zu dem Schenkel 2 stehender Schenkel 4 enthält gleichfalls eine Durchgangsöffnung 5, die zur Aufnahme einer im Verlauf der Herstellung des Lagerbügels einzusetzende Schraube vorgesehen ist. Aus der Ebene des Schenkels 4 ist ein Fortsatz 6 herausgebogen, der ebenfalls eine Durchgangsöffnung 7 besitzt. Der unterhalb des Fort­ satzes 6 befindliche Teil des Schenkels 4 besitzt eine seit­ lich offene Ausnehmung 10, die beim Einbau des fertigge­ stellten Lagerbügels in ein Schaltgerät zur Befestigung dient.

Ein vollständiger Lagerbügel 11, wie ihn die Fig. 4 und 5 zeigen, besteht aus einem Winkel 1 gemäß den Fig. 1, 2 und 3 sowie einem weiteren, vollkommen spiegelbildlich zu diesem Winkel gestalteten Winkel 1′; ferner werden Verbin­ dungslaschen 12 in der Gestalt rechteckiger Blechstücke benötigt. Diese Teile, d. h. die Winkel 1 und 1′ sowie die Verbindungslaschen 12 werden derart verbunden, daß der Ab­ stand der Schenkel 2 und 2′ der Winkel 1 und 1′ mit möglichst geringer Toleranz der Breite d eines zur Aufnahme von Kon­ takthebeln dienenden Halters 12 entspricht. Zur Positionierung der Teile kann ein in Seitenwände 13 des Halters 12 eingrei­ fender Lagerbolzen 14 benutzt werden, der im späteren Be­ trieb die Schwenkbewegung des Halters 12 zum Ein- und Aus­ schalten der Kontaktanordnung vorgesehen ist.

Wie insbesondere die Fig. 5 zeigt, stehen sich die Schenkel 4 und 4′ der Winkel 1 und 1′ mit einem Abstand gegenüber. In sinngemäß der gleichen Stellung befinden sich die Fortsätze 6 und 6′. Zur Überbrückung dieser Teile dienen Verbindungslaschen 15 in Gestalt rechteckiger Blech­ stücke aus einem unmagnetischen Werkstoff, die mit jeweils zwei Durchgangsöffnungen 16 sowie zwei weiteren, außenliegen­ den größeren Durchgangsöffnungen 17 versehen sind. Durch eine plastische Verformung des Materials der Schenkel 4 und Fortsätze 6 wird nun Material in die Öffnungen 16 der Ver­ bindungslaschen 15 hineingedrückt, wodurch eine formschlüs­ sige Verbindung der Winkel 2 und der Verbindungslaschen 15 entsteht. Dieser Vorgang kann auf unterschiedliche Weise ausgeführt werden, da sowohl Handwerkzeuge als auch maschi­ nelle Vorrichtungen benutzt werden können. Das Ergebnis der plastischen Verformung ist ein in die Öffnungen 16 hinein­ ragender Zapfen der Schenkel 4 und 4′ sowie der Fortsätze 6 und 6′, welche die Winkel 1 und 1′ in einem maßgerechten Abstand fixieren. Durch eine geeignete Bemessung der Öff­ nungen 16 und des Grades des plastischen Verformung läßt sich erreichen, daß die gebildeten Zapfen im späteren Be­ trieb der Kontaktanordnung auftretende Scherungskräfte vollständig aufnehmen können.

Die Durchgangsöffnungen 17 der Verbindungslaschen 15 fluchten jeweils mit den Durchgangsöffnungen 5 der Schenkel 4 bzw. 4′ und der Durchgangsöffnungen 7 der Fortsätze 6 bzw. 6′. Durch das Einsetzen von Schrauben in diese fluchtenden Öffnungen werden die Teile des Lagerbügels 11 dauerhaft verbunden, wo­ bei die Schrauben lediglich den Zusammenhalt der Teile sicherstellen, nicht jedoch die auftretenden Scherungskräfte übernehmen oder die Maßgenauigkeit des Lagerbügels 11 bestimmen. Anstelle der Schrauben können andere Befestigungs­ mittel eingesetzt werden, z. B. Niete, oder es kann eine Punktschweißung oder ein ähnliches Verfahren benutzt werden. Schrauben haben im vorliegenden Fall den Vorteil, daß der Lagerbügel zerlegbar ist, da auch die Matritzenverbindung durch geeignete Werkzeuge getrennt werden kann.

Es ist auch möglich, anstelle der plastischen Verformung in Verbindung mit den als verlorene Matritze wirkenden Ver­ bindungslaschen 15 andere Verfahren und Hilfsmittel zu be­ nutzen. Beispielsweise können Verbindungslasche ohne Matritzenlöscher verwendet werden, und es können in der maßgerecht positionierten Stellung der Teile Durchgangs­ bohrungen angebracht werden, in die geeignete Verbindungs­ mittel, z. B. Kerbstifte eingefügt werden. In ähnlicher Weise können Niete benutzt werden, um sowohl die vorüber­ gehende und die Scherungskräfte übertragende Verbindung als auch eine dauerhafte und unlösbare Verbindung herzustellen. In diesem Fall, ebenso wie bei örtlicher Verschweißung der Teile, besteht jedoch keine Möglichkeit, den Lagerbügel wieder zu zerlegen, falls dies unmittelbar anschließend an die erstmalige Verbindung oder später, z. B. bei einer Re­ paratur eines Leistungsschalters, erwünscht ist.

Die Verwendung der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Anord­ nung wird nun anhand der Fig. 6 und 7 erläutert. In diesen Figuren ist eine Kontaktanordnung 20 für einen Niederspannungs-Leistungsschalter gezeigt, die einen fest­ stehenden Teil 21 und einen bewegbaren Teil 22 umfaßt. Der bewegbare Teil 21 weist einen Isolierstoffblock 23 auf, der eine obere Anschlußschiene 24 und eine untere gegabelte An­ schlußschiene 25 trägt. Mit der oberen Anschlußschiene in leitender Verbindung steht ein ortsfester Kontaktkörper 26 mit einer Schaltstückauflage 27 sowie ein Abbrennkontakt­ körper 31 mit einer weiteren Schaltstückauflage 32 und einem Lichtbogenhorn 33. Mit der unteren Anschlußschiene 25 sind biegsame Strombänder 34 verbunden, die zu zwei außenliegen­ den Hauptontakthebeln 35 und einem mittleren Abbrennkontakt­ hebel 36 führen. Die beiden äußeren Kontakthebel 35 besitzen Schaltstückauflagen 37, während der mittlere Kontakthebel 36 einen bewegbaren Abbrennkontaktkörper 40 mit einer Schalt­ stückauflage 41 besitzt. Ferner steht mit dem Abbrennkontakt­ körper 40 ein Lichtbogenhorn 42 in Verbindung. Die Kontakt­ hebel 35 und 36 sind um einen Gelenkbolzen 43 schwenkbar und stehen unter dem Einfluß von Druckfedern, die in bekannter Weise zwischen den Schenkeln der Strombänder 34 angeordnet sind.

Die Kontakthebel 35 und 36 befinden sich in einem Halter 44, der in seinem Aufbau dem Halter 13 in den Fig. 4 und 5 entspricht, jedoch eine etwas andere Formgebung seiner Seitenteile 45 aufweist. Die Seitenteile 45 nehmen außer dem Gelenkbolzen 43 einen Lagerbolzen 46 sowie einen Kupplungsbolzen 47 auf. Hierbei dient der Lagerbolzen 46 als Schwenklager des bewegbaren Teiles 22 der Kontaktanord­ nung 1 um einen im Prinzip dem Lagerbügel 11 in den Figuren 5 und 6 entsprechenden Lagerbügel 50, der an dem Isolier­ stoffblock 23 befestigt ist. An dem Kupplungsbolzen 47 greifen isolierende Koppelorgane 51 an, die mit einer ge­ eigneten Antriebsvorrichtung des Leistungsschalters verbun­ den sind. Die Seitenwände 45 des Halters 44 werden in dem durch die Kontakthebel 35 und 36 sowie zwischen diesem be­ findlichen Zwischenlagen 52 bedingten Abstand durch zwei oder mehrere Bolzen 53 gehalten. Aufgrund der bekannten Ein­ flüsse kann die Breite des Halters daher unterschiedlich sein. An dieses Breitenmaß ist der Lagerbügel in der be­ schriebenen Weise angepaßt, so daß auch bei serienmäßiger Herstellung von Kontaktanordnungen individuelle Maßab­ weichungen grundsätzlich berücksichtigt werden. Alle Kon­ taktanordnungen besitzen somit eine praktisch erreichbare geringstmögliche seitliche Führungstoleranz.

In dem in den Fig. 6 und 7 gezeigten Beispiel greifen zwischen die Seitenwände 45 des Halters 44 und den Lager­ bügel Stützwinkel 54 für die Strombänder 34 ein. Diese Winkel haben jedoch keinen Einfluß auf das Zusammenwirken des Lagerbügels 50 mit dem Halter 44, da diese Teile mit aufeinander zuweisenden Einprägungen 55 bzw. 56 versehen sind, die als Führungsflächen dienen. Aufgrund der Ein­ prägungen 55 und 56 ergibt sich ein Abstand zwischen den Seitenwänden 45 des Halters 44 und dem Lagerbügel 50, der in jedem Fall größer als die Dicke der Stützwinkel 54 ist.

Claims (6)

1. Kontaktanordnung (20) mit mehreren Kontakthebeln (35, 36), die in einem Halter (44; 12) relativ zueinander schwenkbar gelagert sind, wobei der Halter (44; 12) seinerseits um ein ortsfestes Lager (46; 14) zum Ein- und Ausschalten bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager als ein den Halter (44; 12) umgreifender Lager­ bügel (50; 11) ausgebildet ist, der aus miteinander in einem dem Halter (44; 12) angepaßten und unveränderbarem Abstand (d) verbundenen Teilen (1, 1′, 15) zusammengesetzt ist.

2. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerbügel (50; 11) zwei spiegelbildlich ausgebildete Winkel (1, 1′) aufweist, deren einer Schenkel (2, 2′) parallel zu Seitenwänden (13) des Halters (12) und deren weitere Schenkel (4, 4′) aufein­ ander weisend angeordnet sind, wobei die weiteren Schenkel (4, 4′) durch aufliegende Verbindungslaschen (15) in maß­ gerechtem Abstand verbunden sind. (Fig. 1, 2, 3, 4)

3. Kontaktanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungslaschen (15) zur Benutzung als Matritze mit Öffnungen (16) versehen sind, in die Material aus den weiteren Schenkeln (2) der Winkel (1, 1′) durch eine plastische Verformung eindrück­ bar ist.

4. Kontaktanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (16) der Verbindungslaschen (15) für einen zur vollständigen Über­ tragung von durch Stromkräfte hervorgerufenen Beanspruchungen ausreichenden Materialquerschnitt bemessen sind.

5. Kontaktanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungslaschen (15) aus einem unmagnetischen Werkstoff bestehen.

6. Verfahren zur Herstellung einer Kontaktanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• a) die Winkel (1, 1′) werden beidseitig des Halters maßge­ recht positioniert;
• b) die Verbindungslaschen (15) werden auf die weiteren Schenkel (4, 6) der Winkel aufgelegt;
• c) durch Druckanwendung mittels eines Werkzeuges werden die weiteren Schenkel (4, 6) örtlich plastisch soweit ver­ formt, daß Material die in Öffnungen (16) der Verbindungs­ laschen eintritt und hierdurch die Winkel in einem an den Halter (13) angepaßten Abstand miteinander verbunden werden;
• d) die Winkel (1, 1′) und die Verbindungslaschen (15) werden durch zusätzliche Befestigungselemente dauerhaft verbunden.