WO2022184256A1 - Vorrichtung zum schalten einer handhabe eines elektrischen schalters und multifunktionsantrieb mit solch einer vorrichtung - Google Patents

Vorrichtung zum schalten einer handhabe eines elektrischen schalters und multifunktionsantrieb mit solch einer vorrichtung Download PDF

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WO2022184256A1
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drive
handle
actuator
multifunction
electrical switch
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PCT/EP2021/055399
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Alexander Fanderl
Ekkehard Plechinger
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/02—Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch

Definitions

  • the invention relates to a device for switching a handle of an electrical switch and a multifunction drive with such a device.
  • the main task of today's circuit breakers is the switching on or off of current and voltage from a system section, as well as the automatic tripping of the circuit breaker in the event of an overload or a short circuit.
  • circuit breakers When delivered, circuit breakers typically have a toggle lever, also known as a handle, with which the customer can switch the circuit breaker on or off. If the circuit breaker has tripped in the event of an overload or short circuit, the customer can reset the circuit breaker using the same toggle lever or handle.
  • a toggle lever also known as a handle
  • the rocker arm or the handle, describes a translational movement, i.e. it is moved linearly in one direction for switching.
  • Some customers do not want circuit breakers to be operated with a translatory motion, but rather with a rotary motion.
  • rotary drives Rotary Handle Operator, RHO
  • a spring-loaded motor drive requires a few seconds after it has been triggered before it has loaded the spring store for the next switching operation.
  • rotary drives are typically manufactured as complex, high-structure gear assemblies, in which the customer has to operate a rotary handle with a great deal of effort. This rotary movement is converted into a translational movement in the rotary drive, which in turn actuates the switch handle. While the customer can still move small circuit breakers with two fingers, he needs his whole hand to be able to apply the appropriate torque to the rotary handle for large assemblies. Very large switches have rotary actuators with a rotary handle that has a sufficiently long lever to be able to apply the required torque manually.
  • motor drives are usually even higher than rotary drives. Inside they have an electric motor and also a gear that converts the rotary movement of the motor into a translatory movement for the switch handle. In order to control the motor drive and its positions accordingly, complex electronics with appropriate sensors, such as limit switches, are required.
  • Motor-loaded motor drives are mechanically even higher than motor drives because, in addition to the motor, gears and electronics, they also have an integrated spring store for fast switching. Overall, like circuit breakers, motor drives and stored energy motor drives are very complex assemblies that contain many mechanical, electromechanical and electronic components. The manufacturing costs, the manufacturing costs and the costs for the development support are therefore correspondingly high.
  • this object is achieved by the device for switching a handle of an electrical switch according to patent claim 1 .
  • Advantageous embodiments of the device according to the invention are specified in dependent claims 2 to 4.
  • the object is also achieved according to the invention by the multifunction drive according to patent claim 5 .
  • the device for switching a handle of an electrical switch comprises at least a first actuator and a second actuator, wherein when the device is mounted on the electrical switch, the first actuator moves the handle in a first direction and the second actuator moves the handle in a second direction Direction opposite to the first direction can move and wherein the first actuator and the second actuator are each shape memory alloy actuators.
  • the first actuator when the device is mounted on the electrical switch, the first actuator can move the handle only in a first direction and the second actuator can move the handle only in a second direction opposite to the first direction.
  • the device comprises a carriage and when the device is mounted on the electrical switch, the carriage encloses the handle of the electrical switch and the handle is actuated by the movement of the carriage, with the first actuator moving the carriage in a first direction and the second actuator can move the carriage in a second direction opposite to the first direction.
  • the carriage is moved along at least one guide.
  • the multifunction drive according to the invention according to patent claim 5 comprises a housing and a device according to the invention, the multifunction drive being provided for installation on the electrical switch by means of the housing and the actuators of the device being able to set the handle in motion when the multifunctional drive is installed on the electrical switch.
  • the shape memory alloy actuators are designed such that when the multifunction drive is mounted on the electrical switch, the handle can be actuated in less than 50 msec (milliseconds), preferably between 10 msec and 20 msec.
  • the advantage here is that the typical construction with a ratchet wheel of a motor drive or a spring-loaded drive can be dispensed with by replacing the shape memory alloy actuators.
  • Such a multifunction drive is also much quieter than a motor drive or a spring-loaded motor drive.
  • the multi-function drive comprises at least one drive button which, when actuated, can set the actuators of the device in motion.
  • This drive button can be mechanically, electrically or wirelessly connected to the rest of the multifunction drive.
  • the advantage here is that the drive button can be placed anywhere, for example on the control cabinet door or at another point in the system or in the remote control room.
  • the at least one drive button is designed as a rotary drive button or as a button.
  • the multi-function drive is actuated by means of an external device which is mechanically, electrically or wirelessly connected to the multi-function drive and which can set the actuators of the device in motion.
  • an external device can, for example, be a smartphone, a tablet computer, a notebook or another computer, in particular in a remote control room.
  • Figure 1A, 1B and IC conventional motor drive, conventional rotary drive and conventional lateral motor drive;
  • FIG. 3A and 3B electrical switch with multifunction drive according to the invention and drive knob and electrical shear switch with multifunction drive according to the invention.
  • FIG. 4 multifunction drive according to the invention with drive button and additional drive buttons and external device.
  • FIG. 1A Shown in Figure 1A is an electrical switch 1000, such as a circuit breaker.
  • a motor drive 5010 (motor operator, MO) is placed, which can actuate the handle of the electric switch 1000 .
  • the motor drive 5010 has an electric motor and a transmission inside, which converts the rotational movement of the motor into a translatory movement of the handle of the electrical switch 1000.
  • the 5010 motor drive has complex electronics with corresponding sensors, such as limit switches, to control its positions accordingly.
  • FIG. 1B shows a rotary drive 5020, which is placed on an electrical switch 1000's.
  • the rotary drive 5020 to summarizes a highly structured gear assembly that converts the rotary motion into a translatory motion of the handle of the electrical switch 1000 .
  • FIG. 1C shows a side motor drive 5030 which is mounted on the side of the electrical switch 1000 in order to prevent it from being built up too high in the control cabinet.
  • FIG. 2A An electrical switch 1000 with a handle 1100 is shown in FIG. 2A.
  • the handle 1100 can be moved translationally between different switching states.
  • Figure 2B shows the electrical switch 1000 with the handle 1100 and the device 100 according to the invention for switching the handle 1100 of the electrical switch 1000.
  • the device 100 comprises a first actuator 110 and a second actuator 120, wherein when the device 100 on the electrical switch 1000, the first actuator 110 can move the handle 1100 in a first direction and the second actuator 120 can move the handle 1100 in a second direction opposite to the first direction.
  • the first direction is the movement of the handle 1100 from bottom to top
  • the second direction is the movement of the handle 1100 from top to bottom.
  • the first actuator 110 and the second actuator 120 are each shape memory alloy actuators.
  • Shape memory alloys have the property that they can remember their original shape at a certain higher temperature. This makes it possible to construct shape memory alloy actuators that are constrained to a different position or length at a low temperature. If these actuators are heated to this specific, higher temperature, which is set by the alloy components, then these actuators suddenly resume their learned shape.
  • the shape memory alloys can be heated via the environment by means of a heating element, which means indirect heating, or by current flowing through the shape memory alloy itself, which corresponds to direct heating.
  • Shape memory alloy actuators can be configured as a wire that contracts at the higher temperature, a metal strip that buckles at the higher temperature, a cuboid that changes volume at the higher temperature, or an arbitrarily shaped geometry that fits optimally into the intended Fits the space available and which, at the higher temperature, changes its expansion or volume in a specific, desired direction.
  • the handle 1100 If current is applied to the first actuator 110 for direct heating, the handle 1100 is moved from its lower position, for example the OFF position, to the upper position, for example the ON position. Now, when the second actuator 120 is energized, the handle 1100 is transferred from the upper position, for example the ON position, to the lower position, for example the OFF position.
  • the device 100 according to the invention is very low in construction and can therefore be integrated into a housing 510 in a very flat manner.
  • first actuator 110 can only move the handle 1100 in a first direction and the second actuator 120 can only move the handle 1100 in a second direction opposite to the first direction .
  • FIG. 2B also shows a slide 150 in the device 100, which encloses the handle 1100 of the electrical switch 1000 when the device 100 is mounted on the electrical switch 1000 and the handle 1100 is actuated by the movement of the slide 150.
  • the first actuator 110 can move the carriage 150 in a first direction and the second actuator 120 can move the carriage 150 in a second direction opposite to the first direction.
  • an inventive multi-function drive 500 is shown with a housing 510 and an inventive according to device 100.
  • the multifunction drive 500 is mounted on the electrical switch 1000 and the actuators 110; 120 of the device 100 can actuate the handle 1100 of the electrical switch 1000's.
  • the overall height D of the multifunction drive 500 can be designed in such a way that it is limited within typical control cabinet cutouts, for example 45mm (millimeters). This would allow no side motor drives to be needed.
  • the multifunction drive 500 includes a drive button 550, when actuated, the actuators 110; 120 of the device 100 can be set in motion.
  • the drive button 550 can be designed, for example, as a rotary drive button or as a button. If the drive knob 550 is designed as a rotary drive knob, it is decided by the rotational position of the drive knob 550 whether the first actuator 110 Ak, the second actuator 120 or none of the actuators 110; 120 is heated.
  • FIG. 3B shows the multifunction drive 500 according to the invention, which is mounted on the electrical switch 1000.
  • the multifunction drive 500 can serve, for example, as a motor drive that enables the handle 1100 to be shifted remotely.
  • the multifunction drive 500 with a drive button 550 is again shown in FIG. Further drive buttons 550' and 550'' are also shown, which communicate with the multifunction drive 500 to switch the handle 1100.
  • Drive button 550' is connected to the remainder of the multifunction drive 500 by means of an electrical connection, such as a cable.
  • the drive knob 550' can be mounted on a control cabinet door or in a remote control room, for example.
  • a mechanical connection would for example via a Bowden cable between the drive button 550 'and the multifunction drive 500 possible.
  • the drive button 550'' is wirelessly connected to the rest of the multifunction drive 500, for example by means of the Bluetooth protocol.
  • the drive button 550'' is also not mounted on the housing 510 of the multifunction drive 500, but can be mounted on a control cabinet, a control cabinet door or a remote control room, for example.
  • FIG. 4 also shows an external device 200, which can also interact with the multifunction drive 500 to switch the handle 1100 of the electrical switch 1000.
  • This external device 200 can be mechanically, electrically or wirelessly connected to the multifunction drive 500 and the actuators 110; 120 of the device 100 set in motion.
  • the external device 200 can, for example, be a smartphone, a tablet computer, a notebook or another computer, in particular in a remote control room.
  • the shape memory alloys of the actuators 110; 120 can be designed in such a way that when the multifunction drive 500 is mounted on the electrical switch 1000, the handle 1100 can be actuated in less than 50 msec (milliseconds).
  • the handle 1100 is preferably actuated for between 10 msec and 20 msec.
  • the device 100 according to the invention and the multifunction drive 500 according to the invention can realize large reserves of power and travel in a small space.
  • Vulnerable constructions for example with a ratchet wheel on which today's motor drives and spring-loaded drives are based, can be eliminated by the multifunction drive according to the invention.
  • the multifunctional antrieb 500 is quieter than previous motor drives or spring-loaded drives.
  • the multifunction drive 500 according to the invention can be implemented in a very cost-effective design, since far fewer mechanical, electromechanical and electronic parts are required than in typical motor drives, spring-loaded drives or rotary drives. Manufacturing costs and development support costs are lower because of the lower cost, fewer component design, and ease of manufacture and assembly.

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  • Mechanisms For Operating Contacts (AREA)
  • Breakers (AREA)

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Schalten einer Handhabe eines elektrischen Schalters offenbart, die mindestens einen ersten Aktuator und einen zweiten Aktuator umfasst, wobei bei Montage der Vorrichtung am elektrischen Schalter der erste Aktuator die Handhabe in eine erste Richtung und der zweite Aktuator die Handhabe in eine zweite Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung bewegen kann, und wobei der erste Aktuator und der zweite Aktuator jeweils Formgedächtnislegierungs-Aktuatoren sind.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zum Schalten einer Handhabe eines elektrischen Schalters und Multifunktionsantrieb mit solch einer Vorrich tung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schalten einer Handhabe eines elektrischen Schalters und ein Multifunktions antrieb mit solch einer Vorrichtung.
Die Hauptaufgabe heutiger Leistungsschalter ist das Zu- oder Abschalten von Strom und Spannung aus einem Anlagenabschnitt, sowie das selbständige Auslösen des Leistungsschalters im Falle einer Überbelastung oder eines Kurzschlusses.
Typischerweise haben Leistungsschalter im Auslieferzustand einen Kipphebel, auch Handhabe genannt, mit dem der Kunde den Leistungsschalter ein- oder ausschalten kann. Hat der Leis tungsschalter im Überlast- oder Kurzschlussfall ausgelöst, kann der Kunde mit dem gleichen Kipphebel, beziehungsweise der gleichen Handhabe, den Leistungsschalter wieder resetten.
Der Kipphebel, beziehungsweise die Handhabe, beschreibt eine translatorische Bewegung, wird also linear in einer Richtung bewegt zum Schalten. Einige Kunden wünschen Leistungsschalter nicht mit einer translatorischen, sondern mit einer rotatori schen Bewegung zu bedienen. Dazu existiert für den Kunden ein umfangreiches Drehantrieb-Spektrum (Rotary Handle Operator, RHO) aus der Zubehörpalette. Über alle Baugruppen von Leis tungsschaltern hinweg existieren eine Vielzahl von Zubehör baugruppen, beispielsweise Frontdrehantriebe, Frontdrehan triebe mit Wellenstumpf, Türkopplungsdrehantriebe oder Sei tenwandantriebe .
Des Weiteren besteht der Bedarf, Leistungsschalter aus der Distanz einer Fern- oder Leitwarte ein- oder auszuschalten. Dazu gibt es als Zubehör Motorantriebe (Motor Operator, MO) und Federspeicher-Motorantriebe (Stored Energy Operator,
SEO).
Während Motorantriebe in einem Zyklus von mehreren Sekunden einen Leistungsschalter ein- oder ausschalten, kann dies ein Federspeicher-Motorantrieb durch den integrierten Federspei cher in Sekundenbruchteilen. Ein Federspeicher-Motorantrieb benötigt nach einer Auslösung einige Sekunden, bis er den Fe derspeicher für den nächsten Schaltvorgang geladen hat.
Typischerweise werden heute Drehantriebe als aufwändige, hochaufbauende Getriebebaugruppen hergestellt, bei denen der Kunde mit hohem Kraftaufwand eine Drehhandhabe betätigen muss. Diese Drehbewegung wird im Drehantrieb in eine transla torische Bewegung umgesetzt, die wiederum die Schalterhandha be betätigt. Während der Kunde die Bewegung bei kleinen Leis tungsschaltern noch mit zwei Fingern schafft, braucht er bei großen Baugruppen schon die ganze Hand, um ein entsprechendes Drehmoment auf die Drehhandhabe aufbringen zu können. Ganz große Schalter haben Drehantriebe mit einer Drehhandhabe, die einen entsprechend langen Hebel haben, um das erforderliche Drehmoment händisch aufbringen zu können.
Motorantriebe bauen mechanisch in der Regel noch höher auf als Drehantriebe. Sie besitzen in ihrem Inneren einen Elekt romotor und ebenfalls ein Getriebe, das die rotatorische Be wegung des Motors in eine translatorische Bewegung für die Schalterhandhabe umsetzt. Um den Motorantrieb und seine Stel lungen entsprechend zu steuern, wird eine aufwändige Elektro nik mit entsprechenden Sensoren, wie beispielsweise Endschal tern, benötigt.
Federspeicher-Motorantriebe bauen mechanisch noch höher auf als Motorantriebe, da sie zusätzlich zu Motor, Getriebe und Elektronik auch noch einen Federspeicher für das schnelle Schalten integriert haben. Insgesamt betrachtet sind Motorantriebe und Federspeicher- Motorantriebe ähnlich wie Leistungsschalter sehr komplexe Baugruppen, die viele mechanische, elektromechanische und elektronische Bauteile enthalten. Die Herstellungskosten, die Fertigungsaufwände und die Aufwände für den Entwicklungssup port sind deshalb entsprechend hoch.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Schalten einer Handhabe und einen Multifunktionsantrieb für einen elektrischen Schalter zur Verfügung zu stellen, der die oben beschriebene Komplexität und Vielfalt an unterschied lichsten Baugruppen reduziert sowie kompakt und mit einfachem mechanischen und elektrischen Aufbau funktionstüchtig ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Vorrichtung zum Schalten einer Handhabe eines elektrischen Schalters gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der er findungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 angegeben. Ebenfalls wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch den Multifunktionsantrieb gemäß Patentanspruch 5 gelöst. Vor teilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Multifunkti onsantriebs sind in den Unteransprüchen 6 und folgende ange geben.
Die Vorrichtung zum Schalten einer Handhabe eines elektri schen Schalters gemäß Patentanspruch 1 umfasst mindestens ei nen ersten Aktuator und einen zweiten Aktuator, wobei bei Montage der Vorrichtung am elektrischen Schalter der erste Aktuator die Handhabe in eine erste Richtung und der zweite Aktuator die Handhabe in eine zweite Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung bewegen kann und wobei der erste Aktuator und der zweite Aktuator jeweils Formgedächtnislegierungs- Aktuatoren sind.
Vorteilhaft hierbei ist, dass eine kompakte Bauform einer solchen Vorrichtung räumlich viel kleinere Auslöseeinheiten als beispielsweise bestehende Rotorantriebe, Drehantriebe o- der Federspeicher-Motorantriebe ermöglicht. Auch ergibt sich vor allen Dingen eine Reduzierung des Drehantriebsbaugruppen spektrums. Es sind große Kraft- und Wegreserven auf kleinem Raum realisierbar.
In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann bei Montage der Vorrichtung am elektrischen Schalter der ers te Aktuator die Handhabe nur in eine erste Richtung und der zweite Aktuator die Handhabe nur in eine zweite Richtung ent gegengesetzt zur ersten Richtung bewegen.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vor richtung umfasst diese einen Schlitten und bei Montage der Vorrichtung am elektrischen Schalter umschließt der Schlitten die Handhabe des elektrischen Schalters und wird durch die Bewegung des Schlittens die Handhabe betätigt, wobei der ers te Aktuator den Schlitten in eine erste Richtung und der zweite Aktuator den Schlitten in eine zweite Richtung entge gensetzt zur ersten Richtung bewegen kann.
In einer Ausgestaltung wird der Schlitten entlang mindestens einer Führung bewegt.
Der erfindungsgemäße Multifunktionsantrieb gemäß Patentan spruch 5 umfasst ein Gehäuse und eine erfindungsgemäße Vor richtung, wobei der Multifunktionsantrieb mittels des Gehäu ses zur Montage am elektrischen Schalter vorgesehen ist und die Aktuatoren der Vorrichtung bei Montage des Multifunkti onsantriebs am elektrischen Schalter die Handhabe in Bewegung versetzen können.
In einer Ausgestaltung des Multifunktionsantriebs sind die Formgedächtnislegierungs-Aktuatoren so ausgelegt, dass bei Montage des Multifunktionsantriebs am elektrischen Schalter die Handhabe in weniger als 50 msec (Millisekunden) betätigt werden kann, bevorzugt zwischen 10 msec und 20 msec. Vorteilhaft hierbei ist, dass auf die heute typische Kon struktion mit einem Ratschenrad eines Motorantriebs oder ei nes Federspeicherantriebs durch den Ersatz der Formgedächt- nislegierungs-Aktuatoren verzichten werden kann. Ein solcher Multifunktionsantrieb ist zudem viel geräuscharmer als ein Motorantrieb oder ein Federspeicher-Motorantrieb.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Multi funktionsantriebs umfasst dieser mindestens einen Antriebs knopf, bei dessen Betätigung die Aktuatoren der Vorrichtung in Bewegung versetzt werden können. Dieser Antriebsknopf kann mechanisch, elektrisch oder funktechnisch mit dem restlichen Multifunktionsantrieb verbunden sein. Vorteilhaft hierbei ist, dass der Antriebsknopf völlig ortsunabhängig platziert werden kann, beispielsweise an der Schaltschranktür oder an einer anderen Stelle der Anlage oder auch in der Fernwarte.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Multifunktions antriebs ist der mindestens eine Antriebsknopf als Drehan triebsknopf oder als Taster ausgebildet.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Multi funktionsantriebs wird der Multifunktionsantrieb mittels ei nes externen Geräts betätigt, welches mechanisch, elektrisch oder funktechnisch mit dem Multifunktionsantrieb verbunden ist, und welches die Aktuatoren der Vorrichtung in Bewegung versetzen kann. Ein solches externes Gerät kann beispielswei se ein Smartphone, ein Tablett-Computer, ein Notebook oder ein sonstiger Computer, insbesondere in einer Fernwarte, sein.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise wie sie erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen, die im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert werden. Dabei zeigen:
Figur 1A, 1B und IC: herkömmlicher Motorantrieb, herkömmli cher Drehantrieb und herkömmlicher Seitenmotorantrieb;
Figur 2A und 2B: elektrischer Schalter und elektrischer
Schalter mit erfindungsgemäßer Vorrichtung zum Schal ten einer Handhabe;
Figur 3A und 3B: elektrischer Schalter mit erfindungsgemäßen Multifunktionsantrieb und Antriebsknopf und elektri scher Schalter mit erfindungsgemäßem Multifunktionsan trieb; und
Figur 4: erfindungsgemäßer Multifunktionsantrieb mit An triebsknopf und weiteren Antriebsknöpfen und externes Gerät.
In Figur 1A ist ein elektrischer Schalter 1000 abgebildet, beispielsweise ein Leistungsschalter. Auf dem elektrischen Schalter 1000 ist ein Motorantrieb 5010 (Motor Operator, MO) aufgesetzt, der die Handhabe des elektrischen Schalters 1000 betätigen kann. Der Motorantrieb 5010 besitzt in seinem Inne ren einen Elektromotor und ein Getriebe, welches die rotato rische Bewegung des Motors in eine translatorische Bewegung der Handhabe des elektrischen Schalters 1000 umsetzt. Der Mo torantrieb 5010 weist eine aufwändige Elektronik mit entspre chenden Sensoren, wie beispielsweise Endschaltern, auf, um seine Stellungen entsprechend zu steuern.
Figur 1B zeigt einen Drehantrieb 5020, der auf einem elektri schen Schalter 1000 aufgesetzt ist. Der Drehantrieb 5020 um fasst eine hochaufbauende Getriebebaugruppe, die die Drehbe wegung in eine translatorische Bewegung der Handhabe des elektrischen Schalters 1000 umsetzt. In Figur IC ist ein Seitenmotorantrieb 5030 dargestellt, der seitlich am elektrischen Schalter 1000 montiert ist um einen zu hohen Aufbau im Schaltschrank zu verhindern.
In Figur 2A ist ein elektrischer Schalter 1000 mit einer Handhabe 1100 dargestellt. Die Handhabe 1100 kann translato risch bewegt werden zwischen verschiedenen Schaltzuständen.
In Figur 2B ist der elektrische Schalter 1000 mit der Handha be 1100 dargestellt und der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 zum Schalten der Handhabe 1100 des elektrischen Schalters 1000. Die Vorrichtung 100 umfasst einen ersten Aktuator 110 und einen zweiten Aktuator 120, wobei bei Montage der Vor richtung 100 am elektrischen Schalter 1000 der erste Aktuator 110 die Handhabe 1100 in eine erste Richtung und der zweite Aktuator 120 die Handhabe 1100 in eine zweite Richtung entge gengesetzt zur ersten Richtung bewegen kann. Entsprechend der Darstellung der Figur 2B ist die erste Richtung die Bewegung der Handhabe 1100 von unten nach oben und die zweite Richtung die Bewegung der Handhabe 1100 von oben nach unten.
Der erste Aktuator 110 und der zweite Aktuator 120 sind je weils Formgedächtnislegierungs-Aktuatoren. Formgedächtnisle gierungen haben die Eigenschaft, dass sie sich bei einer be stimmten, höheren Temperatur an ihre ursprüngliche Form zu rückerinnern können. Dadurch ist es möglich, Formgedächtnis- legierungs-Aktuatoren zu konstruieren, die bei einer tiefen Temperatur in eine andere Lage oder Länge gezwungen werden. Erhitzt man diese Aktuatoren auf diese bestimmte, höhere Tem peratur, welche durch die Legierungsanteile eingestellt wird, dann nehmen diese Aktuatoren schlagartig wieder ihre ange lernte Form an. Die Erhitzung der Formgedächtnislegierungen kann über die Umgebung mittels eines Heizelements erfolgen, welches eine indirekte Beheizung bedeutet oder dadurch, dass die Formgedächtnislegierung selbst von Strom durchflossen wird, was einer direkten Heizung entspricht. Formgedächtnislegierungs-Aktuatoren können als Draht, der sich bei der höheren Temperatur zusammenzieht, als Metall streifen, der bei der höheren Temperatur abknickt, als Qua der, der bei der höheren Temperatur sein Volumen ändert, oder als beliebig geformte Geometrie, die optimal in den zur Ver fügung stehenden Raum passt und die bei der höheren Tempera tur in einer bestimmten, gewünschten Richtung ihrer Ausdeh nung beziehungsweise ihr Volumen ändert, ausgebildet sein.
Legt man am ersten Aktuator 110 also Strom zur direkten Hei zung an, so wird die Handhabe 1100 von ihrer unteren Positi on, beispielsweise der OFF-Position, in die obere Position, beispielsweise die ON-Position, überführt. Wenn nun der zwei te Aktuator 120 bestromt wird, wird die Handhabe 1100 von der oberen Position, beispielsweise der ON-Position, in die unte re Position, beispielsweise der OFF-Position, überführt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 ist sehr niedrig aufbauend in ihrer Konstruktion, und kann somit sehr flach in ein Ge häuse 510 integriert werden.
Je nach Konstruktion des ersten Aktuators 110 und des zweiten Aktuators 120 kann es vorgesehen sein, dass der erste Aktua tor 110 die Handhabe 1100 nur in eine erste Richtung und der zweite Aktuator 120 die Handhabe 1100 nur in eine zweite Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung bewegen kann.
In Figur 2B ist des Weiteren bei der Vorrichtung 100 ein Schlitten 150 dargestellt, welcher bei Montage der Vorrich tung 100 am elektrischen Schalter 1000 die Handhabe 1100 des elektrischen Schalters 1000 umschließt und durch die Bewegung des Schlittens 150 die Handhabe 1100 betätigt wird. Der erste Aktuator 110 kann den Schlitten 150 in eine erste Richtung und der zweite Aktuator 120 den Schlitten 150 in eine zweite Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung bewegen.
In Figur 3A ist ein erfindungsgemäßer Multifunktionsantrieb 500 dargestellt mit einem Gehäuse 510 und einer erfindungsge- mäßen Vorrichtung 100. Der Multifunktionsantrieb 500 ist am elektrischen Schalter 1000 montiert und die Aktuatoren 110; 120 der Vorrichtung 100 können die Handhabe 1100 des elektri schen Schalters 1000 betätigen. Durch die kleinere Bauform kann die Gesamthöhe D des Multifunktionsantriebs 500 so ge staltet werden, dass sie innerhalb typischer Schalt schrankausschnitte, beispielsweise 45mm (Millimeter), be grenzt ist. Dies würde es ermöglichen, dass keine seitlichen Motorantriebe benötigt werden.
Der Multifunktionsantrieb 500 umfasst einen Antriebsknopf 550, bei dessen Betätigung die Aktuatoren 110; 120 der Vor richtung 100 in Bewegung versetzt werden können. Der An triebsknopf 550 kann beispielsweise als Drehantriebsknopf o- der als Taster ausgebildet sein. Wenn der Antriebsknopf 550 als Drehantriebsknopf ausgebildet ist, wird durch die Dreh stellung des Antriebsknopfs 550 entschieden, ob der erste Ak tuator 110, der zweite Aktuator 120 oder keiner der Aktua toren 110; 120 beheizt wird.
In Figur 3B ist der erfindungsgemäße Multifunktionsantrieb 500 dargestellt, der am elektrischen Schalter 1000 montiert ist. In solch einer Konfiguration kann der Multifunktionsan trieb 500 beispielsweise als Motorantrieb dienen, der die Schaltung der Handhabe 1100 aus der Ferne ermöglicht.
In Figur 4 ist wiederum der Multifunktionsantrieb 500 mit ei nem Antriebsknopf 550 dargestellt. Des Weiteren sind weitere Antriebsknöpfe 550' und 550'' dargestellt, welche mit dem Multifunktionsantrieb 500 kommunizieren zum Schalten der Handhabe 1100.
Antriebsknopf 550' ist mittels einer elektrischen Verbindung, beispielsweise einem Kabel, mit dem restlichen Multifunkti onsantrieb 500 verbunden. Der Antriebsknopf 550' kann bei spielsweise an einer Schaltschranktür oder in einer Fernwarte montiert sind. Alternativ wäre eine mechanische Verbindung, beispielsweise über einen Bowdenzug, zwischen Antriebsknopf 550' und dem Multifunktionsantrieb 500 möglich.
Der Antriebsknopf 550'' ist funktechnisch mit dem restlichen Multifunktionsantrieb 500 verbunden, beispielsweise mittels des Bluetooth-Protokolls. Auch der Antriebsknopf 550'' ist nicht am Gehäuse 510 des Multifunktionsantriebs 500 montiert, sondern kann beispielsweise an einem Schaltschrank, einer Schaltschranktür oder Fernwarte montiert sein.
In Figur 4 ist des Weiteren ein externes Gerät 200 darge stellt, welches ebenfalls mit dem Multifunktionsantrieb 500 Zusammenwirken kann zum Schalten der Handhabe 1100 des elektrischen Schalters 1000. Dieses externe Gerät 200 kann mechanisch, elektrisch oder funktechnisch mit dem Multifunk tionsantrieb 500 verbunden sein und die Aktuatoren 110; 120 der Vorrichtung 100 in Bewegung versetzen. Das externe Gerät 200 kann beispielsweise ein Smartphone, ein Tablett-Computer, ein Notebook oder ein sonstiger Computer, insbesondere in ei ner Fernwarte, sein.
Die Formgedächtnislegierungen der Aktuatoren 110; 120 können so ausgelegt sein, dass bei Montage des Multifunktionsan triebs 500 am elektrischen Schalter 1000 die Handhabe 1100 in weniger als 50 msec (Millisekunden) betätigt werden kann. Be vorzugt wird die Handhabe 1100 zwischen 10 msec und 20 msec betätigt .
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 und der erfindungsgemäße Multifunktionsantrieb 500 können große Kraft- und Wegreserven auf kleinem Raum realisieren. Anfällige Konstruktionen, bei spielsweise mit einem Ratschenrad, auf dem heutige Motoran triebe und Federspeicherantriebe basieren, können durch den erfindungsgemäßen Multifunktionsantrieb eliminiert werden.
Des Weiteren kann gegebenenfalls auf eine elektronische Steu erung verzichtet werden. Der erfindungsgemäße Multifunktions- antrieb 500 ist geräuscharmer als bisherige Motorantriebe o- der Federspeicherantriebe. Insgesamt kann der erfindungsgemä ße Multifunktionsantrieb 500 in einem sehr kostengünstigen Aufbau realisiert werden, da wesentlich weniger mechanische, elektromechanische und elektronische Teile als bei typischen Motorantrieben, Federspeicherantrieben oder Drehantrieben be nötigt werden. Die Herstellungskosten und Entwicklungssup portkosten sind wegen der kostengünstigeren und aus weniger Bauteilen bestehenden Konstruktion und der einfacheren Ferti- gung und Montage geringer.

Claims

Patentansprüche:
1. Vorrichtung (100) zum Schalten einer Handhabe (1100) ei nes elektrischen Schalters (1000), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Vorrichtung (100) mindestens einen ersten Aktuator (110) und einen zweiten Aktuator (120) umfasst, wobei bei Montage der Vorrichtung (100) am elektri schen Schalter (1000) der erste Aktuator (110) die Hand habe (1100) in eine erste Richtung und der zweite Aktua tor (120) die Handhabe (1100) in eine zweite Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung bewegen kann, und wobei der erste Aktuator (110) und der zweite Aktu ator (120) jeweils Formgedächtnislegierungs-Aktuatoren sind.
2. Vorrichtung (100) gemäß Patentanspruch 1, wobei bei Mon tage der Vorrichtung (100) am elektrischen Schalter (1000) der erste Aktuator (110) die Handhabe (1100) nur in eine erste Richtung und der zweite Aktuator (120) die Handhabe (1100) nur in eine zweite Richtung entgegenge setzt zur ersten Richtung bewegen kann.
3. Vorrichtung (100) gemäß Patentanspruch 1 oder 2, wobei die Vorrichtung (100) weiter einen Schlitten (150) um fasst und bei Montage der Vorrichtung (100) am elektri schen Schalter (1000) der Schlitten (150) die Handhabe (1100) des elektrischen Schalters (1000) umschließt und durch die Bewegung des Schlittens (150) die Handhabe (1100) betätigt wird, wobei der erste Aktuator (110) den Schlitten (150) in eine erste Richtung und der zweite Aktuator (120) den Schlitten (150) in eine zweite Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung bewegen kann.
4. Vorrichtung (100) gemäß Patentanspruch 3, wobei der Schlitten (150) entlang mindestens einer Führung (155; 155') bewegt wird.
5. Multifunktionsantrieb (500) mit einem Gehäuse (510) und einer Vorrichtung (100) gemäß einem der vorherigen Pa tentansprüche, wobei der Multifunktionsantrieb (500) mit tels des Gehäuses (510) zur Montage am elektrischen Schalter (1000) vorgesehen ist und die Aktuatoren (110; 120) der Vorrichtung (100) bei Montage des Multifunkti onsantriebs (500) am elektrischen Schalter (1000) die Handhabe (1100) in Bewegung versetzen können.
6. Multifunktionsantrieb (500) gemäß Patentanspruch 5, bei dem die Formgedächtnislegierungs-Aktuatoren so ausgelegt sind, dass bei Montage des Multifunktionsantriebs (500) am elektrischen Schalter (1000) die Handhabe (1100) in weniger als 50 msec (Millisekunden) betätigt werden kann, bevorzugt zwischen 10 msec und 20 msec.
7. Multifunktionsantrieb (500) gemäß einem der vorherigen Patentansprüche 5 oder 6, wobei der Multifunktionsantrieb (500) mindestens einen Antriebsknopf (550; 550'; 550'') umfasst, bei dessen Betätigung die Aktuatoren (110; 120) der Vorrichtung (100) in Bewegung versetzt werden können.
8. Multifunktionsantrieb (500) gemäß Patentanspruch 7, wobei der mindestens eine Antriebsknopf (550; 550'; 550'') me chanisch, elektrisch oder funktechnisch mit dem restli chen Multifunktionsantrieb (500) verbunden ist.
9. Multifunktionsantrieb (500) gemäß Patentanspruch 7 oder 8, wobei der mindestens eine Antriebsknopf (550; 550'; 550'') als Drehantriebsknopf oder als Taster ausgebildet ist.
10. Multifunktionsantrieb (500) gemäß einem der vorherigen Patentansprüche 5 oder 6, wobei der Multifunktionsantrieb (500) mittels eines externen Geräts (200) betätigt wird, welches mechanisch, elektrisch oder funktechnisch mit dem Multifunktionsantrieb (500) verbunden ist, und welches die Aktuatoren (110; 120) der Vorrichtung (100) in Bewe gung versetzen kann.
11. Multifunktionsantrieb (500) gemäß Patentanspruch 10, wo bei dieses externe Gerät (200) ein Smartphone, ein Tab lett-Computer, ein Notebook oder ein sonstiger Computer, insbesondere in einer Fernwarte, ist.
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