JP3972232B2 - 回路遮断器の開閉機構 - Google Patents

回路遮断器の開閉機構 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、低圧回路の開閉や保護に用いられる回路遮断器に関し、特に可動接触子を開閉動作させる開閉機構に関する。
【0002】
【従来の技術】
上記開閉機構は通常、ハンドル軸を支点に回動操作される操作ハンドルと、開閉軸を介して回動自在に支持され、主スプリングにより一方向に付勢される開閉レバーと、前記操作ハンドルの操作を前記開閉レバーに伝達する機構部材とを備えており、前記操作ハンドルがON側に回動操作されると、前記主スプリングに蓄勢しながら前記開閉レバーをON位置まで回動させて可動接触子を閉成させ、またOFF側に回動操作されると、前記主スプリングの蓄勢エネルギにより前記開閉レバーをOFF位置まで駆動して前記可動接触子を開離させる構造となっている。そして、操作ハンドルから開閉レバーに至る一連の部材は、一般に部材同士を貫通する軸で不可分に連結され、開閉機構全体は一体として回路遮断器のケースに組み込まれている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
一方、開閉機構は一般に、定格電流によって上記主スプリングの仕様が異なり、またケース寸法によって開閉レバーの幅寸法が異なる。その場合、従来は開閉機構全体を不可分・一体的に連結しているため、定格電流とケース寸法との組み合わせに応じて開閉機構を別々に組み立てていた。しかしながら、このような従来の開閉機構は、例えば定格電流が同じでもケース寸法が異なると別種のものになるため組立品の種類が多く、組立作業や部品管理が煩雑でコスト低減の妨げとなっている。
そこで、この発明の課題は、定格電流とケース寸法との各種の組み合わせに柔軟に対応しながら、開閉機構の組立品の種類を減らし、組立作業や部品管理の簡素化を図ることにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は、ハンドル軸を支点に回動操作される操作ハンドルと、開閉軸を介して回動自在に支持され、主スプリングにより一方向に付勢される開閉レバーと、前記操作ハンドルの操作を前記開閉レバーに伝達する機構部材とを備え、前記操作ハンドルがON側に回動操作されると、前記主スプリングに蓄勢しながら前記開閉レバーをON位置まで回動させて可動接触子を閉成させ、またOFF側に回動操作されると、前記主スプリングの蓄勢エネルギにより前記開閉レバーをOFF位置まで駆動して前記可動接触子を開離させる回路遮断器の開閉機構において、
前記操作ハンドル及び機構部材からなる操作部と、前記開閉軸、主スプリング及び開閉レバーからなる開閉部とをそれぞれ別ユニットとして構成し、前記機構部材に設けた伝動軸と前記開閉レバーに設けた連動軸とを互いに直交するように突き合わせて、前記操作部と前記開閉部とを係脱自在に連結して開閉機構を形成するものとする(請求項1)。
【0005】
この請求項1の開閉機構によれば、定格電流により仕様の異なる主スプリングやケース寸法により幅寸法の異なる開閉レバーを含む開閉部と、定格電流やケース寸法に関係なく共通に使用される操作部とはそれぞれ別ユニットとして構成され、これらは係脱自在に連結されて開閉機構を形成するため、共通使用の操作部と仕様別の開閉部との組み合わせにより各種仕様の開閉機構が自在に形成され、多数の開閉機構を予め組み立てて準備しておく必要がない。
【0006】
請求項1の開閉機構において、前記伝動軸を取り付けた前記機構部材の先端を鉤状に屈曲させ、この屈曲部を前記開閉レバーの連動軸に係合させるようにすれば、接点溶着などにより可動接触子がロックされて開閉レバーの回動が不能になった場合に、前記屈曲部を前記開閉レバーの連動軸に係合させ、前記操作部と前記開閉部の動作状態を後述するように一致させることができる(請求項2)。
【0007】
一方、請求項1または請求項2の開閉機構において、前記開閉レバーの両側に突起を設け、これらの突起に左右一対の前記開閉軸を嵌め込んで装着すれば、前記開閉レバーの内側のスペースを広く取ることができる(請求項3)。
【0008】
上記開閉軸の端面には、外装付属品に対して機械的信号を伝達するための径方向の伝動溝を設けるのがよい(請求項4)。また、前記伝動溝は前記開閉軸の同一端面に、角度を異ならせて2本以上設けることができる(請求項5)。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図6に基づいて、この発明の実施の形態を説明する。まず、図6はこの発明に係る開閉機構を備えた回路遮断器のON状態を示す縦断面図である。図6において、ケース1の中段には、各極平行に前後一対の固定接触子2及び3が固定され、その下面にはそれらの間を橋絡する可動接触子4が圧縮コイルばねからなる接触スプリング5により押圧されている。固定接触子2,3と可動接触子4の互いの接触部には固定接点及び可動接点がそれぞれ接合されている。
【0010】
ケース1の図の左端には、電源側の端子6が固定接触子2一体に設けられている。また、ケース1の右端には負荷側の端子7が設けられ、この端子7は電磁石装置8及び過負荷電流検出装置9を介して固定接触子3と接続されている。過負荷電流検出装置9は導電板からなるバイメタル支え10により直立に支持されたバイメタル11とその周囲にらせん状に巻かれたヒータ導体12とからなり、ヒータ導体12の下端部は固定接触子3に接合され、また上端部はバイメタル11に接合されている。
【0011】
電磁石装置8は、コ字状のヨーク13の内側に、中空円筒状のボビン14に巻かれた電磁コイル15が配置され、ヨーク13に一体形成された固定鉄心16と対向してボビン14内に円柱状のプランジャ17が摺動自在に挿入されるとともに、固定鉄心16とプランジャ17との間には圧縮コイルばねからなる復帰スプリング18が介装され、また固定鉄心16及びヨーク13を貫通して、丸棒材からなる突き棒19が上下動自在に設けられている。可動接触子4は、3極一体に形成された絶縁物(樹脂)からなるホルダ20に上下に摺動可能に案内保持され、突き棒19はホルダ20を摺動可能に貫通して、先端が可動接触子4の上面に突き当たっている。
【0012】
可動接触子4の前後には、消弧室21がそれぞれ配置され、かつケース1の底部には、消弧室21,21間に渡るように、導電性の帯材からなる転流板22が設置されている。可動接触子4は開閉機構23の開閉動作及びトリップ動作により、開閉駆動及び開離駆動される。すなわち、開閉機構23の内部構成は後述するが、開閉軸24を中心に回動する開閉レバー25を有し、図示ON状態から操作ハンドル26がOFF操作されると、開閉レバー25が時計方向に回動し、ホルダ20を介して可動接触子4を接触スプリング5に抗して押し下げ、固定接触子2,3間を開路させる。また、電磁石装置8あるいは過負荷電流検出装置9の作動により図示しない伝動機構を介して開閉機構23の図示しないラッチが外されると、主スプリングに蓄勢されたエネルギの放出により開閉レバー25が時計方向に駆動され、やはり可動接触子4が押し下げられて、固定接触子2,3間の開路が行なわれる。
【0013】
図1〜図4は開閉機構23の構成を示す斜視図で、図1は操作部と開閉部とを分離して示した図、図2は開閉機構の全体を示す図、図3は図2からカバー板と背板を取り除いた図、図4は開閉機構全体の分解図である。図1〜図4、特に図4において、開閉機構23はカバー板27と背板28を有し、以下に述べる操作部はそれらに支持されている。まず、26は操作ハンドルで中心に軸受穴29を有し、またやや片側寄りにリンクレバー30が下向きに一体形成されている。操作ハンドル26は、軸受穴29に挿通されるハンドル軸31の両端を穴32及び33に嵌め込むことによりカバー板27及び背板28に回動可能に支持されている。その際、ハンドル軸31は操作ハンドル26に被さるラッチ34の穴35に同時に挿入され、ラッチ34もハンドル軸31を介して回動可能に支持されている。
【0014】
操作ハンドル26のリンクレバー30には、リンク36の一端が各々の穴37及び38に挿通されるピン39を介して回動可能に連結されている。リンクレバー30とリンク36とは倍力装置を構成する。リンク36の他端には伝動板40が、各々の穴41及び42に一端43aが挿通されるコの字ピン43を介して回動可能に連結されている。一方、コの字ピン43の他端43bは、ラッチ34の穴44に挿入され、コの字ピン43はラッチ34とリンク36との間を連結している。伝動板40には穴45を介して伝動軸46が取り付けられている。また、図示二股状の伝動板40の一方の脚は先端が屈曲され、鉤状部40aが形成されている。
【0015】
47はラッチ受けで、両側の突軸47a,47aがカバー板27及び背板28の穴48及び49にそれぞれ嵌め込まれて回動可能に支持されている。ラッチ受け47の下端部とカバー板27の折り曲げ部27aとの間には、圧縮コイルばねからなる復帰スプリング50が挿入されている。ラッチ受け47にあけられた方形穴の下縁には係合部47bが形成され、この部分にラッチ34に折り曲げ形成された爪34aが係止されている。上記各部を支持するカバー板27と背板28とは、カバー板27の左右折り曲げ27a及び27bにそれぞれ形成された各上下一対の突起27cが、これに対応して背板28の左右に設けられた長穴51に嵌め込まれ、その先端がかしめ加工されることにより一体に結合されている。
【0016】
ここで、カバー板27及び背板28には、ハンドル軸31を支点として操作ハンドル26が回動する際に、リンクレバー30の先端のピン39が描く軌跡に沿って、円弧状の長穴52及び53がそれぞれ設けられ、それらにピン39の両端がゆるく挿入されている。また、カバー板27及び背板28には、やや斜めに直立する長穴54及び55がそれぞれ設けられ、それらに伝動軸46の両端が摺動自在に挿入されている。
【0017】
56は警報出力板でカバー板27の外側に重ねられ、左右一対の逆L字状の穴57がカバー板27の左右一対の円柱状の突起27dに嵌め込まれて吊り下げ支持されている。警報出力板56には平行四辺形状の窓穴58があけられるとともに、ばね掛け片56aが折り曲げ形成され、窓穴58を通して突出するピン39の端部とばね掛け片56aとの間に引張りコイルばねからなるトリップスプリング59が掛けられていて、ON状態において警報出力板56は上向きに付勢されている。また、警報出力板56には突当片56bが折り曲げ形成され、ON状態においてコの字ピン43の端部43aが突当片56bに対向している。
【0018】
次に、開閉レバー25は互いに連結された左右一対のレバーアーム25aからなり、両側に左右に延びる突起25bを備えている。レバーアーム25aの後端部には、その間を貫通するように連動軸60が取り付けられている。一方、24は左右一対の開閉軸で、段付きの軸部24aとその一端の腕部24bとからなり、軸部24aの内側端中心には開閉レバー25の突起25bに対応する穴62が軸方向に設けられ、また腕部24bの先端には穴63があけられている。更に、軸部24aの外側端には、径方向の伝動溝24cが形成されている。軸部24aの大径部には図示の通り、捩じりばねからなる主スプリング64が装着されている。この開閉軸24は穴62と突起25bとの嵌合により開閉レバー25に取り付けられ、同時に穴63に連動軸60が挿入されて回り止めされている。また、主スプリング64の一端64aは連動軸60に掛けられている。
【0019】
上述した開閉機構23において、図1に示すように、操作ハンドル26及びリンクレバー30、ラッチ34、リンク36、伝動板40などの機構部材はハンドル軸31、ピン39及びコの字ピン43により互いに連結され、一つのユニット(操作部)65として構成されている。一方、開閉軸24、主スプリング64及び開閉レバー25は互いに一体に組み合わされ、一つの別のユニット(開閉部)66として構成されている。そして、操作部65は図2に示すように、ハンドル軸31を介してカバー板27と背板28とからなるフレームに支持され、このフレームはケース1(図6)に嵌合により固定される。また、開閉部66は図1に示すように、ケース1(図1ではケース1の一部分のみを示している。)に電源側に開放するように形成されたU字状の軸受溝67に開閉軸24の小径部を介して回動自在に支持される。その際、一端64aが連動軸60に掛けられた主スプリング64の他端64bはケース1に掛けられ、開閉レバー25は図1の実線矢印の向きに付勢される。
【0020】
操作部65及び開閉部66を上述のようにケース1に組み込んだ場合、図1に鎖線矢印で示すように、伝動軸46は連動軸60に直交するように突き合わされ、特に図示ON状態では連動軸60を主スプリング64に抗して押し下げる。図2はそのようなON状態における開閉機構23の全体を示し、図3は同じくON状態における操作部65及び開閉部66のみを抜き出して示したものである。
【0021】
図5は開閉機構23の動作を示す要部側面図で、(A)はON状態、(B)はOFF状態、(C)はトリップ状態である。図5(A)において、カバー板27及び背板28の長穴54及び55(図4)内で動作の制約を受けている伝動軸46は連動軸60を押し下げ、開閉レバー25は開閉軸24を中心に図6の反時計方向に回動した位置にある。そのため、図6において、可動接触子4は接触スプリング5により固定接触子2,3に押圧されて、その間の電路を閉路している。このとき、主スプリング64は捩じり変形を受けて蓄勢し、開閉レバー25を図6の時計方向に付勢するとともに、連動軸60を介して伝動軸46に図5(A)の上向きに力を加えている。
【0022】
一方、図5(A)において、伝動板40を介して主スプリング64の力を受けるリンク36は、ピン39とコの字ピン43の端部43aとを結ぶ軸線がハンドル軸31の右側を通るため、操作ハンドル26を反時計方向に回動させるように作用しながら、ピン39がカバー板27及び背板28の長穴52及び53の図4の右側の端面に当たり(図2参照)、倍力装置を構成するリンクレバー30との間が逆く字状となる図示姿勢に保たれている。また、この状態でリンク36はピン39を中心に時計方向の力を受け、コの字ピン43を介してラッチ34を引張るように作用している。そのため、ラッチ34はハンドル軸31を中心に時計方向に回動する力を受けているが、爪34aがラッチ受け47に係止されて図示姿勢に保たれている。
【0023】
図5(A)のON状態から操作ハンドル26を時計方向に回動操作すると、ピン39がハンドル軸31とコの字ピン43の端部43aとを結ぶ軸線を右から左に通過する時点で、操作ハンドル26に対する主スプリング64の作用が反転し、操作ハンドル26は主スプリング64から時計方向の力を受けるようになる。そのため、リンクレバー30とリンク36とがく字状に屈曲してコの字ピン43の端部43aが上昇し、それに連れて伝動軸46は長穴54,55に沿って上昇して、図5(B)のOFF状態に至る。その結果、伝動軸46から開放された開閉レバー25は、主スプリング64の放出するエネルギにより図6の時計方向に急速に回転駆動され、ホルダ20を介して可動接触子4を開離させて、固定接触子2,3間の電路を開路させる。なお、図5(B)において、ピン39は長穴52,53(図4)の左側の端面に当たり、操作ハンドル26は図示OFF姿勢に保たれている。
【0024】
図5(B)のOFF状態から、操作ハンドル26を反時計方向に回動操作すると、コの字ピン43を端部43bを中心に反時計方向に回動させながら、リンクレバー30、リンク36及び伝動板40が連動し、伝動軸46を長穴54,55に沿って下降させる。これにより、開閉レバー25は主スプリング64を捩じり変形させながら図6の反時計方向に回動する。主スプリング64は、ハンドル軸31、ピン39及びコの字ピン43の端部43aが一直線になる反転位置までは操作ハンドル26を押し戻すように作用するが、反転位置を越えるとピン39とコの字ピン43の端部43aとを結ぶ軸線がハンドル軸31の右側を通るようになり、図5(A)のON状態で安定する。その間、図6において、可動接触子4は接触スプリング5の力を受けて上昇し、固定接触子2,3に押圧されて電路を閉路する。上記ON/OFF動作時の開閉軸24の回転運動は機械的信号として、端面の伝動溝24cに突条を介して連結される図示しない外部付属品に伝達される。
【0025】
図5(C)はトリップ状態を示すものである。図6において、過負荷電流が一定時間流れて過負荷電流検出装置9のバイメタル11が一定以上湾曲し、あるいは短絡電流のような大電流が流れて電磁石装置8のプランジャ17が瞬時に吸引されると、図示しない伝動機構を介してラッチ受け47の操作端部47cが図5(A)の左方向に押され、ラッチ受け47は突軸47aを中心に反時計方向に回動する。これにより、図5(C)に示すように、ラッチ34はラッチ受け47による係止を解かれ、ハンドル軸31を中心に時計方向に回動する。
【0026】
その結果、コの字ピン43は端部43bを中心に時計方向に回動しながら端部43aが左方向に移動し、それに伴って伝動軸46は長穴54,55に沿って上昇する。そのため、連動軸60は伝動軸46から開放され、開閉レバー25は主スプリング64により図6の時計方向に駆動されて可動接触子4を開離させ、固定接触子2,3間を開路する(トリップ動作)。なお、図6の回路遮断器では、大電流が流れてプランジャ17が吸引されると、開閉機構の上記トリップ動作に先立って、突き棒19を介して可動接触子4を開離駆動するが、これについてはこの発明と直接の関係はないので説明を省略する。
【0027】
一方、操作ハンドル26は図5(A)のON状態において、ピン39を介してトリップスプリング59(図2参照)から図5(A)の斜め下方向に力を受けているが、ラッチ47の係止が解かれるとトリップスプリング59の作用線がハンドル軸31を通る図5(C)の位置まで回され、ほぼ水平なトリップ表示姿勢で停止する。ここで、図5(A)のON状態で上記トリップ動作が発生し、主スプリング64の力を受けてコの字ピン43の端部43aが左方向に移動すると、この端部43aは図5に破線で示す警報出力板56の突当片56b(図4参照)に突き当たり、警報出力板56を図5(A)の左方向に水平移動させる。それにより、逆L字穴57の肩部とカバー板27の突起27aとの係合(図2参照)が外れ、警報出力板56はトリップスプリング59のばね力により、逆L字穴57の下端面が突起27aに当接するまで持ち上げられる。この警報出力板56は出力突起部56c(図4)を介して図示しない警報接点を切り換え動作させ、トリップ信号を外部へ送出させる。
【0028】
上記トリップ動作の際、例えば可動・固定接点間が溶着したとすると、可動接触子4は閉路状態にロックされるため、開閉レバー25は回動不能となって図5(A)のON状態のままとなるが、トリップスプリング59の力を受ける操作ハンドル26は、ラッチ34の係止が解かれると図5(C)の状態に移行しようとする。しかし、可動接触子4がロックされているにも関わらず操作ハンドル26がトリップ表示をするのは不都合である。そこで、伝動板40の先端には鉤状部40aが形成されている。すなわち、この鉤状部40aは接点溶着などにより可動接触子4がロックされて開閉レバー25の回動が不能になると、開閉レバー25の連動軸60に係合し、操作ハンドル26のON位置からトリップ位置への回動を妨げる。これにより、接点溶着などの異常時の操作部65と開閉部66の動作状態を一致させることができる。
【0029】
以上説明した開閉機構23において、操作ハンドル26及びリンクレバー30、リンク36、伝動板40などの機構部材からなる操作部65と、開閉軸24、主スプリング64及び開閉レバー25からなる開閉部66とはそれぞれ別ユニットとして構成し、操作部65と開閉部66とは互いに直交する伝動軸46と連動軸60とを介して係脱自在に連結するようにした。その場合、定格電流により仕様の異なる主スプリング64やケース寸法により幅寸法の異なる開閉レバー25を含む開閉部66に対して、定格電流やケース寸法に関係のない操作部65は共通に使用することができので、操作部65と開閉部66との組み合わせにより各種仕様の開閉機構を自在に形成することができ、開閉機構全体を予め組み立てて多数容易しておく必要がなくなる。
【0030】
また、伝動軸46を取り付けた伝動板40の先端に鉤状部40aを設けたので、接点溶着などにより可動接触子4がロックされて開閉レバー25の回動が不能になった場合にはすでに述べたように鉤状部40aを開閉レバー25の連動軸60に係合させ、操作部65と開閉部66の動作状態を一致させることができる。
【0031】
また、開閉レバー25の両側に突起25bを設け、これらの突起25bに左右一対の開閉軸24を嵌め込んで装着するようにしたので、開閉レバー25のレバーアーム25aの内側スペースを広くとることができ、ケース1内での部品のレイアウトが容易である。更に、開閉軸24の端面に、外装付属品に対して機械的信号を伝達するための径方向の伝動溝24cを設けたので、ケース1の側面に配置される外装付属品に対して機械的動作信号を容易に出力することができる。図示実施例では溝24cは各端面に1本ずつ設けたが、同一端面に角度を異ならせて2本以上の伝動溝を設けることもできる。
【0032】
【発明の効果】
以上の通り、この発明によれば、定格電流やケース寸法に係のない操作部と、定格電流により仕様の異なる主スプリングやケース寸法により幅寸法の異なる開閉レバーを含む開閉部とをそれぞれ別ユニットとして構成し、操作部と開閉部とを係脱自在に連結する構成とすることにより、操作部を各開閉部に対して共通部品として組み合わせて各種仕様の開閉機構を形成し、開閉機構の組立品の種類を減らして、組立作業や部品管理の簡素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態を示す開閉機構の操作部と開閉部とを分離して示す斜視図である。
【図2】 図1の開閉機構の全体斜視図である。
【図3】 図2からカバー板及び背板を除いた状態の斜視図である。
【図4】 図1の開閉機構の分解斜視図である。
【図5】 図1の開閉機構の動作を説明する正面図で、(A)はON状態、(B)はOFF状態、(C)はトリップ状態をそれぞれ示す。
【図6】 図1の開閉機構を備えた回路遮断器の縦断面図である。
【符号の説明】
1 ケース
23 開閉機構
24 開閉軸
24c 伝動溝
25 開閉レバー
26 操作ハンドル
27 カバー板
28 背板
30 リンクレバー
31 ハンドル軸
34 ラッチ
36 リンク
39 ピン
40 伝動板
40a 鉤状部
43 コの字ピン
46 伝動軸
47 ラッチ受け
50 復帰スプリング
56 警報出力板
59 トリップスプリング
60 連動軸
64 主スプリング
65 操作部
66 開閉部
67 軸受溝

Claims (5)

  1. ハンドル軸を支点に回動操作される操作ハンドルと、開閉軸を介して回動自在に支持され、主スプリングにより一方向に付勢される開閉レバーと、前記操作ハンドルの操作を前記開閉レバーに伝達する機構部材とを備え、前記操作ハンドルがON側に回動操作されると、前記主スプリングに蓄勢しながら前記開閉レバーをON位置まで回動させて可動接触子を閉成させ、またOFF側に回動操作されると、前記主スプリングの蓄勢エネルギにより前記開閉レバーをOFF位置まで駆動して前記可動接触子を開離させる回路遮断器の開閉機構において、
    前記操作ハンドル及び機構部材からなる操作部と、前記開閉軸、主スプリング及び開閉レバーからなる開閉部とをそれぞれ別ユニットとして構成し、前記機構部材に設けた伝動軸と前記開閉レバーに設けた連動軸とを互いに直交するように突き合わせて、前記操作部と前記開閉部とを係脱自在に連結するようにしたことを特徴とする回路遮断器の開閉機構。
  2. 前記伝動軸を取り付けた前記機構部材の先端を屈曲させて鉤状部を形成し、この鉤状部を前記開閉レバーの連動軸に係合させるようにしたことを特徴とする請求項1記載の回路遮断器の開閉機構。
  3. 前記開閉レバーの両側に突起を設け、これらの突起に左右一対の前記開閉軸を嵌め込んで装着したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の回路遮断器の開閉機構。
  4. 前記開閉軸の端面に、外装付属品に対して機械的信号を伝達するための径方向の伝動溝を設けたことを特徴とする請求項3記載の回路遮断器の開閉機構。
  5. 前記開閉軸の同一端面に、2本以上の前記伝動溝を角度を異ならせて設けたことを特徴とする請求項4記載の回路遮断器の開閉機構。
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