【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は開閉器などの駆動操作機構に用いられる渦巻ばね装置に関するもので、特に渦巻バネの蓄勢エネルギー測定器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、用地取得の困難性、環境調和に関する意識の高まりなどから、変電所の建設に対する経済的、社会的な制約が厳しくなってきている。このため、変電所に設置される設備にはより一層の小型化、低価格化が求められることと成り、開閉装置はもちろんのこと、その駆動操作機構においても省スペース、低コストの要請が高くなってきている。このような要請に対応する手段として開閉器の駆動操作機構の駆動源であるばねを工夫することが考えられる。そこで最近では様々なばねの中でも単位容積あたりの蓄勢エネルギーの大きい渦巻ばねが駆動源として用いられる場合が多い。
【０００３】
このような渦巻ばねを駆動源とする開閉器用駆動操作機構として従来から提案されているものの一例を図４に示す。すなわち、この開閉器用駆動操作機構は図示しない一対のハウジング内に渦巻ばね１、回転出力軸２、レバー３、連結ロッド４、および固定部材５が設けられたものである。渦巻ばね１の内周端はハウジング内に回動可能に設けられた回転出力軸２に接続されている。渦巻ばね１の外周端はやや折り曲げられて固定部材５に対するボルト締付けによってハウジング内に固定されている。レバー３の一端は回転出力軸２に固定され、他端は連結ロッド４に回動可能に接続されている。連結ロッド４は図示しない開閉器の可動接触子に直接または間接に連結されている。
【０００４】
このような従来の開閉器用駆動操作機構の作用は以下の通りである。すなわち、放勢状態にある渦巻ばね１をモータなどにより連結ロッド４を図中下方へ押し下げることによりレバー３を介して蓄勢方向（図中時計回り）に回動させ、最大蓄勢状態とする。そして連結ロッド４が所定のデッドポイントまで下がると渦巻ばねの放勢力によりレバー３を介して連結ロッド４が図中上方へ押し上げられるので渦巻ばね１の蓄勢力が開閉器の可動接触子に伝達され、開閉動作が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来渦巻ばねの蓄勢エネルギーの大きさは出力トルク値より算出して測定していた。任意の角度αにおける最大トルクをＴ、渦巻ばねの蓄勢角度をθとすると、蓄勢エネルギーＥは以下の式で求められる。
Ｅ＝（１／２）×Ｔ×θ
＝（１／２）×Ｔ×（２×π×（α／３６０））×（θ／α）２
【０００６】
しかし、渦巻ばね間の摩擦や形状等の影響が大きいため正確に蓄勢エネルギーを測定することができず、蓄勢エネルギーの設定が難しかった。
本発明は以上の課題を解決して、渦巻ばねの蓄勢エネルギーの測定を容易に行える、より信頼性の高い渦巻ばね装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の渦巻ばねの発明は、渦巻ばねと、渦巻ばねの回転出力軸と、渦巻ばねを蓄勢するためのモータと、モータと渦巻ばねとを連結する歯車と、渦巻ばねの蓄勢角度を測定する角度測定装置と、モータの電流とその通電時間並びに角度測定装置からの信号が入力され、渦巻ばねの蓄勢エネルギーを測定する蓄勢エネルギー計測部とから成ることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、渦巻ばねの蓄勢エネルギーの測定は、モータの電流と通電時間とを、並びに角度測定装置からの蓄勢角度の信号を蓄勢エネルギー計測部に入力することにより計算する。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、渦巻ばねと、渦巻ばねの回転出力軸と、渦巻ばねを蓄勢するためのモータと、モータと渦巻ばねとを連結する歯車と、渦巻ばねの蓄勢角度を測定する角度測定装置と、回転出力軸のトルクを検出するトルクメータと、モータの電流とその通電時間並びに角度測定装置からの信号とトルクメータで検出された回転出力軸のトルクの値が入力され、渦巻ばねの蓄勢エネルギーを測定する蓄勢エネルギー計測部とから成ることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、渦巻ばねの蓄勢エネルギーの測定は、モータの電流と通電時間並びにに角度測定装置からの蓄勢角度の信号と、トルクメータで検出された回転出力軸のトルクの値を蓄勢エネルギー計測部に入力することにより計算する。
また、渦巻ばねの回転出力軸にトルクメータを設け回転出力軸のトルクを検出し、従来の蓄勢エネルギーの測定と整合をとる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、渦巻ばねと、渦巻ばねの回転出力軸と、渦巻ばねを蓄勢するためのモータと、モータと渦巻ばねとを連結する歯車と、渦巻ばねの蓄勢角度を測定する角度測定装置と、モータの電流と通電時間とを同時に計測する積分電流計と、前記積分電流計の出力と角度測定装置からの信号が入力され、渦巻ばねの蓄勢エネルギーを測定する蓄勢エネルギー計測部とから成ることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、渦巻ばねの蓄勢エネルギーの測定は、積分電流計の出力と角度測定装置からの蓄勢角度の信号を蓄勢エネルギー計測部に入力することにより計算する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態を示す図で、図１において、１は板ばねを渦巻状に巻回した渦巻ばねで、外周端１ａはボルト６などによって固定部材５に固定されている。また、渦巻ばね１の内周端は回転出力軸２に固定されている。
【００１４】
７はばね蓄勢用のモータで、歯車８ａ、８ｂを介して回転出力軸２に連結され、モータの回転により歯車８ａ、８ｂ、回転出力軸２を介して渦巻ばね１を蓄勢する。歯車８ｂは図示されていないが回転出力軸２の歯車部に噛み合っている。
【００１５】
９は渦巻ばね１の蓄勢角度を検出するための角度測定装置で、歯車８ｃを介して歯車８ｂに連結されている。
１０は蓄勢エネルギー計測部で、モータ７の電流、通電時間などの信号と、角度測定装置９からの渦巻ばね１の蓄勢角度の信号が入力されている。
１１は蓄勢された渦巻ばね１の蓄勢エネルギーを安全に放勢させるための減速部である。
【００１６】
このように構成された本実施の形態による渦巻ばね装置であると、モータ７を励磁することによりその回転は、歯車８ａ、８ｂ、回転出力軸２を介して渦巻ばね１に伝達され、渦巻ばね１を蓄勢する。それと同時に回転出力軸２の回転は歯車８ｂ、８ｃを介して角度測定装置に伝達され、渦巻ばね１の蓄勢角度が検出される。開閉器側で投入指令などが発生した場合は渦巻ばね１の蓄勢を解除することにより蓄勢力が放勢され、回転出力軸２、減速部１１を介して開閉器側に伝わり開閉器の可動接触子などを開放させる。
【００１７】
渦巻ばね１の蓄勢エネルギーの測定は、モータ７の電流と通電時間とを、並びに角度測定装置９からの蓄勢角度の信号を蓄勢エネルギー計測部１０に入力することにより計算される。
【００１８】
これにより、従来の出力トルクからの算出では不可能であった任意の蓄勢エネルギーの設定が容易に行える。また、回転出力軸２に減速部１１が設けられているので安全に渦巻ばねの蓄勢エネルギーを放勢することができる。
【００１９】
次に本発明の第２の実施の形態を図２を参照して説明する。図２において図１と同一部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。図２において、１２は回転出力軸２に設けられたトルクメータで、トルクメータ１２で検出された回転出力軸２のトルクの値はモータ７の電流、通電時間、角度測定装置９からの蓄勢角度の信号と共に蓄勢エネルギー計測部１０に送られ蓄勢エネルギーが計算される。
【００２０】
このように本実施の形態によれば、渦巻ばね１の回転出力軸２にトルクメータ１２を設け回転出力軸２のトルクを検出しているので従来の蓄勢エネルギーの測定と整合をとることができる。
【００２１】
次に本発明の第３の実施の形態を図３を参照して説明する。図３において図１と同一部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図３において、１３はモータ７の電流と通電時間とを同時に計測できる積分電流計で、この積分電流計１３の出力は角度測定装置９からの蓄勢角度の信号と共に蓄勢エネルギー計測部１０に送られ蓄勢エネルギーが計算される。
このように本実施の形態によれば、積算電流計１３を用いて蓄勢エネルギーの測定を行うのでリアルタイムな蓄勢エネルギーの設定が可能になる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、渦巻ばねを蓄勢するためのモータの電流とその通電時間と、渦巻ばねの蓄勢角度を測定する角度測定装置からの信号から渦巻ばねの蓄勢エネルギーを測定するようにしたので渦巻ばねの蓄勢エネルギーの測定を容易に行え、より信頼性の高い渦巻ばね装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による渦巻ばね装置のブロック構成図。
【図２】本発明の第２の実施の形態による渦巻ばね装置のブロック構成図。
【図３】本発明の第３の実施の形態による渦巻ばね装置のブロック構成図。
【図４】従来の渦巻ばねの構成を示す正面図。
【符号の説明】
１…渦巻ばね、２…回転出力軸、３…レバー、４…連結ロッド、５…固定部材、６…ボルト、７…モータ、８ａ、８ｂ、８ｃ…歯車、９…角度測定装置、１０…蓄勢エネルギー計測部、１１…減速部、１２…トルクメータ、１３…積算電流計。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a spiral spring device used for a drive operation mechanism such as a switch, and more particularly, to a stored energy measuring device of a spiral spring.
[0002]
[Prior art]
In recent years, economic and social restrictions on the construction of substations have become severer due to difficulties in land acquisition and increased awareness of environmental harmony. For this reason, the equipment installed in the substation is required to be further reduced in size and cost, and there is a high demand for space saving and low cost not only in the switchgear but also in the drive operation mechanism thereof. It has become to. As means for responding to such a demand, it is conceivable to devise a spring which is a drive source of a drive operation mechanism of the switch. Therefore, recently, among various springs, a spiral spring having a large stored energy per unit volume is often used as a drive source.
[0003]
FIG. 4 shows an example of a switch operating mechanism using a spiral spring as a driving source, which has been conventionally proposed. That is, this switch operating mechanism includes a pair of housings (not shown) in which a spiral spring 1, a rotary output shaft 2, a lever 3, a connecting rod 4, and a fixing member 5 are provided. The inner peripheral end of the spiral spring 1 is connected to a rotation output shaft 2 rotatably provided in the housing. The outer peripheral end of the spiral spring 1 is slightly bent and is fixed in the housing by bolting to the fixing member 5. One end of the lever 3 is fixed to the rotation output shaft 2, and the other end is rotatably connected to the connecting rod 4. The connecting rod 4 is directly or indirectly connected to a movable contact of a switch (not shown).
[0004]
The operation of such a conventional switch drive operation mechanism is as follows. That is, the spiral spring 1 in the released state is rotated in the energy storing direction (clockwise in the figure) via the lever 3 by pushing down the connecting rod 4 downward in the figure by a motor or the like, thereby setting the maximum energy storing state. . When the connecting rod 4 is lowered to a predetermined dead point, the connecting rod 4 is pushed upward in the drawing via the lever 3 by the force of the spiral spring, so that the accumulated force of the spiral spring 1 is transmitted to the movable contact of the switch. Then, the opening and closing operation is performed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, the magnitude of the stored energy of the spiral spring has been measured by calculating from the output torque value. Assuming that the maximum torque at an arbitrary angle α is T and the stored angle of the spiral spring is θ, the stored energy E is obtained by the following equation.
E = (1/2) × T × θ
= (1/2) × T × (2 × π × (α / 360)) × (θ / α) 2
[0006]
However, since the influence of the friction between the spiral springs, the shape, and the like is large, the stored energy cannot be accurately measured, and it is difficult to set the stored energy.
An object of the present invention is to solve the above problems and to obtain a more reliable spiral spring device that can easily measure the stored energy of the spiral spring.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention of the spiral spring according to claim 1 connects the spiral spring, a rotation output shaft of the spiral spring, a motor for storing the spiral spring, and the motor and the spiral spring. A gear, an angle measuring device for measuring the stored angle of the spiral spring, and a signal from the motor current and its energizing time and the angle measuring device are inputted, and a stored energy measuring unit for measuring the stored energy of the spiral spring. Characterized by comprising:
[0008]
According to the present invention, the stored energy of the spiral spring is calculated by inputting the current and the energizing time of the motor and the signal of the stored angle from the angle measuring device to the stored energy measuring unit.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, a spiral spring, a rotary output shaft of the spiral spring, a motor for storing the spiral spring, a gear connecting the motor and the spiral spring, and a stored angle of the spiral spring are set. An angle measuring device for measuring, a torque meter for detecting the torque of the rotary output shaft, a motor current and its energizing time, a signal from the angle measuring device and a torque value of the rotary output shaft detected by the torque meter are input. And a stored energy measuring unit for measuring the stored energy of the spiral spring.
[0010]
According to the present invention, the stored energy of the spiral spring is measured by measuring the current and energizing time of the motor and the signal of the stored angle from the angle measuring device and the value of the torque of the rotary output shaft detected by the torque meter. It is calculated by inputting to the energy storage unit.
In addition, a torque meter is provided on the rotary output shaft of the spiral spring to detect the torque of the rotary output shaft, and to match with the conventional measurement of the stored energy.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, a spiral spring, a rotation output shaft of the spiral spring, a motor for storing the spiral spring, a gear connecting the motor and the spiral spring, and a stored angle of the spiral spring are set. An angle measuring device for measuring, an integral ammeter for simultaneously measuring the current and the energizing time of the motor, and a storage for receiving the output of the integral ammeter and a signal from the angle measuring device to measure the energy stored in the spiral spring. And a power energy measuring unit.
[0012]
According to the present invention, the stored energy of the spiral spring is measured by inputting the output of the integrating ammeter and the signal of the stored angle from the angle measuring device to the stored energy measuring unit.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a spiral spring in which a leaf spring is spirally wound, and an outer peripheral end 1a is fixed to a fixing member 5 by bolts 6 or the like. ing. The inner peripheral end of the spiral spring 1 is fixed to the rotary output shaft 2.
[0014]
Reference numeral 7 denotes a spring accumulating motor which is connected to the rotary output shaft 2 via gears 8a and 8b, and stores the spiral spring 1 via the gears 8a and 8b and the rotary output shaft 2 by rotation of the motor. The gear 8b meshes with a gear portion of the rotary output shaft 2 although not shown.
[0015]
Reference numeral 9 denotes an angle measuring device for detecting the stored angle of the spiral spring 1, which is connected to a gear 8b via a gear 8c.
Reference numeral 10 denotes a stored energy measuring unit, to which a signal such as a current and a conduction time of the motor 7 and a signal of a stored angle of the spiral spring 1 from the angle measuring device 9 are input.
Reference numeral 11 denotes a speed reduction unit for safely discharging the stored energy of the stored spiral spring 1.
[0016]
In the spiral spring device according to the present embodiment configured as described above, when the motor 7 is excited, the rotation is transmitted to the spiral spring 1 via the gears 8a and 8b and the rotation output shaft 2, and the spiral spring is rotated. Accumulate one. At the same time, the rotation of the rotary output shaft 2 is transmitted to the angle measuring device via the gears 8b and 8c, and the stored angle of the spiral spring 1 is detected. When a closing command or the like is generated on the switch side, the stored power of the spiral spring 1 is released to release the stored power, which is transmitted to the switch side via the rotary output shaft 2 and the speed reduction unit 11 and is transmitted to the switch side. Open the movable contact and so on.
[0017]
The stored energy of the spiral spring 1 is calculated by inputting the current and the energizing time of the motor 7 and the signal of the stored angle from the angle measuring device 9 to the stored energy measuring unit 10.
[0018]
As a result, it is possible to easily set any stored energy, which cannot be calculated by the conventional calculation based on the output torque. Further, since the rotation output shaft 2 is provided with the speed reduction unit 11, the stored energy of the spiral spring can be released safely.
[0019]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the same portions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In FIG. 2, reference numeral 12 denotes a torque meter provided on the rotary output shaft 2. The stored energy is sent to the stored energy measuring unit 10 together with the angle signal to calculate the stored energy.
[0020]
As described above, according to the present embodiment, since the torque meter 12 is provided on the rotary output shaft 2 of the spiral spring 1 to detect the torque of the rotary output shaft 2, it is possible to match with the conventional measurement of the stored energy. it can.
[0021]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description will be omitted.
In FIG. 3, reference numeral 13 denotes an integral ammeter capable of simultaneously measuring the current of the motor 7 and the energizing time. The output of the integral ammeter 13 is supplied to the accumulated energy measuring unit 10 together with the accumulated angle signal from the angle measuring device 9. Sent energy is calculated.
As described above, according to the present embodiment, the stored energy is measured using the integrated ammeter 13, so that the stored energy can be set in real time.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the stored energy of the spiral spring is obtained from a signal from a current from the motor for storing the stored energy of the spiral spring and the energizing time thereof and an angle measuring device for measuring the stored angle of the spiral spring. Is measured, the stored energy of the spiral spring can be easily measured, and a more reliable spiral spring device can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a spiral spring device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a spiral spring device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram of a spiral spring device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a front view showing a configuration of a conventional spiral spring.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Spiral spring, 2 ... Rotary output shaft, 3 ... Lever, 4 ... Connecting rod, 5 ... Fixed member, 6 ... Bolt, 7 ... Motor, 8a, 8b, 8c ... Gear, 9 ... Angle measuring device, 10 ... Storage Energy measuring unit, 11: deceleration unit, 12: torque meter, 13: integrated ammeter.
