DE4142854A1

DE4142854A1 - POWER DRIVE FOR ELECTRICAL SWITCHGEAR WITH AN OPERATING HANDLE

Info

Publication number: DE4142854A1
Application number: DE4142854A
Authority: DE
Inventors: Ralph Hohenberger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1991-12-20
Filing date: 1991-12-20
Publication date: 1993-06-24
Also published as: EP0549084A3; EP0549084A2; DE59206045D1; EP0549084B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftantrieb für elektrische Schaltgeräte mit einem Betätigungshandgriff, der von Hand in die Stellungen EIN und AUS sowie selbsttätig in die Stellung ausgelöst überführbar ist, mit folgenden Merkmalen:
eEin Schlitten ist in der Bewegungsrichtung des Betätigungs handgriffes geradlinig verschiebbar geführt und übergreift mit einer Öffnung den Betätigungshandgriff,
eine Motorgetriebeeinheit besitzt eine im gleichen Drehsinn fortlaufend bewegbare Abtriebswelle mit einem Kurbelarm und einem Ende des Kurbelarmes sitzende Kurbelzapfen,
der Schlitten weist eine sich im wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung des Schlittens erstreckende Kulissen öffnung auf, in die der Kurbelzapfen eingreift.The invention relates to a power drive for electrical switching devices with an actuating handle, which can be moved manually into the ON and OFF positions and automatically triggered into the position, with the following features:
A carriage is guided so that it can be moved in a straight line in the direction of movement of the actuating handle and has an opening over the actuating handle,
a motor gear unit has an output shaft which can be moved continuously in the same direction of rotation with a crank arm and a crank pin seated at one end of the crank arm,
the slide has a link opening which extends essentially transversely to the direction of movement of the slide and into which the crank pin engages.

Ein Kraftantrieb mit diesen Merkmalen ist durch die DE-A-30 14 824 bekannt geworden. Zum Einschalten und zum Ausschalten des Schaltgerätes wird dabei jeweils eine Drehung der Abtriebswelle der Motorgetriebeeinheit von 180° benötigt. Der Kurbelzapfen steht dabei jeweils zu Beginn der Bewegung etwa in der Mitte der Kulissenöffnung, überstreicht dann den zur einen oder zur anderen Seite anschließenden Bereich der Kulissenöffnung und steht am Ende der Schalthandlung wieder etwa in der Mitte der Kulissenöffnung. Bei konstantem Dreh moment der Abtriebswelle ist infolgedessen die auf den Schlitten übertragbare Kraft von der Stellung des Kurbel zapfens in der Kulissenöffnung abhängig. Daher ist eine Be messung des gesamten Kraftantriebes derart erforderlich, daß die auf den Schlitten übertragbare Kraft stets höher als der Bewegungswiderstand des Betätigungshandgriffes ist. Eine solche Bemessung bereitet jedoch Schwierigkeiten, wenn die Schaltmechanik des Schaltgerätes im Verlauf der Schaltbe wegungen entlang einem kurzen Teil des Schaltweges einen stark erhöhten Kraftaufwand erfordert. Dies kann insbesondere der Fall sein bei Kipphebelselbstschaltern (andere Bezeich nungen: Niederspannungs-Leistungsschalter in Kompaktbauart, MCCB), wenn diese selbsttätig ausgelöst wurden und das Schalt schloß vor dem Wiedereinschalten zunächst neu verklinkt werden muß (Rückstellung, RESET). Dabei kann sogar der be sonders ungünstige Fall auftreten, daß der hohe Kraftbedarf bei einer Stellung der Schaltmechanik auftritt, die der Stellung des Kurbelzapfen nahe dem einen Ende der Kulissen öffnung entspricht.A power drive with these features is through DE-A-30 14 824 has become known. To switch on and to Turning the switching device off is one turn at a time the output shaft of the motor gear unit of 180 ° is required. The crank pin is always at the beginning of the movement about in the middle of the scenery opening, then sweeps over the to one or the other side adjoining area of the The opening and is at the end of the switching operation again about in the middle of the scenery opening. With constant rotation As a result, the torque of the output shaft is that on the Carriage transferable power from the position of the crank depending on the pin in the setting opening. Therefore, a Be Measurement of the entire power drive required such that the force that can be transmitted to the sled is always higher than that Resistance to movement of the operating handle is. A however, such a measurement is difficult if the Switching mechanism of the switching device in the course of the Schaltbe movements along a short part of the switching path greatly increased effort required. In particular, this can be the case with rocker arm automatic switches (other designations nations: compact low-voltage circuit breakers, MCCB), if these were triggered automatically and the switching locked again before switching on again must be (reset, RESET). Even the be particularly unfavorable case that the high power requirement occurs at a position of the switching mechanism that the Position of the crank pin near one end of the scenes opening corresponds.

Eine denkbare Lösung für das beschriebene Problem könnte darin bestehen, die Motorgetriebeeinheit so leistungsfähig zu be messen, daß sie in der Lage ist, auch bei ungünstiger Stellung des Kurbelzapfen den hohen Kraftbedarf zu decken. Eine andere Möglichkeit könnte darin bestehen, die Motorgetriebeeinheit kurzzeitig durch erhöhte Leistungszufuhr kurzzeitig zu über lasten. Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, den Antrieb bei unveränderter Bemessung der Motorgetriebeein heit und bei prinzipieller Beibehaltung des bisheriqen Aus baus in die Lage zu versehen, den beschriebenen erhöhten Kraft bedarf zu decken.A conceivable solution to the problem described could be in there exist to be the motor gear unit so powerful measure that it is able, even in an unfavorable position of the crank pin to cover the high power requirement. Another Possibility could be the motor gear unit for a short time due to increased power supply burden. The invention is based on the object the drive with unchanged dimensioning of the motor gearbox unit and in principle maintaining the previous out able to provide the described increased strength needs to be covered.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch folgende weitere Merkmale gelöst:
Die Kulissenöffnung ist in ihrem der Ausschaltbewegung des Betätigungshandgriffes zugeordneten Teil gegenüber dem Durch messer des Kurbelzapfens erweitert ausgebildet,
an dem Schlitten ist eine beim Durchlaufen der Ausschaltbe wegung mit dem Kurbelarm zusammenwirkende Arbeitsfläche ange ordnet und
die Arbeitsfläche ist derart angeordnet, daß der Kurbelarm mit einem gegenüber dem Kurbelzapfen kleineren Hebelarm wirk sam ist. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß wenigstens entlang einem Teil der Ausschaltbewegung nicht die Kulissen öffnung zusammen mit dem Kurbelzapfen für die übertragbare Kraft maßgebend ist, sondern ein kürzerer Hebelarm in Ver bindung mit der Arbeitsfläche an dem Schlitten. Hierdurch kann die übertragbare Kraft erheblich gesteigert werden, ohne daß die Motorgetriebeeinheit einer anderen Auslegung bedarf.According to the invention, this object is achieved by the following further features:
The gate opening is formed in its part associated with the switching-off movement of the actuating handle in relation to the diameter of the crank pin,
on the sled is a working surface with the crank arm cooperating when going through the switch-off and is arranged
the work surface is arranged such that the crank arm is sam with a smaller lever arm than the crank pin. These measures ensure that at least part of the opening movement is not the gate opening together with the crank pin for the transferable force is decisive, but a shorter lever arm in connection with the working surface on the slide. As a result, the transmissible force can be increased considerably without the motor gear unit requiring a different design.

Es empfiehlt sich, die erwähnte Arbeitsfläche durch ein an dem Schlitten mit seinem Innenring befestigtes Kugellager zu bilden. Hierdurch wird die Reibung vermindert und der Wirkungs grad dementsprechend erhöht.It is recommended that the work surface mentioned by one on the Ball bearing attached to slide with its inner ring form. This reduces the friction and the effectiveness degree increased accordingly.

Im Prinzip ist es möglich, einen Kurbelarm bisher üblicher Gestalt, d. h. mit einer Begrenzung durch gerade Kanten, zu verwenden. Günstiger ist es jedoch, den Kurbelarm als Steuer nocken auszubilden, wobei ein sanftes Anlaufen an die Arbeits fläche und eine ebensolche Ablösung von derselben erzielt werden. Außerdem ermöglicht es die Ausbildung als Steuer nocken, die Kraftübertragung recht genau an den Kraftbedarf der Schaltmechanik des Schaltgerätes anzupassen.In principle it is possible to make a crank arm more common up to now Shape, d. H. with a boundary through straight edges, too use. However, it is cheaper to use the crank arm as a control training cam, taking a gentle start to work area and a similar detachment from it will. It also enables training as a tax cam, the power transmission quite exactly to the power requirement to adapt the switching mechanism of the switching device.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention is described below with reference to the figures illustrated embodiment explained in more detail.

Die Fig. 1 zeigt die grundsätzliche Anordnung eines Nieder spannungs-Leistungsschalters und eines Kraftantriebes in einer Seitenansicht. Fig. 1 shows the basic arrangement of a low-voltage circuit breaker and a power drive in a side view.

Die Fig. 2 zeigt eine Prinzipdarstellung der für die Er findung wesentlichen Teile eines Kraftantriebes in der Schalt stellung EIN. Fig. 2 shows a schematic diagram of the essential for the He invention parts of a power drive in the ON position.

Die Fig. 3 ist eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung für die Schaltstellung AUS. FIG. 3 is a representation corresponding to FIG. 1 for the OFF switching position.

Die allgemeine Anordnung eines Niederspannungs-Leistungs schalters der Kompaktbauart und eines mit diesem verbundenen Kraftantriebes geht aus der Fig. 1 hervor. Der Leistungs schalter 1 besitzt ein Gehäuse 2, welches strichpunktiert und abgebrochen dargestellt ist. Aus einer etwa mittig auf dem Gehäuseoberteil angeordneten Erhebung 4 ragt ein Betätigungs handgriff 5 heraus. Dieser steht mit einem inneren Antriebs hebel 6 in Verbindung, der um ein Gelenk 5 schwenkbar ist. Weitere Einzelheiten des Leistungsschalters 1, insbesondere die Schaltmechanik und die Schaltkontakte, sind zur Verein fachung fortgelassen, da ihr Aufbau allgemein bekannt ist und daher keiner näheren Darstellung bedarf. Der auf dem Gehäuse 2 abgestützte Kraftantrieb ist als Ganzes mit 25 bezeichnet und enthält als wesentliche Bestandteile eine Motorgetriebe einheit 36, eine Tragplatte 12 und einen Schlitten 27. Eine Abtriebswelle 39 trägt einen Kurbelarm 41, dessen Kurbelzapfen 42 in eine von Wandteilen 43 beqrenzte Kulissenöffnung ein greift. Die Kulissenöffnung kann auch unmittelbar in den Schlitten 27 eingearbeitet sein (43′ in Fig. 2). Ferner weist der Schlitten 27 eine Öffnung 28 auf, die den Betätigungshand griff 5 übergreift. Ein in der Fig. 1 gezeigtes Aufsatzstück 33 für den Betätigungshandgriff 5 kann wahlweise verwendet werden.The general arrangement of a low-voltage power switch of the compact design and a power drive connected to this can be seen from FIG. 1. The circuit breaker 1 has a housing 2 , which is shown in broken lines and broken. An actuating handle 5 protrudes from an elevation 4 arranged approximately centrally on the upper housing part. This is connected to an inner drive lever 6 , which is pivotable about a joint 5 . Further details of the circuit breaker 1 , in particular the switching mechanism and the switching contacts, are omitted for simplification, since their structure is generally known and therefore does not require any further description. The power drive supported on the housing 2 is designated as a whole by 25 and contains as essential components a motor transmission unit 36 , a support plate 12 and a slide 27 . An output shaft 39 carries a crank arm 41 , the crank pin 42 engages in a limited by wall parts 43 gate opening. The gate opening can also be incorporated directly into the carriage 27 ( 43 'in Fig. 2). Furthermore, the carriage 27 has an opening 28 which overlaps the actuating hand 5 . An attachment piece 33 for the actuating handle 5 shown in FIG. 1 can optionally be used.

In der Fig. 2 ist nur der Schlitten 27, der Kurbelarm 41 mit dem Kurbelzapfen 42 und eine Kulissenöffnung 43′ gezeigt. Der Schlitten 27 befindet sich in seiner der EIN-Stellung des Leistungsschalters 1 entsprechenden Stellung, wobei der Kurbel zapfen 42 sich etwa in der Mitte der quer zur Bewegungsrichtung des Schlitten 27 angeordneten Kulissenöffnung 43′ steht.In Fig. 2 only the carriage 27 , the crank arm 41 with the crank pin 42 and a link opening 43 'is shown. The carriage 27 is in its ON position of the circuit breaker 1 corresponding position, the crank pin 42 is located approximately in the middle of the transverse to the direction of movement of the carriage 27 arranged gate opening 43 '.

Der Kurbelarm 41 wird durch die Motorgetriebeeinheit 36 zum Ein- und Ausschalten des Leistungsschalters 1 gleichbleibend links transportiert. Wird daher ausgehend von der Stellung der Teile gemäß der Fig. 2 der Kurbelarm 41 in Bewequng ge setzt, so beginnt die Ausschaltbewegung. Dabei gelangt der Kurbelzapfen 42 zunächst in einen verbreiterten Bereich 43a der Kulissenöffnung 43′, wodurch der Schlitten 27 die Mög lichkeit erhält, eine von der normalen Bewegung eines Kurbel triebes unabhängige Bewegung auszuführen. Diese kommt dadurch zustande, daß der Kurbelarm 41 an seiner einen Seite als Steuernocken 41′ ausgebildet ist und daß an dem Schlitten 27 ein Kugellager 50 derart befestigt ist, daß sein Außenring als Rolle drehbar ist. Mit dem Kugellager 50 tritt der Steuer nocken 41′ nach einem gewissen Drehwinkel des Kurbelarmes 41 in Berührung, und zwar mit einem Hebelarm, der geringer ist, als er bei direkter Kraftübertragung von dem Kurbelzapfen 42 auf die Kulissenöffnung 43′ wirksam wäre. Auf diese Weise wird die übertragbare Kraft erhöht. Eine erhöhte Rückstellkraft der Schaltmechanik des Leistungsschalters 1 (Fig. 1) kann auf diese Weise bei unveränderter Bemessung der Motorgetriebeein heit 36 aufgebracht werden.The crank arm 41 is constantly transported to the left by the motor gear unit 36 for switching the circuit breaker 1 on and off. Therefore, starting from the position of the parts according to FIG. 2, the crank arm 41 is set in motion, the switch-off movement begins. Here, the crank pin 42 first reaches a widened area 43 a of the link opening 43 ', whereby the carriage 27 is given the opportunity to perform a movement independent of the normal movement of a crank movement. This comes about because the crank arm 41 is formed on one side as a control cam 41 'and that a ball bearing 50 is fastened to the carriage 27 such that its outer ring is rotatable as a roller. With the ball bearing 50 , the control cam 41 'comes into contact after a certain angle of rotation of the crank arm 41 , with a lever arm which is less than it would be effective with direct power transmission from the crank pin 42 to the link opening 43 '. In this way the transferable force is increased. An increased restoring force of the switching mechanism of the circuit breaker 1 ( FIG. 1) can be applied in this way with unchanged dimensioning of the motor gear unit 36 .

Nach dem Ablaufen des Steuernockens 41′ an dem Kugellager 50 gelangt der Kurbelzapfen 2 in die in der Fig. 3 gezeigte Stellung, die der Stellung gemäß der Fig. 2 mit dem Unter schied entspricht, daß der Kurbelarm 41 eine Drehung um 180° durchgeführt hat. Diese Stellung entspricht der Ausschalt stellung. Beim Wiedereinschalten dreht sich der Kurbelarm 41 in dem gleichen Drehsinn weiter, wobei jedoch der nicht erweiterte Teil 43b der Kulissenöffnung 43′ wirksam ist und somit eine unveränderte, d. h. einem normalen Kurbeltrieb entsprechende Kraftübertragung ausgeübt wird.After expiration of the control cam 41 'on the ball bearing 50 , the crank pin 2 reaches the position shown in FIG. 3, which corresponds to the position shown in FIG. 2 with the difference that the crank arm 41 has performed a rotation through 180 ° . This position corresponds to the switch-off position. When you turn on the crank arm 41 continues to rotate in the same direction, but the non-expanded part 43 b of the link opening 43 'is effective and thus an unchanged, ie a normal crank drive power transmission is exerted.

Claims

1.Power drive ( 25 ) for electrical switching devices ( 1 ) with an actuating handle ( 5 ) which can be moved manually into the ON and OFF positions and automatically into the TRIPPED position with the following features:

- a carriage (27) is linearly displaceably guided in the direction of movement of the loading tätigungshandgriffes (5) and engages with an opening (28) the operating handle (5),
- A motor-gear unit ( 36 ) has an output shaft ( 39 ) which is continuously movable in the same direction of rotation, with a crank arm ( 41 ) and a crank pin ( 42 ) seated at the end of the crank arm ( 41 ),
- The carriage ( 27 ) has a substantially transverse to the direction of movement of the carriage ( 27 ) Ku kiss opening ( 43 ') into which the crank pin ( 42 ) engages, characterized by the following features :.
- The link opening ( 43 ') is in their part of the switch-off movement of the actuating handle ( 5 ) associated part ( 43 a) extended out over the diameter of the crank pin ( 42 ) forms out,
- On the carriage ( 27 ) is arranged when passing through the switching movement with the crank arm ( 41 ) cooperating working surface ( 50 ), and
- The work surface ( 50 ) is arranged such that the crank arm ( 41 ) is effective with a smaller lever arm than the crank pin ( 42 ).

2. Power drive according to claim 1, characterized in that the working surface is formed by a ball bearing ( 50 ) fastened to the slide ( 27 ) with its inner ring.

3. Power drive according to claim 1 and 2, characterized in that the crank arm ( 41 ) is designed as a control cam ( 41 ').