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Die
vorliegende Erfindung betrifft hauptsächlich ein Verfahren zur Herstellung
eines Keils, der das Bimetall und den Auslöser einer elektrischen Sicherheitsvorrichtung
mit einem Bimetall beispielsweise des Überlastschaltertyps verbindet,
sowie den eigentlichen Keil. Das Verfahren ermöglicht eine individuelle Herstellung
jedes Keils, so dass das durch das Bimetall hervorgerufene Auslösen mit
den geltenden Normen in Übereinstimmung
ist, ohne dass es erforderlich ist, irgendeine spätere Einstellung
durchzuführen.
Die Erfindung betrifft auch die mit derartigen Keilen ausgestatteten
elektrischen Vorrichtungen.
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Die
Erfindung ist zwar auf alle elektrischen Sicherheitsvorrichtungen
mit Bimetall (Überlastschalter,
Differentialschalter, Thermostate...) anwendbar, die folgende Beschreibung
basiert aber auf dem Beispiel der Überlastschalter.
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Derzeit
sind in den meisten Fällen
diese elektrischen Vorrichtungen mit einer mechanischen Einstellvorrichtung
versehen, die von der Außenseite des
Gehäuses
oder einer Unterbaugruppe der Vorrichtung zugänglich ist und es ermöglicht,
das Bimetall bezüglich
des Auslösers
derart anzuordnen, dass die Auslösung
für einen
Stromwert, der größer ist
als eine bestimmte normierte Schwelle, die vom Nennwert des Betriebsstroms
der Vorrichtung abhängt, und
in einem ebenfalls normierten Zeitintervall erfolgt.
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Die
mechanischen Einstellmittel sind beispielsweise aus einer Schraube
oder einem Exzenter gebildet, die manipuliert werden, um die auf
das Bimetall aufgebrachte Vorspannung in Abhängigkeit von Betriebstestergebnissen
zu modifizieren. Das Prinzip basiert folglich auf der Steuerung
der anfänglichen
Vorspannung des Bimetalls, um es dazu zu bringen, auf jegliche Stromüberlastung
gemäß dem, was
die geltenden Normen vorgeben, zu reagieren.
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Genauer
geben diese beispielsweise an, dass für den Nennstrom der elektrischen
Vorrichtung, der um einen bestimmten Prozentsatz (13 %) erhöht ist,
der als Sicherheitskoeffizient verwendet wird, kein Auslösen erfolgen
darf. Wenn der Nennstrom um 45 % ansteigt, ist es dagegen erforderlich,
dass die Vorrichtung in allen Fällen
in weniger als einer Stunde auslöst.
Es ist zu verstehen, dass, wenn der Test mit den Nennstromwerten
durchgeführt
werden müsste, die
Dauer von jedem dieser Tests mit dem industriellen Herstellungsprozess
der elektrischen Vorrichtungen inkompatibel wäre.
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Das
ist der Grund dafür,
dass die Tests in der Realität
mit Intensitäten
durchgeführt
werden, die gut oberhalb der Nennwerte liegen, die viel kürzere Auslösezeiten
erzeugen. Anschließend
wird eine Entsprechung zwischen der zeitlichen Toleranz, die für die Auslösezeiten
bei den Nennwerten toleriert wird, und den Ergebnissen bei viel
höheren
Intensitätswerten
hergestellt.
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Der
Nachteil dieser Art von Einstellung besteht darin, dass sie im Allgemeinen
kostspielige Konstruktionsanordnungen benötigt.
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Die
Erfindung beseitigt diesen Nachteil, indem sie an erster Stelle
ein Verfahren vorschlägt,
das sich von jeglicher Notwendigkeit für eine Einstellung durch mechanische
Bewegung im Produkt befreit.
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Somit
betrifft die Erfindung hauptsächlich
ein Verfahren zur Herstellung eines Keils, der das Bimetall und
den Auslöser
einer elektrischen Sicherheitsvorrichtung des Überlastschaltertyps verbindet,
das ermöglicht,
den Keil bei der Herstellung in der Weise zu dimensionieren, dass
die Auslösung,
die das Bimetall hervorruft, mit den geltenden Normen in Übereinstimmung
ist, ohne dass hierzu eine spätere
Einstellung erforderlich ist, dadurch gekennzeichnet, dass:
- – die
modulare elektrische Vorrichtung zu einem ersten Zeitpunkt mit einem
Normalkeil versehen wird, dessen festgelegte Abmessung in der Ablenkrichtung
des Bimetalls wesentlich größer als die
Größenordnung
des Keils ist, mit dem die Vorrichtung ausgerüstet werden soll;
- – die
Vorrichtung einem Überlaststrom
IS unterworfen wird, der sie durch Verlagern
des Bimetalls auslösen
kann;
- – die
Dauer td der Auslösung, die beim Anlegen des
Stroms IS beginnt, gemessen wird;
- – diese
Dauer td mit einer vorgegebenen Auslösedauer
t0, die einer richtig eingestellten Vorrichtung entspricht,
verglichen wird und von einem in die Herstellungskette für die Keile
integrierten Rechner in eine Korrekturstrecke c umgesetzt wird;
- – die
Strecke c durch diese Kette für
die Herstellung eines einzelnen Keils mit einer Länge, die gleich
jener des um den Wert c korrigierten Normalkeils ist, verwertet
wird.
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Die
Besonderheit des Verfahrens der Erfindung liegt in der Verwendung
eines Keils, der systematisch zu groß vorgesehen wird, um zu einer
sehr schnellen Auslösezeit
zu gelangen. Die Kenntnis der Eigenschaften des Bimetalls und insbesondere
seiner Ablenkgeschwindigkeit ermöglicht
die Berechnung der Größe des Keils,
der in die Vorrichtung einzusetzen ist, oder allgemeiner einer Länge/eines
Abstandes, die/der vom Herstellungsprozess verwertbar ist, aus der
Messung der Auslösezeit,
die mit dem Normalkeil erhalten wird.
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Wenn
die Geschwindigkeit Vf der Ablenkung des
Bimetalls bekannt ist, ist die Korrekturstrecke c folglich gleich
c = Vf(t0 – td).
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Der
Keil wird beispielsweise in einem ununterbrochenen Streifen bearbeitet,
dessen axiale Verlagerung über
ein Antriebssystem erhalten wird, das vom Rechner für aufeinander
folgende Vorrückungen entsprechend
der Herstellung eines um den Wert c korrigierten Normalkeils betätigt wird.
Dieses Verfahren kann die Integration der Herstellung des Bimetalls
in einen industriellen ununterbrochenen Herstellungsprozess für elektrische
Vorrichtungen ermöglichen.
In diesem Fall wird die Bearbeitung von jedem einzelnen Keil unmittelbar
nach der Messung der Auslösedauer
der Vorrichtung, die mit dem Normalkeil ausgestattet ist, ausgeführt und
der erhaltene Keil wird anschließend direkt, vorzugsweise über automatisierte
Mittel, in die Vorrichtung eingebaut.
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Alternativ
können
die Ergebnisse einerseits der Messungen der Auslösedauern und andererseits der
Berechnungen der Korrekturstrecken vom Rechner gespeichert werden,
statistisch analysiert werden, um eine Kurve zu konstruieren und
zu speichern, die die Wahrscheinlichkeitsdichte der Keillängen darstellt,
um unabhängig
von der Herstellungskette der elektrischen Vorrichtungen eine Gesamtheit von
Keilen herzustellen, die der Kurve folgen.
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Diese
vorgefertigten Keile können
dann beispielsweise nach Größe gelagert
werden und ausgewählt
werden, damit sie während
der Herstellung in Abhängigkeit
von den mit dem Normalkeil ausgeführten Messungen in Vorrichtungen
eingebaut werden.
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Die
Auswahl und dann die Entnahme von jedem gelagerten Keil kann in
automatisierter oder manueller Weise durchgeführt werden.
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Der
Keil umfasst zwei gegenüberliegende Oberflächen, die
auf zwei Oberflächen
einwirken, die entgegengesetzt zum Bimetall bzw. zum Auslöser des
Verschlusses orientiert sind, wenn die Ablenkrichtung des Bimetalls
vom Verschluss wegweist.
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Es
handelt sich um die Hypothese, unter der die aktiven Oberflächen des
Keils Oberflächen
sind, die im Wesentlichen gegenüberliegen.
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Schließlich betrifft
die Erfindung eine elektrische Sicherheitsvorrichtung mit Bimetall
des Überlastschaltertyps,
deren Bimetall mit einem Auslöseverschluss
zusammenwirkt, der einen beweglichen Kontakt von einem festen Kontakt
bei einer Stromüberlastung
trennen kann, wobei die Vorrichtung mit einem der vorher genannten
Keile ausgestattet ist.
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In
der Erfindung schafft die bereits erwähnte Möglichkeit, den Keil in Echtzeit
herzustellen und – im Herstellungsprozess – die Einstellzeit
einzusparen, einen wirtschaftlichen Mehrwert, der durch das Weglassen
der Einstellvorrichtung und durch jenes des flexiblen Trägers des
Bimetalls und der Feder, die zu diesem gehört, noch verbessert wird. Die
Abwesenheit der Notwendigkeit für
die Einstellung von der Außenseite
des Gehäuses
macht den flexiblen Träger und
seine Feder unnötig
und die Verwendung eines starren Materials für den Träger wirkt bei dieser zusätzlichen
Ersparnis mit.
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Das
Dokument
US 5 317 471 zeigt
ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Die
Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Fig. genauer beschrieben,
für welche:
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1 den
Teil eines Überlastschalters
mit einem erfindungsgemäßen Keil
zeigt, der einerseits mit dem Ende eines Bimetalls und andererseits
mit dem Auslöser
des Verschlusses eines Überlastschalters zusammenwirkt;
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2 eine
genauere perspektivische Ansicht des Auslösers eines Überlastschalters darstellt, der
mit einer erfindungsgemäßen Keilvariante
ausgestattet ist;
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3 zur
vorangehenden fast identisch ist, wobei die Form des Keils jedoch
besser sichtbar ist, da er aus seiner Wirkungsposition herausgezogen ist;
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4 eine
schematisch dargestellte Version einer Konfiguration zeigt, in der
der Keil durch Ziehen des Auslösers
entgegengesetzt zur Konfiguration von 1 zusammenwirkt;
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5 in
schematischer Weise eine Herstellungskette für die Keile darstellt;
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6 das
Schneiden der Keile aus einem ununterbrochenen Streifen und in zwei
Phasen, einer ersten Phase zum Schneiden der Form und einer zweiten
Phase zur Einstellung der Länge,
darstellt, indem sie zwei Beispiele erkennen lässt, die Keile mit verschiedenen
Längen
und folglich Formen zeigen.
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Mit
Bezug auf 1 umfasst der Abschnitt des Überlastschalters,
der dargestellt ist, ein Bimetall (1), das mit dem Auslöser (2)
eines mechanischen Verschlusses über
einen Keil (3) gemäß der vorliegenden
Erfindung zusammenwirkt. Der magnetische Verschluss, der mit einer
manuellen Steuereinrichtung (6) verbunden ist, kann auch
durch eine Baugruppe zur magnetischen Auslösung, die insbesondere im Fall
eines Kurzschlusses aktiviert wird, ausgelöst werden. Alle diese Elemente,
die nicht direkt Gegenstand der Erfindung sind, werden im Rahmen dieses
Texts nicht beschrieben.
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In
der in 1 gezeigten Konfiguration ist die Ablenkrichtung
des Bimetalls (1) durch den Pfeil (F) gezeigt und die aktiven
Oberflächen
(4, 5) des Keils (3) liegen entgegengesetzt,
da das System durch Schieben des Auslösers (2) wirkt. Die
vom Ende des Bimetalls (1) entwickelte Kraft wird auf die Oberfläche (5)
ausgeübt,
dann über
die entgegengesetzte Oberfläche
(4) auf den Auslösers
(2) übertragen.
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Der
Abstand, der die aktiven Oberflächen
(4 und 5) trennt, ist variabel und wird für jeden Überlastschalter
gemäß der vorliegenden
Erfindung einzeln berechnet.
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Die 2 und 3 stellen
eine Variante der Form des Keils (3) dar, die jedoch derselben
Philosophie wie in 1 folgt, d. h., dass die aktiven Oberflächen (4 und 5)
entgegengesetzt liegen, da es sich um ein System handelt, das auch
durch Schieben des Auslösers
(2) wirkt. Die Gabelkonfiguration, die insbesondere in 3 sichtbar
ist, ermöglicht
den Einbau des Stücks
unter guten Montagebedingungen, was gegebenenfalls automatisierbar
ist. Einer der Arme der Gabel umfasst außerdem eine leichte Aushöhlung (7),
die ein Festklemmen des Keils (3) in Kontakt mit dem Umfang
einer Feder (8) ermöglichen soll.
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Unter
der Hypothese, unter der die Ablenkrichtung des Bimetalls (1)
umgekehrt ist und dem Pfeil (F')
folgt, wie in 4 dargestellt, ist die Konfiguration
zum Ziehen des Auslösers
(2). In diesem Fall ist der Keil (3') im Wesentlichen U-förmig und
die aktiven Oberflächen
(4') und
(5') liegen
diesmal gegenüber
und wirken von außen
auf das Bimetall (1) bzw. (2) des Auslösers (2)
ein. Wie unter der vorangehenden Hypothese ist der Abstand, der
die aktiven Oberflächen
(4') und
(5') trennt,
variabel und wird für jeden Überlastschalter
einzeln berechnet.
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Die
Keile werden ununterbrochen gemäß einem
in 5 schematisch dargestellten Verfahren hergestellt.
Das erste Material besteht beispielsweise aus einer Wicklung eines
Streifens (B) aus einem für die
Herstellung der Keile geeigneten Material, wobei der ununterbrochene
Streifen (B) zu einer Stanzstufe angetrieben und geführt wird,
wo die Vereinzelung jedes Keils stattfindet.
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Genauer
wird der Streifen (B) über
eine Führungsstufe
(9) zu einer Schneidstufe durch Stanzen (10) angetrieben,
die mit einer Stanze mit erforderlicher Form für die Herstellung der einzelnen
Keile versehen ist. Es ist zu beachten, dass der Keil ebenso durch
jegliche andere Bearbeitungsart (Fräsen, Laserschneiden oder Wasserstrahl)
erhalten werden könnte.
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Die
Auslösezeit
durch das Bimetall von jedem Überlastschalter,
der mit einem Normalkeil versehen ist, in den ein Strom I eingeleitet
wird, wird durch einen Rechner in eine Strecke umgesetzt. Eben dieser
Rechner sendet zum Antriebssystem des Streifens (B) eine Information,
gemäß der der Durchlauf
des Streifens (B) diese Strecke berücksichtigen muss, die beispielsweise
eine Korrektur der Strecke sein kann, auf der der Streifen für die Herstellung
eines Normalkeils angetrieben werden muss.
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Anschließend wird
dem Kopf, der mit seiner Stanze versehen ist, der Befehl erteilt,
das Schneiden des Keils durchzuführen.
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6 zeigt
gut den Unterschied von Formen, der für die Kabel in Abhängigkeit
von dem Längenunterschied
erhalten wird, der vom Streifen zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Stanzvorgängen durchlaufen
wird. In der Phase 1 wird somit ein erster Schnitt durch die Stanze
durchgeführt.
Die Form des Keils entspricht jener, die in den 2 und 3 verwendet
wird. Die Endgabel ist mit einem seitlichen Arm (11) versehen,
der die Verbindung mit dem freien Ende des Streifens (B), das noch
nicht bearbeitet ist, verwirklicht.
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Zu
einem zweiten Zeitpunkt, der in der Phase 2 erscheint, wird der
Streifen (B) um eine Länge
I1, die ein Schneiden im seitlichen Arm
(11) praktisch auf der Höhe der Gabel verursacht, angetrieben,
d. h., dass der Arm (11) fast vollständig abgetrennt wird.
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Gemäß der in
der elektrischen Vorrichtung während
der Herstellung durchgeführten
Messung kann der Rechner auch den Befehl erteilen, den Streifen
um einen Abstand I2, der ein wenig größer ist als
der vorangehende, anzutreiben, so dass fast der ganze seitliche
Arm (11) bewahrt wird. Genau dies ist in der Phase 2' der 6 dargestellt.
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Die
Formen der Keile, jene der Stanzen, die schematische Darstellung
der Herstellungslinie der Keile usw. sind natürlich nur mögliche Beispiele, die nicht
als für
die Erfindung erschöpfend
betrachtet werden dürfen.
Jegliche Modifikation der Form und der Konfiguration, die dem Gedanken
der Erfindung und dem Auffassungsvermögen des Fachmanns entspricht,
muss als in die vorliegende Erfindung, wie in den Ansprüchen definiert,
eingeschlossen betrachtet werden.