斷路器螺釘螺母自動調節鎖緊裝置的設計

滕兵

(上海工程技術大學，上海 201620)

斷路器螺釘螺母自動調節鎖緊裝置的設計

滕兵

(上海工程技術大學，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來實現斷路器螺釘螺母的自動擰緊。在降低能源消耗、提高生產效率、節約經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到脫扣器使其跳開，回路被切斷。因此，生產斷路器時必須準確調節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， 雙金屬片上螺釘螺母的調節普遍采用手工調節， 隨機性大，品質難以控制；偶見自動生產也僅對螺釘進行調節，生產效率和技術水平較低。因此，螺釘螺母自動調節裝置的設計具有科研及經濟意義。

2 工藝要求

該裝置代替手工調節螺釘位置、鎖緊螺母，其主要實現動作要求如下：

1) 螺釘螺母定位動作

要求所設計的機構具有一定的柔性及可調節性，保證雙金屬片彎曲時機構能正確定位螺釘螺母。

2) 螺釘軸向無壓力調節動作

要求是調節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，螺釘的位置相對雙金屬片必須靜止。

3 設備結構及工作原理

本文設計的螺釘螺母自動調節鎖緊裝置如圖2所示。角度調節機構用于保證雙金屬片彎曲時能正確定位螺釘，其中角度調節支座1與固定支座3固定連接，升降機構的固定支架5通過轉動副設置于固定支座3上，以轉動副為軸線轉動，角度調節步進電機2通過安裝架設置于角度調節支座上，并通過第一聯軸器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的固定支架5；角度調節步進電機2通過螺釘螺母移動副4使升降機構的固定支架5以轉動副2，7為轉軸傾斜，調節角度。

升降機構通過步進電機帶動絲桿轉動，使整體裝置向上移動，其中絲杠螺距與螺釘螺距相同，從而保證螺釘的無軸向壓力調節。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設在固定支架5上，并通過第二聯軸器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帶動絲桿轉動9，將旋轉運動轉換成升降螺母8的豎直運動，使得移動支架17上下運動調節高度。

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

整個擰緊調節機構設在升降機構的移動支架17上，包括微型伺服電機19、主動齒輪18、從動齒輪16、外軸14、內軸15、傳感器組件、離合器和制動器等，主動齒輪18通過聯軸器連接微型伺服電機19的轉軸，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的上端通過柔性聯軸器13連接有外套筒11和內套筒12，外軸14內部設有內軸15，并通過匹配的螺紋連接，該內軸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帶動下轉動，由于從動齒輪16與主動齒輪18嚙合，跟隨主動齒輪18轉動，使得外軸14也同步轉動帶動內套筒12和外套筒11旋轉，并且在升降機構作用下向上抬升，旋緊螺釘和螺母；當離合器吸合制動器松開時，內軸15可轉動，外軸14帶動外套筒11和內套筒12同步鎖緊螺釘和螺母，當離合器松開制動器吸合時，內軸15固定，外套筒11由于通過軟鋼絲連接內軸15，因此外軸14僅帶動內套筒12旋轉，在定位螺釘的同時鎖緊螺母，保證螺釘相對雙金屬片位置靜止。

4 結語

本裝置解決了斷路器自動化生產的核心技術難題，在實際生產中穩定可靠、運轉良好，為企業帶來了良好的經濟效益和社會效益。

[1] 張鋒. 對螺釘無軸向壓力的高精度自動螺絲刀的設計[J].機械工程師,2005(2),59-61.

[2] 陳德桂. 近期低壓電器技術發展動態[J]. 電氣時代, 2007(1),70-75.

[3] 尹天文. 智能低壓電器最新發展方向[J]. 電器工業, 2007(2),38-41.

[4] 王曄. 斷路器電動操作機構測試臺的設計與應用[J] .制造業自動化，2011(2),29-30.

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，研究方向為非標設計。

TH13

B

1671-5276(2014)02-0188-01

2013-02-12