DE1665820C3 - Antriebsvorrichtung für elektrische Schalter mit einem elektrischen Antriebsmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Antriebsvorrichtung für elektrische Schaller mit einer durch einen elektrischen Antriebsmotor über eine Mutter angetriebenen Spindel und Mitteln zur Entkupplung von Antrieb und Spindel jeweils am Ende eines Schalthubes, wobei ein Gehäuse zur Lagerung der Mutter und der Spindel sowie als Träger des elektrischen Antriebsmotors dient und das Gehäuse den einen Befesligungspunkt der Antriebsvorrichtung bildet und der zweite Befestigungspunkt an der Spindel vorgesehen ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung dieser Art, wie sie beispielsweise der DT-PS 6 54 660 zu entnehmen ist, so auszugestalten, daß sie sich ohne Schwierigkeit an Stelle eines Druckluftantriebes verwenden läßt und dabei in Verbindung mit dem elektrischen Antriebsmotor eine möglichst geschlossene Bauform aufweist.

Gemäß der Erfindung sind hierzu die Teile der Antriebsvorrichtung zu einer Baueinheit zusammengefaßt, und ferner sind bei Übertragung der Antriebskraft vom Antriebsmotor über einen äußeren Teil auf einen koaxialen inneren Teil der Mutter beide Teile durch den Freilauf in der Gegenrichtung des ausgeführten Schalthubes kuppelbar, und die beiden Teile der Mutter weisen einander überdeckende Reibscheiben auf, die in einer Vertiefung zwischen den beiden Teilen liegen, in die ein dritter an dem Gehäuse abgestützter Teil eingreift, dessen Eingriff am Ende des einen Schalthubes durch Auflaufen der Spindel gelöst wird, während am Ende des anderen Schalthubes der Freilauf des Antriebes durch Herauslaufen der Spindel aus dem inneren Teil der Mutter ermöglicht wird.

Durch den konzentrischen Aufbau der wesentlichen Teile der Antriebsvorrichtung weist das Gehäuse mit der darin verschiebbar angeordneten Spindel eine im wesentlichen zylindrische Gestalt auf, die für den Austausch gegen einen Druckluftantrieb besonders günstig ist. Die Verbindung des koaxialen äußeren und inneren Teiles dt. Mutter durch eine Reibungskupplung sorgt für eii..· stoßfreie Einleitung und Trennung der Antriebskräfte. Ferner kann der Antriebsmotor jeweils am Ende eines Schalthubes frei auslaufen.

Die Spindel der Antriebsvorrichtung kann durch eine an dem Gehäuse abgestützte Feder in einer Richtung der Längsbewegung unter eine Vorspannung gesetzt sein. Dadurch wird erreicht, daß die Mutter selbsttätig auf die Spindel aufläuft.

Es ist bereits eine Anordnung bekannt (DT-PS 3 67 923), die eine Gewindespindel, eine Wandermutter und Teile einer Reibkupplung umfaßt. Diese Anordnung bildet jedoch ein Wendegetriebe für Werkzeugmaschinen und ist daher für elektrische Schalter nicht geeignet

Der äußere Teil der Mutter kann als Kegelrad ausgebildet sein, an dem der Antriebsmotor angreift. Die Mutter bildet hierbei den einen Teil eines Untersetzungsgetriebes, das die Drehzahl des elektrischen Antriebsmotors an die Antriebsvorrichtung anpaßt. Zusätzlich kann aber noch ein Stirnradgetriebe zwischen dem als Kegelrad dienenden äußeren Teil der Mutter und dem Antriebsmotor angeordnet sein, falls dies zur Anpassung der Drehzahlen gewünscht oder erforderlich ist.

Da für das Zusammenwirken des elektrischen Antriebsmotors mit dem äußeren Teil der Mutter nur ein kleiner Teil des Umfanges der Mutter benötigt wird, besteht die Möglichkeit, noch einen Handantrieb vorzusehen. Dies kann in einer Ausgestaltung der Erfindung dadurch geschehen, daß eine in das Gehäuse der Antriebsvorrichtung einsteckbare Kurbel mit einem Kegelrad verwendet wird, das mit der Verzahnung der Mutter zusammenwirkt.

Die Kurbel kann in dem Gehäuse mit einer Verrastung gehalten sein, der ein Schalter für den elektrischen Antriebsmotor zugeordnet ist. Dadurch läßt sich eine Gefährdung des die Antriebsvorrichtung Bedienenden vermeiden, falls bei der Benutzung der Handkurbel, durch einen ferngesteuerten Befehl der Antriebsmotor eingeschaltet werden sollte.

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

Eine Antriebsvorrichtung für einen nicht dargestell-

len Mittelspannungs-Leistungssclialter ist in

F i g. 1 in einer Seitenansicht zum Teil im Schnitt und in der

F i g. 2 in einer gegenüber der F i g. 1 um 90° gedrehten Seitenansicht dargestellt:

F i g-3 zeigt einen Teilschnitt nach der Linie Ill-Ill in F i g. 2 und die

Fig.4 einen Teilschnitt längs der Linie IV-fV in Fig. I-

Der dargestellte Antrieb besitzt als wesentlichen Teil ein Gehäuse 1, das als Gußteil ausgebildet ist. Das Gehäuse umgibt mit einem rohrförmigen Fortsatz 2 eine Spindel 3. Am freien Ende des Rohres 2 ist die eine Befestigungsstelle des Antriebs vorgesehen. Sie wird von der Bohrung 4 gebildet. Durch diese kann ein BoI-zen gesteckt werden, mit dem das Gehäuse 1 wie die Kolbenstange eines Druckluftantriebes schwenkbar gelagert wird.

Auf der Antriebsspindel läuft eine als Ganzes mit 5 bezeichnete Mutter. Die Mutter 5 ist im Gehäuse 1 mit einem Kugellager 6 an dem dem Rohr 2 zugekehrten Ende und einem Kugeliager 7 am gegenüberliegenden Ende festgelegt. Die Mutter 5 besteht aus einem äußeren Teil 10 und einem koaxialen inneren Teil 11 mit einer der Spindel 3 entsprechenden Gewindebohrung. Die beiden Teile sind durch eine Freilaufkupplung 14 miteinander verbunden, die in F i g. 4 näher dargestellt ist. Über die Mutter 5 greift als dritter Teil eine Scheibe 15, die die Mutterteile 10, 11 über Reibscheiben 16 und

17 kuppelt. Die Reibscheiben sind in einer Vertiefung

18 angeordnet, die von Absätzen an dem einander zugekehrten Rand der Teile 10 und 11 der Mutter 5 gebildet wird. In die Vertiefung 18 ragt ein abgewinkelter Rand der Scheibe 15.

In ihrer Achse ist die Spindel 1 durch eine Antriebsstange 20 verlängert, die mit einem Langloch 21 versehen ist. Die Antriebsstange 20 ist auf einen Gewindezapfen 22 der Spindel aufgeschraubt, wobei durch Ausgleichsscheiben 23 ein gewünschter Abstand eingestellt wird. Das Langloch 21 bildet die zweite Befestigungsstelle des Antriebes, die etwa der an der Kolbenstange eines Druckluftantriebs entspricht.

Über dem Kugellager 7 sind Ausgleichsscheiben 26 vorgesehen, auf die sich ein Druckstück 27 abstützt. Das Druckstück dient als Widerlager für zwei gleiche Tellerfedern 28. Die gegenüberliegende Abstützung bildet ein Gehäusedeckel 30, der am Gehäuseteil 1 mit Schrauben 31 befestigt ist. Im Deckei 30 ist ein Ring 32 um die Antriebsstange 20 gelegt, der durch eine Feder 33 gegen die Schulter 34 der Stange 20 gedrückt wird. Die von der Feder 33 aufgebrachte Vorspannung der Spindel in der einen Längsrichtung sorgt dafür, daß in der gezeichneten Stellung das Gewinde der Spindel 3 gegen das Gewinde der Mutter 5 gedruckt wird.

Der Teil !Oder Mutter 5 ist als Kegelrad ausgebildet. Er trägt am oberen Rand eine Verzahnung 40. In die Verzahnung 40 greift ein Kegelrad 41, das mit einer Welle 42 aus einem Stück besteht. Die Welle ist in, Gehäuse I mit einem Kugellager 43 gelagert. Sie trägt auf der dem Gehäuse abgekehrten Seite des Lagers 43 ein Zahnrad 44. Ihr anderes Ende ruhl in einem Kugellager 45. Das Zahnrad 44 kämmt, wie F i g. 3 zeigt, mit einem Ritzel 46 eines Elektromotors 47. Dieser ist an einer Platte 48 mit Schrauben 49 befestigt. Die Platte 48 ist ihrerseits mit dem Gehäuse 1 verschraubt. In der Fig.3 ist ferner zu sehen, daß zwischen dem Zahnrad 44 und dem Kugellager 45 Ausgleichsscheiben 50 angeordnet sind. Das Kugellager 45 ist mit einem Sicherungsring 51 auf der Welle 42 befestigt.

In F i g. 4 ist die Freilaufkupplung zwischen den Teilen 10 und 11 der Mutter 5 im einzelnen dargestellt. Man sieht, daß im inneren THl 11 Einschniite 55 vorgesehen sind. In diese werden Mitnehmer 56 von Federn 57 gedruckt. Die Mitnehmer sind in passenden Bohrungen des äußeren Teils 10 geführt. Als Widerlager für die Federn 57 sind Platten 58 mit Schrauben 59 am Teil 10 befestigt. Von den Mitnehmern 56 wird der innere Teil 11 bei einer Drehung des äußeren Teils 10 in Richtung des Pfeiles 60 freigegeben, weil die Mitnehmer dann auf der schielen Ebene des Einschnitts 55 entlangrutschen. Eine Relativbewegung entgegen der Richtung des Pfeiles 60 ist jedoch nur über einen Winkel von höchstens 120° möglich, weil sich die Mitnehmer 56 hierbei an die Kante 61 anlegen, wie dies in der F i g. 3 gezeichnet ist.

In der F i g. 4 isi ferner auf der rechten Seite zu sehen, daß die Reibscheiben 16 und 17 in Einschnitten 63 des äußeren Teils 10 und 64 des inneren Teils 11 geführt sind, so daß ein Formschluß zustande kommt, der die Übertragung der erforderlichen Antriebskräfte ermöglicht.

Die Seitenansicht nach F i g. 2 zeigt eine Handbetätigungsmöglichkeit. Hierbei wird eine Handkurbel 70 in einen Ansatz 71 des Gehäuses 1 eingesetzt. Die Kurbel ist mit einer Vertiefung 72 versehen. Darin kann ein unter der Wirkung einer Feder 73 stehender Bolzen 74 einfallen, so daß die Kurbel verrastet. Das im Inneren des Gehäuses 1 liegende Kegelrad 75 der Kurbel 70 kämmt ebenso wie das Kegelrad 41 des Motorantriebs 47 mit der Verzahnung 40 der Mutter 5.

Mit dem Bolzen 74. der in der Hülse 76 geführt ist, ist ein Endschalter 77 gekoppelt. Der Endschalter 77 unterbricht den Stromkreis für den Antriebsmotor 47. Dadurch ist sichergestellt, daß beim Bedienen des Antriebs mit der Kurbel 70 keine Unfälle durch plötzliches Arbeiten des Motors 47 verursacht werden können.

Der Antrieb ist in den Figuren in der Endlage dargestellt, in der die Spindel 1 in das Rohr 2 eingefahren ist. Der Abstand zwischen den Befestigungspunkten 4 und 21 hat dabei den kleinsten Wert. Zum Schalten wird der Motor 47 an Spannung gelegt. Er dreht über das Stirnradgetriebe 46, 44 und das Kegelrad 41 den äußeren Teil 10 der Mutter 5. Über die Kupplungsscheiben 16. 17 wird der innere Teil 11 mitgenommen, so daß die Spindel 3 aus dem Rohr 2 nach oben geschoben wird. Hierdurch verlängert sich der Abstand zwischen den Befestigungsstellen 4 und 21, wodurch der nicht gezeichnete Schalter ein- oder ausgeschaltet wird. Am Ende der Spindelbewegung wird der Motor 47 durch einen nicht gezeichneten Endschalter ausgeschaltet. Bestimmt durch den Abschaltzeitpunkt des Motors sowie den Motornachlauf läuft ein Bund 80 am unteren Ende der Spindel 3 gegen die untere Stirnflache eines Axiailagers 82. Dieses Lager drückt die Bolzen 81, die im inneren Teil Il der Mutter 5 gelagert sind (vgl. F i g. 4), nach oben. Die Bolzen wiederum bewegen die Scheibe 15 entgegen der Wirkung der Tellerfedern 28 nach oben, so daß die Anpreßkraft der Reibscheiben 16 und 17 verringert wird. Damit wird die Kupplung zwischen den Teilen 10 und 11 der Mutter aufgehoben, so daß die Teile 10 und 11 eine Relativbewegung gegeneinander ausführen können. Diese Relativbewegung sichert den erforderlichen Auslauf für den Motor 47.

Zum Schalten im Gegensinn wird der Motor mit umgekehrter Drehrichturig in Bewegung gesetzt. Hierbei wird die Freilaufkupplung 14 wirksam, weil die Mitneh-

mer 56 die Teile 10 und 11 der Mutter 5 verbinden, so daß die Spindel 3 wieder nach unten bewegt wird, obwohl zunächst die von den Reibscheiben 16 und 17 gebildete Kupplung geöffnet ist.

Der Bund 80 löst sich vom Axiallager 82, und die Kupplung ist damit wieder eingeschaltet. Am Ende der Rückholbewegung läuft die Spindel 3 aus dem Gewinde der Mutter 5 heraus. Damit kann der Motor 47 ebenfalls frei auslaufen. Die Feder 33 sorgt jedoch dafür, daß die Spindel 3 immer an das Gewinde der Mutter 5 angedrückt wird, so daß sie bei der richtigen Drehrichtung sofort wieder in das Gewinde hineinläuft. Das Langloch 21 stellt dabei sicher, daß das Einlaufen der Gewindeteile ohne eine vom Schalter ausgeübte Kraft erfolgt.

Man erkennt, daß der neue Antrieb bei; geringem Raumbedarf und einfachem Aufbau leicht an Stelle: von Druckluftantrieben eingesetzt werden kann. Die beweglichen Teile sind in dem Gehäuse 1 geschützt untergebracht. Für die Anbringung am Schalter sind nur die beiden Befestigungsstellen 4 und 21 vorhanden. Der neue Antrieb stellt daher eine vielfach verwendbare Kraftquelle dar.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Antriebsvorrichtung für elektrische Schalter mit einer durch einen elektrischen Antriebsmotor über eine Mutter angetriebenen Spindel und Mitteln zur Entkupplung von Antrieb und Spindel jeweils am Ende eines Schallhubes, wobei ein Gehäuse zur Lageiung der Mutter und der Spindel sowie als Träger des elektrischen Antriebsmotors dient und das Gehäuse den einen Befestigungspunkt der Antriebsvorrichtung bildet und der zweite Befestigungspunkt an der Spindel vorgesehen ist, d a durch gekennzeichnet, daß die Teile der Antriebsvorrichtung zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind, daß bei Übertragung der Antriebskraft vom Antriebsmotor (47) über einen äußeren Teil (10) auf einen koaxialen inneren Teil (11) der Mutter (5) beide Teile (10, 11) durch den Freilauf (14) in der Gegenrichtung des ausgeführten Schalthubes kuppelbar sind, daß die beiden Teile (10, 11) der Mutter (5) einander überdeckende Reibscheiben (16, 17) aufweisen, die in einer Vertiefung (18) zwischen den beiden Teilen (10, 11) liegen, in die ein dritter, an dem Gehäuse (1) abgestützter Teil (15) eingreift, dessen Eingriff am Ende des einen Schalthubes durch Auflaufen der Spindel (3) gelöst wird, während am Ende des anderen Schalthubes der Freilauf des Antriebs durch Herauslaufen der Spindel (3) aus dem inneren Teil (11) der Mutter (5) er- möglicht wird.

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (3) durch eine an dem Gehäuse (I) abgestützte Feder (33) in einer Richtung der Längsbewegung unter eine Vorspannung gesetzt ist.

3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äui3ere Teil (10) der Mutter (5) als Kegelrad (Verzahnung 40) ausgebildet ist, an dem der Antriebsmotor (47) angreift.

4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine in das Gehäuse (1) einsteckbare Kurbel (70) mit einem Kegelrad (75), das mit der Verzahnung (40) des^Sußeren Teiles (10) der Mutter (5) zusammenwirkt.

5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbel (70) in dem Gehäuse (1) durch eine Verrastung (72,74) gehalten ist, der ein Schalter (77) für den Motor (47) zugeordnet ist.

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