EP0802548B1

EP0802548B1 - Switch mechanism for an electrical circuitbreaker

Info

Publication number: EP0802548B1
Application number: EP97105337A
Authority: EP
Original assignee: Jean Mueller Elektrotechnische Fabrik GmbH
Current assignee: Jean Mueller Elektrotechnische Fabrik GmbH
Priority date: 1996-04-19
Filing date: 1997-03-29
Publication date: 2002-10-23
Anticipated expiration: 2017-03-29
Also published as: EP0802548A2; DE59708522D1; EP0802548A3; DE19617260C1; ATE226753T1

Abstract

The switch mechanism has an operating device employing a DC electric motor (55) and a drive transmission cooperating with a motion transfer element (52), coupled to the switch element via a freewheel coupling for initiating the switching movement. The drive transmission may use a planetary drive and a cooperating spline drive with an output spline wheel cooperating with the motion transfer element, provided by a pin extending parallel to the axis of the output spline wheel, cooperating with a switch sleeve (48) having a freewheel coupling slot (51).

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltwerk für einen elektrischen Lastschalter, mit einem von der Betätigung eines Betätigungsmittels des Schaltwerkes unabhängigen Schaltverhalten der Schaltkontakte des Schalters, wobei das Betätigungsmittel bewegungsschlüssig mit einem Mitnehmerelement zusammenwirkt, das über einen Freilauf mit einem Schaltelement zusammenwirkt, das den eigentlichen Schaltvorgang auslöst.The invention relates to a switching mechanism for an electrical Load switch, with one from the actuation of an actuating means of the switching mechanism independent switching behavior of the Switch contacts of the switch, the actuating means interacts positively with a driver element that interacts via a freewheel with a switching element that triggers the actual switching process.

Elektrische Lastschalter, insbesondere solche mit Sicherungen, finden beispielsweise im Industrie- und Kraftwerksbereich sowohl als Sammelschienen-Einspeiseschalter als auch als Abgangsschalter für das Schalten von hochinduktiven Lasten (zum Beispiel Motoren) einschließlich Überlast Verwendung.Electrical load switches, especially those with fuses, can be found, for example, in the industrial and power plant sector as busbar feed switch as well as outgoing switch for switching highly inductive loads (for Example motors) including overload use.

Aus der EP 0 496 212 A1 ist ein elektrischer Lastschalter mit einem Schaltwerk der eingangs genannten Art bekannt. Dort ist das Betätigungsmittel als Schalthebel ausgebildet, der drehfest mit einer Schaltbüchse zusammenwirkt und über einen Teilkreis schwenkbar ist. Eine Schaltwelle wirkt formschlüssig bei einem Spiel in Unfangsrichtung mit der Schaltbuchse zusammen, ferner wirkt ein Federträger formschlüssig bei einem Spiel in Umfangsrichtung mit der Schaltbuchse zusammen. Es ist mindestens eine Feder vorgesehen, die den Federträger beaufschlagt, wobei die Feder während der Drehung des Federträgers überschnappt und bis zu deren Überschnappunkt die Schaltbuchse entgegen der Drehrichtung des Schalthebels beaufschlagt und ab deren Überschnappunkt in Drehrichtung des Schalthebels. Ein unter Federvorspannung stehender Kniehebel dient der eigentlichen Betätigung des Schalters, wobei die Schaltwelle formschlüssig mit einem Spiel in Umfangsrichtung mit einem Hebelarm des Kniehebels zusammenwirkt und der Kniehebel während der Drehung der Schaltwelle zur Auslösung des Schaltvorganges der Schaltkontakte überschnappt. Bei diesem Schaltwerk ist der Schalthebel um einen Winkel von 180° schwenkbar, wobei die mit dem Federträger zusammenwirkende Feder sicherstellt, daß der Schalthebel, unabhängig vom Schaltverhalten der Schaltkontakte, die definierte jeweilige Endstellung einnimmt, so daß der Schaltzustand des Gerätes von außen eindeutig erkannt werden kann.An electrical load switch is known from EP 0 496 212 A1 a rear derailleur of the type mentioned. There is the actuating means is designed as a shift lever which is non-rotatable interacts with a switching sleeve and over a pitch circle is pivotable. A shift shaft works positively on you Play in the circumferential direction together with the switching socket, further acts a spring support in a form-fitting manner in the circumferential direction together with the switching socket. It is at least one Spring provided, which acts on the spring support, the Spring snapped during rotation of the spring support and up at their snap point, the switching socket against the direction of rotation of the shift lever and from their snap point in the direction of rotation of the shift lever. A spring loaded standing toggle lever is used to actually operate the Switch, the switching shaft with a positive fit cooperates in the circumferential direction with a lever arm of the toggle lever and the toggle lever during the rotation of the selector shaft Triggering of the switching process of the switching contacts snapped. With this rear derailleur, the gear lever is at an angle of Can be swiveled 180 °, the one that interacts with the spring support Spring ensures that the shift lever, regardless of shift behavior of the switching contacts, the defined respective end position occupies so that the switching state of the device from can be clearly recognized on the outside.

Der elektrische Lastschalter hat sich in der Praxis durchaus bewährt, insbesondere was dessen Bedienbarkeit und Bediensicherheit betrifft. The electrical load switch has been found in practice proven, especially in terms of its operability and operational safety concerns.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schaltwerk für einen elektrischen Lastschalter der genannten Art so weiter zu bilden, daß eine universelle Ansteuerung des Schalters durch das Betätigungsmittel möglich ist, bei exakter Reproduzierbarkeit der jeweiligen Stellung des Mitnehmerelementes.It is an object of the present invention to provide a switching mechanism for an electrical load switch of the type mentioned so on form that a universal control of the switch by the Actuating means is possible with exact reproducibility the respective position of the driver element.

Gelöst wird die Aufgabe bei einem Schaltwerk für einen elektrischen Lastschalter der genannten Art dadurch, daß das Betätigungsmittel einen Elektromotor und ein Getriebe aufweist, wobei der Abtrieb des Getriebes bewegungsschlüssig mit dem Mitnehmerelement zusammenwirkt.The task is solved with a rear derailleur for an electrical Load switch of the type mentioned in that the Actuating means has an electric motor and a transmission, wherein the output of the gearbox with the Driver element interacts.

Erfindungsgemäß erfolgt damit ein elektromotorischer Direktantrieb des Mitnehmerelementes, das mittels des Schaltelementes den eigentlichen Schaltvorgang des elektrischen Lastschalters auslöst. Der Direktantrieb hat zur Folge, daß die Bewegung des Elektromotores und des Mitnehmerelementes, und damit unter Berücksichtigung des Freilaufs auch die Bewegung des Schaltelementes reproduzierbar ist, so daß eine definierte Bewegung des Elektromotors zu einer definierten Bewegung des Schaltelementes führt. Erfindungsgemäß weist das Betätigungsmittel damit keine Kupplung oder dergleichen auf, die dazu führen würde, daß die Bewegungen von Elektromotor und Mitnehmerelemenet in keinem definierten Zusammenhang erfolgten. - Das erfindungsgemäße Schaltwerk mit dem den Elektromotor aufweisenden Betätigungsmittel unterscheidet sich damit vom Grundprinzip von bekannten Leistungsschaltern, die dem Zweck dienen, extrem kurze Ein- und Ausschaltzeiten zu erreichen, indem Federspeicher Verwendung finden, die motorisch oder von Hand vorgespannt werden können, wobei im Kurzschlußfall eine Verklinkung des Federspeichers aufgehoben wird, um den Schaltvorgang zu bewirken.According to the invention, an electromotive direct drive thus takes place of the driver element, which is by means of the switching element the actual switching process of the electrical circuit breaker triggers. The direct drive means that the movement of the Electric motor and the driver element, and thus under Consideration of the freewheel also the movement of the switching element is reproducible, so that a defined movement of the electric motor for a defined movement of the switching element leads. According to the invention, the actuating means so that no coupling or the like that lead to it would that the movements of the electric motor and driver element did not take place in a defined context. - The invention Switch mechanism with the actuating means having the electric motor differs from the basic principle of known circuit breakers that serve the purpose of extremely short Achieve on and off times by spring loaded Find use that is preloaded by motor or by hand can be, in the event of a short circuit a latching of the Spring memory is lifted to effect the switching process.

Um das erfindungsgemäße Prinzip des elektromotorischen Direktantriebs unter Verwendung eines Getriebes zu verwirklichen, aber dennoch sicherzustellen, daß bei nicht funktionierendem Elektromotor ein manuelles Schalten möglich ist, sind solche Betätigungsmittel vorzusehen, die keine Selbsthemmung aufweisen. About the principle of direct electric motor drive according to the invention to realize using a transmission, but nevertheless ensure that if the electric motor does not work manual switching is possible To provide actuation means that have no self-locking.

Als Antrieb kommt bevorzugt ein Gleichstrommotor mit Planetengetriebe zum Einsatz. Dies ermöglicht eine manuelle Notbetriebsart für den Schaltvorgang. Die Getriebeuntersetzung erlaubt einen Gleichstrommotor mit relativ geringer Stromaufnahme, bei gleichzeitig hohem Drehmoment, zu verwenden. Die Richtungssteuerung erfolgt durch Umpolung. Durch unterschiedliche Spannung werden zwei Geschwindigkeiten ermöglicht. Das Planetengetriebe kann zusätzlich mit einem Kegelradgetriebe zusammenwirken, wobei das Ausgangsrad des Kegelradgetriebes bewegungsschlüssig mit dem Mitnehmerelement zusammenwirkt. Bei einem Ausfall des Elektromotors kann ein Mittel zum manuellen Bewegen des Mitnehmers mit diesem oder jedem anderen, bewegungsschlüssig mit dem Mitnehmer verbundenen Bauteil in Eingriff gebracht werden. Das Mittel zum manuellen Bewegen kann beispielsweise als Steckschlüssel ausgebildet sein, der Drehmoment übertragend in eine Stecköffnung des Ausgangsrades des Getriebes einsteckbar ist.A DC motor with planetary gear is preferably used as the drive for use. This enables a manual emergency mode for the switching process. The gear reduction allows one DC motor with relatively low power consumption, at high torque at the same time. The directional control is done by reversing the polarity. By different Tension allows two speeds. The planetary gear can also interact with a bevel gear, wherein the output gear of the bevel gear movement interacts with the driver element. At a Failure of the electric motor can be a means of manual movement of the driver with this or any other movement brought into engagement with the driver connected component become. The means for manual movement can be, for example, as Socket wrench designed to transmit the torque in a plug-in opening of the output wheel of the transmission can be inserted is.

Bei Verwendung eines Planetengetriebes mit nachgeschaltetem Kegelradgetriebe, dessen Abtriebsachse senkrecht zur Abtriebsachse des Planetengetriebes angeordnet ist, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Mitnehmerelement als Mitnehmerstift ausgebildet ist, der parallel zur Drehachse des Ausgangsrades angeordnet und mit diesem verbunden ist, wobei der Mitnehmerstift mit dem als Schaltbuchse ausgebildeten Schaltelement zusammenwirkt, das eine Freilaufaussparung aufweist. Diese Gestaltung erlaubt eine kompakte Anordnung der Bauteile mit einer Orientierung der Abtriebsachse des Ausgangsrades, die der Orientierung der Abtriebsachse des von Hand betätigten Schaltwerkes nach der EP 0 496 212 A1 entspricht. Sind der Elektromotor, das Getriebe, das Mitnehmerelement und das Schaltelement in einem Deckel angeordnet, kann die aus diesen Bauteilen und dem Deckel bestehende Einheit gegen die entsprechende Einheit der EP 0 496 212 A1, die den Deckel und die der Handbetätigung dienenden Elemente aufnimmt, ausgewechselt werden. Der elektrische Lastschalter kann damit in einem Fall motorisch, im anderen Fall - in dem eine elektrische Betätigung nicht gewünscht ist - manuell betätigt werden. Das Gehäuse, das den Deckel aufnimmt, weist im wesentlichen die Schaltkontakte des Schalters und Mittel, die die Bewegung des Schaltelementes auf die Schaltkontakte übertragen, auf, wie sie eingangs bei der Diskussion der EP 0 496 212 A1 genannt wurden.When using a planetary gear with downstream Bevel gear, whose output axis is perpendicular to the output axis the planetary gear is arranged, it will be advantageous viewed when the driver element as a driver pin is formed, which is parallel to the axis of rotation of the output wheel arranged and connected to this, the driver pin with the switching element designed as a switching socket cooperates, which has a freewheel recess. This Design allows a compact arrangement of the components with an orientation of the output axis of the output wheel that the Orientation of the output axis of the manually operated rear derailleur according to EP 0 496 212 A1. Are the electric motor the transmission, the driver element and the switching element arranged in a lid, can be made from these components and the cover existing unit against the corresponding Unit of EP 0 496 212 A1, the cover and the manual control serving elements are replaced. The electrical load switch can be motorized in one case other case - in which electrical actuation is not desired is - operated manually. The housing that the Cover takes up, essentially has the switching contacts of the Switch and means that the movement of the switching element on the switch contacts transfer, as they were at the beginning Discussion of EP 0 496 212 A1 were called.

Das Schaltelement weist vorteilhaft eine Bohrung mit radialem Aufnahmeschlitz zum Einstecken einer gehäuseseitigen Schaltwelle mit radialem Zapfen auf.The switching element advantageously has a radial bore Location slot for inserting a switch shaft on the housing side with radial spigot.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind diverse Sicherheitsmechanismen vorgesehen, die der Darstellung der Position des Mitnehmerelementes bzw. der Darstellung der Position der mit diesem bewegungsschlüssig verbundenen Teile dienen, ferner das Erfassen bestimmter Winkelbereiche des Mitnehmerelementes ermöglichen sowie weitere, zum Zwecke der Sicherheit vorgesehene Schalter beinhalten.According to a preferred development of the invention, various Security mechanisms provided for the presentation of the Position of the driver element or the representation of the Position of the parts connected to it in a motion-locked manner serve, also the detection of certain angular ranges of the Allow driver element and others, for the purpose of Safety switches included.

So ist es von wesentlicher Bedeutung, daß die Position des Mitnehmerelementes bzw. der mit diesem bewegungsschlüssig verbundenen Bauteile zu jeder Zeit exakt erfaßt wird. Dies geschieht auf einfache Art und Weise mittels eines mit dem Getriebeabgang bewegungsschlüssig verbundenen Drehwinkelgebers, insbesondere mittels eines Potentiometers, dessen Welle bewegungsschlüssig mit dem Getriebeabgang verbunden ist. Mit dem Potentiometer läßt sich nicht nur die Winkelstellung der Motorachse relativ zum Mitnehmerelement und bei Berücksichtigung des Freilaufes zum Schaltelement erfassen, sondern über die Änderung des Widerstandes auch die Bewegungsrichtung, das heißt die Drehrichtung des Mitnehmerelementes. Die vom Drehwinkelgeber ermittelten Meßwerte werden einer Software zugeordnet, die den elektrischen Lastschalter und gegebenenfalls weitere elektrische Lastschalter steuert.It is essential that the position of the Driver element or the movement with this connected components is detected exactly at all times. this happens in a simple way by means of a Gearbox outlet with rotationally connected rotary encoder, in particular by means of a potentiometer, the shaft of which is motion-locked is connected to the gearbox outlet. With the Potentiometers can not only be the angular position of the Motor axis relative to the driver element and taking into account of the freewheel to the switching element, but via the Changing the resistance also the direction of movement, that is the direction of rotation of the driver element. The one from the rotary encoder Measured values determined are assigned to a software that the electrical load switch and possibly other electrical Load switch controls.

Der verwendete Drehwinkelgeber hat damit die Aufgabe, die Lage des Mitnehmerelementes zu ermitteln. Der Geber muß einen Absolutwert liefern, da die Lagebestimmung zu jedem Zeitpunkt, ohne mechanische Bewegung des Antriebs möglich sein muß. Aus Sicherheitsgründen sollte dieser Geber redundant ausgeführt sein, um Sensorfehler auszuschließen.The rotary encoder used therefore has the task of determining the location to determine the driver element. The giver must have one Deliver absolute value, because the orientation at all times, must be possible without mechanical movement of the drive. Out For safety reasons, this encoder should be designed redundantly to rule out sensor errors.

Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, daß die Position des Mitnehmerelementes bzw. der mit diesem bewegungsschlüssig verbundenen Bauteile mittels eines Drehwinkelgebers erfaßt wird. Es ist auch denkbar, die Position optisch zu erfassen, beispielsweise über eine bewegungsschlüssig mit dem Mitnehmerelement verbundene Walze, die mit einem Strichcode versehen ist, der über Lichtschranken abgetastet wird. Der Vorteil einer solchen Darstellung liegt darin, daß sie berührungslos, somit verschleißfrei arbeitet.The invention is not limited to the position of the Driver element or the movement with this connected components is detected by means of a rotary encoder. It is also conceivable to optically record the position, for example via a movement with the driver element connected roller, which is provided with a bar code, which is scanned via light barriers. The advantage of one such representation is that it is non-contact, thus works without wear.

Das Erfassen bestimmter Winkelbereiche des Mitnehmerelementes bzw. mit diesem bewegungsschlüssig verbundener Bauteile, erfolgt beispielsweise mittels einer Nockenscheibe, die mit einem oder mehreren Nocken versehen ist, mit denen ein elektrisches Stellglied, insbesondere ein Mikroschalter, zusammenwirkt. Zweckmäßig sind zwei Nocken vorgesehen, wobei ein Nocken den Stellbereich des Mitnehmerelementes und damit die Endbereiche dieses Nockens den Ein- und Ausschaltpunkt des Elektromotors definieren und der andere Nocken beim Ausfall des dem erstgenannten Nocken zugewandten elektrischen Schaltgliedes den Bereich definiert, indem der elektrische Lastschalter insgesamt abgeschaltet wird. Bevorzugt erfolgt dabei eine permanente Selbstüberwachung der elektrischen Schaltglieder, das heißt auch dann, wenn das Schaltelement nicht so weit gedreht werden soll, daß es den eigentlichen Schaltvorgang auslöst. Die Selbstüberwachung erfolgt beispielsweise jede Minute, wobei in der Überwachungsphase die Software das Überfahren der Nocken und damit Betätigen der Schaltglieder nicht im Sinne einer Fehlfunktion auswertet, sondern nur dahingehend, daß die elektrischen Schaltglieder funktionieren. Über die Software kann in dieser Phase auch die Funktion des Drehwinkelgebers permanent überwacht werden. Die Überwachung von Drehwinkelgeber und Position des Mitnehmerelementes mittels der Mikroschalter dient insbesondere dem Zweck, eine Zerstörung des Schaltwerkes durch Befahren eines unerlaubten Schwenkbereiches des Mitnehmerelementes zu verhindern. The detection of certain angular ranges of the driver element or components connected to it in a movement-locking manner for example by means of a cam disc, which with or is provided with several cams, with which an electrical Actuator, especially a microswitch, interacts. Two cams are expediently provided, one cam being the Setting range of the driver element and thus the end areas this cam the switch-on and switch-off point of the electric motor define and the other cam in the event of failure of the former Cam facing electrical switching element Area defined by the total electrical switch is switched off. A permanent one is preferred Self-monitoring of the electrical switching elements, that also means then if the switching element should not be rotated so far, that it triggers the actual switching process. Self-monitoring takes place every minute, for example, in the Monitoring phase, the software driving over the cams and thus actuating the switching elements not in the sense of a malfunction evaluates, but only in that the electrical Switching elements work. About the software in this Phase also permanently monitors the function of the rotary encoder become. Monitoring the angle encoder and position of the Driver element by means of the microswitch is used in particular the purpose of destroying the rear derailleur by driving on it to prevent unauthorized pivoting range of the driver element.

Um auch den Schaltzustand der Schaltkontakte des Lastschalters erfassen zu können, ist ein weiteres elektrisches Schaltglied vorgesehen, das die Öffnungs- und/oder Schließstellung der Schaltkontakte des Schalters erfaßt. Fehler im System, derart, daß beispielsweise der Drehwinkelgeber eine Stellung des Mitnehmerelementes angibt, die der Offenstellung der Schaltkontakte entspricht, hingegen die Schaltkontakte geschlossen sind, sind damit ausgeschlossen. Das elektrische Schaltglied, das die Stellung der Schaltkontakte des Schalters erfaßt, besitzt in der die Schaltglieder überwachenden Software oberste Priorität, so daß bei einem Widerspruch der Aussage des elektrischen Schaltgliedes, das den Schaltkontakten des Schalters zugeordnet ist, zu den anderen elektrischen Schaltgliedern der Lastschalter insgesamt abgeschaltet wird. Sind der Elektromotor, das Getriebe, das Mitnehmerelement und das Schaltelement im Deckel angeordnet, ist eine Stromversorgung vom Gehäuse in den Deckel zu den im Deckel gelagerten stromführenden Teilen vorzusehen. In diesem Zusammenhang sollte ein weiteres elektrisches Schaltglied vorgesehen sein, das die Öffnungs- und/oder Schließstellung des Deckels erfaßt. Bei geöffnetem Deckel wird der Lastschalter stromlos geschaltet, um eine Gefährdung Dritter auszuschließen. Erst bei geschlossenem Deckel ist dieses elektrische Schaltglied dahingehend geschaltet, daß Strom zu den im Deckel gelagerten Bauteilen gelangt und der Motor betrieben werden kann. Der Verschluß des Deckels wird von der Software überwacht.The switching status of the switch contacts of the circuit breaker To be able to detect is another electrical switching element provided that the opening and / or closing position of the Switch contacts of the switch detected. Errors in the system, such, that, for example, the rotary encoder a position of Driver element indicates the open position of the switch contacts corresponds, however, the switch contacts are closed, are excluded. The electrical switching element that the Position of the switch contacts of the switch is detected in the the software monitoring software top priority, so that in the event of a contradiction in the statement of the electrical switching element, that is assigned to the switch contacts of the switch, to the other electrical switching elements of the load switch is switched off altogether. Are the electric motor, the transmission, the driver element and the switching element in the lid arranged, is a power supply from the housing in the lid for the live parts stored in the cover. In this connection should be another electrical switching element be provided that the opening and / or closing position of the Cover detected. With the cover open, the load switch Disconnected from the power supply in order to avoid endangering third parties. This electrical switching element is only when the cover is closed switched so that current to those stored in the lid Components arrives and the engine can be operated. The The lid is monitored by the software.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel findet bei dem Schaltwerk für den elektrischen Lastschalter ein Gleichstrommotor mit Planetengetriebe in Verbindung mit einem Kegelradgetriebe Verwendung, mit dem Vorteil, daß der Schaltvorgang sowohl mittels des Elektromotors bzw. bei dessen Ausfall manuell erfolgen kann. Das nicht selbsthemmende Getriebe gestattet es, eine Kupplung einzusparen. Der Drehwinkelgeber gestattet eine exakte Lagenerkennung; sofern am Mitnehmerelement oder einem mit diesem bewegungsschlüssig verbundenen Bauteil eine entsprechende Markierung angebracht ist, ist auch im manuellen Betrieb, das heißt, wenn das Potentiometer ausfällt, eine exakte Lageerkennung, insbesondere der Endlagen des Schalters möglich. Von besonderer Bedeutung ist die Modularität bzw. Austauschbarkeit des Handantriebes gegen einen Motorantrieb. Die Betätigungsmittel sind in den Deckel integriert, während die die eigentlichen Schaltvorgänge bewirkenden Bauteile innerhalb des Gehäuses plaziert sind. Infolge des Freilaufes zwischen Mitnehmerelement und Schaltelement kann der Elektromotor nachlaufen. Er muß damit nicht wie bei einem Schrittmotor abrupt seine Bewegung beenden.In the preferred embodiment, the rear derailleur for the electrical load switch is a DC motor with planetary gear in connection with a bevel gear, with the advantage that the switching process by means of both Electric motor or if it fails can be done manually. The non self-locking gearbox allows a clutch save. The rotary encoder enables exact position detection; if on the driver element or one with this a correspondingly connected component Marking is also in manual mode means, if the potentiometer fails, an exact position detection, especially the end positions of the switch possible. Of Modularity and interchangeability are of particular importance of the manual drive against a motor drive. The actuators are integrated in the lid, while the actual ones Components causing switching operations within the housing are placed. As a result of the freewheel between the driver element and the switching element can run on the electric motor. He has to do it do not abruptly end its movement as with a stepper motor.

Zu den erfaßten Größen des elektrischen Antriebes gehören auch statistische Werte, wie zum Beispiel die Anzahl der durchgeführten Schaltzyklen und Betriebsstunden.The recorded sizes of the electric drive also include statistical values, such as the number of performed Switching cycles and operating hours.

Die elektronische Antriebssteuerung sollte über eine Eigenüberwachung, bei der die wichtigsten Bestandteile des Antriebs auf Funktion getestet werden, verfügen. Aus Sicherheitsgründen erfolgt dieser Selbsttest während des Betriebs und stützt sich auf die Redundanz der verwendeten Sensorik-Komponenten.The electronic drive control should be self-monitoring, where the main components of the drive are based on Function to be tested. For safety reasons this self-test takes place during operation and is supported on the redundancy of the sensor components used.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung der Figuren und den Figuren selbst dargestellt, wobei bemerkt wird, daß alle Einzelmerkmale und alle Kombinationen von Einzelmerkmalen weitere erfinderische Ausgestaltungen darstellen.Further features of the invention are in the dependent claims Description of the figures and the figures themselves, it being noted that all individual features and all combinations of individual features further inventive designs represent.

In den Figuren ist die Erfindung anhand einer Ausführungsform beispielsweise dargestellt, ohne auf diese beschränkt zu sein. Es zeigt:

Figur 1: von der Seite gesehen eine Innenansicht eines elektrischen Sicherungslastschalters in Leistenbauweise mit Schaltwerk und Handhebelbetätigung,
Figur 2: eine Seitenansicht eines elektrischen Sicherungslastschalters gemäß Figur 1, der mit dem erfindungsgemäßen elektromotorisch angetriebenen Schaltwerk versehen ist,
Figur 2a: eine Detaildarstellung des bei den Ausführungsformen nach den Figuren 1 und 2 Verwendung findenden Kraftpakets,
Figur 3: den Deckel zum Abdecken der spannungsführenden Teile des Lastschalters, die im Deckel gelagerten Teile des Schaltwerkes des Lastschalters, sowie eine Haube zum Abdecken der Schaltwerkteile, in einem Längsmittelschnitt veranschaulicht,
Figur 4: eine Ansicht IV gemäß Figur 3, bei abgenommener Haube,
Figur 5: eine Ansicht V gemäß Figur 3,
Figur 6: eine Darstellung gemäß Figur 4, ohne Zahnräder veranschaulicht, zur Verdeutlichung des Potentiometerantriebs,
Figur 7: eine Ansicht gemäß Figur 4, mit entferntem Getriebeausgangsrad, zur Veranschaulichung von Schaltbuchse mit Freilauf,
Figur 8: eine Funktionsdarstellung zur grundsätzlichen Verdeutlichung der Überwachung der Bewegung des Betätigungsmittels, verdeutlicht für "Endlage AUS" bei einer Zahnradbewegung 0°,
Figur 9a: Funktionsdarstellungen, die die kinematischen Verhältnisse vom Übergang aus "Endlage AUS" in "Endlage EIN" verdeutlichen,
Figur 9b: Funktionsdarstellungen, die die kinematischen Verhältnisse vom Übergang aus "Endlage EIN" in "Endlage AUS" verdeutlichen und
Figur 10: das Gerätekonzept des erfindungsgemäßen Schaltwerks in einem Blockschaltbild.

In the figures, the invention is illustrated using an embodiment, for example, without being limited to this. It shows:

Figure 1: seen from the side an interior view of an electrical fuse switch in a modular design with switching mechanism and hand lever actuation,
Figure 2: 2 shows a side view of an electrical fuse switch according to FIG. 1, which is provided with the electric motor-driven switching mechanism according to the invention,
Figure 2a: 3 shows a detailed illustration of the power pack used in the embodiments according to FIGS. 1 and 2,
Figure 3: illustrates the cover for covering the live parts of the circuit breaker, the parts of the switchgear of the circuit breaker mounted in the cover, and a hood for covering the switchgear parts, in a longitudinal central section,
Figure 4: 4 a view IV according to FIG. 3, with the hood removed,
Figure 5: 3 shows a view V according to FIG. 3,
Figure 6: 4 shows a representation according to FIG. 4, without gears, to illustrate the potentiometer drive,
Figure 7: 3 shows a view according to FIG. 4, with the transmission output wheel removed, to illustrate the switching bush with freewheel,
Figure 8: 1 shows a functional representation for the basic clarification of the monitoring of the movement of the actuating means, clarified for "end position OFF" with a gear wheel movement of 0 °,
Figure 9a: Functional representations that illustrate the kinematic relationships from the transition from "end position OFF" to "end position ON",
Figure 9b: Functional representations that illustrate the kinematic relationships from the transition from "end position ON" to "end position OFF" and
Figure 10: the device concept of the rear derailleur according to the invention in a block diagram.

Figur 1 zeigt den Lastschalter 1 mit Gehäuse 2 sowie einem schwenkbar mit diesem verbundenen Deckel 40, wobei das Schaltwerk 3 des Lastschalters 1 sowohl vom Gehäuse 2 als auch vom Deckel 40 aufgenommen wird. Figur 1 verdeutlicht den ausschließlich per Hand schaltbaren Lastschalter 1, während der Lastschalter nach Figur 2 dahingehend modifiziert ist, daß er elektromotorisch geschaltet werden kann. Die Konzepte nach den Figuren 1 und 2 sind bezüglich des Aufbaus des Gehäuses 2 und der von diesem aufgenommenen Bauteilen identisch, sie variieren nur bezüglich der im Deckel 40 gelagerten Bauteile. Figure 1 shows the load switch 1 with housing 2 and a pivotally connected to this cover 40, the rear derailleur 3 of the load switch 1 both from the housing 2 and from Lid 40 is added. Figure 1 illustrates this exclusively manually switchable load switch 1, while the load switch according to Figure 2 is modified so that it can be switched by an electric motor. The concepts according to the Figures 1 and 2 are regarding the structure of the housing 2 and the components picked up by it are identical, they vary only with regard to the components stored in the cover 40.

Der in den Figuren 1 und 2 gezeigte elektrische Lastschalter 1 ist als Sicherungslastschaltleiste ausgebildet. Sie besteht aus drei in einem Gehäuse 2 angeordneten Schaltermodulen 5, die über das gemeinsame Schaltwerk 3 betätigbar sind. Jeder Schaltermodul 5 weist einen nicht näher dargestellten NH-Sicherungseinsatz mit zwei Kontaktmessern auf, die in Lyrakontakte 8 eingesteckt sind. Leitungen 9 und 10 sind mit den Lyrakontakten 8 verbunden. Jede Leitung 9 bzw. 10 weist zwei voneinander getrennte, fest angeordnete Kontaktbahnen 11 und 12 auf, sowie mittels des Schaltwerks 3 voneinander weg bzw. aufeinander zu bewegliche Kontaktbrücken 13, 14, die in ihrer Schaltstellung (die Figuren 1 und 2 verdeutlichen deren Offenstellung), die beiden zugeordneten Kontaktbahnen 11 und 12 verbinden. Es sind ferner zwei parallel zueinander angeordnete und in ihrer Längserstreckung entgegengesetzt bewegliche Betätigungsschieber 15 und 16 vorgesehen. Der eine Betätigungsschieber 15 weist axial verschieblich in diesem die beiden Kontaktbrücken 13 auf, die jeweils mittels zweier Federn 17 in Schließstellung vorgespannt sind. Der andere Betätigungsschieber 16 nimmt axial verschieblich die beiden anderen Kontaktbrücken 14 auf, jede dieser Kontaktbrücken ist mittels einer Feder 18 in ihre Schließstellung vorgespannt, in der sie diametral zur anderen zugeordneten Kontaktbrücke 13 an den Kontaktbahnen 11 und 12 zu liegen kommt. Die rechts des Schaltwerkes angeordneten Schaltermodule 5 sind spiegelbildlich zu dem links des Schaltwerks 3 angeordneten Schaltermodul 5 ausgebildet. Die Betätigungsschieber 15 und 16 werden über ein Kraftpaket 100 betätigt, das in den Figuren 1 und 2 als Blackbox dargestellt ist. Der Aufbau dieses Kraftpaketes ist in der Figur 2a näher verdeutlicht. Wie dieser zu entnehmen ist, sind die nur teilweise dargestellten Betätigungsschieber 15 und 16 der beiden dem Schaltwerk 3 benachbarten Schaltermodule 5 über Verbindungsstangen 19 mit einem Rotor 20 gelenkig verbunden. Die Betätigungsschieber 15 und 16 der beiden unmittelbar benachbarten Schaltermodule 5 sind gleichfalls über Verbindungsstangen 21 gelenkig miteinander verbunden. Im Bereich des Schaltwerkes 3 durchsetzt eine Schaltwelle 22 eine Öffnung im Deckel 40. Die Schaltwelle ist in noch zu beschreibender Art und Weise verschwenkbar. Das freie Ende der Schaltwelle 22 ist mit einem in eine Durchgangsbohrung eingepreßten Zapfen 24 versehen, der sich damit beidseits der Schaltwelle 22 radial nach außen erstreckt. Das dem Zapfen 24 abgewandte Ende der Schaltwelle 22 weist eine sich senkrecht zur Schaltwelle 22 erstreckende kreissektorförmige Platte 25 auf, deren Mittelpunkt mit der Drehachse 26 der Schaltwelle 22 zusammenfällt. Im Umfangsbereich weist die kreissektorförmige Platte 25 zwei exzentrisch angeordnete Schaltzapfen 27 und 28 auf, die auf den Rotor 20 zugerichtet sind. Mit dem Rotor 20 und der Schaltwelle 22 wirkt ein Kniehebel 29 zusammen. Ein Hebelarm 30 des Kniehebels 29 ist um eine gehäusefeste Achse 31 im Schaltwerk 3 gelagert. Das der Schaltwelle 22 abgewandte Ende des Hebelarms 30 ist mit dem anderen Hebelarm 32 des Kniehebels 29 gelenkig verbunden, indem der Hebelarm 30 in dessen Längsrichtung mit einem relativ langen Langloch 33 versehen ist. Der andere Hebelarm 32 ist senkrecht zu dessen Längsrichtung mit einem relativ, nicht gezeigten kurzen Langloch versehen. Ein Zapfen 34 mit verdickten Enden durchsetzt beide Langlöcher, womit die beiden Hebelarme gelenkig miteinander verbunden sind. Ein Druckring 35 umschließt den Hebelarm 30 und liegt am Zapfen 34 an. Eine Druckfeder 36 stützt sich auf der dem Zapfen 34 abgewandten Seite am Druckring 35 und einem schaltwellenseitigen Ansatz 37 des Hebelarms 30 ab. Das dem Zapfen 34 abgewandte Ende des Hebelarms 32 ist um eine Achse 38, die auch die Drehachse für den Rotor 20 darstellt, schwenkbar. Dieses Ende des Hebelarms 32 durchsetzt eine sektorförmige nicht gezeigte Ausnehmung im Rotor 20, womit der Hebelarm 32 in Schwenkrichtung durch zwei Anschläge des Rotors 20 in seiner Schwenkbarkeit begrenzt ist. Die Anschläge erlauben eine Schwenkbewegung des Hebelarms 32 relativ zum Rotor 20 um einen Winkel von etwa 35°. Der Schwenkbereich des Rotors 20 ist auf etwa 35° beschränkt, indem ein gehäusefester Anschlag 80 in den Weg zweier Vorsprünge 81 des Rotors 20 ragt. Der der Schaltwelle 22 zugewandte Hebelarmbereich ist als aus zwei Hebelästen gebildete Schwinge ausgebildet, dessen freie Enden ein Bolzen 82 verbindet, der den Raum zwischen den beiden Schaltzapfen 27 und 28 der Schaltwelle 22 durchsetzt. The electrical load switch 1 shown in FIGS. 1 and 2 is designed as a fuse switch-disconnector. it consists of three switch modules 5 arranged in a housing 2, which via the common switching mechanism 3 can be actuated. Any switch module 5 has an NH fuse link, not shown two contact blades, which are inserted into Lyrakontakte 8. Lines 9 and 10 are connected to the lyre contacts 8. each Line 9 or 10 has two separate, fixed arranged contact tracks 11 and 12, and by means of Rear derailleur 3 away from each other or towards each other Contact bridges 13, 14, which are in their switching position (the figures 1 and 2 clarify their open position), the two assigned Connect contact tracks 11 and 12. There are also two arranged parallel to each other and in their longitudinal extent oppositely movable actuating slides 15 and 16 intended. One actuating slide 15 has axially displaceable in this the two contact bridges 13 on the biased in the closed position by means of two springs 17 are. The other actuating slide 16 takes axially displaceable the other two contact bridges 14, each of these Contact bridges are in their closed position by means of a spring 18 biased in which they are assigned diametrically to the other Contact bridge 13 to lie on the contact tracks 11 and 12 comes. The switch modules located on the right of the rear derailleur 5 are mirror images of the left of the rear derailleur 3 Switch module 5 formed. The actuating slide 15 and 16 are actuated via a power pack 100, which in the Figures 1 and 2 is shown as a black box. Building this Power pack is shown in more detail in Figure 2a. Like this one can be seen, are the actuating slide shown only partially 15 and 16 of the two adjacent to the rear derailleur 3 Switch modules 5 via connecting rods 19 with a rotor 20 articulated. The actuating slide 15 and 16 of the two immediately adjacent switch modules 5 are also over Connecting rods 21 hinged together. In the area of the switching mechanism 3, a switching shaft 22 passes through an opening in cover 40. The selector shaft is in a manner to be described and pivotable way. The free end of the shift shaft 22 is with a pin 24 pressed into a through hole provided, which is radial on both sides of the control shaft 22 extends outwards. The end facing away from the pin 24 Shift shaft 22 has a perpendicular to shift shaft 22 extending circular sector-shaped plate 25, the center of which coincides with the axis of rotation 26 of the control shaft 22. in the The circular sector-shaped plate 25 has two peripheral regions eccentrically arranged switching pins 27 and 28 on the Rotor 20 are prepared. With the rotor 20 and the selector shaft 22 interacts with a toggle lever 29. A lever arm 30 of the toggle lever 29 is in the switching mechanism 3 about an axis 31 fixed to the housing stored. The end of the lever arm facing away from the control shaft 22 30 is articulated with the other lever arm 32 of the toggle lever 29 connected by the lever arm 30 in the longitudinal direction thereof a relatively long slot 33 is provided. The other Lever arm 32 is perpendicular to its longitudinal direction with a relatively, not shown short slot. A pin 34 with thickened ends penetrates both elongated holes, with which the two lever arms are articulated together. On Pressure ring 35 encloses lever arm 30 and lies on pin 34 on. A compression spring 36 is supported on the pin 34 opposite side on the pressure ring 35 and a switching shaft side Approach 37 of the lever arm 30. The end facing away from the pin 34 The lever arm 32 is about an axis 38, which is also the axis of rotation represents for the rotor 20, pivotable. That end of the lever arm 32 passes through a sector-shaped recess, not shown in the rotor 20, whereby the lever arm 32 in the pivoting direction by two Stops of the rotor 20 is limited in its pivotability. The stops allow the lever arm 32 to pivot relative to the rotor 20 through an angle of approximately 35 °. The swivel range of the rotor 20 is limited to about 35 ° by a stop 80 fixed to the housing in the path of two projections 81 of the Rotors 20 protrudes. The lever arm area facing the control shaft 22 is designed as a rocker formed from two lever branches, the free ends of which connect a bolt 82 which connects the space between the two switching pins 27 and 28 of the switching shaft 22 interspersed.

Ein Verschwenken der Schaltwelle 22 führt damit zu einem Verschwenken des Kniehebels, um dessen Achse 31 bis zum Erreichen eines Kippunktes bei gestrecktem Kniehebel und Auslösen der Schaltbewegung bei Überschreiten der gestreckten Kniehebelposition.A pivoting of the control shaft 22 thus leads to Swiveling the toggle lever about its axis 31 until it is reached a tipping point with the toggle extended and triggering the Switching movement when the extended toggle lever position is exceeded.

Über drei Kontakte 83 ist der Lastschalter 1 auf ein Sammelschienensystem aufsteckbar.The load switch 1 is connected to a busbar system via three contacts 83 attachable.

Bei den Varianten gemäß der Darstellung der Figuren 1 und 2 erfolgt die Betätigung der Schaltwelle 22 über einen Freilauf. Bei dem manuell betätigbaren Lastschalter 1 gemäß der in Figur 1 gezeigten Variante wirkt ein Handhebel 23, mit dem ein Mitnehmerelement befestigt ist, über den Freilauf mit einem Schaltelement zusammen, das bewegungsschlüssig mit der Schaltwelle 22 verbunden ist. Wegen des Aufbaus dieses handbetätigten Schaltwerkes und darüber hinaus der detaillierten Funktionsbeschreibung des Schaltwerkes wird auf die EP 0 496 212 A1 verwiesen. Die dortige Funktionsbeschreibung gilt im übrigen auch für die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Lastschalters, bis auf die Modifikation im Deckelbereich.In the variants as shown in FIGS. 1 and 2 the shift shaft 22 is actuated via a freewheel. In the manually operated load switch 1 according to the figure 1 variant acts a hand lever 23 with which a Driver element is attached via the freewheel with a Switching element together, the movement with the shift shaft 22 is connected. Because of the construction of this manually operated Rear derailleur and beyond the detailed functional description of the switching mechanism is based on EP 0 496 212 A1 directed. The functional description there also applies also for the configuration of the circuit breaker according to the invention, except for the modification in the lid area.

Figur 3 veranschaulicht den erfindungswesentlichen Bereich des Lastschalters 1 in einer gegenüber der Figur 2 vergrößerten Darstellung. Der Deckel 40 ist im Bereich seines Endes 41 über ein Einhängescharnier 42 bei vollständig geöffnetem Deckel in ein komplementäres Lagerteil 43 des Gehäuses 2 einsteckbar und beim Verschwenken aus dieser Einhängestellung verliersicher im Gehäuse 2 gehalten. Im Bereich des anderen Endes 45 ist der Deckel 40 mit einer Verriegelungseinrichtung 46 versehen, die in Schließstellung des Deckels 40 in Wirkverbindung mit einem komplementären Verriegelungsteil 47 des Gehäuses 2 bringbar ist.Figure 3 illustrates the essential area of the invention Load switch 1 in an enlarged compared to Figure 2 Presentation. The cover 40 is in the region of its end 41 a hinge 42 in with the lid fully open a complementary bearing part 43 of the housing 2 can be inserted and when swiveling from this hanging position captive in Housing 2 held. In the area of the other end 45 is the Cover 40 provided with a locking device 46, which in Closed position of the cover 40 in operative connection with a complementary locking part 47 of the housing 2 can be brought.

In einer Kreisöffnung des Deckels 40 ist eine Schaltbuchse 48 axial festgelegt gelagert. Diese weist, wie insbesondere der Unteransicht des Deckels gemäß der Darstellung in Figur 5 zu entnehmen ist, eine zentrale Bohrung 49 mit sich beidseitig der Bohrung erstreckendem radialen Aufnahmeschlitz 50 auf. Diese dienen der Aufnahme und drehfesten Verbindung der gehäuseseitigen Schaltwelle 22 mit ihrem sich beidseitig der Welle erstreckenden radialen Zapfen 24. Beim Schließen des Deckels 40 wird die Schaltwelle 22 damit in die Schaltbuchse 48 eingeführt.A switching socket 48 is in a circular opening of the cover 40 axially fixed. This points, like in particular the Bottom view of the lid as shown in Figure 5 can be seen, a central bore 49 with both sides of the Bore extending radial receiving slot 50. This are used to hold and connect the housing Switch shaft 22 with its extending on both sides of the shaft radial pin 24. When closing the lid 40 the switching shaft 22 is thus inserted into the switching socket 48.

Figur 7 veranschaulicht in der Draufsicht des Deckels, daß die Schaltbuchse 48 zwei konzentrisch zu deren Drehachse angeordnete, diametral angeordnete und sich über denselben Winkelbereich erstreckende Nuten 51 aufweist, die den Freilauf bilden. Jede Nut durchsetzt ein Mitnehmerstift 52, wobei die beiden Mitnehmerstifte 52 diametral zur Drehachse der Schaltbuchse 48 positioniert sind. Die den Nuten 51 abgewandten Enden der Mitnehmerstifte 52 sind parallel zur Drehachse eines Zahnrades 53 fest mit diesem verbunden. Im Deckel 40 ist eine Baueinheit 54 gelagert, die einen Gleichstrommotor 55 und ein von diesem unmittelbar angetriebenes Planetengetriebe 56 aufweist. Dieses treibt ein Kegelradgetriebe an, wobei mit der Ausgangswelle 57 des Planetengetriebes 56 ein Zahnrad 58 drehfest verbunden ist, das mit dem Zahnrad 53 kämmt, welches die beiden Mitnehmerstifte 52 aufnimmt. Der Gleichstrommotor 55 und das Zahnrad 53 mit den Mitnehmerstiften 52 sind damit bewegungsschlüssig verbunden und es wirken die Mitnehmerstifte 52 über den Freilauf mit der Schaltbuchse 48 zusammen. Über die bewegungsschlüssige Verbindung der Schaltbuchse 48 und der gehäuseseitigen Schaltwelle 52 werden die im Gehäuse angeordneten Schaltelemente beaufschlagt.Figure 7 illustrates in top view of the lid that the Switching socket 48 two concentrically arranged to its axis of rotation, diametrically arranged and over the same angular range extending grooves 51 which form the freewheel. Each groove passes through a driver pin 52, the two Driving pins 52 diametrically to the axis of rotation of the switching socket 48 are positioned. The ends of the 51 facing away from the grooves Driver pins 52 are parallel to the axis of rotation of a gear 53 firmly connected to this. In the cover 40 is a structural unit 54 stored, a DC motor 55 and one of these has directly driven planetary gear 56. This drives a bevel gear, with the output shaft 57 of the planetary gear 56, a gear 58 is rotatably connected, that meshes with the gear 53, which the two drive pins 52 records. The DC motor 55 and the gear 53 with the Driver pins 52 are thus connected in a movement-locking manner the driver pins 52 act via the freewheel with the Switch socket 48 together. Via the positive connection the switching socket 48 and the housing-side switching shaft 52, the switching elements arranged in the housing are acted upon.

Mit dem Zahnrad 53 ist drehfest eine Nockenscheibe 59 verbunden, wobei die dem Freilauf abgewandten Enden der Mitnehmerstifte 52 in Bohrungen der Nockenscheibe 59 eingepaßt sind und die Nockenscheibe 59 bezüglich des Zahnrades 53 axial festgelegt ist. Mit der Nockenscheibe 59 ist drehfest ein Stirnrad 60 verbunden, dessen Zähne mit einem weiteren Stirnrad 61 kämmen, das in einer Antriebswelle 62 eines im Deckel 40 gelagerten Potentiometers 43 gelagert ist. Es ist damit eine bewegungsschlüssige Verbindung zwischen dem Zahnrad 53 des Kegelradgetriebes und der Antriebswelle 62 des Potentiometers 63 über die Nockenscheibe 59 und die beiden Stirnräder 60 und 61 hergestellt. Das Potentiometer ist elektrisch mit einer externen Software zum Überwachen und Steuern des Lastschalters und dessen motorisch angetriebenen Schaltwerkes verbunden.A cam disk 59 is connected in a rotationally fixed manner to the gear 53, the ends of the driver pins 52 facing away from the freewheel are fitted in bores of the cam disk 59 and the Cam disk 59 axially fixed with respect to the gear 53 is. A spur gear 60 is rotatably fixed with the cam disk 59 connected, whose teeth mesh with another spur gear 61, that in a drive shaft 62 one mounted in the cover 40 Potentiometer 43 is mounted. It is therefore a movement-based Connection between the gear 53 of the bevel gear and the drive shaft 62 of the potentiometer 63 via the Cam disk 59 and the two spur gears 60 and 61 produced. The potentiometer is electrical with an external one Software for monitoring and controlling the circuit breaker and its motor-driven rear derailleur connected.

Die Nockenscheibe 59 weist zwei Nocken 64 und 65 auf, wobei der jeweilige Nocken 64 in Wirkverbindung mit einem Mikroschalter 66, der Nocken 65 in Wirkverbindung mit einem Mikroschalter 67 bringbar ist. Die Anordnung der Nocken und der mit diesen erzielbare Schaltablauf ist in den Figuren 8, 9a und 9b näher veranschaulicht.The cam disk 59 has two cams 64 and 65, the respective cams 64 in operative connection with a microswitch 66, the cam 65 in operative connection with a microswitch 67 is feasible. The arrangement of the cams and with them achievable switching sequence is closer in Figures 8, 9a and 9b illustrated.

In Figur 3 ist schließlich mit der Bezugsziffer 68 ein Schalter zum Einschalten des Lastschalters mittels des Gleichstrommotors 55 und mit der Bezugsziffer 69 ein Schalter zum Ausschalten des Lastschalters mittels des Motors bezeichnet. Mit der Bezugsziffer 70 ist ein Schlüsselschalter bezeichnet, der softwaremäßig so angesteuert ist, daß in der Einschaltstellung des Schlüsselschalters der Lastschalter und damit auch der Gleichstrommotor 55 sowie das Potentiometer 63 und die beiden Mikroschalter 66 und 67 ausschließlich über die Software angesteuert werden. Um eine unbefugte Betätigung der Schalter 68, 69 und 70 auszuschließen, sind diese hinter einer sperrbaren Platte 71 angeordnet. Mit der Bezugsziffer 72 ist eine mit dem Deckel 40 verbundene Haube bezeichnet, die die im Gehäuse 40 gelagerten Bauteile abdeckt und die Schalter 68, 69 und 70 aufnimmt.Finally, in Figure 3, reference numeral 68 is a switch for switching on the load switch by means of the DC motor 55 and with the reference numeral 69 a switch for switching off the Load switch designated by the motor. With the reference number 70 is a key switch designated by software is controlled so that in the on position of the Key switch of the load switch and thus also the DC motor 55 and the potentiometer 63 and the two microswitches 66 and 67 controlled exclusively via the software become. To prevent unauthorized actuation of switches 68, 69 and 70 to be excluded, these are behind a lockable plate 71 arranged. The reference numeral 72 is one with the cover 40 Connected hood, which is stored in the housing 40 Components covered and the switches 68, 69 and 70 accommodates.

Um bei einem Ausfall des elektromotorischen Antriebes des Lastschalters, oder aber der Software, den Lastschalter dennoch betätigen zu können, ist die Haube 62 im Bereich der Drehachse des Zahnrades 60 mit einer Öffnung 73 versehen, durch die hindurch ein Steckschlüssel, beispielsweise ein als Sechskant ausgebildeter Steckschlüssel, in eine entsprechende Sechskantöffnung 74 der Nockenscheibe 59 eingesteckt werden kann. Es kann damit von außen ein Drehmoment in das Ausgangsrad des Getriebes eingeleitet werden und so über die Mitnehmerstifte 52 und die Schaltbuchse 48 der Schaltvorgang manuell ausgelöst werden, bei gleichzeitiger Mitbewegung des Elektromotors aufgrund der nicht selbsthemmenden Ausbildung des Getriebes. Bei einem Ausfall der Software bzw. des Elektromotors kann überdies der Deckel 40 mit der elektromotorischen Einheit einfach gegen einen Deckel 40 mit einer handbetriebenen Einheit gemäß der Ausführungsform nach Figur 1 ausgetauscht werden. Das Schalten des Lastschalters ist dann nur noch manuell möglich. Durch Nachrüsten bestehender Geräte, wie sie in Figur 1 gezeigt sind, mit einem Elektroanschluß, kann der Lastschalter nunmehr gemäß Ausführungsform nach Figur 2 elektromotorisch betrieben werden. In diesem Fall sollten weitere Sicherheitsmittel vorhanden sein, insbesondere ein elektrisches Schaltglied 75, das bevorzugt im Bereich des Deckelendes 45 angeordnet ist und mit dem die Öffnungs- und Schließstellung des Deckels 40 erfaßt werden kann, ferner ein im Gehäuse 2 angeordnetes weiteres elektrisches Schaltglied 84, das die Öffnungs- und Schließstellung der Schaltkontakte 13 und 14 des Lastschalters 1 überwacht. Die Überwachung der Schaltkontakte des Lastschalters besitzt oberste Priorität; sollte der vom Schaltglied 76 erfaßte Schaltzustand nicht mit der vom Potentiometer 63 erfaßten Position der Mitnehmerstifte 52 übereinstimmen, wird der Lastschalter 1 abgeschaltet. Im übrigen bewirkt das Schaltglied 75, daß das elektromotorische Betätigungsmittel im Deckel 40 nur dann mit Strom versorgt wird, wenn der Deckel 40 geschlossen ist.In the event of a failure of the electric motor drive of the Load switch, or the software, the load switch anyway To be able to operate, the hood 62 is in the region of the axis of rotation the gear 60 is provided with an opening 73 through which a socket wrench, for example a hexagon trained socket wrench, in a corresponding hexagon opening 74 of the cam disk 59 can be inserted. It can thus a torque from the outside into the output wheel of the transmission be initiated and so on the driver pins 52 and Switching socket 48 of the switching process are triggered manually simultaneous movement of the electric motor due to not self-locking design of the gearbox. If the Software or the electric motor can also cover 40 the electromotive unit simply against a cover 40 a hand-operated unit according to the embodiment Figure 1 are exchanged. Switching the load switch is then only possible manually. By retrofitting existing ones Devices, as shown in Figure 1, with an electrical connection, the load switch can now according to the embodiment Figure 2 are operated by an electric motor. In this case there should be additional security means, in particular an electrical switching element 75, which is preferably in the range of Lid end 45 is arranged and with which the opening and Closed position of the lid 40 can be detected, also in Housing 2 arranged further electrical switching element 84, the the opening and closing position of the switching contacts 13 and 14 of the load switch 1 is monitored. Monitoring the switch contacts the load switch has top priority; should the switching state detected by the switching element 76 not with that of Potentiometer 63 detects the position of the driving pins 52 match, the load switch 1 is switched off. Furthermore causes switch 75 to cause the electromotive actuator is only supplied with power in the cover 40 if the lid 40 is closed.

Den Schaltablauf des Lastschalters veranschaulichen die Figuren 8, 9a und 9b. Die Figur 8 verdeutlicht in vergrößertem Maßstab den Freilauf, die Nockenscheibe 59 mit den Nocken 64 und 65, sowie die senkrecht zur Zeichenebene hintereinander angeordneten Mikroschalter 66 und 67, die in einem gemeinsamen, im Deckel 40 gelagerten Gehäuse 77 gelagert sind. Die mit dickem schwarzem Strich verdeutlichte Nockenkurve 64 ist in Wirkverbindung mit dem Mikroschalter 66 bringbar und definiert die Endlagen des Ein- und Ausschaltens des Motors 55. Die dem Mikroschalter 67 zugeordnete Nockenkurve 65 definiert einen Schwenkbereich, der zu einem Abschalten des Lastschalters 1 führt, sobald der zugeordnete Mikroschalter 67 diese Kurve 65 kontaktiert.The figures illustrate the switching sequence of the load switch 8, 9a and 9b. Figure 8 illustrates on an enlarged scale the freewheel, the cam disk 59 with the cams 64 and 65, as well as those arranged one behind the other perpendicular to the plane of the drawing Microswitches 66 and 67, which are in a common, in the cover 40 mounted housing 77 are stored. The one with thick black Dash cam curve 64 is in operative connection with brought to the microswitch 66 and defines the end positions of the Switching the motor 55 on and off. The microswitch 67 associated cam curve 65 defines a swivel range that switches off the load switch 1 as soon as the assigned microswitch 67 contacts this curve 65.

Den Schaltablauf beim Einschalten des Lastschalters 1 anhand der Stellung der Mitnehmerstifte 52, des Freilaufes, dargestellt durch die Nuten 51, anhand der Schaltbuchse 48, der Nocken 64 und 65 sowie der gehäuseseitigen Schaltwelle 22 mit den Zapfen 24 veranschaulicht die Figur 9a. Bei einer Zahnradstellung 0°, zum Beispiel einer fiktiven Stellung 0° des Zahnrades 60, wird der Motor 55 eingeschaltet, womit aus der "Endlage AUS", bei nicht betätigtem Schalter 66, die Mitnehmerstifte 52 und die Nockenscheibe 59 und damit auch das Zahnrad 60 in positiver Drehbewegung verdreht werden. Bei einer Winkelbewegung des Zahnrades von 10° kontaktiert der Nocken 64 den Mikroschalter 66, der damit betätigt wird. Bei einer Zahnradbewegung von 50° nehmen die Mitnehmerstifte 52 die Schaltbuchse 48 mit, die ihrerseits über die Zapfen 24 die gehäuseseitige Schaltwelle 22 mitnimmt. Entgegen der Vorspannung des gehäuseseitigen Kniehebels 29 wird das Zahnrad weiterbewegt, bis bei etwa 127° der Kippunkt des Kniehebels 29 erreicht ist. Nach dessen Überschnappen erfolgt das selbsttätige Schalten der Schaltkontakte 13 und 14 des Lastschalters 1, wobei die gehäuseseitige Schaltwelle 22 über die mit dieser verbundenen Zapfen 24 die Schaltbuchse 48 in positivem Sinne antreibt und die Mitnehmerstifte 52 relativ zur Schaltbuchse 48 in negativer Richtung verbleiben. Während bei Erreichen des Kippunktes der Mikroschalter 66 noch betätigt ist, verläßt er bei einer Zahnradbewegung von etwa 129°, die der "Endlage EIN" entspricht, den Nocken 64, womit der Mikroschalter 66 nicht weiter betätigt wird. Für den Fall, daß der Mikroschalter 66 ausfällt, hätte dies zur Folge, daß der Motor das Zahnrad weiter in possitivem Sinne verschwenkt, wobei dann aber bei einer Zahnradbewegung von etwa 145° der andere Mikroschalter 67 den Nocken 65 kontaktiert, was zu einer Abschaltung des Lastschalters führt.The switching sequence when switching on the load switch 1 using the Position of the driver pins 52, the freewheel shown through the grooves 51, using the switching socket 48, the cams 64 and 65 and the housing-side switching shaft 22 with the pin 24 illustrates FIG. 9a. With a gear position of 0 °, for example, a fictitious position 0 ° of the gear 60 the motor 55 is switched on, which means from the "end position OFF" not actuated switch 66, the driver pins 52 and Cam 59 and thus the gear 60 in positive Be rotated. With an angular movement of the Gear of 10 °, the cam 64 contacts the microswitch 66, which is operated with it. With a gear movement of 50 ° the driver pins 52 take the switching socket 48 with them in turn via the pin 24, the switching shaft 22 on the housing side entraining. Contrary to the preload of the toggle lever on the housing side 29, the gear is moved until the at about 127 ° Tilt point of the toggle lever 29 is reached. After it snapped the switching contacts switch automatically 13 and 14 of the circuit breaker 1, the housing-side switching shaft 22 via the pin 24 connected to this, the switching socket 48 drives in a positive sense and the driving pins 52 remain relative to the switching socket 48 in the negative direction. While the microswitch 66 is still at the tipping point is actuated, it leaves with a gear movement of about 129 °, which corresponds to the "end position ON", the cam 64, with which the Microswitch 66 is no longer operated. In case that the microswitch 66 fails, this would have the consequence that the Motor further pivoted the gear in a positive sense, whereby then the other with a gear movement of about 145 ° Microswitch 67 contacts the cam 65, resulting in a Switching off the load switch leads.

Figur 9 veranschaulicht den Schaltablauf beim Ausschalten des Lastschalters mittels des Elektromotors 55. Der "Endlage EIN", die derjenigen nach Figur 9a entspricht, ist in Figur 9b eine Zahnradbewegung von 0° zugeordnet. Ausgehend von dieser fiktiven Zuordnung wird bei einer Zahnradbewegung von -10°, das heißt bei einer Bewegung des Zahnrades in negativer Richtung, der Mikroschalter 66 mittels des Nockens 64 betätigt, bei -79° erfolgt die Mitnahme der Schaltbuchse 48 und der gehäuseseitigen Schaltwelle 22, bei -122° wird der Kippunkt des Kniehebels 29 erreicht, bei dem der Mikroschalter 66 noch betätigt ist. Aufgrund Einwirkung des Kniehebels wird der Lastschalter ausgeschaltet. Bei Erreichen der Zahnradbewegung -127° wird der Mikroschalter 64 nicht mehr betätigt, so daß der Elektromotor 55 ausgeschaltet wird. Bei einem Ausfall des Mikroschalters 66 wird bei einer Zahnradbewegung von ungefähr -148° über den Nocken 65 der Mikroschalter 67 betätigt und damit die Notabschaltung des Lastschalters.Figure 9 illustrates the switching sequence when the Load switch by means of the electric motor 55. The "end position ON", that corresponds to that according to FIG. 9a, is one in FIG. 9b Assigned gear movement of 0 °. Starting from this fictional Assignment is made with a gear movement of -10 °, that is at a movement of the gear in the negative direction, the microswitch 66 actuated by means of the cam 64, takes place at -79 ° the driving of the switching socket 48 and the housing side Switch shaft 22, at -122 ° the tipping point of the toggle lever 29 reached, at which the microswitch 66 is still actuated. Due to the action of the toggle lever, the load switch switched off. When the gear movement reaches -127 ° the Microswitch 64 no longer actuated, so that electric motor 55 is turned off. If the microswitch 66 fails with a gear movement of approximately -148 ° over the cam 65 the microswitch 67 is actuated and thus the emergency shutdown of the Circuit breaker.

Figur 10 verdeutlicht im Blockschaltbild das Gerätekonzept des Lastschalters mit dem elektromotorischen Betätigungsmittel. Zentrale Einheit ist ein Mikrocontroller. Dieser hat im wesentlichen die Aufgabe, den elektrischen Antrieb, wobei alle im weitesten Sinne mit dem Elektromotor zusammenwirkenden Teile verstanden werden, zu überwachen und gegebenenfalls zu steuern. Der Mikrocontroller kommuniziert mit einer Leistungsschaltstufe, die in Verbindung mit dem Gleichstromantrieb mit Planetengetriebe steht. Die Informationen des Drehwinkelabsolutgebers (Potentiometer 63), Signale des Verriegelungsschalters (Schaltglied 75 im Deckel 40) und des Hilfsschalters im Schaltwerk (Schaltglied 76 im Gehäuse 2) werden dem Mikrocontroller zugeführt. Daneben steht der Mikrocontroller in Verbindung mit dem Bedienteil des Lastschalters und damit Tastern (zum Beispiel den Schaltern 68 und 69), LED's, dem Schlüsselschalter (Schlüsselschalter 70) usw.. Der Mikrocontroller kommuniziert ferner mit weiteren Steuer- und Meldesignalen sowie mit einem Netzwerk-Interface (Feldbus-Schnittstelle). Die Controllersignale werden benutzt, um das Netzwerk-Interface anzusteuern. Auf diese Art und Weise können eine Vielzahl von Gerätegruppen (Schaltgeräte mit elektrischen Antrieben) mittels einer gemeinsamen Erfassungsund Steuerungseinheit miteinander verschaltet werden.FIG. 10 illustrates the device concept of the Load switch with the electromotive actuator. The central unit is a microcontroller. This essentially has the task of the electric drive, all im Parts interacting with the electric motor in the broadest sense be understood to monitor and control if necessary. The microcontroller communicates with a power switching stage, which in connection with the direct current drive with planetary gear stands. The information from the absolute angle encoder (potentiometer 63), signals of the interlock switch (switching element 75 in cover 40) and the auxiliary switch in the switching mechanism (switching element 76 in the housing 2) are fed to the microcontroller. Besides the microcontroller is connected to the control panel of the Load switch and thus pushbuttons (e.g. switches 68 and 69), LEDs, the key switch (key switch 70) etc. The microcontroller also communicates with others Control and message signals as well as with a network interface (Fieldbus interface). The controller signals are used to control the network interface. That way can handle a variety of device groups (switchgear with electrical drives) by means of a common detection and Control unit can be interconnected.

Claims

Switch mechanism (3) for an electrical circuit-breaker (1) with a switching behaviour of the switch contacts (13, 14) of the switch that is independent of operation of an operating means of the switch mechanism, wherein the operating means cooperates in forced-motion relationship with a dog element (52) which cooperates through a free-running sweep with a switch element (48) which triggers the actual switching operation, characterized in that the operating means comprises an electric motor (55) and a gear mechanism (56, 58, 53), the following gear (53) of the gear mechanism (56, 58, 53) cooperating in forced-motion relationship with the dog element (52).
Switch mechanism according to Claim 1, characterized in that the electric motor is configured as a DC motor (55).
Switch mechanism according to Claim 1 or Claim 2, characterized in that the gear mechanism is configured as a planet gear (56).
Switch mechanism according to Claim 3, characterized in that the planet gear (56) cooperates with a bevel gear pair (58, 53), the following gear (53) of the bevel gear pair (58, 53) cooperating in forced-motion relationship with the dog element (52).
Switch mechanism according to Claim 4, characterized in that the dog element is configured as a catch pin (52) arranged parallel with the rotational axis of the following gear (53) and connected to the said gear, the catch pin (52) cooperating with the switch element, which is configured as a switch bush (48) with a free- running sweep slot (51).
Switch mechanism according to any one of Claims 1 to 5, characterized in that a rotary position transmitter (63), in particular the shaft (62) of a potentiometer (63), is connected in forced-motion relationship to the following gear (53).
Switch mechanism according to any one of Claims 1 to 6, characterized in that a cam wheel (59) with one or more cams (64, 65) is connected in forced-motion relationship to the following gear (53), an electrical switching element, in particular a microswitch (66, 67), being bringable into active connection with each cam (64, 65).
Switch mechanism according to Claim 7, characterized in that two cams (64, 65) are provided, one cam (64) defining the setting range of the dog element (52) and the other cam (65) defining the range in which the circuit-breaker (1) is switched off in the event of failure of the electrical switching element (66) associated with the first-mentioned cam (64).
Switch mechanism according to any one of Claims 1 to 8, characterized in that a further electrical switching element (76) is provided which detects the open and/or closed position of the switch contacts (13, 14) of the circuit-breaker (1).
Switch mechanism according to any one of Claims 1 to 9, characterized in that the electric motor (53), gear mechanism (56, 58, 53), dog element (52) and switching element (48) are arranged in a cover (40) which is connectable to the casing (2), the casing (2) comprising the switch contacts (13, 14) of the switch (1) and means transmitting the motion of the switching element (48) to the switch contacts (13, 14).
Switch mechanism according to Claim 10, characterized in that a further electrical switching element (75) is provided which detects the open and/or closed position of the cover (40).
Switch mechanism according to Claim 10 or Claim 11, characterized in that the switching element (48) has a bore (49) with radial retaining slot (50) for the insertion of a casing-mounted switching shaft (22) with radially projecting pin (24).
Switch mechanism according to any one of Claims 1 to 12, characterized in that means are provided for manual actuation of the dog (52) or of the switch mechanism components connected in forced-motion relationship thereto.
Switch mechanism according to Claim 13, characterized in that the means for manual actuation is configured as a socket spanner which is insertable, for the purpose of transmitting torque, into a socket opening (74) of the following gear (53) of the gear mechanism.