JP3805136B2 - 負荷時タップ切換装置における切換開閉器の早切機構 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、負荷時タップ切換装置の切換開閉器を開閉駆動する開閉機構を、その動作を停滞させることなく迅速・確実に駆動する早切機構の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から変圧器等には、電源電圧の変動や負荷電流の変化による電圧変動を補償して、負荷側の需要家における電圧をほぼ一定に保ち、良質の電力を供給するために、負荷時タップ切換装置が設けられている。そして、前記負荷時タップ切換装置は、複数のタップを備えた巻線と、前記タップを選択するタップ選択器と、前記タップを切換える際に開閉駆動される切換開閉器とを備えて概略構成されている。
【０００３】
つづいて、前記巻線に設けたタップを昇圧方向、あるいは、降圧方向へ切換える場合に、切換開閉器を開閉駆動する開閉機構を、その動作を停滞させることなく迅速・確実に駆動させる早切機構３について説明する。前記早切機構は、一般に図９で示すように構成されており、図９は例えば、てこ−クランク機構を使用した早切機構の概略構成を示している。
【０００４】
図９において、４は図示しない電動機、あるいは、電動機と連結した伝達軸等に取付けた小歯車、５は前記小歯車４と噛合する大歯車である。６は支軸Ｏ1 に一端を固定して揺動可能に設けた蓄勢レバーで、前記大歯車５の偏心位置に設けた支持ピン５ａに遊嵌した連結棒７を介して大歯車５と連結されている。８は支軸Ｏ2 に一端を固定して揺動可能に設けた揺動アームで、その自由端８ａと前記蓄勢レバー６の自由端６ａとの間には、引張ばね等からなる蓄勢ばね９が張架されている。１０は前記揺動アーム８の揺動角度を設定するためのストッパーである。なお、前記支軸Ｏ2 には、切換開閉器の開閉機構（図示せず）が連結されている。
【０００５】
次に、前記構成の早切機構３を備えた負荷時タップ切換装置の動作を図９〜１１を参照しながら説明する。タップ切換指令を受けて図示しない電動機が始動すると、その回転力は小歯車４から、これと噛合する大歯車５に伝達されて、前記大歯車５を例えば、図９の時計方向に回転させる。前記大歯車５の回転により、大歯車５と連結棒７を介して駆動可能に連結される蓄勢レバー６は、前記連結棒７により引動され、支軸Ｏ1 を中心として図９，１１で示すａ点から反時計方向に揺動をはじめる。なお、この時、揺動アーム８は蓄勢ばね９の引張力により、図９，１１の反時計方向に引っ張られて、ストッパー１０の一方端（図９，１１の左側）に当接している。
【０００６】
前記蓄勢レバー６が揺動することにより、該蓄勢レバー６と揺動アーム８との間に張架した蓄勢ばね９は、徐々に引き延ばされながら、前記蓄勢レバー６とともに揺動アーム８の自由端８ａを中心として、図１１の反時計方向に回動する。そして、図１１で示すように、蓄勢ばね９が揺動アーム８と同一線上に並ぶ死点（蓄勢ばね９の引張力が図１１の時計方向，反時計方向のいずれにも働かなくなる点）ｂを越え、例えば、図１１で示すｃ点まで回動すると、前記揺動アーム８の自由端８ａには、長さＬ1 だけ引き延ばされた蓄勢ばね９の引張力の大きさＰと、死点ｂからの回動角度θ1 の大きさに対応して、前記揺動アーム８を図９，１１の時計方向に回動させる分力Ｆ（Ｆ＝Ｐ・ｃｏｓθ1 で求められる）が発生する。
【０００７】
この結果、揺動アーム８は、前記分力Ｆによってストッパー１０の一方端側から他方端側（図９，１１の左側から右側）に時計回りに回動する。なお、この後、前記蓄勢レバー６は、大歯車５の回転により、図１１で示すｃ点から図１０で示すｄ点まで回動して停止する。
【０００８】
前記揺動アーム８が時計方向に回動することにより、該揺動アーム８の一端を止着した支軸Ｏ2 もこれに伴って時計方向に所定角度回動し、前記支軸Ｏ2 に連結された切換開閉器の開閉機構（図示せず）が動作して、前記切換開閉器を開閉動作させ、巻線のタップを切換える。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、前記構成の早切機構においては、蓄勢ばねが死点を越えた時点、即ち、死点からの回動角度が小さいうちに揺動アームが回動をはじめてしまうので、前記揺動アームを回動させるための分力が小さく（死点からの回動角度が大きい程、分力は大きくなる）、切換開閉器を開閉駆動する開閉機構を迅速・確実に動作させるために必要な動作速度を得ることが難しかった。この結果、前記切換開閉器の開閉動作が緩慢となったり、開閉動作が途中で停滞したりして、負荷時タップ切換装置に重大な故障が発生するおそれがあった。
【００１０】
従って、前記開閉機構を、その動作を停滞させることなく迅速・確実に動作させるのに必要な動作速度を得るためには、死点からの回動角度が小さくても、十分に大きな分力を発生させることができるように、大きなばね荷重の蓄勢ばねを使用する必要があった。
【００１１】
ところが、前記のように蓄勢ばねのばね荷重を大きくすると、早切機構を構成する各構成部材にも、前記大きなばね荷重に十分耐えることができる強度が必要となり、この結果、早切機構の構成部材は強度を増すために太く、かつ、厚くしなければならず、しかも、部品点数が増加する等して、前記早切機構が大形化し、更には、負荷時タップ切換装置自体の大形化にもつながるという問題があった。
【００１２】
また、前記のように、ばね荷重を大きくすることなく、分力を大きくするには、蓄勢レバーの揺動角度を大きく（死点からの回動角度を大きく）すればよいが、周知のてこ−クランク機構においては、連結棒を遊嵌する支持ピンと大歯車の中心軸との距離によって、蓄勢レバーの揺動角度はおおよそ決まってしまうので、蓄勢レバーの揺動角度を大きくすることは歯車の大形化につながり、結果的に早切機構が大形化するという問題があった。
【００１３】
しかも、蓄勢レバーの揺動角度を大きくするすることにより、分力を大きくしようとしても、揺動アームは蓄勢ばねが死点を越えた時点で、分力によって自動的に回動してしまうため、前記揺動アームを大きな分力が得られるまで保持させておくことができないという問題があった。
【００１４】
本発明は、前記種々の問題点に鑑み、ばね荷重の大きな蓄勢ばねを使用したり、構成部材を大形化させたりすることなく、切換開閉器の開閉動作に必要な動作速度を得ることが可能な負荷時タップ切換装置における切換開閉器の早切機構を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために、切換開閉器を開閉駆動する開閉機構を、その動作を停滞させることなく迅速・確実に駆動する早切機構において、前記早切機構は、電動機等の駆動源と、この電動機等の駆動源の出力軸に止着した小径な小歯車、前記小歯車と噛合する径大な大歯車、該大歯車の偏心位置に設けた支持ピンに遊嵌したラック、固定軸に回動可能に取付けられて前記ラックと噛合するピニオンギヤ、前記ピニオンギヤに共同可能に取付けた蓄勢レバー、前記蓄勢レバーの先端部とラチェット機構との間に張架した蓄勢ばねを備えて構成し、前記開閉機構を駆動させるための力を蓄勢する蓄勢手段と、前記開閉機構に一体的に締着・固定した支持部材、前記支持部材に進退可能に挿通した係止ピン、前記係止ピンが係合する係合溝を所定の角度間隔で複数ヶ所に形成した係止部材、前記係止ピンを前記係合溝側に押圧・付勢する押圧ばね、前記支持部材に取付けられて係止ピンとの間で押圧ばねを支持する支持枠を備えて、前記開閉機構が発動するのを強制的に阻止するラチェット機構と、前記蓄勢レバーの後端部に備えられ、前記開閉機構を十分な動作速度で発動させるのに必要な大きさの力が蓄勢されたときのみ、前記ラチェット機構を操作して前記開閉機構を発動させる操作手段を備え、かつ、前記固定軸には、ラックとピニオンギヤとの噛合を常時正常な状態に保持するための保持部材を、前記ラックとピニオンギヤとに跨らせた状態で嵌着して構成したことを特徴とする。
【００２０】
本発明は、大歯車の回動により進退動作するラックの動きを、前記ラックと噛合するピニオンギヤを取付けた蓄勢レバーを揺動させる動きに変換することにより、前記蓄勢レバーを大きな揺動角度で回動させることが可能となるとともに、ラチェット機構によって、蓄勢ばねが死点を越えた直後に、切換開閉器の開閉機構が分力の発生により発動するのを阻止し、かつ、前記分力の大きさが前記開閉機構を十分な動作速度で発動させるのに必要な大きさとなった時点で、前記蓄勢レバーに設けた操作手段によりラチェット機構を操作して、開閉機構を発動させるようにしたので、ばね荷重の小さい蓄勢ばねを使用しても、前記開閉機構を、その動作を停滞させることなく迅速・確実に動作させることが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１ないし図８により説明する。はじめに、図８は負荷時タップ切換装置の一相分の概略構成図を示し、図８において、１は複数のタップｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 ・・・・を備えた巻線、２ａ，２ｂは前記タップｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 ・・・・を選択するタップ選択器である。Ｍ1 ，Ｍ2 ，Ｒは切換開閉器を構成する真空バルブであり、前記真空バルブＭ1 ，Ｍ2 の一方端はタップ選択器２ａ，２ｂに、真空バルブＲの一方端は限流抵抗器ｒを介してタップ選択器２ａにそれぞれ接続されている。なお、前記真空バルブＭ1 ，Ｍ2 ，Ｒの他方端は、一括して図示しない送・配電線等に接続されている。
【００２２】
次に、図１において、１１は負荷時タップ切換装置の機枠であり、この機枠１１は、上部プレート１１ａ，中央プレート１１ｂ，下部プレート１１ｃを備え、前記各プレート１１ａ〜１１ｃ間に支持棒１１ｄを介在させることにより、各プレート１１ａ〜１１ｃ間に所定の間隔を設けた状態で構成されている。
【００２３】
なお、前記下部プレート１１ｃには真空バルブＭ1 ，Ｍ2 ，Ｒが、３個１組として三相分（３ヶ所に）取付けられており（図２参照）、また、中央プレート１１ｂには前記真空バルブＭ1 ，Ｍ2 ，Ｒを開閉駆動する開閉機構１２が、上部プレート１１ａには前記開閉機構１２を、その動作を停滞させることなく迅速・確実に駆動させるための早切機構１３がそれぞれ取付けられている。
【００２４】
前記真空バルブＭ1 ，Ｍ2 ，Ｒを開閉駆動する開閉機構１２は、図１，２で示すように、中央プレート１１ｂの中心部に下方に向かって垂設・固定した支軸１４に軸受部材１４ａを介して回転可能に取付けた偏平状の回転円板１５と、一端に前記回転円板１５の外周面に所定形状で形成したカム溝１５ａに係合するローラ１６を備え、かつ、他端を真空バルブＭ1 ，Ｍ2 ，Ｒの各可動電極側と遊動可能に接触させたスライダ１７とによって構成されており、前記スライダ１７は、前記回転円板１５の回転に伴い、カム溝１５ａの形状に沿って上下動して、真空バルブＭ1 ，Ｍ2 ，Ｒを開閉駆動する。
【００２５】
次に、前記開閉機構１２を、その動作を停滞させることなく迅速・確実に駆動する早切機構１３は、図１，２で示すように、上部プレート１１ａ上に起立状態で設置した駆動源としての電動機１８と、この電動機１８と駆動可能に連結されて、前記開閉機構１２を駆動させるための力を蓄勢する蓄勢手段１９と、前記開閉機構が発動するのを強制的に阻止し、かつ、前記蓄勢手段１９によって開閉機構１２を十分な動作速度で発動させるのに必要な大きさの力が蓄勢された時点で、前記蓄勢された力を解放して前記開閉機構１２を発動させるラチェット機構２０とを備えて概略構成されている。
【００２６】
つづいて、前記蓄勢手段１９の構成について説明する。図１，２において、２１は前記電動機１８の出力軸に止着した小径な小歯車である。２２は前記小歯車と噛合する径大な大歯車で、中央プレート１１ｂ及び補助プレート１１ｆ（図１参照）に軸受部材２３ａを介して回転可能に取付けた駆動軸２３の上端部に固定されている（前記駆動軸２３の図示しない下端部は、タップ選択器２ａ，２ｂを間欠駆動する間欠送り機構に連結されている）。なお、前記小歯車２１は、１回のタップ切換動作を行う毎に１回転するものとし、また、前記大歯車２２は、例えば、小歯車２１が１回転すると、１／２回転するように径寸法を設定する。
【００２７】
２４は前記大歯車２２外周側の偏心位置に設けた支持ピン２４ａに回動可能に遊嵌した丸棒もしくは角棒状（図３では丸棒状）のラックである。２５は前記ラック２４と噛合するピニオンギヤで、図３で示すように、上部プレート１１ａの偏心位置（図２で示す如く回転円板１５の支軸１４から位置をずらした状態）に垂設・固定した固定軸２６に回転可能に嵌合されており、更に、前記ピニオンギヤ２５の下端部には、板状の蓄勢レバー２７が、中心を後端側（図１の右側）に偏らせた状態で、溶接等の手段によってピニオンギヤ２５と共動可能に取付けられている。
【００２８】
２８は前記蓄勢レバー２７先端部に垂設した支軸２７ａと、ラチェット機構２０の後述する支持部材に立設した支軸との間に張架した引張ばね等からなる蓄勢ばねである。２９は前記ラック２４とピニオンギヤ２５とを正常な噛合状態に保持するためのＬ字状の保持部材で、図３で示すように、上部プレート１１ａに垂設・固定した固定軸２６に、ピニオンギヤ２５の上部からラック２４の外周面に跨がらせた状態で嵌着されている。
【００２９】
そして、前記蓄勢手段１９は、電動機１８の回転を小歯車２１を介して大歯車２２に伝達して前記大歯車２２を回動させ、この大歯車２２の偏心位置に設けた支持ピン２４ａに遊嵌したラック２４を図２の上下方向に進退動作させることによって、前記ラック２４と噛合するピニオンギヤ２５を回動し、該ピニオンギヤ２５と共動可能に取付けた蓄勢レバー２７を、蓄勢ばね２８を引き延ばしながら大きな揺動角度で揺動させる。
【００３０】
ここで、前記蓄勢レバー２７の揺動角度について説明すると、前記揺動角度は、ピニオンギヤ２５の歯数Ｚ2 と、大歯車２２が１／２回転することによって所定距離進退動作する間に前記ピニオンギヤ２５と噛合するラック２４の歯数Ｚ1 との関係により求められる。即ち、揺動角度θは、θ＝（Ｚ1 ／Ｚ2 ）×３６０で求められ、例えば、Ｚ1 ＝２１，Ｚ2 ＝３６とすると、θ＝２１０°となり、大歯車２２の径寸法を特別大きくすることなく、蓄勢レバー２７を大きな揺動角度で揺動させることが可能となる。
【００３１】
つづいて、ラチェット機構２０の構成について説明する。図１，２，５において、３０は前記開閉機構１２の回転円板１５上に下部からボルト等を用いて締着・固定した支持部材で、中央プレート１１ｂに開口した扇状の窓孔１１ｅから突出する上端部には、蓄勢レバー２７先端部に垂設した支軸２７ａとの間で蓄勢ばね２８を張架するための取付軸３０ａが立設されている。３１は前記支持部材３０中央の挿通孔３０ｂに進退可能に挿通した係止ピンであり、その上端側は、図１で示すように、窓孔１１ｅから中央プレート１１ｂ上に突出している。３２は前記支持部材３０の後端部側（図２の下方）に突出形成した支持枠３３と、前記係止ピン３１の後端部との間に介挿した圧縮ばね等からなる押圧ばねである。
【００３２】
３４は前記係止ピン３１の頭部が係脱可能に係合する係合溝３５ａ，３５ｂを、所定の角度間隔で２ヶ所に備えた円弧状の係止部材であり、前記係合溝３５ａ，３５ｂを中央プレート１１ｂの扇状の窓孔１１ｅ内に臨ませた状態で（図２，５参照）、図１で示すように、前記中央プレート１１ｂの下端面にねじ等を用いて締着・固定されている。
【００３３】
そして、前記ラチェット機構２０は、常時その係止ピン３１を押圧ばね３２の付勢力により、係止部材３４に形成した係合溝３５ａ，３５ｂのいずれか一方に係合させ（図２では係合溝３５ａ）、蓄勢レバー２７先端の支軸２７ａと、前記支持部材３０上部の取付軸３０ａとの間に張架した蓄勢ばね２８が引き延ばされ、開閉機構１２を十分な動作速度で発動させるのに必要な大きさの分力Ｆが発生するまで、前記開閉機構１２が発動するのを阻止する。
【００３４】
なお、図１，２において、３６はラチェット機構２０を操作するためのローラで、その下端部を中央プレート１１ｂと近接させた状態で蓄勢レバー２７の後端部に垂下・設置されており、前記蓄勢レバー２７が電動機１８の駆動により所定角度回動したときに、このローラ３６によって、中央プレート１１ｂ上に突出するラチェット機構２０の係止ピン３１（図１参照）を押圧し、前記係止ピン３１を押圧ばね３２の付勢力に抗して後退させ、係止部材３４のいずれか一方の係合溝３５ａ，３５ｂとの係合を解除させることにより、蓄勢手段１９によって蓄勢された力を解放して開閉機構１２を発動させ、真空バルブＭ1 ，Ｍ2 ，Ｒの開閉動作を行わせる。
【００３５】
次に、本発明の早切機構１３の動作を、図２及び図４〜８を参照しながら説明する。タップ切換指令を受けて電動機１８（図１参照）が始動すると、その回転力は小歯車２１から、これと噛合する大歯車２２に伝達されて、前記大歯車２２が例えば、図２の時計方向に回転をはじめる。前記大歯車２２が回転をはじめることにより、大歯車２２に設けた支持ピン２４ａに遊嵌したラック２４は、図２の下方に徐々に押動され（進出し）、これと噛合するピニオンギヤ２５に共動可能に固定した蓄勢レバー２７を、図４で示すｅ点（初期位置）から反時計方向に回動させる。
【００３６】
蓄勢レバー２７が回動をはじめると、前記蓄勢レバー２７先端の支軸２７ａとラチェット機構２０の支持部材３０上部の取付軸３０ａとの間に張架した蓄勢ばね２８は、徐々に引き延ばされながら、前記蓄勢レバー２７とともに取付軸３０ａを中心として、図２，４の反時計方向に回動する。そして、前記蓄勢ばね２８が図４で示すように、ラチェット機構２０の係止ピン３１と同一線上に並ぶ死点（デッドポイント）ｆまで回動し、前記死点ｆを越えると、ラチェット機構２０の支持部材３０上に取付けた取付軸３０ａには、前記支持部材３０を図２，４の時計方向に回動させようとする分力Ｆが作用する。
【００３７】
しかし、本発明においては、蓄勢ばね２８が死点ｆを越えて分力Ｆが発生しても、ラチェット機構２０の係止ピン３１が、図２，４で示すように、押圧ばね３２の付勢力によって、係止部材３４の一方の係合溝３５ａと係合しているため、開閉機構１２が前記分力Ｆによってすぐに発動することはなく、前記蓄勢ばね２８は更に引き延ばされながら、図４の反時計方向に回動する。
【００３８】
前記のように、蓄勢ばね２８が、死点ｆを越えた時点から更に引き延ばされながら反時計方向に回動することにより、前記蓄勢ばね２８が死点ｆを越えることにより発生する分力Ｆの大きさは、死点ｆからの回動角度θ2 が大きくなることとも相まって、蓄勢ばね２８が死点ｆを越えた直後の状態よりも大きくなる。
【００３９】
そして、蓄勢レバー２７が図４で示す死点ｆから発動点ｇ（開閉機構１２を十分な動作速度で発動させるのに必要な大きさの分力Ｆが得られる地点）まで回動すると、前記蓄勢レバー２７後端部に設けたローラ３６が、その回動軌跡（図４参照）上に位置する、即ち、ラチェット機構２０の係止ピン３１の中央プレート１１ｂ上に突出する上端部（図１参照）を、図５の右斜め下方向に押圧し、前記係止ピン３１を、図５に実線で示す係止部材３４の一方の係合溝３５ａと係合した状態から、図５に２点鎖線で示すように、押圧ばね３２の付勢力に抗して後退させることにより、前記係止ピン３１と係合溝３５ａとの係合を解除して、開閉機構１２の回転円板１５を発動させる。
【００４０】
この結果、前記ラチェット機構２０を取付けた開閉機構１２の回転円板１５は、蓄勢ばね２８が長さＬ2 だけ引き延ばされることにより発生する引張力の大きさＰと、死点ｆからの回動角度θ2 の大きさとに対応した大きさで発生する分力Ｆ（Ｆ＝Ｐ・ｃｏｓθ2 により求められる）により、支軸１４を中心として、図６の時計方向に所定角度θ3 だけ瞬時に回動する。そして、回転円板１５が所定角度θ3 回動すると、ラチェット機構２０の係止ピン３１は、図６，７で示すように、係止部材３４のもう一方の係合溝３５ｂに、押圧ばね３２の付勢力により係合し、回転円板１５の回動を停止させる。なお、前記蓄勢レバー２７は、大歯車２２の回転によって、図４で示すｇ点から図６で示すｈ点まで回動して停止する。
【００４１】
そして、前記開閉機構１２の回転円板１５が所定角度θ3 回動することにより、前記回転円板１５に形成したカム溝１５ａに、その一端に取付けたローラ１６を係合させたスライダ１７は、図８（ａ）〜（ｅ）で示すように、前記カム溝１５ａの形状に沿って上下動して、その他端に連結した真空バルブＭ1 ，Ｍ2 ，Ｒを開閉駆動させ、真空バルブＭ1 を図８（ａ）で示すＯＮ状態から図８（ｅ）で示すようにＯＦＦ状態となし、かつ、真空バルブＭ2 を図８（ａ）で示すＯＦＦ状態から図８（ｅ）で示すようにＯＮ状態となして、巻線１のタップｔ1 をタップｔ2 に切換える。
【００４２】
前記のように、本発明の蓄勢レバー２７は、大歯車２２に取付けたラック２４と噛合するピニオンギヤ２５を共動可能に取付け、前記ラック２４の進退動作をピニオンギヤ２５の回転動作に変換して回動させるようにしたので、前記蓄勢レバー２７を大きな揺動角度で回動させることが可能となり、この結果、蓄勢ばね２８の死点ｆからの回動角度θ2 を大きくして、開閉機構１２を十分な動作速度で発動させるのに必要な大きさの分力Ｆを発生させることができる。
【００４３】
しかも、本発明においては、ラチェット機構２０を設けたことにより、前記蓄勢ばね２８が死点ｆを越えても、分力Ｆによって開閉機構１２がすぐに発動しないたので、前記蓄勢レバー２７の揺動角度を大きくすることができることとも相まって、ばね荷重の小さい蓄勢ばねを使用しても、開閉機構１２を十分な動作速度で発動させるのに必要な大きさの分力Ｆを得ることができる。
【００４４】
また、前記ラチェット機構２０を構成する係止ピン３１は、開閉機構１２を発動させるのに必要な十分な大きさの分力Ｆが発生した時点で、蓄勢レバー２７後端に設けたローラ３６によって押圧されることにより、係止部材３４の係合溝３５ａ（３５ｂ）との係合が解除されるようにしたので、前記開閉機構１２は前記分力Ｆにより、その動作を停滞させることなく迅速・確実に駆動させることができる。
【００４５】
更に、ピニオンギヤ２５の固定軸２６を、回転円板１５の支軸１４からずらした偏心位置に設けたので、蓄勢ばね２８を大きく引き延ばして、大きな引張力Ｐを得ることが可能となる。
【００４６】
なお、本発明は、真空バルブＭ1 ，Ｍ2 ，Ｒを開閉駆動させる例により説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、複数の扇形可動板を備えたロータリー式の切換開閉器にも応用することができる。
【００４７】
また、本発明においては、カム溝１５ａを設けた回転円板１５と、前記カム溝１５ａに係合するローラ１６を備えたスライダ１７とからなる開閉機構１２によって、真空バルブＭ1 ，Ｍ2 ，Ｒを開閉動作させるようにした例により説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ラチェット機構が所定角度回動するのと共動する駆動軸に取付けた複数の板状カムによって、真空バルブを開閉動作させるようにしてもよい。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように、ピニオンギヤを共動可能に固定した蓄勢レバーを、大歯車に設けた支持ピンに遊嵌され、前記ピニオンギヤと噛合するラックの進退動作に伴って回動させるようにしたので、前記蓄勢レバーは、大歯車を大形化させることなく、大きな揺動角度で回動させることができる。
【００４９】
また、ラチェット機構によって、蓄勢ばねが死点を越えた直後に、開閉機構が分力の発生により発動するのを防ぐことができるので、前記蓄勢ばねが死点を越えた後に発生する分力の大きさは、前記のように、蓄勢レバーが大きな揺動角度で回動されて、前記死点からの回動角度が大きくなることにより、従来よりも大きなものとなり、ばね荷重の小さい蓄勢ばねを使用しても、開閉機構を十分な動作速度で発動させるのに必要な大きさの分力を発生させることが可能となる。
【００５０】
その上、ばね荷重の小さな蓄勢ばねを使用しても、開閉機構を十分な動作速度で発動させるのに必要な大きさの分力が得られることにより、早切機構を構成する各部材は蓄勢ばねのばね荷重に見合った強度を備えていればよいため、早切機構及び負荷時タップ切換装置自体を軽量、かつ、コンパクトに構成することができる。
【００５１】
更に、前記ラチェット機構は、開閉機構に締着・固定した支持部材と、この支持部材に進退可能に挿通した係止ピンと、該係止ピンが係合する係合溝を２ヶ所に形成した係止部材と、前記係止ピンを係合溝側に押圧・付勢する押圧ばねとを備えて構成し、開閉機構を十分な動作速度で発動させるのに必要な大きさの分力が発生するまでは、前記押圧ばねの付勢力により、係止ピンを係止部材の一方の係合溝に係合させて、前記開閉機構が発動するのを阻止するとともに、開閉機構を十分な動作速度で発動させるのに必要な大きさの分力が発生した時点で、蓄勢レバー後端のローラにより係止ピンと係合溝との係合を解除することによって、開閉機構を発動させるようにしたので、切換開閉器の開閉動作を停滞させたりすることなく迅速・確実に開閉動作を行わせることができる。
【００５２】
しかも、前記開閉機構が発動した後は、係止ピンが押圧ばねの付勢力により、係止部材の他方の係合溝に係合して、開閉機構の動作を停止させるので、大きな分力で開閉機構を発動させても、開閉機構が必要以上に動作して、タップ切換動作に悪影響を与えることは全くない。
【００５３】
また、上部プレートに垂設・固定した枢支軸には、ラックとピニオンギヤとに跨がった状態で保持部材が嵌着されているので、大歯車の回動に伴ってラックが進退する際に、前記ラックがピニオンギヤから離脱するのを確実に防ぐことが可能となり、この結果、前記ラックの進退動作によってピニオンギヤを介して蓄勢レバーを良好に揺動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の早切機構を備えた負荷時タップ切換装置の要部を示す縦断面図である。
【図２】早切機構の動作前の状態を示す平面図である。
【図３】保持部材の取付状態を示す縦断面図である。
【図４】早切機構の動作を説明するための説明図である。
【図５】ラチェット機構の係止ピンと係止部材の係合溝との係合状態を解除する動作を説明するための説明図である。
【図６】回転円板の動作を説明するための説明図である。
【図７】早切機構の動作後の状態を示す平面図である。
【図８】開閉機構による真空バルブの開閉動作を説明するための説明図である。
【図９】従来の早切機構の概略構成（動作前）を示す平面図である。
【図１０】従来の早切機構の概略構成（動作後）を示す平面図である。
【図１１】従来の早切機構の動作を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１２ 開閉機構
１３ 早切機構
１９ 蓄勢手段
２０ ラチェット機構
２４ ラック
２５ ピニオンギヤ
２７ 蓄勢レバー
２８ 蓄勢ばね
２９ 保持部材
３０ 支持部材
３１ 係止ピン
３２ 押圧ばね
３４ 係止部材
３５ａ，３５ｂ 係合溝
３６ ローラ
ｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 ，・・・・ タップ
Ｍ1 ，Ｍ2 ，Ｒ 真空バルブ
【発明の属する技術分野】
本発明は、負荷時タップ切換装置の切換開閉器を開閉駆動する開閉機構を、その動作を停滞させることなく迅速・確実に駆動する早切機構の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から変圧器等には、電源電圧の変動や負荷電流の変化による電圧変動を補償して、負荷側の需要家における電圧をほぼ一定に保ち、良質の電力を供給するために、負荷時タップ切換装置が設けられている。そして、前記負荷時タップ切換装置は、複数のタップを備えた巻線と、前記タップを選択するタップ選択器と、前記タップを切換える際に開閉駆動される切換開閉器とを備えて概略構成されている。
【０００３】
つづいて、前記巻線に設けたタップを昇圧方向、あるいは、降圧方向へ切換える場合に、切換開閉器を開閉駆動する開閉機構を、その動作を停滞させることなく迅速・確実に駆動させる早切機構３について説明する。前記早切機構は、一般に図９で示すように構成されており、図９は例えば、てこ−クランク機構を使用した早切機構の概略構成を示している。
【０００４】
図９において、４は図示しない電動機、あるいは、電動機と連結した伝達軸等に取付けた小歯車、５は前記小歯車４と噛合する大歯車である。６は支軸Ｏ1 に一端を固定して揺動可能に設けた蓄勢レバーで、前記大歯車５の偏心位置に設けた支持ピン５ａに遊嵌した連結棒７を介して大歯車５と連結されている。８は支軸Ｏ2 に一端を固定して揺動可能に設けた揺動アームで、その自由端８ａと前記蓄勢レバー６の自由端６ａとの間には、引張ばね等からなる蓄勢ばね９が張架されている。１０は前記揺動アーム８の揺動角度を設定するためのストッパーである。なお、前記支軸Ｏ2 には、切換開閉器の開閉機構（図示せず）が連結されている。
【０００５】
次に、前記構成の早切機構３を備えた負荷時タップ切換装置の動作を図９〜１１を参照しながら説明する。タップ切換指令を受けて図示しない電動機が始動すると、その回転力は小歯車４から、これと噛合する大歯車５に伝達されて、前記大歯車５を例えば、図９の時計方向に回転させる。前記大歯車５の回転により、大歯車５と連結棒７を介して駆動可能に連結される蓄勢レバー６は、前記連結棒７により引動され、支軸Ｏ1 を中心として図９，１１で示すａ点から反時計方向に揺動をはじめる。なお、この時、揺動アーム８は蓄勢ばね９の引張力により、図９，１１の反時計方向に引っ張られて、ストッパー１０の一方端（図９，１１の左側）に当接している。
【０００６】
前記蓄勢レバー６が揺動することにより、該蓄勢レバー６と揺動アーム８との間に張架した蓄勢ばね９は、徐々に引き延ばされながら、前記蓄勢レバー６とともに揺動アーム８の自由端８ａを中心として、図１１の反時計方向に回動する。そして、図１１で示すように、蓄勢ばね９が揺動アーム８と同一線上に並ぶ死点（蓄勢ばね９の引張力が図１１の時計方向，反時計方向のいずれにも働かなくなる点）ｂを越え、例えば、図１１で示すｃ点まで回動すると、前記揺動アーム８の自由端８ａには、長さＬ1 だけ引き延ばされた蓄勢ばね９の引張力の大きさＰと、死点ｂからの回動角度θ1 の大きさに対応して、前記揺動アーム８を図９，１１の時計方向に回動させる分力Ｆ（Ｆ＝Ｐ・ｃｏｓθ1 で求められる）が発生する。
【０００７】
この結果、揺動アーム８は、前記分力Ｆによってストッパー１０の一方端側から他方端側（図９，１１の左側から右側）に時計回りに回動する。なお、この後、前記蓄勢レバー６は、大歯車５の回転により、図１１で示すｃ点から図１０で示すｄ点まで回動して停止する。
【０００８】
前記揺動アーム８が時計方向に回動することにより、該揺動アーム８の一端を止着した支軸Ｏ2 もこれに伴って時計方向に所定角度回動し、前記支軸Ｏ2 に連結された切換開閉器の開閉機構（図示せず）が動作して、前記切換開閉器を開閉動作させ、巻線のタップを切換える。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、前記構成の早切機構においては、蓄勢ばねが死点を越えた時点、即ち、死点からの回動角度が小さいうちに揺動アームが回動をはじめてしまうので、前記揺動アームを回動させるための分力が小さく（死点からの回動角度が大きい程、分力は大きくなる）、切換開閉器を開閉駆動する開閉機構を迅速・確実に動作させるために必要な動作速度を得ることが難しかった。この結果、前記切換開閉器の開閉動作が緩慢となったり、開閉動作が途中で停滞したりして、負荷時タップ切換装置に重大な故障が発生するおそれがあった。
【００１０】
従って、前記開閉機構を、その動作を停滞させることなく迅速・確実に動作させるのに必要な動作速度を得るためには、死点からの回動角度が小さくても、十分に大きな分力を発生させることができるように、大きなばね荷重の蓄勢ばねを使用する必要があった。
【００１１】
ところが、前記のように蓄勢ばねのばね荷重を大きくすると、早切機構を構成する各構成部材にも、前記大きなばね荷重に十分耐えることができる強度が必要となり、この結果、早切機構の構成部材は強度を増すために太く、かつ、厚くしなければならず、しかも、部品点数が増加する等して、前記早切機構が大形化し、更には、負荷時タップ切換装置自体の大形化にもつながるという問題があった。
【００１２】
また、前記のように、ばね荷重を大きくすることなく、分力を大きくするには、蓄勢レバーの揺動角度を大きく（死点からの回動角度を大きく）すればよいが、周知のてこ−クランク機構においては、連結棒を遊嵌する支持ピンと大歯車の中心軸との距離によって、蓄勢レバーの揺動角度はおおよそ決まってしまうので、蓄勢レバーの揺動角度を大きくすることは歯車の大形化につながり、結果的に早切機構が大形化するという問題があった。
【００１３】
しかも、蓄勢レバーの揺動角度を大きくするすることにより、分力を大きくしようとしても、揺動アームは蓄勢ばねが死点を越えた時点で、分力によって自動的に回動してしまうため、前記揺動アームを大きな分力が得られるまで保持させておくことができないという問題があった。
【００１４】
本発明は、前記種々の問題点に鑑み、ばね荷重の大きな蓄勢ばねを使用したり、構成部材を大形化させたりすることなく、切換開閉器の開閉動作に必要な動作速度を得ることが可能な負荷時タップ切換装置における切換開閉器の早切機構を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために、切換開閉器を開閉駆動する開閉機構を、その動作を停滞させることなく迅速・確実に駆動する早切機構において、前記早切機構は、電動機等の駆動源と、この電動機等の駆動源の出力軸に止着した小径な小歯車、前記小歯車と噛合する径大な大歯車、該大歯車の偏心位置に設けた支持ピンに遊嵌したラック、固定軸に回動可能に取付けられて前記ラックと噛合するピニオンギヤ、前記ピニオンギヤに共同可能に取付けた蓄勢レバー、前記蓄勢レバーの先端部とラチェット機構との間に張架した蓄勢ばねを備えて構成し、前記開閉機構を駆動させるための力を蓄勢する蓄勢手段と、前記開閉機構に一体的に締着・固定した支持部材、前記支持部材に進退可能に挿通した係止ピン、前記係止ピンが係合する係合溝を所定の角度間隔で複数ヶ所に形成した係止部材、前記係止ピンを前記係合溝側に押圧・付勢する押圧ばね、前記支持部材に取付けられて係止ピンとの間で押圧ばねを支持する支持枠を備えて、前記開閉機構が発動するのを強制的に阻止するラチェット機構と、前記蓄勢レバーの後端部に備えられ、前記開閉機構を十分な動作速度で発動させるのに必要な大きさの力が蓄勢されたときのみ、前記ラチェット機構を操作して前記開閉機構を発動させる操作手段を備え、かつ、前記固定軸には、ラックとピニオンギヤとの噛合を常時正常な状態に保持するための保持部材を、前記ラックとピニオンギヤとに跨らせた状態で嵌着して構成したことを特徴とする。
【００２０】
本発明は、大歯車の回動により進退動作するラックの動きを、前記ラックと噛合するピニオンギヤを取付けた蓄勢レバーを揺動させる動きに変換することにより、前記蓄勢レバーを大きな揺動角度で回動させることが可能となるとともに、ラチェット機構によって、蓄勢ばねが死点を越えた直後に、切換開閉器の開閉機構が分力の発生により発動するのを阻止し、かつ、前記分力の大きさが前記開閉機構を十分な動作速度で発動させるのに必要な大きさとなった時点で、前記蓄勢レバーに設けた操作手段によりラチェット機構を操作して、開閉機構を発動させるようにしたので、ばね荷重の小さい蓄勢ばねを使用しても、前記開閉機構を、その動作を停滞させることなく迅速・確実に動作させることが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１ないし図８により説明する。はじめに、図８は負荷時タップ切換装置の一相分の概略構成図を示し、図８において、１は複数のタップｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 ・・・・を備えた巻線、２ａ，２ｂは前記タップｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 ・・・・を選択するタップ選択器である。Ｍ1 ，Ｍ2 ，Ｒは切換開閉器を構成する真空バルブであり、前記真空バルブＭ1 ，Ｍ2 の一方端はタップ選択器２ａ，２ｂに、真空バルブＲの一方端は限流抵抗器ｒを介してタップ選択器２ａにそれぞれ接続されている。なお、前記真空バルブＭ1 ，Ｍ2 ，Ｒの他方端は、一括して図示しない送・配電線等に接続されている。
【００２２】
次に、図１において、１１は負荷時タップ切換装置の機枠であり、この機枠１１は、上部プレート１１ａ，中央プレート１１ｂ，下部プレート１１ｃを備え、前記各プレート１１ａ〜１１ｃ間に支持棒１１ｄを介在させることにより、各プレート１１ａ〜１１ｃ間に所定の間隔を設けた状態で構成されている。
【００２３】
なお、前記下部プレート１１ｃには真空バルブＭ1 ，Ｍ2 ，Ｒが、３個１組として三相分（３ヶ所に）取付けられており（図２参照）、また、中央プレート１１ｂには前記真空バルブＭ1 ，Ｍ2 ，Ｒを開閉駆動する開閉機構１２が、上部プレート１１ａには前記開閉機構１２を、その動作を停滞させることなく迅速・確実に駆動させるための早切機構１３がそれぞれ取付けられている。
【００２４】
前記真空バルブＭ1 ，Ｍ2 ，Ｒを開閉駆動する開閉機構１２は、図１，２で示すように、中央プレート１１ｂの中心部に下方に向かって垂設・固定した支軸１４に軸受部材１４ａを介して回転可能に取付けた偏平状の回転円板１５と、一端に前記回転円板１５の外周面に所定形状で形成したカム溝１５ａに係合するローラ１６を備え、かつ、他端を真空バルブＭ1 ，Ｍ2 ，Ｒの各可動電極側と遊動可能に接触させたスライダ１７とによって構成されており、前記スライダ１７は、前記回転円板１５の回転に伴い、カム溝１５ａの形状に沿って上下動して、真空バルブＭ1 ，Ｍ2 ，Ｒを開閉駆動する。
【００２５】
次に、前記開閉機構１２を、その動作を停滞させることなく迅速・確実に駆動する早切機構１３は、図１，２で示すように、上部プレート１１ａ上に起立状態で設置した駆動源としての電動機１８と、この電動機１８と駆動可能に連結されて、前記開閉機構１２を駆動させるための力を蓄勢する蓄勢手段１９と、前記開閉機構が発動するのを強制的に阻止し、かつ、前記蓄勢手段１９によって開閉機構１２を十分な動作速度で発動させるのに必要な大きさの力が蓄勢された時点で、前記蓄勢された力を解放して前記開閉機構１２を発動させるラチェット機構２０とを備えて概略構成されている。
【００２６】
つづいて、前記蓄勢手段１９の構成について説明する。図１，２において、２１は前記電動機１８の出力軸に止着した小径な小歯車である。２２は前記小歯車と噛合する径大な大歯車で、中央プレート１１ｂ及び補助プレート１１ｆ（図１参照）に軸受部材２３ａを介して回転可能に取付けた駆動軸２３の上端部に固定されている（前記駆動軸２３の図示しない下端部は、タップ選択器２ａ，２ｂを間欠駆動する間欠送り機構に連結されている）。なお、前記小歯車２１は、１回のタップ切換動作を行う毎に１回転するものとし、また、前記大歯車２２は、例えば、小歯車２１が１回転すると、１／２回転するように径寸法を設定する。
【００２７】
２４は前記大歯車２２外周側の偏心位置に設けた支持ピン２４ａに回動可能に遊嵌した丸棒もしくは角棒状（図３では丸棒状）のラックである。２５は前記ラック２４と噛合するピニオンギヤで、図３で示すように、上部プレート１１ａの偏心位置（図２で示す如く回転円板１５の支軸１４から位置をずらした状態）に垂設・固定した固定軸２６に回転可能に嵌合されており、更に、前記ピニオンギヤ２５の下端部には、板状の蓄勢レバー２７が、中心を後端側（図１の右側）に偏らせた状態で、溶接等の手段によってピニオンギヤ２５と共動可能に取付けられている。
【００２８】
２８は前記蓄勢レバー２７先端部に垂設した支軸２７ａと、ラチェット機構２０の後述する支持部材に立設した支軸との間に張架した引張ばね等からなる蓄勢ばねである。２９は前記ラック２４とピニオンギヤ２５とを正常な噛合状態に保持するためのＬ字状の保持部材で、図３で示すように、上部プレート１１ａに垂設・固定した固定軸２６に、ピニオンギヤ２５の上部からラック２４の外周面に跨がらせた状態で嵌着されている。
【００２９】
そして、前記蓄勢手段１９は、電動機１８の回転を小歯車２１を介して大歯車２２に伝達して前記大歯車２２を回動させ、この大歯車２２の偏心位置に設けた支持ピン２４ａに遊嵌したラック２４を図２の上下方向に進退動作させることによって、前記ラック２４と噛合するピニオンギヤ２５を回動し、該ピニオンギヤ２５と共動可能に取付けた蓄勢レバー２７を、蓄勢ばね２８を引き延ばしながら大きな揺動角度で揺動させる。
【００３０】
ここで、前記蓄勢レバー２７の揺動角度について説明すると、前記揺動角度は、ピニオンギヤ２５の歯数Ｚ2 と、大歯車２２が１／２回転することによって所定距離進退動作する間に前記ピニオンギヤ２５と噛合するラック２４の歯数Ｚ1 との関係により求められる。即ち、揺動角度θは、θ＝（Ｚ1 ／Ｚ2 ）×３６０で求められ、例えば、Ｚ1 ＝２１，Ｚ2 ＝３６とすると、θ＝２１０°となり、大歯車２２の径寸法を特別大きくすることなく、蓄勢レバー２７を大きな揺動角度で揺動させることが可能となる。
【００３１】
つづいて、ラチェット機構２０の構成について説明する。図１，２，５において、３０は前記開閉機構１２の回転円板１５上に下部からボルト等を用いて締着・固定した支持部材で、中央プレート１１ｂに開口した扇状の窓孔１１ｅから突出する上端部には、蓄勢レバー２７先端部に垂設した支軸２７ａとの間で蓄勢ばね２８を張架するための取付軸３０ａが立設されている。３１は前記支持部材３０中央の挿通孔３０ｂに進退可能に挿通した係止ピンであり、その上端側は、図１で示すように、窓孔１１ｅから中央プレート１１ｂ上に突出している。３２は前記支持部材３０の後端部側（図２の下方）に突出形成した支持枠３３と、前記係止ピン３１の後端部との間に介挿した圧縮ばね等からなる押圧ばねである。
【００３２】
３４は前記係止ピン３１の頭部が係脱可能に係合する係合溝３５ａ，３５ｂを、所定の角度間隔で２ヶ所に備えた円弧状の係止部材であり、前記係合溝３５ａ，３５ｂを中央プレート１１ｂの扇状の窓孔１１ｅ内に臨ませた状態で（図２，５参照）、図１で示すように、前記中央プレート１１ｂの下端面にねじ等を用いて締着・固定されている。
【００３３】
そして、前記ラチェット機構２０は、常時その係止ピン３１を押圧ばね３２の付勢力により、係止部材３４に形成した係合溝３５ａ，３５ｂのいずれか一方に係合させ（図２では係合溝３５ａ）、蓄勢レバー２７先端の支軸２７ａと、前記支持部材３０上部の取付軸３０ａとの間に張架した蓄勢ばね２８が引き延ばされ、開閉機構１２を十分な動作速度で発動させるのに必要な大きさの分力Ｆが発生するまで、前記開閉機構１２が発動するのを阻止する。
【００３４】
なお、図１，２において、３６はラチェット機構２０を操作するためのローラで、その下端部を中央プレート１１ｂと近接させた状態で蓄勢レバー２７の後端部に垂下・設置されており、前記蓄勢レバー２７が電動機１８の駆動により所定角度回動したときに、このローラ３６によって、中央プレート１１ｂ上に突出するラチェット機構２０の係止ピン３１（図１参照）を押圧し、前記係止ピン３１を押圧ばね３２の付勢力に抗して後退させ、係止部材３４のいずれか一方の係合溝３５ａ，３５ｂとの係合を解除させることにより、蓄勢手段１９によって蓄勢された力を解放して開閉機構１２を発動させ、真空バルブＭ1 ，Ｍ2 ，Ｒの開閉動作を行わせる。
【００３５】
次に、本発明の早切機構１３の動作を、図２及び図４〜８を参照しながら説明する。タップ切換指令を受けて電動機１８（図１参照）が始動すると、その回転力は小歯車２１から、これと噛合する大歯車２２に伝達されて、前記大歯車２２が例えば、図２の時計方向に回転をはじめる。前記大歯車２２が回転をはじめることにより、大歯車２２に設けた支持ピン２４ａに遊嵌したラック２４は、図２の下方に徐々に押動され（進出し）、これと噛合するピニオンギヤ２５に共動可能に固定した蓄勢レバー２７を、図４で示すｅ点（初期位置）から反時計方向に回動させる。
【００３６】
蓄勢レバー２７が回動をはじめると、前記蓄勢レバー２７先端の支軸２７ａとラチェット機構２０の支持部材３０上部の取付軸３０ａとの間に張架した蓄勢ばね２８は、徐々に引き延ばされながら、前記蓄勢レバー２７とともに取付軸３０ａを中心として、図２，４の反時計方向に回動する。そして、前記蓄勢ばね２８が図４で示すように、ラチェット機構２０の係止ピン３１と同一線上に並ぶ死点（デッドポイント）ｆまで回動し、前記死点ｆを越えると、ラチェット機構２０の支持部材３０上に取付けた取付軸３０ａには、前記支持部材３０を図２，４の時計方向に回動させようとする分力Ｆが作用する。
【００３７】
しかし、本発明においては、蓄勢ばね２８が死点ｆを越えて分力Ｆが発生しても、ラチェット機構２０の係止ピン３１が、図２，４で示すように、押圧ばね３２の付勢力によって、係止部材３４の一方の係合溝３５ａと係合しているため、開閉機構１２が前記分力Ｆによってすぐに発動することはなく、前記蓄勢ばね２８は更に引き延ばされながら、図４の反時計方向に回動する。
【００３８】
前記のように、蓄勢ばね２８が、死点ｆを越えた時点から更に引き延ばされながら反時計方向に回動することにより、前記蓄勢ばね２８が死点ｆを越えることにより発生する分力Ｆの大きさは、死点ｆからの回動角度θ2 が大きくなることとも相まって、蓄勢ばね２８が死点ｆを越えた直後の状態よりも大きくなる。
【００３９】
そして、蓄勢レバー２７が図４で示す死点ｆから発動点ｇ（開閉機構１２を十分な動作速度で発動させるのに必要な大きさの分力Ｆが得られる地点）まで回動すると、前記蓄勢レバー２７後端部に設けたローラ３６が、その回動軌跡（図４参照）上に位置する、即ち、ラチェット機構２０の係止ピン３１の中央プレート１１ｂ上に突出する上端部（図１参照）を、図５の右斜め下方向に押圧し、前記係止ピン３１を、図５に実線で示す係止部材３４の一方の係合溝３５ａと係合した状態から、図５に２点鎖線で示すように、押圧ばね３２の付勢力に抗して後退させることにより、前記係止ピン３１と係合溝３５ａとの係合を解除して、開閉機構１２の回転円板１５を発動させる。
【００４０】
この結果、前記ラチェット機構２０を取付けた開閉機構１２の回転円板１５は、蓄勢ばね２８が長さＬ2 だけ引き延ばされることにより発生する引張力の大きさＰと、死点ｆからの回動角度θ2 の大きさとに対応した大きさで発生する分力Ｆ（Ｆ＝Ｐ・ｃｏｓθ2 により求められる）により、支軸１４を中心として、図６の時計方向に所定角度θ3 だけ瞬時に回動する。そして、回転円板１５が所定角度θ3 回動すると、ラチェット機構２０の係止ピン３１は、図６，７で示すように、係止部材３４のもう一方の係合溝３５ｂに、押圧ばね３２の付勢力により係合し、回転円板１５の回動を停止させる。なお、前記蓄勢レバー２７は、大歯車２２の回転によって、図４で示すｇ点から図６で示すｈ点まで回動して停止する。
【００４１】
そして、前記開閉機構１２の回転円板１５が所定角度θ3 回動することにより、前記回転円板１５に形成したカム溝１５ａに、その一端に取付けたローラ１６を係合させたスライダ１７は、図８（ａ）〜（ｅ）で示すように、前記カム溝１５ａの形状に沿って上下動して、その他端に連結した真空バルブＭ1 ，Ｍ2 ，Ｒを開閉駆動させ、真空バルブＭ1 を図８（ａ）で示すＯＮ状態から図８（ｅ）で示すようにＯＦＦ状態となし、かつ、真空バルブＭ2 を図８（ａ）で示すＯＦＦ状態から図８（ｅ）で示すようにＯＮ状態となして、巻線１のタップｔ1 をタップｔ2 に切換える。
【００４２】
前記のように、本発明の蓄勢レバー２７は、大歯車２２に取付けたラック２４と噛合するピニオンギヤ２５を共動可能に取付け、前記ラック２４の進退動作をピニオンギヤ２５の回転動作に変換して回動させるようにしたので、前記蓄勢レバー２７を大きな揺動角度で回動させることが可能となり、この結果、蓄勢ばね２８の死点ｆからの回動角度θ2 を大きくして、開閉機構１２を十分な動作速度で発動させるのに必要な大きさの分力Ｆを発生させることができる。
【００４３】
しかも、本発明においては、ラチェット機構２０を設けたことにより、前記蓄勢ばね２８が死点ｆを越えても、分力Ｆによって開閉機構１２がすぐに発動しないたので、前記蓄勢レバー２７の揺動角度を大きくすることができることとも相まって、ばね荷重の小さい蓄勢ばねを使用しても、開閉機構１２を十分な動作速度で発動させるのに必要な大きさの分力Ｆを得ることができる。
【００４４】
また、前記ラチェット機構２０を構成する係止ピン３１は、開閉機構１２を発動させるのに必要な十分な大きさの分力Ｆが発生した時点で、蓄勢レバー２７後端に設けたローラ３６によって押圧されることにより、係止部材３４の係合溝３５ａ（３５ｂ）との係合が解除されるようにしたので、前記開閉機構１２は前記分力Ｆにより、その動作を停滞させることなく迅速・確実に駆動させることができる。
【００４５】
更に、ピニオンギヤ２５の固定軸２６を、回転円板１５の支軸１４からずらした偏心位置に設けたので、蓄勢ばね２８を大きく引き延ばして、大きな引張力Ｐを得ることが可能となる。
【００４６】
なお、本発明は、真空バルブＭ1 ，Ｍ2 ，Ｒを開閉駆動させる例により説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、複数の扇形可動板を備えたロータリー式の切換開閉器にも応用することができる。
【００４７】
また、本発明においては、カム溝１５ａを設けた回転円板１５と、前記カム溝１５ａに係合するローラ１６を備えたスライダ１７とからなる開閉機構１２によって、真空バルブＭ1 ，Ｍ2 ，Ｒを開閉動作させるようにした例により説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ラチェット機構が所定角度回動するのと共動する駆動軸に取付けた複数の板状カムによって、真空バルブを開閉動作させるようにしてもよい。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように、ピニオンギヤを共動可能に固定した蓄勢レバーを、大歯車に設けた支持ピンに遊嵌され、前記ピニオンギヤと噛合するラックの進退動作に伴って回動させるようにしたので、前記蓄勢レバーは、大歯車を大形化させることなく、大きな揺動角度で回動させることができる。
【００４９】
また、ラチェット機構によって、蓄勢ばねが死点を越えた直後に、開閉機構が分力の発生により発動するのを防ぐことができるので、前記蓄勢ばねが死点を越えた後に発生する分力の大きさは、前記のように、蓄勢レバーが大きな揺動角度で回動されて、前記死点からの回動角度が大きくなることにより、従来よりも大きなものとなり、ばね荷重の小さい蓄勢ばねを使用しても、開閉機構を十分な動作速度で発動させるのに必要な大きさの分力を発生させることが可能となる。
【００５０】
その上、ばね荷重の小さな蓄勢ばねを使用しても、開閉機構を十分な動作速度で発動させるのに必要な大きさの分力が得られることにより、早切機構を構成する各部材は蓄勢ばねのばね荷重に見合った強度を備えていればよいため、早切機構及び負荷時タップ切換装置自体を軽量、かつ、コンパクトに構成することができる。
【００５１】
更に、前記ラチェット機構は、開閉機構に締着・固定した支持部材と、この支持部材に進退可能に挿通した係止ピンと、該係止ピンが係合する係合溝を２ヶ所に形成した係止部材と、前記係止ピンを係合溝側に押圧・付勢する押圧ばねとを備えて構成し、開閉機構を十分な動作速度で発動させるのに必要な大きさの分力が発生するまでは、前記押圧ばねの付勢力により、係止ピンを係止部材の一方の係合溝に係合させて、前記開閉機構が発動するのを阻止するとともに、開閉機構を十分な動作速度で発動させるのに必要な大きさの分力が発生した時点で、蓄勢レバー後端のローラにより係止ピンと係合溝との係合を解除することによって、開閉機構を発動させるようにしたので、切換開閉器の開閉動作を停滞させたりすることなく迅速・確実に開閉動作を行わせることができる。
【００５２】
しかも、前記開閉機構が発動した後は、係止ピンが押圧ばねの付勢力により、係止部材の他方の係合溝に係合して、開閉機構の動作を停止させるので、大きな分力で開閉機構を発動させても、開閉機構が必要以上に動作して、タップ切換動作に悪影響を与えることは全くない。
【００５３】
また、上部プレートに垂設・固定した枢支軸には、ラックとピニオンギヤとに跨がった状態で保持部材が嵌着されているので、大歯車の回動に伴ってラックが進退する際に、前記ラックがピニオンギヤから離脱するのを確実に防ぐことが可能となり、この結果、前記ラックの進退動作によってピニオンギヤを介して蓄勢レバーを良好に揺動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の早切機構を備えた負荷時タップ切換装置の要部を示す縦断面図である。
【図２】早切機構の動作前の状態を示す平面図である。
【図３】保持部材の取付状態を示す縦断面図である。
【図４】早切機構の動作を説明するための説明図である。
【図５】ラチェット機構の係止ピンと係止部材の係合溝との係合状態を解除する動作を説明するための説明図である。
【図６】回転円板の動作を説明するための説明図である。
【図７】早切機構の動作後の状態を示す平面図である。
【図８】開閉機構による真空バルブの開閉動作を説明するための説明図である。
【図９】従来の早切機構の概略構成（動作前）を示す平面図である。
【図１０】従来の早切機構の概略構成（動作後）を示す平面図である。
【図１１】従来の早切機構の動作を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１２ 開閉機構
１３ 早切機構
１９ 蓄勢手段
２０ ラチェット機構
２４ ラック
２５ ピニオンギヤ
２７ 蓄勢レバー
２８ 蓄勢ばね
２９ 保持部材
３０ 支持部材
３１ 係止ピン
３２ 押圧ばね
３４ 係止部材
３５ａ，３５ｂ 係合溝
３６ ローラ
ｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 ，・・・・ タップ
Ｍ1 ，Ｍ2 ，Ｒ 真空バルブ
Claims (1)
- 切換開閉器を開閉駆動する開閉機構を、その動作を停滞させることなく迅速・確実に駆動する早切機構において、前記早切機構は、電動機等の駆動源と、この電動機等の駆動源の出力軸に止着した小径な小歯車、前記小歯車と噛合する径大な大歯車、該大歯車の偏心位置に設けた支持ピンに遊嵌したラック、固定軸に回動可能に取付けられて前記ラックと噛合するピニオンギヤ、前記ピニオンギヤに共同可能に取付けた蓄勢レバー、前記蓄勢レバーの先端部とラチェット機構との間に張架した蓄勢ばねを備えて構成し、前記開閉機構を駆動させるための力を蓄勢する蓄勢手段と、前記開閉機構に一体的に締着・固定した支持部材、前記支持部材に進退可能に挿通した係止ピン、前記係止ピンが係合する係合溝を所定の角度間隔で複数ヶ所に形成した係止部材、前記係止ピンを前記係合溝側に押圧・付勢する押圧ばね、前記支持部材に取付けられて係止ピンとの間で押圧ばねを支持する支持枠を備えて、前記開閉機構が発動するのを強制的に阻止するラチェット機構と、前記蓄勢レバーの後端部に備えられ、前記開閉機構を十分な動作速度で発動させるのに必要な大きさの力が蓄勢されたときのみ、前記ラチェット機構を操作して前記開閉機構を発動させる操作手段とを備え、かつ、前記固定軸には、ラックとピニオンギヤとの噛合を常時正常な状態に保持するための保持部材を、前記ラックとピニオンギヤとに跨らせた状態で嵌着して構成したことを特徴とする負荷時タップ切換装置における切換開閉器の早切機構。
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-
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