JP4342116B2 - 遮断器の操作機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遮断器の操作機構に関し、特に、閉路動作用の動力源として渦巻きばねを利用した遮断器の操作機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、遮断器の操作機構として小型・高効率化に有利な回転トルク出力機構を採用した機構が多数提案されており、例えば、特公平８−２１２９２号公報で開示されているように圧縮ばねを利用した機構が提案されているが、より一層の小型化や駆動力の高効率化を図り、多種多様な検討が進められている。中でも、ぜんまいばねや渦巻きばね等を利用した機構が有望視されている。
【０００３】
図４は、渦巻きばねを利用した従来の遮断器の操作機構の一例を示す分解斜視図であり、図５はその要部を拡大して示す正面図である。遮断器動作の閉路動作用の動力源である渦巻きばね（閉路ばね）１の外端は蓄勢歯車２に固定され、渦巻きばね１の内端は駆動力伝達用のシャフト３に固定されている。また、蓄勢歯車２には蓄勢制御用のガイドリング４が一体化されており、このガイドリング４の外周には、制御レバー５のローラ６が図示しないばねの付勢力により回転可能に圧接されている。
【０００４】
制御レバー５は、蓄勢歯車２を回転させる電動機７の電源であるマイクロスイッチ８のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うために設けられている。すなわち、制御レバー５は、そのローラ６がガイドリング４の外周上の外部位置にある場合には、マイクロスイッチ８をＯＮとして電動機７の駆動力により蓄勢歯車２を回転させて渦巻きばね１を蓄勢し、ローラ６がガイドリング４の切り欠き部で内側の内部位置に移動した場合には、マイクロスイッチ８をＯＦＦとして渦巻きばね１の蓄勢を終了するようになっている。
【０００５】
また、ガイドリング４には、その切り欠き部における制御レバー５のローラ６の動作位置を制御するためのストライカ９が設けられている。一方、シャフト３には、押し上げカム１０が一体的に設けられており、この押し上げカム１０は、閉路動作時にシャフト３と一体に回転して、ローラ６をガイドリング４の外周上の外部位置に押し上げるようになっている。
【０００６】
シャフト３にはまた、閉路カム１１が一体的に設けられており、この閉路カム１１は、閉路動作時にシャフト３と一体に回転して、主接点に連結されたメインレバー１２を閉路位置に移動させるようになっている。また、閉路カム１１の近傍には、渦巻きばね１の蓄勢時に閉路カム１１に係合してシャフト３を静止状態に固定するためのシープロップ１３と閉路キャッチ１４が設けられている。
なお、以上のような各部材１〜１４は、２つのフレーム１５，１６上に取り付けられている。
【０００７】
さらに、図５に示すように、制御レバー５は、ピン１７によってフレーム１５（図４）に回動自在に取り付けられている。そして、この制御レバー５におけるローラ６と反対側の端部にはレバー１８の一端が連結されており、制御レバー５の回動動作に応じてこのレバー１８を直線動作させることにより、レバー１８の他端でマイクロスイッチ８を機械的にＯＮ／ＯＦＦさせるようになっている。また、図中１９は、レバー１８の直線動作をガイドするガイド棒である。
【０００８】
図６は、以上のような遮断器の操作機構の動作を示す説明図であり、（Ａ）は渦巻きばね蓄勢中の状態、（Ｂ）は渦巻きばね蓄勢完了状態、（Ｃ）は閉路動作中の状態、をそれぞれ示している。以下には、この図６を図４と共に参照しながら、渦巻きばね蓄勢および閉路動作を順次説明する。
【０００９】
まず、渦巻きばね１の蓄勢開始時には、図６の（Ａ）に示すように、制御レバー５のローラ６はガイドリング４の外周上の外部位置に位置しているため、マイクロスイッチ８はＯＮとなり、図４に示すように、電動機７の駆動力により蓄勢歯車２が図中反時計方向に回転し、渦巻きばね１の外端を同方向に回転させることにより蓄勢を開始する。この場合、渦巻きばね１の内端に固定されたシャフト３は、それに一体化された閉路カム１１がシープロップ１３と閉路キャッチ１４に係合していることにより、静止状態に固定されている。
【００１０】
蓄勢歯車２と一体化されたガイドリング４の回転に伴い、制御レバー５のローラ６は、ガイドリング４の外周面に駆動される形で回転する。そして、図６の（Ａ）中に２点鎖線で示すように、ガイドリング４の切り欠き部に設けられたストライカ９の先端に制御レバー５のローラ６が当接すると、図６の（Ｂ）に示すように、ローラ６はストライカ９を押し上げながらガイドリング４の切り欠き部から内側に移動し、内部位置に達する。この結果、マイクロスイッチ８がＯＦＦとなり、電動機７および蓄勢歯車２が停止して、渦巻きばね１の蓄勢を終了する。
【００１１】
次に、以上のような蓄勢完了状態から閉路動作を行う場合には、図示しない電磁コイルにより閉路キャッチ１４が時計方向に回転してシープロップ１３を解放し、閉路カム１１が回転可能となる。その結果、閉路カム１１によりシープロップ１３を図中時計方向に押しのけるようにして、渦巻きばね１の放勢力によって、シャフト３および閉路カム１１が図中反時計方向に回転する。この場合、閉路カム１１は、主接点に連結されたメインレバー１２を閉路位置まで移動させた後、一回転して元の位置に戻る。
【００１２】
一方、シャフト３と一体化された押し上げカム１０は、閉路動作開始と同時にガイドリング４内側の内部位置にある制御レバー５のローラ６を外側に押し上げる。この場合、ローラ６は、ストライカ９を外側に押しのけるようにして、ストライカ９の外面上に移動し、ガイドリング４の外周上の外部位置に復帰する。これにより、マイクロスイッチ８がＯＮとなり、次の閉路動作のために渦巻きばね１の蓄勢を開始する。
【００１３】
したがって、蓄勢歯車２およびガイドリング４の蓄勢開始位置は、図６の（Ｃ）に示す位置から若干反時計方向に回転して制御レバー５のローラ６がストライカ９からガイドリング４の外周上に乗り上げた位置となる。そのため、蓄勢歯車２およびガイドリング４の一回の蓄勢における回転量は、このような蓄勢開始位置から反時計方向に回転して、図６の（Ｂ）に示すように、ストライカ９の先端にローラ６が当接するまでの一回転弱程度の回転量となっている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の遮断器の操作機構には、次のような問題点がある。まず、ガイドリング４内側の内部位置に移動した制御レバー５のローラ６をシャフト３に一体化された押し上げカム１０でストライカ９の外側に高速で押し上げる、という構成から、各部材の奥行き方向のギャップ調整が煩雑である。この場合、制御レバー５の周辺に、ガイドリング４、ストライカ９、および押し上げカム１０、等の異なる動作を行う多数の部材を組み合わせているため、制御レバー５周辺の部品点数が多くなり、構造が複雑である。
【００１５】
また、図４〜図６には図示していないが、電動機７による渦巻きばねの蓄勢の他に、非常時等に備えて、渦巻きばねを手動で蓄勢するための手動蓄勢手段が設けられている。そのような手動蓄勢による渦巻きばねの過蓄勢が発生した場合、あるいは、蓄勢歯車のバックラッシュにより蓄勢不足が発生した場合には、制御レバー５のローラ６をストライカ９の外側に押し上げることができなくなってローラ６に無理な負荷が加わり、ローラ６が変形、破損する可能性があった。
【００１６】
本発明は、以上のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、制御レバー周辺の部品点数の少ない、簡単な構造で、手動蓄勢による渦巻きばねの過蓄勢や蓄勢不足等が発生しても不具合を生じることのない、信頼性に優れた遮断器の操作機構を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、ガイドリングとその切り欠き部に設けたレバーガイドの一体的な回転動作だけで、制御レバーのローラ位置の制御を行うことにより、制御レバー周辺の部品点数の少ない、簡単な構造としながら、手動蓄勢による渦巻きばねの過蓄勢や蓄勢不足等が発生してもローラの破損等の不具合を生じないようにしたものである。
【００１８】
本発明による遮断器の操作機構は、遮断器の閉路動作用の動力源である渦巻きばねの内端に固定されて駆動力を伝達するシャフトと、前記渦巻きばねの外端に固定されて渦巻きばねを蓄勢する蓄勢歯車と、この蓄勢歯車に一体化された切り欠き部付きのガイドリングと、前記蓄勢歯車を回転させる電動機電源のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う制御レバーと、この制御レバーの一端に取り付けられて前記ガイドリングの外周に圧接するローラとを有し、前記ローラが前記ガイドリングの外周上の外部位置にある場合には、前記制御レバーにより前記電動機電源をＯＮとして前記蓄勢歯車を回転させて前記渦巻きばねを蓄勢し、前記ローラが前記ガイドリングの切り欠き部で前記外部位置より内側の内部位置に移動した場合には、前記制御レバーにより前記電動機電源をＯＦＦとして前記渦巻きばねの蓄勢を終了し、閉路動作時には、前記渦巻きばねの放勢により前記シャフトを回転させて閉路動作を行うように構成された遮断器の操作機構において、次のような特徴を有するものである。
【００１９】
請求項１に記載の遮断器の操作機構は、前記ガイドリングの切り欠き部に重なるように配置され、閉路動作終了時の前記蓄勢歯車の回転慣性力により蓄勢歯車およびガイドリングと一体的に回転して前記ローラを前記内部位置から前記外部位置までガイドするレバーガイドが設けられ、このレバーガイドが、前記ローラを前記内部位置に保持する底部と、前記ガイドリングの外周面と同等以上の外側に位置する頂部と、底部から頂部に向かって傾斜する傾斜部とからなるガイド面を有し、回転時にこのガイド面によってローラを外側に押し上げてガイドリングの外周上の前記外部位置まで移動させるように構成されたことを特徴としている。
【００２０】
この特徴を有することにより、閉路動作終了時の蓄勢歯車の回転慣性力によってレバーガイドを回転させることにより、内部位置にあるローラをこのレバーガイドによってガイドリングの外周上の外部位置まで確実に移動させることができる。また、ガイドリングにこれと一体的に回転するレバーガイドを組み合わせただけであるため、制御レバー周辺の部品点数の少ない、簡単な構造としながら、しかも、手動蓄勢による渦巻きばねの過蓄勢や蓄勢不足等が発生してもローラに無理な負荷が加わることがないため、ローラの破損等の不具合を生じることはない。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の遮断器の操作機構において、前記蓄勢歯車の回転慣性力が働く前の閉路動作時に、前記シャフトと一体に回転し、前記制御レバーのローラを前記内部位置から外側に押し上げて前記外部位置より内側の中間位置まで移動させるスイッチカムが設けられ、前記制御レバーが、前記ローラが前記内部位置から前記中間位置に移動した場合に、前記電動機電源をＯＮとして前記蓄勢歯車を回転させて前記渦巻きばねを蓄勢するように構成されたことを特徴としている。
【００２２】
この特徴を有することにより、遮断器の可動部の摩擦力増大、あるいは、渦巻きばねのエネルギー不足等といった何らかの原因により、仮に遮断器が不完全閉路動作を起こした場合であっても、閉路動作の初期で制御レバーのローラが中間位置に達した時点で電動機電源がＯＮとなっているため、電動機の駆動力により遮断器の可動部を完全閉路位置まで到達させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下には、本発明を適用した実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
［第１の実施の形態］
［構成］
図１は本発明による第１の実施の形態に係る遮断器の操作機構の要部を拡大して示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
図１の（Ａ）に示すように、本実施の形態は、図４に示す従来の操作機構において、制御レバー５のローラ６の位置を制御するために使用していたストライカ９と押し上げカム１０に代えて、ガイドリング４の切り欠き部にレバーガイド２１を設けたものである。
【００２４】
このレバーガイド２１は、ガイドリング４の切り欠き部に重なるように配置され、閉路動作終了時の蓄勢歯車２の回転慣性力により蓄勢歯車２およびガイドリング４と一体的に回転して制御レバー５のローラ６をガイドリング４内側の内部位置からガイドリング４外周上の外部位置までガイドするようになっている。すなわち、レバーガイド２１は、制御レバー５のローラ６を内部位置に保持する底部と、ガイドリング４の外周面より若干外側に位置する頂部と、底部から頂部に向かって傾斜する傾斜部とからなるガイド面を有しており、回転時にこのガイド面によってローラ６を外側に押し上げてガイドリング４の外周上の外部位置まで移動させるように構成されている。
【００２５】
一方、図１の（Ｂ）に示すように、制御レバー５はフレーム１５にピン１７によって回動自在に取り付けられており、制御レバー５の先端部の両側には、ローラ６が回転自在に取り付けられて一体的に回転するようになっている。また、このローラ６が図示しないばねの付勢力によりガイドリング４の外周に回転可能に圧接されている点や、制御レバー５の他端にレバー１８の一端が連結され、制御レバー５の回転動作をレバー１８の直線動作に変換してレバー１８の他端でマイクロスイッチ８を機械的にＯＮ／ＯＦＦさせる点等は、図４に示す従来の操作機構と全く同様である。
【００２６】
なお、図１中においては、渦巻きばねや電動機等は省略されているが、上記で説明した本実施の形態の特徴部分を除けば、他の構成は、図４に示す従来の操作機構と全く同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００２７】
［作用］
図２は、以上のような本実施の形態に係る遮断器の操作機構の動作を示す説明図であり、（Ａ）は閉路動作終了時の蓄勢歯車の回転慣性力によるローラ押し上げ動作途中の状態、（Ｂ）はローラ押し上げ動作完了状態、をそれぞれ示している。以下には、この図２または図１を参照しながら、渦巻きばねの蓄勢時および閉路動作終了時におけるローラの動作について順次説明する。
【００２８】
まず、渦巻きばね１の蓄勢時には、蓄勢歯車２と一体化されたガイドリング４の回転に伴い、制御レバー５のローラ６は、ガイドリング４の外周面に駆動される形で回転する。そして、図１の（Ａ）に示すように、ガイドリング４の切り欠き部に達すると、ローラ６はガイドリング４の切り欠き部から内側に移動して、内部位置に達し、レバーガイド２１の底部に保持される。この結果、マイクロスイッチ８がＯＦＦとなり、電動機７および蓄勢歯車２が停止して、渦巻きばね１の蓄勢を終了する（図４参照）。
【００２９】
次に、閉路動作終了時において、シャフト３に一体化された閉路カム１１がメインレバー１２から抜けると、シャフト３の慣性力で渦巻きばね１と蓄勢歯車２が引っ張られ、一体となって、閉路カム１１がシープロップ１３に係合するまで回転する（図４参照）。このような蓄勢歯車２の回転に伴い、ガイドリング４の切り欠き部において内側の内部位置に保持されていた制御レバー５のローラ６は、図２の（Ａ）に示すように、レバーガイド２１のガイド面に沿って、その底部から傾斜部、頂部へとガイドされる。この場合、レバーガイド２１の頂部は、ガイドリング４の外周面より若干外側に位置しているため、ローラ６は、図２の（Ｂ）に示すように、この頂部からガイドリング４の外周上へ無理なく移動することができる。その結果、図１に示すレバー１８は図中右側へ移動してマイクロスイッチ８がＯＮとなり、次の閉路動作のために渦巻きばねの蓄勢を開始する。
【００３０】
［効果］
以上のように、本実施の形態によれば、閉路動作終了時の蓄勢歯車２の回転慣性力によってレバーガイド２１を回転させることにより、内部位置にあるローラ６をこのレバーガイド２１によってガイドリング４の外周上の外部位置まで確実に移動させることができる。すなわち、ガイドリング４とその切り欠き部に設けたレバーガイド２１の一体的な回転動作だけで、制御レバー５のローラ６の位置を容易に制御することができる。
【００３１】
また、ガイドリング４にこれと一体的に回転するレバーガイド２１を組み合わせただけであるため、従来のようにストライカ９と押し上げカム１０を使用した場合に比べて、制御レバー５周辺の部品点数を少なくでき、また、構造も簡単である。しかも、ローラ６を当接して動作させるストライカ９のような、ローラ６に無理な負荷を加える原因となる部材が存在しないため、手動蓄勢による渦巻きばねの過蓄勢や蓄勢不足等が発生してもローラに無理な負荷が加わることはなく、ローラの破損等の不具合を生じることはない。
【００３２】
［第２の実施の形態］
［構成］
図３は本発明による第２の実施の形態に係る遮断器の操作機構の要部を拡大して示す正面図である。
この図３に示すように、本実施の形態は、図１に示す第１の実施の形態に係る操作機構において、制御レバー５のローラ６の位置を制御するために、レバーガイド２１に加えて、シャフト３と一体化したスイッチカム２２を設けたものである。このスイッチカム２２は、蓄勢歯車２の回転慣性力が働く前の閉路動作時に、シャフト３と一体に回転し、閉路動作の初期で制御レバー５のローラ６をガイドリング４の内側の内部位置から外側に押し上げてガイドリング４の外周上の外部位置より内側の中間位置まで移動させるように構成されている。
【００３３】
また、制御レバー５とレバー１８、およびマイクロスイッチ８は、制御レバー５のローラ６がガイドリング４の内側の内部位置からスイッチカム２２によって中間位置に移動した場合に、マイクロスイッチ８をＯＮとして蓄勢歯車２を回転させて渦巻きばねを蓄勢するように設定されている。
なお、他の部分の構成は、前述した第１の実施の形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００３４】
［作用・効果］
以上のような本実施の形態によれば、ガイドリング４の内側の内部位置にあるローラ６を、ガイドリング４の外周上の外部位置まで完全に移動させる前に、若干外側に移動させただけの時点でマイクロスイッチ８をＯＮとして渦巻きばねの蓄勢を開始することができる。したがって、遮断器の可動部の摩擦力増大、あるいは、渦巻きばねのエネルギー不足等といった何らかの原因により、仮に遮断器が不完全閉路動作を起こした場合であっても、閉路動作の初期で制御レバー５のローラ６が中間位置に達した時点でマイクロスイッチ８がＯＮとなっているため、電動機の駆動力により遮断器の可動部を完全閉路位置まで確実に到達させることができる。
【００３５】
［他の実施の形態］
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、具体的な各部の構成は適宜変更可能である。例えば、前記実施の形態においては、レバーガイド２１の頂部を、ガイドリング４の外周面より若干外側に位置させたが、レバーガイド２１の頂部を、ガイドリング４の外周面と同等の位置とした場合にもローラ６をガイドリング４の外周面に押し上げることは可能である。
【００３６】
また、レバーガイド２１は、一般的には、ガイドリング４あるいは蓄勢歯車２に固定的に取り付けることが考えられるが、少なくともガイドリング４と一体的に回転すれば十分であり、ガイドリング４に対して相対移動可能に取り付ける等、その具体的な構成は適宜選択可能である。
さらに、渦巻きばねを蓄勢するための電動機や電動機電源の具体的な構成、および制御レバーから電動機電源に至るＯＮ／ＯＦＦ制御用の具体的な連結構成等は適宜選択可能である。また、シャフトから遮断器の主接点に至る具体的な駆動力伝達構成や、シャフトを静止状態で固定するための係合構成等も適宜選択可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ガイドリングとその切り欠き部に設けたレバーガイドの一体的な回転動作だけで、制御レバーのローラ位置の制御を行うように構成したことにより、制御レバー周辺の部品点数の少ない、簡単な構造で、手動蓄勢による渦巻きばねの過蓄勢や蓄勢不足等が発生しても不具合を生じることのない、信頼性に優れた遮断器の操作機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１の実施の形態に係る遮断器の操作機構の要部を拡大して示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図２】図１に示す遮断器の操作機構の動作を示す説明図であり、（Ａ）はローラ押し上げ動作途中の状態、（Ｂ）はローラ押し上げ動作完了状態である。
【図３】本発明による第２の実施の形態に係る遮断器の操作機構の要部を拡大して示す正面図である。
【図４】渦巻きばねを利用した従来の遮断器の操作機構の一例を示す分解斜視図である。
【図５】図４の要部を拡大して示す正面図である。
【図６】図４に示す遮断器の操作機構の動作を示す説明図であり、（Ａ）は渦巻きばね蓄勢中の状態、（Ｂ）は渦巻きばね蓄勢完了状態、（Ｃ）は閉路動作中の状態である。
【符号の説明】
１…渦巻きばね
２…蓄勢歯車
３…シャフト
４…ガイドリング
５…制御レバー
６…ローラ
７…電動機
８…マイクロスイッチ
９…ストライカ
１０…押し上げカム
１１…閉路カム
１２…メインレバー
１３…シープロップ
１４…閉路キャッチ
１５，１６…フレーム
１７…ピン
１８…レバー
１９…ガイド棒
２１…レバーガイド
２２…スイッチカム

Claims (2)

1. 遮断器の閉路動作用の動力源である渦巻きばねの内端に固定されて駆動力を伝達するシャフトと、前記渦巻きばねの外端に固定されて渦巻きばねを蓄勢する蓄勢歯車と、この蓄勢歯車に一体化された切り欠き部付きのガイドリングと、前記蓄勢歯車を回転させる電動機電源のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う制御レバーと、この制御レバーの一端に取り付けられて前記ガイドリングの外周に圧接するローラとを有し、前記ローラが前記ガイドリングの外周上の外部位置にある場合には、前記制御レバーにより前記電動機電源をＯＮとして前記蓄勢歯車を回転させて前記渦巻きばねを蓄勢し、前記ローラが前記ガイドリングの切り欠き部で前記外部位置より内側の内部位置に移動した場合には、前記制御レバーにより前記電動機電源をＯＦＦとして前記渦巻きばねの蓄勢を終了し、閉路動作時には、前記渦巻きばねの放勢により前記シャフトを回転させて閉路動作を行うように構成された遮断器の操作機構において、
   前記ガイドリングの切り欠き部に重なるように配置され、閉路動作終了時の前記蓄勢歯車の回転慣性力により蓄勢歯車およびガイドリングと一体的に回転して前記ローラを前記内部位置から前記外部位置までガイドするレバーガイドが設けられ、
   前記レバーガイドは、前記ローラを前記内部位置に保持する底部と、前記ガイドリングの外周面と同等以上の外側に位置する頂部と、底部から頂部に向かって傾斜する傾斜部とからなるガイド面を有し、回転時にこのガイド面によってローラを外側に押し上げてガイドリングの外周上の前記外部位置まで移動させるように構成された
   ことを特徴とする遮断器の操作機構。
2. 前記蓄勢歯車の回転慣性力が働く前の閉路動作時に、前記シャフトと一体に回転し、前記制御レバーのローラを前記内部位置から外側に押し上げて前記外部位置より内側の中間位置まで移動させるスイッチカムが設けられ、
   前記制御レバーは、前記ローラが前記内部位置から前記中間位置に移動した場合に、前記電動機電源をＯＮとして前記蓄勢歯車を回転させて前記渦巻きばねを蓄勢するように構成された
   ことを特徴とする請求項１記載の遮断器の操作機構。

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