滕兵

(上海工程技術(shù)大學，上海 201620)

斷路器螺釘螺母自動調(diào)節(jié)鎖緊裝置的設(shè)計

滕兵

(上海工程技術(shù)大學，上海 201620)

介紹了一種斷路器螺釘螺母自動擰緊裝置，通過旋緊和檢測等機構(gòu)來實現(xiàn)斷路器螺釘螺母的自動擰緊。在降低能源消耗、提高生產(chǎn)效率、節(jié)約經(jīng)濟成本等方面有著顯著的效益。

斷路器；螺釘螺母；旋緊裝置

1 斷路器過載保護工作原理

低壓斷路器具有過載保護的功能。如圖1所示，斷路器脫扣(如塑殼斷路器、小型斷路器)的工作原理是：回路電流超過額定值時，雙金屬片受熱后偏向一面變形， 直到雙金屬片上的脫扣螺釘頂?shù)矫摽燮魇蛊涮_，回路被切斷。因此，生產(chǎn)斷路器時必須準確調(diào)節(jié)固定在雙金屬片上的脫扣螺釘至合適位置，避免早跳、晚跳或不跳，并將螺母鎖緊。

圖1 脫扣示意圖

當前的斷路器生產(chǎn)， 雙金屬片上螺釘螺母的調(diào)節(jié)普遍采用手工調(diào)節(jié)， 隨機性大，品質(zhì)難以控制；偶見自動生產(chǎn)也僅對螺釘進行調(diào)節(jié)，生產(chǎn)效率和技術(shù)水平較低。因此，螺釘螺母自動調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計具有科研及經(jīng)濟意義。

2 工藝要求

該裝置代替手工調(diào)節(jié)螺釘位置、鎖緊螺母，其主要實現(xiàn)動作要求如下：

1) 螺釘螺母定位動作

要求所設(shè)計的機構(gòu)具有一定的柔性及可調(diào)節(jié)性，保證雙金屬片彎曲時機構(gòu)能正確定位螺釘螺母。

2) 螺釘軸向無壓力調(diào)節(jié)動作

要求是調(diào)節(jié)螺釘時不能對其施加軸向壓力， 否則會干擾雙金屬片正常變形，使斷路器誤動作。

3) 螺母鎖緊動作

鎖緊螺母目的是將螺釘位置固定。鎖緊螺母時，螺釘?shù)奈恢孟鄬﹄p金屬片必須靜止。

3 設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理

本文設(shè)計的螺釘螺母自動調(diào)節(jié)鎖緊裝置如圖2所示。角度調(diào)節(jié)機構(gòu)用于保證雙金屬片彎曲時能正確定位螺釘，其中角度調(diào)節(jié)支座1與固定支座3固定連接，升降機構(gòu)的固定支架5通過轉(zhuǎn)動副設(shè)置于固定支座3上，以轉(zhuǎn)動副為軸線轉(zhuǎn)動，角度調(diào)節(jié)步進電機2通過安裝架設(shè)置于角度調(diào)節(jié)支座上，并通過第一聯(lián)軸器28連接螺釘螺母移動副4的一端，該螺釘螺母移動副4的另一端連接升降機構(gòu)的固定支架5；角度調(diào)節(jié)步進電機2通過螺釘螺母移動副4使升降機構(gòu)的固定支架5以轉(zhuǎn)動副2，7為轉(zhuǎn)軸傾斜，調(diào)節(jié)角度。

升降機構(gòu)通過步進電機帶動絲桿轉(zhuǎn)動，使整體裝置向上移動，其中絲杠螺距與螺釘螺距相同，從而保證螺釘?shù)臒o軸向壓力調(diào)節(jié)。包括升降步進電機6、固定支架5、絲桿9、移動支架17。升降步進電機6設(shè)在固定支架5上，并通過第二聯(lián)軸器7連接絲桿9，該絲桿9活動連接于固定支架5上，移動支架17的上部通過與絲桿匹配的升降螺母8連接絲桿9，升降步進電機6帶動絲桿轉(zhuǎn)動9，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成升降螺母8的豎直運動，使得移動支架17上下運動調(diào)節(jié)高度。

1—角度調(diào)節(jié)支座；2—角度調(diào)節(jié)步進電機；3—固定支座； 4—螺紋移動副；5—固定支架；6—升降步進電機；7—聯(lián)軸器；8—升降螺母；9—絲杠；10—傳感器；11—外套筒；12—內(nèi)套筒；13—柔性聯(lián)軸器；14—外軸；15—內(nèi)軸；16—從動齒輪；17—移動支架；18—主動齒輪；19—微型伺服電機圖2 螺釘螺母自動調(diào)節(jié)鎖緊裝置示意圖

整個擰緊調(diào)節(jié)機構(gòu)設(shè)在升降機構(gòu)的移動支架17上，包括微型伺服電機19、主動齒輪18、從動齒輪16、外軸14、內(nèi)軸15、傳感器組件、離合器和制動器等，主動齒輪18通過聯(lián)軸器連接微型伺服電機19的轉(zhuǎn)軸，從動齒輪16與主動齒輪18匹配并嚙合，外軸14同軸連接在從動齒輪16上，外軸14的上端通過柔性聯(lián)軸器13連接有外套筒11和內(nèi)套筒12，外軸14內(nèi)部設(shè)有內(nèi)軸15，并通過匹配的螺紋連接，該內(nèi)軸15的上端通過軟鋼絲與外套筒11連接，下端連接離合器和制動器。

本裝置運作時，主動齒輪18在微型伺服電機19帶動下轉(zhuǎn)動，由于從動齒輪16與主動齒輪18嚙合，跟隨主動齒輪18轉(zhuǎn)動，使得外軸14也同步轉(zhuǎn)動帶動內(nèi)套筒12和外套筒11旋轉(zhuǎn)，并且在升降機構(gòu)作用下向上抬升，旋緊螺釘和螺母；當離合器吸合制動器松開時，內(nèi)軸15可轉(zhuǎn)動，外軸14帶動外套筒11和內(nèi)套筒12同步鎖緊螺釘和螺母，當離合器松開制動器吸合時，內(nèi)軸15固定，外套筒11由于通過軟鋼絲連接內(nèi)軸15，因此外軸14僅帶動內(nèi)套筒12旋轉(zhuǎn)，在定位螺釘?shù)耐瑫r鎖緊螺母，保證螺釘相對雙金屬片位置靜止。

4 結(jié)語

本裝置解決了斷路器自動化生產(chǎn)的核心技術(shù)難題，在實際生產(chǎn)中穩(wěn)定可靠、運轉(zhuǎn)良好，為企業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

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Design of Automatic Screw Nut Tightening Device

TENG Bing

(Shanghai Technology and Engineer University, Shanghai 201620, China )

This paper introduces a screw nut automatic tightening device. By screwing， detection and other devices, the screws and nuts of the circuit breaker are tightened automatically. It is significant beneficial to reducing the energy consumption, improving the production efficiency, saving the cost.

circuit breaker;screw nut; screw device

滕兵 (1981-)，男，山東威海人，講師，碩士，研究方向為非標設(shè)計。

TH13

B

1671-5276(2014)02-0188-01

2013-02-12