断路器螺钉螺母自动调节锁紧装置的设计

滕兵

(上海工程技术大学，上海 201620)

断路器螺钉螺母自动调节锁紧装置的设计

滕兵

(上海工程技术大学，上海 201620)

介绍了一种断路器螺钉螺母自动拧紧装置，通过旋紧和检测等机构来实现断路器螺钉螺母的自动拧紧。在降低能源消耗、提高生产效率、节约经济成本等方面有着显著的效益。

断路器；螺钉螺母；旋紧装置

1 断路器过载保护工作原理

低压断路器具有过载保护的功能。如图1所示，断路器脱扣(如塑壳断路器、小型断路器)的工作原理是：回路电流超过额定值时，双金属片受热后偏向一面变形， 直到双金属片上的脱扣螺钉顶到脱扣器使其跳开，回路被切断。因此，生产断路器时必须准确调节固定在双金属片上的脱扣螺钉至合适位置，避免早跳、晚跳或不跳，并将螺母锁紧。

图1 脱扣示意图

当前的断路器生产， 双金属片上螺钉螺母的调节普遍采用手工调节， 随机性大，品质难以控制；偶见自动生产也仅对螺钉进行调节，生产效率和技术水平较低。因此，螺钉螺母自动调节装置的设计具有科研及经济意义。

2 工艺要求

该装置代替手工调节螺钉位置、锁紧螺母，其主要实现动作要求如下：

1) 螺钉螺母定位动作

要求所设计的机构具有一定的柔性及可调节性，保证双金属片弯曲时机构能正确定位螺钉螺母。

2) 螺钉轴向无压力调节动作

要求是调节螺钉时不能对其施加轴向压力， 否则会干扰双金属片正常变形，使断路器误动作。

3) 螺母锁紧动作

锁紧螺母目的是将螺钉位置固定。锁紧螺母时，螺钉的位置相对双金属片必须静止。

3 设备结构及工作原理

本文设计的螺钉螺母自动调节锁紧装置如图2所示。角度调节机构用于保证双金属片弯曲时能正确定位螺钉，其中角度调节支座1与固定支座3固定连接，升降机构的固定支架5通过转动副设置于固定支座3上，以转动副为轴线转动，角度调节步进电机2通过安装架设置于角度调节支座上，并通过第一联轴器28连接螺钉螺母移动副4的一端，该螺钉螺母移动副4的另一端连接升降机构的固定支架5；角度调节步进电机2通过螺钉螺母移动副4使升降机构的固定支架5以转动副2，7为转轴倾斜，调节角度。

升降机构通过步进电机带动丝杆转动，使整体装置向上移动，其中丝杠螺距与螺钉螺距相同，从而保证螺钉的无轴向压力调节。包括升降步进电机6、固定支架5、丝杆9、移动支架17。升降步进电机6设在固定支架5上，并通过第二联轴器7连接丝杆9，该丝杆9活动连接于固定支架5上，移动支架17的上部通过与丝杆匹配的升降螺母8连接丝杆9，升降步进电机6带动丝杆转动9，将旋转运动转换成升降螺母8的竖直运动，使得移动支架17上下运动调节高度。

1—角度调节支座；2—角度调节步进电机；3—固定支座； 4—螺纹移动副；5—固定支架；6—升降步进电机；7—联轴器；8—升降螺母；9—丝杠；10—传感器；11—外套筒；12—内套筒；13—柔性联轴器；14—外轴；15—内轴；16—从动齿轮；17—移动支架；18—主动齿轮；19—微型伺服电机图2 螺钉螺母自动调节锁紧装置示意图

整个拧紧调节机构设在升降机构的移动支架17上，包括微型伺服电机19、主动齿轮18、从动齿轮16、外轴14、内轴15、传感器组件、离合器和制动器等，主动齿轮18通过联轴器连接微型伺服电机19的转轴，从动齿轮16与主动齿轮18匹配并啮合，外轴14同轴连接在从动齿轮16上，外轴14的上端通过柔性联轴器13连接有外套筒11和内套筒12，外轴14内部设有内轴15，并通过匹配的螺纹连接，该内轴15的上端通过软钢丝与外套筒11连接，下端连接离合器和制动器。

本装置运作时，主动齿轮18在微型伺服电机19带动下转动，由于从动齿轮16与主动齿轮18啮合，跟随主动齿轮18转动，使得外轴14也同步转动带动内套筒12和外套筒11旋转，并且在升降机构作用下向上抬升，旋紧螺钉和螺母；当离合器吸合制动器松开时，内轴15可转动，外轴14带动外套筒11和内套筒12同步锁紧螺钉和螺母，当离合器松开制动器吸合时，内轴15固定，外套筒11由于通过软钢丝连接内轴15，因此外轴14仅带动内套筒12旋转，在定位螺钉的同时锁紧螺母，保证螺钉相对双金属片位置静止。

4 结语

本装置解决了断路器自动化生产的核心技术难题，在实际生产中稳定可靠、运转良好，为企业带来了良好的经济效益和社会效益。

[1] 张锋. 对螺钉无轴向压力的高精度自动螺丝刀的设计[J].机械工程师,2005(2),59-61.

[2] 陈德桂. 近期低压电器技术发展动态[J]. 电气时代, 2007(1),70-75.

[3] 尹天文. 智能低压电器最新发展方向[J]. 电器工业, 2007(2),38-41.

[4] 王晔. 断路器电动操作机构测试台的设计与应用[J] .制造业自动化，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，山东威海人，讲师，硕士，研究方向为非标设计。

TH13

B

1671-5276(2014)02-0188-01

2013-02-12