本发明涉及低压电器领域，具体涉及一种断路器操作机构及其装配方法。
背景技术：
断路器利用各种机构的解锁方式来探测故障并断开被故障影响的电路。解锁装置包括传感器并启动断路器的机构，该操作机构在探测到故障时使得动触头与静触头的接合断开。断路器中使用一种类型的跳闸装置是电磁跳闸装置，其通常用来在突发事件期间断开断路器。电磁跳闸装置的一个示例是螺线管，该螺线管串联地连接到断路器的导线上，并且被布置为在导线中的电流超过预定水平时启动操作机构。断路器中使用的另一种类型的跳闸装置是热跳闸装置，其通常用来在过载事件期间断开断路器。热跳闸装置的一个示例是热元件，典型地为双金属元件(双金属)，该项热元件串联地连接到断路器的导线上，并且被布置为在导线中的电流超过预定水平达到预定时间量时启动操作机构。
现有断路器操作机构零件多，装配困难，不易实现自动化装配，从而导致断路器装配成本高。同时，人为装配问题比较多。近年，国内人力成本上升，断路器装配人员的装配成本提升明显。因此，需要一种可以利用机器代替人工装配的断路器，在保证断路器各指标要求的前提下，大幅度降低人工成本。
此外，现有的断路器通常设有触头支持件，用于支持和安装动触头并作为操作机构与动触头之间的传动件，以保障动触头动作稳定。但随着断路器小型化设计的趋势，为了简化结构省去触头支持件这一零件，而失去触头支持件的支持和限位的情况下动触头动作时容易出现沿其转轴轴向发生偏移的现象，导致动触头的稳定性难以得到保障，从而影响断路器的整体性能。
而且，现有断路器操作机构中用于与电磁跳闸装置配合的锁扣与断路器壳体之间设有弹性件，以保证锁扣能够动作复位，该弹性件通常采用扭簧或普通弹簧，或不便于安装，或连接稳定性和弹力不够。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单、方便装配的断路器操作机构及其装配方法。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种断路器操作机构，包括分别枢转安装在壳体1内的手柄2、动触头4和锁扣6，所述手柄2通过第一弹簧20与壳体1之间弹性连接实现手柄2可复位，并且，手柄2通过传动组件3与动触头4的一端驱动连接，所述动触头4的另一端与壳体1内的静触头5相配合，且动触头4通过第二弹簧40与壳体1之间弹性连接实现动触头4可复位；所述传动组件3的连杆30与锁扣6之间搭扣连接，且所述锁扣6通过第三弹簧60与壳体1之间弹性连接实现锁扣6可复位；
手柄2可通过传动组件3驱动动触头4转动进而与静触头5接触或分离实现断路器的闭合或分断；锁扣6与连杆30解除锁定时，驱使动触头4转动进而与静触头5分离实现断路器的脱扣。
优选地，所述连杆30和锁扣6分别层叠在动触头4上，且层叠在一起的锁扣6和动触头4转动安装在支轴12上实现同轴枢转安装在壳体1内，锁扣6上设有与支轴12配合的第一轴孔61，动触头4上设有与支轴12配合的第二轴孔41。
优选地，所述连杆30的中部与手柄2驱动连接，连杆30的一端与动触头4驱动连接，另一端与锁扣6搭扣连接。
优选地，所述手柄2通过第一杠杆31与连杆30驱动连接，所述第一杠杆31的两端分别插接在手柄2的第一杠杆孔和连杆30的第二杠杆孔33内；所述连杆30通过第二杠杆32与动触头4驱动连接，所述第二杠杆32的一端依次插入连杆30的第三杠杆孔34和动触头4的第四杠杆孔42内，另一端插接在动触头4的第五杠杆孔43内。
优选地，所述动触头4的一侧设有所述静触头5和第二弹簧40，动触头4的另一侧设有限位轴13；所述第二弹簧40为拉簧，第二弹簧40的一端钩在壳体1的安装轴11上，另一端钩在动触头4的安装孔44内。
优选地，所述的断路器还包括安装在壳体1内的电磁系统7和双金属片9，所述电磁系统7包括与锁扣6的触发部64触动配合的撞针71；所述热脱扣装置包括与锁扣6联接的拉杆8和与拉杆8拉动配合的双金属片9。
优选地，所述锁扣6的一端与连杆30搭扣连接，另一端设有用于连接拉杆8的拉杆孔66，所述锁扣6的中部一侧面设有所述触发部64，中部另一侧枢转安装在壳体1上。
优选地，所述动触头4通过其上的第二轴孔41转动安装在壳体1的支轴12上，所述第二轴孔41为长度大于支轴12外径的腰型孔，使得动触头4可沿第二轴孔41的长度方向相对于支轴12移动。
本发明的断路器操作机构，通过连杆作为手柄、动触头和锁扣之间传动枢纽，手柄直接通过连杆带动动触头转动实现断路器的闭合和分断，锁扣直接通过与连杆解除锁定带动动触头转动实现断路器的脱扣，省去用于支持和安装连杆、锁扣和动触头的支持件，简化结构，减少零部件的数量，装配更加简单方便，便于实现自动化装配，降低生产成本，提高装配效率，同时缩短传动路径，传动可靠稳定，提高断路器的可靠性和稳定性。
一种断路器操作机构的装配方法，包括下列步骤：
a.将手柄转轴15、安装轴11和支轴12分别安装在壳体1的底板10上；
b.将用于手柄2复位的第一弹簧20和手柄2依次转动安装在壳体1的手柄转轴15上；
c.将动触头4转动安装在壳体1的支轴12上；
d.将传动组件3层叠安装在手柄2与动触头4上，且传动组件3的两端分别与手柄2和动触头4连接，从而实现手柄2和动触头4驱动连接；
e.将用于动触头4复位的第二弹簧40一端安装在壳体1的安装轴11上，另一端安装在动触头4的安装孔44内；
f.将锁扣6转动安装在壳体1的支轴12上层叠放置在动触头4上，锁扣6的一端与传动组件3相对设置。
优选地，在步骤d之前，将传动组件3位于两端的第一杠杆31和第二杠杆32的一端分别插装在连杆30的第二杠杆孔33和第三杠杆孔34内；在步骤d安装传动组件3时，将第一杠杆31的另一端插装在手柄2的第一杠杆孔内，同时，将第二杠杆32的两端分别插装在动触头4的第四杠杆孔42和第五杠杆孔43内。
本发明的断路器操作机构的装配方法，通过以壳体的各个轴为安装定位点以及断路器操作机构的各零件依次层叠的安装方式，简化装配难度，保障整体安装过程有条不紊，便于实现自动化装配。
附图说明
图1是本发明的断路器的结构示意图；
图2是本发明的断路器操作机构的结构示意图；
图3是本发明的连杆的结构示意图；
图4是本发明的动触头的结构示意图；
图5是本发明的锁扣的结构示意图；
图6是本发明的图1中的局部结构放大图；
图7是本发明的传动组件的结构示意图；
图8是本发明的第二杠杆的一个实施例的结构示意图；
图9是本发明的第二杠杆的另一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图1至9给出的实施例，进一步说明本发明的断路器操作机构及其装配方法的具体实施方式。本发明的断路器操作机构及其装配方法不限于以下实施例的描述。
如图1所示，本发明的断路器操作机构，包括分别枢转安装在壳体1内的手柄2、动触头4和锁扣6，所述手柄2通过第一弹簧20与壳体1之间弹性连接实现手柄2可复位，并且，手柄2通过传动组件3与动触头4的一端驱动连接，所述动触头4的另一端与壳体1内的静触头5相配合，且动触头4通过第二弹簧40与壳体1之间弹性连接实现动触头4可复位；所述传动组件3的连杆30与锁扣6之间可搭扣连接，且所述锁扣6通过第三弹簧60与壳体1之间弹性连接实现锁扣6可复位；手柄2可通过传动组件3驱动动触头4转动进而与静触头5接触或分离实现断路器的闭合或分断；锁扣6与连杆30解除锁定时，驱使动触头4转动进而与静触头5分离实现断路器的脱扣。通过连杆作为手柄、动触头和锁扣之间传动枢纽，手柄直接通过连杆带动动触头转动实现断路器的闭合和分断，锁扣直接通过与连杆解除锁定带动动触头转动实现断路器的脱扣，省去用于支持和安装连杆、锁扣和动触头的支持件，简化结构，减少零部件的数量，装配更加简单方便，便于实现自动化装配，降低生产成本，提高装配效率，同时缩短传动路径，传动可靠稳定，提高断路器的可靠性和稳定性。
如图1-4所示，具体地，所述连杆30和锁扣6分别层叠在动触头4上，且层叠在一起的锁扣6和动触头4转动安装在支轴12上实现同轴枢转安装在壳体1内，锁扣6上设有与支轴12配合的第一轴孔61，所述动触头4的中部设有与支轴12配合的第二轴孔41，所述动触头4通过其上的第二轴孔41转动安装在壳体1的支轴12上，所述支轴12垂直固定在壳体1的底板10上。搭扣连接的连杆和锁扣分别层叠在动触头上位于同一阶层，且锁扣和动触头同轴设置，简化结构，层次分明，便于有序装配，实现自动化装配，提高装配水平，利于连杆和锁扣之间构造简单的搭扣连接结构，同时保证了操作机构的零部件之间快速且有序地传动，传动更加可靠稳定，提高断路器的闭合、分断性能，脱扣动作更加快速、稳定。
所述连杆30设有用于与锁扣6搭扣连接的锁齿35，所述锁齿35搭接在锁扣6端部的搭接缺口62内以保证操作机构运动。锁齿和缺口式的搭扣结构，安装精确要求低，便于自动化装配。此外，所述连杆30的中部与手柄2驱动连接，连杆30的一端与动触头4驱动连接，另一端与锁扣6搭扣连接。而且，所述手柄2通过第一杠杆31与连杆30驱动连接，所述第一杠杆31的两端分别插接在手柄2的第一杠杆孔和连杆30的第二杠杆孔33内。所述连杆30通过第二杠杆32与动触头4驱动连接，所述第二杠杆32的一端依次插入连杆30的第三杠杆孔34和动触头4的第四杠杆孔42内，另一端插接在动触头4的第五杠杆孔43内。通过第二杠杆对层叠在一起的连杆和动触头实现联动和限位，保障操作机构省去零件的情况下各零件之间也能稳定传动，提高联动性和同步性，同时通过杠杆插装式连接即可实现连杆与手柄和动触头之间的联动，装配操作简单，便于实现自动化装配。所述第五杠杆孔43位于第四杠杆孔42与第二轴孔41之间。
如图4所示，本发明的动触头的结构，整个动触头4由钣金冲裁而成，呈长条形，类似长方形，以最大程度利用原板材。所述动触头4通过其上的第二轴孔41转动安装在壳体1上的支轴12上，所述第二轴孔41为长度大于支轴12的外径的腰型孔，使得动触头4可沿第二轴孔41的长度方向即方向A，相对于支轴12移动。此外，所述动触头4的一侧设有所述静触头5和第二弹簧40，动触头4的另一侧设有限位轴13，用于限制动触头4与静触头5之间的开距；所述第二弹簧40为拉簧，第二弹簧40的一端钩在壳体1的安装轴11上，另一端钩在动触头4的安装孔44内；所述安装孔44位于第五杠杆孔43与第二轴孔41之间。所述安装孔44与第二轴孔41相连通，便于加工制造。断路器处于开闸状态下如图2所示，支轴12处于靠在第二轴孔41的右侧弧中；断路器的合闸过程中，在动触头4和静触头5未接触前，动触头4以支轴12为中心旋转，直至动触头4和静触头5接触后，动触头4转为以其与静触头5的接触点为中心旋转，此时支轴12与动触头4分离直至操作机构锁死。
如图1所示，本发明的第一弹簧的安装结构，所述手柄2转动安装在壳体1的手柄转轴15上，所述第一弹簧20为扭簧，第一弹簧20中部的弹簧体套装在手柄转轴15上位于手柄2与壳体1的底板之间，第一弹簧20的两端分别抵接在手柄2与壳体1上。
本发明的断路器，还包括安装在壳体1内的电磁系统7和双金属片9，所述电磁系统7包括与锁扣6的触发部64触动配合的撞针71。当电路中达到电磁脱扣条件时，电磁系统7的撞针71弹出，撞击在锁扣6的触发部64上，以驱使锁扣6绕支轴12转动与连杆30分离，操作机构解除锁定。所述热脱扣装置包括与锁扣6联接的拉杆8和与拉杆8拉动配合的双金属片9。当电路中达到热脱扣条件时，双金属片9弯曲并驱动拉杆8拉动锁扣6，以驱动锁扣6绕支轴12转动与连杆30分离，操作机构解除锁定。需要强调的是：所述的解除锁定只是在断路器的电磁系统7或双金属片9驱动锁扣6的时候发生，或者说只是在断路器的跳闸过程中发生，而在正常合闸和正常分闸过程中都不会发生解除锁定。在正常合闸状态和正常分闸状态下，以及在正常合闸操作过程和正常分闸操作过程中，由于断路器的电磁系统7或双金属片9不驱动锁扣6，因此锁扣6始终处于锁定配合状态。
此外，如图1和图5所示，所述锁扣6的一端与连杆30搭扣连接，锁扣6的另一端与断路器的热脱扣装置相对设置，设有用于连接拉杆8的拉杆孔66，所述锁扣6的中部一侧面设有与电磁系统7配合的触发部64，锁扣6的中部另一侧设有用于枢转安装在壳体1上的第一轴孔61并设有用于第三弹簧60的搭接部600抵靠的弯钩63。便于断路器的跳闸装置驱动锁扣快速动作，提高断路器的脱扣性能。锁扣6的触发部64上设有联动轴孔65，用于连接壳体1上可以使操作机构解锁的联动部分；所述联动轴孔65和第一轴孔61的轴向相互平行。所述联动部分可以是连接多个单极断路器的锁扣的联动轴。
本发明的断路器的合闸过程中，手柄2从起始克服第一弹簧20做功，推动连杆30向前移动，因为第三弹簧60的压力作用，连杆30与锁扣6接触搭扣，从而推动动触头4绕支轴12旋转，以使动触头4移动向电磁系统7上的静触头5靠拢直至闭合。此时，动触头4又以动触头4和静触头5结合点为支点再向前移动直至手柄2合闸完毕，在此过程中第二弹簧40一直克服动触头4做功并为产品提供终压力。
本发明的断路器的跳闸过程中，起到瞬时保护作用的电磁系统7和起到延时保护作用的双金属片9在各自故障被触发之后，都将利用锁扣6或联接在锁扣6上的拉杆8带动连杆30使断路器的操作机构解锁，动触头4在第二弹簧40的作用下复位，并在受到壳体1上的限位轴13的阻挡后停止，同时手柄2在第一弹簧20的作用下复位到分闸位置，锁扣6在第三弹簧60的作用下复位。如果在合闸状态下瞬间电流在约定脱扣范围内，锁扣6被作用到脱扣位置，手柄2在运动过程中无法使连杆30与锁扣6搭扣，以致手柄2无法合到合闸位置，以实现断路器的自由脱扣功能。
如图7所示，本发明的断路器的传动组件，所述连杆30和动触头4层叠安装在断路器的壳体1内，且动触头4位于连杆30与壳体1的底板10之间，所述连杆30通过第二杠杆32与动触头4驱动连接，所述第二杠杆32包括垂直于底板10设置的第一传动臂321和第二传动臂322、以及连接在第一传动臂321和第二传动臂322的一端之间的连接部323，所述第一传动臂321的另一端依次穿过连杆30的第三杠杆孔34和动触头4的第四杠杆孔42内并位于动触头4与底板10之间，所述第二传动臂322的另一端穿过动触头4的第五杠杆孔43内并位于动触头4与底板10之间，并且，所述连接部323位于连杆30的上方。通过第二杠杆的两个传动臂和连接部以实现连杆和动触头之间驱动连接并配合壳体的底板形成对连杆和动触头限位的闭合环，结构简单，有效避免连杆和动触头转动时在传动臂的轴向上发生偏移，提高断路器操作机构的动作稳定性和可靠性。
具体地，所述第二杠杆32的连接部323的两端分别与第一传动臂321和第二传动臂322垂直连接。如图7和图8所示，本发明的第二杠杆的一个实施例，所述第二杠杆32为U形结构，所述第二杠杆32的第一传动臂321和第二传动臂322的两端平齐设置，且第一传动臂321和第二传动臂322的长度相等，所述连接部323为垂直连接在第一传动臂321和第二传动臂322的一端之间的直形杆。如图9所示，本实施例的第二杠杆的结构简单，第二杠杆用于连接两个传动臂的连接部采用直形杆，使得连杆和动触头之间的传动距离短、驱动力集中，实现连杆和动触头之间快速传动，也保障连杆和动触头动作平稳，提高断路器操作机构的性能，同时便于实现自动化装配，提高装配效率。本发明的第二杠杆的另一个实施例，所述第一传动臂321和第二传动臂322的一端平齐设置，且第一传动臂321的长度大于第二传动臂322的长度，所述连接部323为连接在第一传动臂321和第二传动臂322的另一端之间三段式的阶梯杆，所述阶梯杆的两端段分别与第一传动臂321和第二传动臂322垂直连接，阶梯杆的中间段与第一传动臂321和第二传动臂322平行，且阶梯杆的中间段长度与第一传动臂321和第二传动臂322的长度差相等。本实施例的第二杠杆用于连接两个传动臂的连接部采用三段式的阶梯杆，进一步限定了动触头，有效避免动触头在传动臂的轴向上发生偏移，提高动作的平稳性。
如图1和图6所示，本发明的断路器壳体与锁扣的弹性连接结构，包括壳体1、以及与断路器电磁系统7配合的锁扣6，所述锁扣6通过第三弹簧60与壳体1之间弹性连接，所述第三弹簧60为弹簧片，所述弹簧片的一端为搭接部600搭在锁扣6上，弹簧片的另一端为弯折部安装在壳体1的限位结构上。通过用弹簧片代替传统的扭簧和普通弹簧实现壳体与锁扣之间的弹性连接，并且弹簧片与锁扣之间采用搭接式连接方式，结构简单，安装操作难度和精度要求较低，片状弹簧相较于扭簧更利于机械手抓取，便于实现自动化装配，提高装配效率，同时弹簧片的弯折部与壳体的限位结构相配合实现弹簧片与壳体稳定安装，提高稳定性和可靠性。
具体地，所述限位结构包括位于锁扣6一侧的第一限位块14，所述弯折部包括呈角度连接的第一平直段601和第二平直段602，所述第一平直段601和搭接部600分别位于第一限位块14的两侧，所述第一限位块14位于锁扣6和第二平直段602之间，且第二平直段602的两端分别与第一平直段601和搭接部600连接。所述呈角度连接是指第一限位段和第二限位段之间的夹角非0°或180°。进一步地，所述第一平直段601和第二平直段602呈L形连接，所述第一限位块14面向第一平直段601的侧面与第一平直段601之间平行，第一限位块14面向第二平直段602的侧面与第二平直段602之间平行。
此外，所述限位结构还包括位于第一限位块14一侧的第二限位块15，所述第二限位块15设有与第一限位块14相对间隔的圆弧部150，所述第二平直段602的一端通过圆弧段与搭接部600连接，所述圆弧段位于第一限位块14与第二限位块15之间，且与第二限位块15的圆弧部150相抵接。所述圆弧段包括相连接的第一圆弧段603和第二圆弧段604，所述第一圆弧段603与第二平直段602的一端连接，第一圆弧段603向第二限位块15凸起并抵在圆弧部150上，且第一圆弧段603的凹陷口指向第一限位块14，所述第二圆弧段604与搭接部600的一端连接，第二圆弧段604向第一限位块14凸起，第二圆弧段604的凹陷口指向第二限位块15并抵靠在圆弧部150上。弹簧片的弯折部通过设有两段方向相反的圆弧段与壳体的限位结构配合，实现在多个方向上限位，有效避免弹簧片的弯折部发生偏移的现象，进一步提高弹簧片安装在壳体上的稳定性。当然，所述圆弧段也可以是一段式圆弧结构。
而且，所述弹簧片的搭接部600搭在锁扣6的弯钩63上，所述搭接部600为一端搭在弯钩63的弧形面上另一端与弯折部连接的平直片状结构。便于实现锁扣转动过程中弹簧片的搭接部仍可稳定地搭在锁扣上，提高稳定性和可靠性。所述弯钩63与弯折部相错位设置，平直的搭接部600则倾斜连接在弯钩63和弯折部之间。
如图1和图2所示，本发明的断路器的装配方法，包括下列步骤：
a.将手柄转轴15、安装轴11和支轴12分别安装在壳体1的底板10上；
b.将用于手柄2复位的第一弹簧20和手柄2依次转动安装在壳体1的手柄转轴15上；
c.将动触头4转动安装在壳体1的支轴12上；
d.将传动组件3层叠安装在手柄2与动触头4上，且传动组件3的两端分别与手柄2和动触头4连接，从而实现手柄2和动触头4驱动连接；
e.将用于动触头4复位的第二弹簧40一端安装在壳体1的安装轴11上，另一端安装在动触头4的安装孔44内；
f.将锁扣6转动安装在壳体1的支轴12上层叠放置在动触头4上，锁扣6的一端与传动组件3相对设置。
本发明的断路器的装配方法，通过以壳体的各个轴为安装定位点以及断路器的各零件依次层叠的安装方式，简化装配难度，保障整体安装过程有条不紊，便于实现自动化装配。
并且，在步骤d之前，将传动组件3位于两端的第一杠杆31和第二杠杆32的一端分别插装在连杆30的第二杠杆孔33和第三杠杆孔34内；在步骤d安装传动组件3时，将第一杠杆31的另一端插装在手柄2的第一杠杆孔内，同时，将第二杠杆32的两端分别插装在动触头4的第四杠杆孔42和第五杠杆孔43内。
在步骤f之后，可将用于锁扣6复位的第三弹簧60一端搭在锁扣6上，另一端安装在壳体1内。
在步骤f之后，可将拉杆8的一端插装在锁扣6的拉杆孔66内，另一端与双金属片9相对设置。
在步骤b之后到步骤c之前，如图1所示，可将断路器的电磁系统7和灭弧室依次安装在壳体1内位于手柄2的下方，其中电磁系统7的两侧分别与静触头5和接线端子连接。通过手柄、电磁系统和灭弧室依照自上而下的安装顺序，便于实现自动化装配。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。