Schutzschaltvorrichtung und entsprechendes Verfahren zu deren Justierung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schutzschaltvorrich- tung mit einer Auslöseeinrichtung, die einen drehbar gelager¬ ten Auslösearm aufweist, zum Auslösen einer Schalteinrichtung und einer Betätigungseinrichtung zum Betätigen des Auslöse- arms von einer Halteposition in eine Auslöseposition mit ei¬ nem Betätigungselement. Darüber hinaus betrifft die vorlie¬ gende Erfindung ein entsprechendes Verfahren zum Justieren dieser Schutzschaltvorrichtung.

Bei Fehlerstromschutzschaltungen bzw. Differenzstromschutz¬ schaltern wird für die Auslösung bei einem Fehlerstrom ein sogenannter Haltemagnet (Relais) verwendet. Bei der Auslösung des Haltemagneten bewirkt ein nachgeschalteter Kraftspeicher, der durch einen Federmechanismus realisiert sein kann, dass die Kontakte des Geräts geöffnet werden. Für ein sicheres Auslösen des Kraftspeichers ist der Stößelweg und die Stößel¬ kraft des Haltemagneten entscheidend. Dabei ist zu berück¬ sichtigen, dass die Stößelkraft nicht linear vom Stößelweg abhängt.

Der Kraftspeicher ist notwendig, da zum Öffnen der Kontakte des Fehlerstromschutzschalters mehr Kraft benötigt wird, als der Haltemagnet bzw. ein entsprechender Haltemagnetauslöser zur Verfügung stellen kann. Daher wird die notwendige Kraft durch ein Vorspannen des Federmechanismus in der Mechanik ge¬ speichert. Um einen kostengünstigen und kleinen Haltemagnet¬ auslöser einsetzen zu können, müssen die Auslösekräfte und Auslösewege auf ein Minimum reduziert werden.

Die in jedem Fehlerstromschutzschalter eingesetzten Komponen¬ ten weisen jedoch Fehlertoleranzen auf. Dadurch kann der Stö¬ ßelweg von vorneherein nicht beliebig genau bestimmt werden. Vielmehr sind die durch die Toleranzen der dabei entstandenen unterschiedlichen Positionen der Koppelelemente, d.h. des Stößels zu dem Auslösearm, entsprechend auszugleichen, um den Auslöseweg optimal auf den Haltemagneten abzustimmen.

Ein Justieren des Abstands zwischen Haltemagnet und Kraft¬ speicher erfolgt häufig durch ein Verstellen der Haltemagnet- position mit Hilfe von Einstellschrauben oder mit Blechen, die verformt werden können. So ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 199 10 220 Al eine Vorrichtung zur Fixierung eines Magnetauslösers in einem Fehlerstromschutzschalter be¬ kannt, bei dem an dem Gehäuse des Magnetauslösers Ohren ange¬ bracht sind, die in entgegengesetzte Richtungen, die senk¬ recht zum Stößel verlaufen, vorspringen. Zur Fixierung ist ein Träger vorgesehen, der zwei in feststehendem Abstand pa¬ rallel zueinander verlaufende Wände aufweist, die Ausnehmun¬ gen besitzen, in die der Auslöser mit seinen Ohren in Rich¬ tung des Stößels einsetzbar und einrastbar ist. Die Fixier¬ vorrichtung besitzt einen Steg, der verformt werden kann, so dass hierdurch eine Feinjustierung des Magnetauslösers ermög¬ licht ist. Darüber hinaus ist in dem dort zitierten Stand der Technik eine Fixiervorrichtung beschrieben, bei der zur Ein¬ stellung einer gewissen Vorlaufzeit zwischen dem Stößel und dem Hebel ein Auslöser dadurch justiert werden kann, dass ei- ne Schraube verdreht wird, wodurch der Abstand zwischen einem Ohr und einer ortsfesten Wandung verkleinert wird.

Ferner ist in der Druckschrift DE 295 20 288 ein Fehlerstrom¬ schutzSchalter mit Montageteil beschrieben, das einen Anlage- abschnitt zur Befestigung an einer seitlichen Wand des Gehäu¬ ses, einen oberen, zum Gehäuseinneren abgewinkelten Abschnitt zur Lagerung der Klinkenwelle und einen mittleren Abschnitt mit zum Gehäuseinneren abgewinkelten Laschen zur zugeordneten Steckaufnahme eines Fl/DI-Überstromauslöserhalters besitzt. Bei dieser Anordnung lassen sich die jeweiligen Teile zusam¬ men mit einem Kraftspeicher montieren, wobei für beide Schaltgerätetypen gleiche Teile verwendet werden können. Be- sondere Vorzüge ergeben sich hierdurch auch für eine Massen¬ fertigung, weil durch den vorgesehenen Aufbau des Montage¬ teils keine NachJustierung erforderlich ist. Dies wird durch die Gestaltung der einzelnen Abschnitte des Montageteils er- reicht, so dass der FI/DI-Auslöser mit minimaler Toleranz zur Klinkenwelle befestigt werden kann.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Schutzschaltvorrichtung bereitzustellen, bei der die Justage zwischen dem Haltemagneten und dem Auslöser auf einfache Wei¬ se erreicht werden kann.

Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch eine Schutzschalt¬ vorrichtung, mit einer Auslöseeinrichtung, die einen drehbar gelagerten Auslösearm aufweist, zum Auslösen einer Schaltein¬ richtung und einer Betätigungseinrichtung zum Betätigen des Auslösearms von einer Halteposition in eine Auslöseposition mit einem Betätigungselement, wobei der Auslösearm in seiner Winkelstellung in der Halteposition um seine Drehachse gegen- über dem Betätigungselement justierbar ist.

Darüber hinaus ist erfindungsgemäß vorgesehen ein Verfahren zum Justieren einer Schutzschaltvorrichtung mit einer Auslö¬ seeinrichtung, die einen drehbar gelagerten Auslösearm auf- weist, zum Auslösen einer Schalteinrichtung und einer Betäti¬ gungseinrichtung zum Betätigen des Auslösearms von einer Hal¬ teposition in eine Auslöseposition mit einem Betätigungsele¬ ment, durch Verstellen des Auslösearms in seiner Winkelstel¬ lung in der Halteposition um seine Drehachse gegenüber dem Betätigungselement.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Art der Justage besteht darin, dass bei der Justage sämtliche Bauteile- und Montage¬ toleranzen berücksichtigt werden können.

Vorzugsweise besitzt die Auslöseeinrichtung in der erfin¬ dungsgemäßen Schutzschaltvorrichtung eine um die Drehachse des Auslösearms drehbare, mit diesem zweiteilig gebildete Halbwelle, deren Winkelstellung durch die Schalteinrichtung vorbestimmt ist, und der Auslösearm ist gegenüber der Halb¬ welle in seinem Winkel verstellbar. Durch diese Zweiteilig- keit kann die Winkeleinstellung des Auslösearms grundsätzlich von dem Kraftspeicher abgekoppelt werden.

Der Auslösearm kann ferner durch eine Rasteinrichtung mit mehreren Einrastpositionen in seiner Winkelstellung justier- bar sein. Dabei erweist es sich als besonders günstig, wenn die Rasteinrichtung an dem Auslösearm angeordnet ist. Durch die Rasteinrichtung kann eine genaue Justage des Auslösearms sehr komfortabel erreicht werden.

Bei einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung weist die Halb¬ welle einen gekrümmten Hebel auf, und der Auslösearm wird mit einem Federelement gegen den Hebel gedrückt. Durch die Krüm¬ mung des Hebels kann die Einstellfunktion vorgegeben werden, indem ein Einstellelement entlang dem gekrümmten Hebel ver- schoben wird. Somit lässt sich über den gekrümmten Hebel auch der maximale Verstellbereich des Auslösearms festlegen.

Die Zweiteiligkeit des Auslösearms und der Halbwelle hat auch den Vorteil, dass der Auslösearm, der eine Justiermöglichkeit besitzt, als Kunststoffteil hergestellt werden kann auch wenn die Halbwelle aus Metall gefertigt ist. Somit lässt sich der Auslösearm trotz aufwändiger Geometrie einfach herstellen.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen nä- her erläutert, in denen zeigen:

FIG 1 einen Auslösemechanismus einer erfindungsgemäßen Schutzschaltvorrichtung; FIG 2 eine Prinzipskizze zum Justieren eines Auslösearms; FIG 3 eine erfindungsgemäße Halbwelle; FIG 4 einen erfindungsgemäßen Auslösearm; FIG 5 eine Blattfeder; FIG 6 den Auslösemechanismus in einer ersten Justierpositi¬ on; FIG 7 den Auslösemechanismus in einer zweiten Justierpositi¬ on; FIG 8 den Auslösemechanismus in einer dritten Justierpositi¬ on; und FIG 9 den erfindungsgemäßen Auslösemechanismus in einer De¬ taildarstellung.

Das nachfolgend näher geschilderte Ausführungsbeispiel stellt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.

Ein aus mehreren Komponenten zusammengesetzter Kraftspeicher 1, der in FIG 1 dargestellt ist, bringt die Kraft auf, um die Schaltkontakte eines Fehlerstromschutzschalters zu öffnen. Die Auslösung bzw. Entklinkung des KraftSpeichers 1 erfolgt mit Hilfe einer Auslöseeinrichtung 2, deren Auslösearm 3 um eine Achse 4 drehbar gelagert ist. Durch einen Stößel 5 eines Haltemagneten 6 wird der Auslösearm 3 der Auslöseeinrichtung 2 betätigt.

Durch den im Gehäuse des Fehlerstromschutzschalters montier¬ ten und vorgespannten Kraftspeichers 1 wird die Winkelstel- lung einer Halbwelle 7, die auch als Verklinkungsteil be¬ zeichnet werden kann, vorbestimmt. Die um die Achse 4 drehba¬ re Halbwelle 7 dient zum Ver- und Entklinken des Kraftspei¬ chers 1.

In FIG 2 ist der Kraftspeicher 1 von FIG 1 mit einer Auslöse¬ einrichtung 2' dargestellt, wobei der Auslösearm 3' lediglich als Rechteck schematisch dargestellt ist und den Stand der Technik symbolisiert. Der Auslösearm 3' ist mit einer Halb¬ welle 1' fest verbunden. Bei dieser einteiligen Konstruktion des Auslösearms 3' und der Halbwelle 1' bewirken die Toleran¬ zen von Gehäuse und Kraftspeicherbauteilen eine Undefinierte Stellung des Auslösearms 3' zur Position des Haltemagneten 6 bzw. seines Stößels 5. Demzufolge ergibt sich zwischen dem Auslösearm 3f und dem Stößel 5 des Haltemagneten 6 ein unbe¬ stimmter Abstand X. Ein zu geringer Abstand könnte dazu füh¬ ren, dass der Haltemagnet 6 aufgrund des reduzierten Auslöse- wegs die notwendige Kraft für die Entklinkung nicht aufbrin¬ gen kann. Demgegenüber kann ein zu großer Abstand X unter Um¬ ständen dazu führen, dass die Drehung des Auslösearms durch den Stößel 5 zu gering ist und der Kraftspeicher 1 nicht ent¬ klinkt wird. Für die Funktionsfähigkeit des Fehlerstrom- schutzschalters ist es somit ausschlaggebend, ob der Abstand X korrekt eingestellt ist.

Erfindungsgemäß ist daher der Auslösearm 3 in seiner Winkel¬ stellung um die Achse 4 justierbar. Hierzu ist gemäß dem vor- liegenden Beispiel die Halbwelle 7 von dem Auslösearm 3 ge¬ trennt. Durch diese Aufteilung in zwei Komponenten und ge¬ meinsamer Lagerung auf einer Achse 4 ist es möglich, den Ab¬ stand X zu justieren.

Die Halbwelle 7 ist entsprechend FIG 3 hierfür mit einem ge¬ krümmten Hebel 71 versehen. Der Auslösearm 3 wirkt mit diesem gekrümmten Hebel 71 zusammen, so dass der Winkel zwischen der Halbwelle 7 und dem Auslösearm 3 variiert werden kann. Hierzu besitzt der Auslösearm 3 einen Lagerabschnitt 31, an den ein Auslösehebel 32 angeformt ist. In etwa rechtwinklig zu dem Auslösehebel 32 ist an den Lagerabschnitt 31 ein Rastab¬ schnitt 33 angeformt. Gegenüber dem Lagerabschnitt besitzt der Auslösehebel 32 ferner einen Auslöseabschnitt 34. In der Näher dieses Auslöseabschnitts 34 ist ein Justierhebel 35 ü- ber eine schmale Verbindungsstelle 36 an den Auslösehebel 32 angegossen. Am distalen Ende des Justierhebels 35 befindet sich ein Rastelement 37, das mit dem Rastabschnitt 33 in meh¬ reren Winkelpositionen gegenüber einem Drehpunkt an der Ver¬ bindungsstelle 36 verrastbar ist. Der Auslösehebel 32, der Justierhebel 35 und der Rastabschnitt bilden somit etwa ein gleichschenkliges Dreieck. Im eingebauten Zustand wird das Rastelement 37 des Auslösearms 3 auf den gekrümmten Hebel 71 der Halbwelle 7 durch eine Blattfeder 8 gedrückt. Diese Blattfeder 8 ist in FIG 5 einzeln dargestellt. Der zusammen¬ gebaute Zustand der Auslöseeinrichtung 2 ist in FIG 9 im De¬ tail wiedergegeben.

Die Justierung erfolgt nun durch Wählen einer geeigneten Rastposition des Justierhebels 35 an dem Rastabschnitt 33 des Auslösearms 3. Dadurch verändert sich der Winkel α, der durch den Schnittwinkel der Geraden von der Drehachse 4 zur Verbin- dungsstelle 36 und der Geraden von dem Rastelement 37 zu der Verbindungsstelle 36 definiert ist. Wie bereits erwähnt, drückt dabei die Feder 8 das Rastelement 37 an der Kontakt¬ stelle 38 gegen den gekrümmten Hebel 71. Eine Verschiebung des Justierhebels 35 an dem gekrümmten Hebel 71, der eine sehr spezifische Kontur aufweist, bewirkt eine Verkleinerung bzw. Vergrößerung des Abstands X, welche ohne Deformation der beteiligten Teile erfolgt und wieder rückgestellt werden kann.

In FIG 6 ist eine Justierzustand dargestellt, bei dem der Justierhebel 35 in seine linke äußerste Position gestellt ist. Aufgrund des Konturverlaufs des gekrümmten Hebels 71 er¬ gibt sich in dieser Stellung ein minimaler Abstand X zwischen dem Stößel 5 und dem Auslöseabschnitt 34 von 0,1 Einheiten. Entsprechend FIG 7 ergibt sich bei einer mittleren Einstel¬ lung des Justierhebels 35 ein mittlerer Abstand X von 0,7 Einheiten zwischen beiden Komponenten. Schließlich ergibt sich in der äußersten rechten Raststellung des Justierhebels 35 entsprechend FIG 8 ein maximaler Abstand zwischen dem Stö- ßel 5 und dem Auslöseabschnitt 34 von 1,3 Einheiten. Die Ras- terung des Rastabschnitts 33 kann hierzu beliebig fein ge¬ wählt werden, um die gewünschte Genauigkeit der Justage zu erzielen.

Der entsprechend dem oben geschilderten Ausführungsbeispiel gewählte Aufbau des Auslösemechanismus eines Fehlerstrom¬ schutzschalters hat folgende Vorteile. Zum einen lässt sich der Auslösearm 3 vorzugsweise als Kunststoffteil fertigen, wodurch eine einfache Herstellung garantiert ist. Für den Justiervorgang sind zum anderen keine speziellen Werkzeuge erforderlich und er kann beispielsweise mit Hilfe eines Schraubendrehers, einer Pinzette oder eines Metallstifts durchgeführt werden.

Des Weiteren hat die Verrasterung den Vorteil, dass der Ab¬ stand zwischen dem Stößel 5 und dem Auslöseabschnitt 34 in definierten Schritten verändert werden kann. Dabei wird ein ungewolltes Verstellen, z.B. durch Erschütterung oder Erwär¬ mung dadurch verhindert, dass stets eine Kraft gegen die Ver- rastung wirkt.

Schließlich ergeben sich bei dem gewählten Aufbau die Vortei¬ le, dass die Bauteile bei der Reparatur wieder verwendet wer¬ den können und durch ein gedämpftes Wiederanlegen die Abnut¬ zung zwischen Klinke und Halbwelle reduziert werden kann.