JP2000040445A - 開閉機器用電動ばね操作機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小形簡略な構造で、信頼性、安全性が高い開
閉機器用電動ばね操作機構を提供する。 【解決手段】 電動機の駆動力により蓄勢される開閉機
器の投入ばね３９と、投入ばねの放勢とともに蓄勢され
る開閉機器の遮断ばね４４を有する。投入ばね３９の放
勢とともに駆動される投入カム４０と、投入カム４０に
設けられたカムローラ４８と、カムローラ４８に接して
投入カム４０の移動を規制する規制位置と、前記被保持
部材から離れて投入カムを解放する解放位置との間を回
動可能に設けられたシープロップ４９と、解放位置にあ
るシープロップ４９が接する位置に設けられた緩衝体８
１と、シープロップ４９を規制位置側に付勢する復帰ば
ね５６を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、開閉機器の電極を
駆動する操作力を得るための操作機構に係り、特に、電
動機によってばねを蓄勢及び放勢させて操作力を得る電
動ばね操作機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電力需要は益々増大する一方、電
力消費は都市に集中する傾向が強まってきている。この
ため、電力の供給に不可欠な開閉所が、都市部に多く建
設されるようになっている。このような都市部用の開閉
所の建設に当たっては、膨大な需要への対応と環境調和
の点から、より一層の大容量化と信頼性向上とが必要で
ある。また、都市部においては、用地が極端に不足し、
その取得が困難であることから、開閉所をできるだけ小
さくし、設置スペースを縮小することが必要である。以
上のことから、開閉所内に設けられる各種の開閉機器に
は、信頼性向上と大容量化が求められるとともに、小形
化が強く求められている。

【０００３】ところで、開閉機器においては、その操作
力を得るための操作機構として、近年、電動ばね操作機
構が多く採用されている。この電動ばね操作機構は、流
体圧力を用いていないので、空気圧操作機構や油圧操作
機構のような圧縮機やアキュムレータ等の補機が不要で
あるとともに、圧力シール部を設ける必要がない。この
ため、構成が比較的単純であり、信頼性にも優れてい
る。

【０００４】このような電動ばね操作機構として、従来
から用いられているものの一例を、図７を参照して以下
に説明する。なお、図７は、電動ばね操作機構の分解斜
視図である。すなわち、１，２は操作機構の一対のフレ
ーム１，２であり、３は電動機である。電動機３には、
ウオームギヤ４とウオームホイール５及びスプロケット
６が接続されている。さらに、スプロケット６には、チ
エーン７及びスプロケット８を介してカム軸９が接続さ
れている。従って、電動機３からの駆動力がカム軸９に
伝達されるように構成されている。

【０００５】また、カム軸９には偏心カム１０が固定さ
れている。この偏心カム１０の近傍には、軸１１を中心
に回転する投入レバー１２が設けられている。この投入
レバー１２は、その一端で偏心カム１０と接触してお
り、偏心カム１０の回転によって駆動されるようになっ
ている。この投入レバー１２の他端には、コイルばねか
ら成る投入ばね１３の一端が接続されている。そして、
投入ばね１３の他端は、フレーム１に固定されている。

【０００６】また、カム軸９には投入カム１４が固定さ
れている。この投入カム１４の近傍には、連結レバー１
５が設けられている。連結レバー１５は、その一端で投
入カム１４と接触しており、投入カム１４の回転によっ
て駆動されるようになっている。この連結レバー１５の
他端は、出力軸１６の一部に固定され、この出力軸１６
と一体的に回転するように構成されている。また、連結
レバー１５には、ラッチ２２が回転自在に設けられてい
る。さらに、出力軸１６の端部には、出力レバー１７が
固定されている。この出力レバー１７の一端には、ダン
パー２１が接続され、他端には、図示しない開閉機器の
電極が接続されている。

【０００７】一方、連結レバー１５には、連結ロッド１
８を介して遮断レバー１９が連結されている。この遮断
レバー１９の一端には、コイルばねから成る遮断ばね２
０の一端が接続されている。そして、遮断ばね２０の他
端は、フレーム１に固定されている。

【０００８】以上のような従来の電動ばね操作機構の一
例の作用を、以下に説明する。

【０００９】（１）投入ばねの蓄勢 まず、投入ばね１３を蓄勢する際には、電動機３の駆動
力はウオームギヤ４とウオームホイール５により減速さ
れ、さらにスプロケット６からチエーン７、スプロケッ
ト８を経て減速される。そして、スプロケット８に伝達
された駆動力によってカム軸９と偏心カム１０とが回転
し、軸１１を中心に回転する投入ばね蓄勢レバー１２の
一端を図中の左方向に押す。この結果、投入レバー１２
の他端に接続された投入ばね１３が圧縮されて投入ばね
１３が蓄勢状態となる。この蓄勢状態は、図示しないト
リガー機構によって保持される。

【００１０】（２）投入動作と遮断ばねの蓄勢 以上のような投入ばね蓄勢状態において、投入司令が発
せられると、図示しないトリガー機構による投入ばね１
３の保持が解除され、この投入ばね１３が放勢する。こ
の結果、投入レバー１２が放勢側に回転して偏心カム１
０を回転させ、同時にカム軸９および投入カム１４が回
転する。さらに、この投入カム１４の回転によって連結
レバー１５が出力軸１６を中心として回転し、同時に出
力レバー１７が投入側に回転して、この出力レバー１７
の先端に接続されている図示しない開閉機器の電極を駆
動して投入状態となる。

【００１１】これと同時に、連結レバー１５に連結され
た連結ロッド１８が遮断レバー１９を蓄勢側に回転させ
て、この遮断レバー１９の一端に接続された遮断ばね２
０を蓄勢する。この時、連結レバー１５に設けられたラ
ッチ２２が、図示しないトリガー機構によって保持され
ることにより、遮断ばね２０が蓄勢状態で保持される。

【００１２】（３）遮断動作 以上のような遮断ばね２０の蓄勢状態において、遮断指
令が発せられると、図示しないトリガー機構による遮断
ばね２０の保持が解除され、この遮断ばね２０が放勢す
る。その結果、遮断レバー２０が放勢側に回転し、この
回転によって連結ロッド１８を介し、連結レバー１５が
出力軸１６を中心として回転し、同時に出力レバー１７
が遮断側に回転して、この出力レバー１７の先端に接続
されている図示しない開閉機器の電極を駆動して遮断状
態となる。この時、ダンパー２１は緩衝作用を及ぼす。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な開閉所の用地不足から、開閉機器の小形化を実現する
必要があるが、そのためには、開閉機器用電動ばね操作
機構の小形化が必要となる。また、各種産業機器は電子
化やコンピュータへの依存性が高まっているため、電力
の安定供給が必要となるが、そのためには、開閉機器用
電動ばね操作機構の信頼性向上がますます重要となって
いる。なかでも、高速かつ高応答で動作することが要求
されるトリガー機構は、信頼性の高い構造が強く望まれ
ている。さらに、開閉機器の動作時や点検時には、操作
員や点検員の安全を確保することも重要である。

【００１４】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、
小形簡略な構造で、信頼性、安全性が高い開閉機器用電
動ばね操作機構を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】まず、本発明は、電動機
の駆動力により蓄勢される投入ばねと、前記投入ばねの
放勢とともに蓄勢される遮断ばねとを有し、前記投入ば
ねにより投入され、前記遮断ばねにより遮断される開閉
機器に連結された開閉機器用電動ばね操作機構におい
て、以下のような技術的特徴を有する。

【００１６】すなわち、請求項１記載の発明は、前記投
入ばねの放勢とともに駆動される投入カムと、前記投入
カムに設けられた被保持部材と、前記被保持部材に接し
て前記投入カムの移動を規制する規制位置と、前記被保
持部材から離れて前記投入カムを解放する解放位置との
間を移動可能に設けられた第１の保持手段と、解放位置
にある前記第１の保持手段が接する位置に設けられた第
１の緩衝体とを有することを特徴とする。以上のような
請求項１記載の発明では、第１の保持手段が投入カムの
被保持部材に対する保持を解除して投入ばねが放勢した
時に、第１の保持手段の運動が第１の緩衝体との接触に
よって緩衝されるため、第１の保持手段の動作が安定
し、投入動作の信頼性が向上する。

【００１７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の開
閉機器用電動ばね操作機構において、前記第１の保持手
段を規制位置側に付勢する復帰ばねが設けられているこ
とを特徴とする。以上のような請求項２記載の発明で
は、第１の保持手段は、復帰ばねによって規制位置側に
付勢されているので、誤動作によって解放位置に移動す
ることが防止される。

【００１８】請求項３記載の発明は、請求項２記載の開
閉機器用電動ばね操作機構において、前記第１の保持手
段は回動自在に設けられ、前記被保持部材から前記第１
の保持手段に働く力の、前記第１の保持手段の回動中心
に対するモーメントの腕の長さをＬとし、投入ばねから
投入カムを介して前記第１の保持手段に働く力を、投入
ばね蓄勢状態でＦｍａｘ、投入ばね放勢状態でＦｍｉｎ
とし、前記復帰ばねから前記第１の保持手段に働く力の
モーメントをＴとすると、Ｆｍｉｎ×Ｌ＜Ｔ＜Ｆｍａｘ
×Ｌの関係が成立するように構成されていることを特徴
とする。以上のような請求項３記載の発明では、投入ば
ねの放勢状態では、復帰ばねから第１の保持手段に働く
力のモーメントよりも、投入カムから働く力のモーメン
トの方が小さいので、投入ばねの放勢状態での第１の保
持手段の誤動作が確実に防止される。

【００１９】請求項４記載の発明は、請求項１〜３のい
ずれか１項に記載の開閉機器用電動ばね操作機構におい
て、回動位置に応じて、前記第１の保持手段に接して規
制位置に保持し、前記第１の保持手段から離れて規制位
置から解放するキャッチ部が設けられ、遮断状態におい
て前記キャッチ部を解放し、投入状態において前記キャ
ッチ部を拘束するインターロックが設けられていること
を特徴とする。以上のような構成を有する請求項４記載
の発明では、投入状態においてキャッチ部がインターロ
ックに拘束されて動作しないため、投入動作時における
第１の保持手段の誤動作を防ぐことができ、動作が安定
する。

【００２０】請求項５記載の発明は、請求項１〜４のい
ずれか１項に記載の開閉機器用ばね操作機構において、
前記第１の保持手段における前記被保持部材との接触面
に、レーザ焼入れ処理が施されていることを特徴とす
る。以上のような請求項５記載の発明では、第１の保持
手段と被保持部材との接触の繰返しによる変形が少なく
なるので、動作が安定し、耐久性が向上する。

【００２１】請求項６記載の発明は、前記遮断ばねの位
置を蓄勢状態に保持する保持位置と、前記遮断ばねの付
勢力を解放する解放位置との間を移動可能に設けられた
第２の保持手段と、解放位置にある前記第２の保持手段
が接する位置に設けられた第２の緩衝体とを有すること
を特徴とする。以上のような請求項６記載の発明では、
第２の保持手段が遮断ばねの保持を解除した時に、第２
の保持手段の運動が第２の緩衝体との接触によって緩衝
されるため、第１の保持手段の動作が安定し、遮断動作
の信頼性が向上する。

【００２２】請求項７記載の発明は、請求項６記載の開
閉機器用ばね操作機構において、前記第２の保持手段に
は、投入状態において遮断ばねの位置を保持するラッチ
部が回転自在に設けられ、投入動作時に、前記ラッチ部
と接する位置に第３の緩衝体が設けられていることを特
徴とする。以上のような請求項７記載の発明では、投入
動作の途中に、ラッチ部の回転運動が第３の緩衝体との
接触によって緩衝されるため、ラッチ部の動作が安定
し、遮断動作の信頼性が向上する。

【００２３】請求項８記載の発明は、前記投入ばねの放
勢とともに回動する投入カムと、前記投入カムに設けら
れた被保持部材と、前記被保持部材に接して前記投入カ
ムの移動を規制する規制位置と、前記被保持部材から離
れて前記投入カムを解放する解放位置との間を移動可能
に設けられた第１の保持手段と、前記投入カムの回動軸
に設けられた一方向クラッチとを有することを特徴とす
る。以上のような請求項８記載の発明では、投入カムが
一方向クラッチの作用により逆回転することがないの
で、投入動作時の振動が軽減され、可動部や支持部に働
く衝撃力を軽減できる。

【００２４】請求項９記載の発明は、前記投入ばね及び
前記遮断ばねの付勢力を、電極に伝達する出力レバーが
設けられ、前記出力レバーの一端が遮断状態において接
するダンパーが設けられ、前記ダンパーは、調整ねじに
より軸方向に移動可能に設けられていることを特徴とす
る。以上のような請求項９記載の発明では、調整ねじに
よって、ダンパーによる緩衝力が容易に調整可能とな
り、遮断動作時の振動が確実に軽減されるとともに、可
動部や支持部に働く衝撃力を軽減できる。

【００２５】請求項１０記載の発明は、前記投入ばね及
び前記遮断ばねの付勢力を、電極に伝達する出力レバー
が設けられ、前記遮断ばねはコイルばねであり、前記遮
断ばねに挿通された中空のパイプと、前記遮断ばねの一
端が当接するブロックとによってばね筒が構成され、前
記遮断ばねの他端が当接し、前記パイプの外周側を摺動
するばねガイドが設けられ、前記ばねガイドと前記出力
レバーとを連結するばねロッドが、前記パイプの内部に
軸方向に移動可能に設けられ、前記ブロックを支持する
固定用フランジが設けられていることを特徴とする。以
上のような請求項１０記載の発明では、ばね筒の一端の
ブロックが固定用フランジによって支持されているの
で、遮断動作時の振動が軽減されるとともに、可動部や
支持部に働く衝撃力を軽減できる。

【００２６】請求項１１記載の発明は、前記投入ばね及
び前記遮断ばねの付勢力を、電極に伝達する出力レバー
が設けられ、前記遮断ばねはコイルばねであり、前記遮
断ばねに挿通された中空のパイプと、前記遮断ばねの一
端が当接するブロックとによってばね筒が構成され、前
記遮断ばねの他端が当接し、前記パイプの外周側を摺動
するばねガイドが設けられ、前記ばねガイドと前記出力
レバーとを連結するばねロッドが、前記パイプの内部に
軸方向に移動可能に設けられ、前記遮断ばねの外周部
に、前記ばねガイドを貫通する複数のスタッドが設けら
れ、前記スタッドの一端は、前記ばね筒のブロックに着
脱可能に連結され、前記スタッドの他端は、スラストベ
アリングを介してばねガイドと接するナットによって保
持されていることを特徴とする。以上のような請求項１
１記載の発明では、ナットを回転することによって、ば
ねガイドが徐々に移動し、遮断ばねを蓄勢または放勢す
ることができる。これにより、組立て作業や点検作業を
安全に実施することができる。

【００２７】請求項１２記載の発明は、請求項１〜１１
のいずれか１項に記載の開閉機器用電動ばね操作機構に
おいて、前記投入ばねの一部を覆うフランジが設けられ
ていることを特徴とする。以上のような請求項１２記載
の発明では、フランジによって投入ばねの一部が覆われ
ているので、動作時の安全性が向上する。

【００２８】請求項１３記載の発明は、請求項１〜１２
のいずれか１項に記載の開閉機器用電動ばね操作機構に
おいて、前記投入ばねは渦巻ばねによって構成され、前
記投入ばねの両端には、固定板の両端が、それぞれ直接
又は間接に着脱可能に設けられていることを特徴とす
る。以上のような請求項１３記載の発明では、固定板を
連結した状態で投入ばねを徐々に蓄勢または放勢するこ
とによって、組立て作業や点検作業を安全に実施するこ
とができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】（１）第１の実施の形態…図１〜
図４ 請求項１〜１０及び１２記載の発明に対応する一つの実
施の形態を、図１〜４を参照して説明する。なお、図１
は本実施の形態の遮断状態における内部構造図、図２は
図１中の左側から見た側面図、図３は図１中のシープロ
ップ４９に働く力の作用線を示す図、図４は投入状態に
おける内部構造図である。

【００３０】１−１．第１の実施の形態の構成 まず、本実施の形態の構成を説明する。なお、図２に示
すように、本実施の形態においては、一対のフレーム３
１，３２の間に主要な部分が設けられているが、図１で
は内部の構造を示すために、フレーム３１，３２の図示
は省略している。

【００３１】１−１−１．蓄勢部、駆動部及び投入カム
の構成 蓄勢部、駆動部及び投入カムの構成を説明する。すなわ
ち、図２に示すように、電動機３３の出力歯車３４に
は、伝達歯車３５，３６及び大歯車３７が連結されてい
る。この大歯車３７には、投入ばね支え３８が固定さ
れ、投入ばね支え３８には、投入ばね３９の外周側の端
部が固定されている。従って、電動機３３の駆動力によ
り、大歯車３７と共に投入ばね支え３８及び投入ばね３
９の外周側端部が回転するように構成されている。な
お、１０２は大歯車３７の軸受けである。そして、電動
機３３には、投入ばね３９から伝わる力で反転しないよ
うに、図示しない一方向クラッチが内蔵されている。

【００３２】また、大歯車３７の軸内には、カム軸４０
ｂが貫通している。このカム軸４０ｂの一端には、その
直径方向に貫通した溝４０ｃが形成され、この溝４０ｃ
に、投入ばね３９の内周側端部が連結されている。そし
て、図１に示すように、カム軸４０ｂと、このカム軸４
０ｂの一端側に設けられたカム４０ａによって、投入カ
ム４０が構成されている。カム軸４０ｂは、軸受１０３
及び一方向クラッチ６１を介して、フレーム３１，３２
に回動可能に支持されている。一方向クラッチ６１は、
外周側に対して内周側が片方向にしか回転できない構造
であり、カム軸４０ｂは、図１における時計方向にのみ
回転可能に構成されている。さらに、カム軸４０ｂの一
端には、投入ばね３９の側面を覆うフランジ６２が連結
されている。

【００３３】一方、図１に示すように、回転自在に設け
られた出力軸４２ａに、レバー４２ｂが設けられること
によって出力レバー４２が構成されている。このレバー
４２ｂは、三方向に伸びた端部にそれぞれ連結ピン４２
ｃと、回転自在な連結ローラ４２ｄ，４２ｅが設けられ
ている。連結ローラ４２ｄは、投入カム４０のカム４０
ａの周囲に接離可能に設けられている。連結ローラ４２
ｅは、投入状態においてはオープロップ５２に設けられ
たラッチ５２ａに接し、遮断状態においては、後述する
ダンパー４３に接するように構成されている。また、連
結ピン４２ｃは、後述するばねロッド４４の一端に連結
されている。なお、出力軸４２ａには、図示しない開閉
機器の電極が連結されている。

【００３４】１−１−２．投入動作のトリガー機構の構
成 投入動作のトリガー機構は、図１及び図２に示すよう
に、投入カム４０の一端に回転軸方向に貫通するように
設けられたカムローラ４８、回転自在に支持された二股
形状のシープロップ４９、キャッチ５０及びソレノイド
５１によって構成されている。シープロップ４９の端部
には、カムローラ４８が接することにより、投入カム４
０の位置が保持されている。また、シープロップ４９に
おけるカムローラ４８に接する面には、レーザ焼入れ処
理が施され、部分的に大きな硬度が得られる構成となっ
ている。そして、シープロップ４９の他の１つの端部に
は、回転自在なローラ４９ａが設けられ、もう１つの端
部は回転軸４９ｂとなっている。

【００３５】１−１−３．緩衝体の構成 緩衝体８１は、回転自由に支持されたピン８１ａと、こ
のピン８１ａの外周側に設けられた緩衝材８１ｂによっ
て構成されている。この緩衝体８１は、シープロップ４
９が投入カム４０を保持している時には緩衝体８１に接
し、投入カム４０の保持を解除した時には緩衝体８１に
接する位置に配置されている。

【００３６】１−１−４．復帰ばねの構成 シープロップ４９の近傍には、一端が固定され、他端が
シープロップ４９に接した復帰ばね５６が設けられてい
る。ここで、図３に、図１中のシープロップ４９に働く
力の作用線を示す。すなわち、投入ばね３９から投入カ
ム４０とカムローラ４８を介してシープロップ４９に働
く力Ｆの大きさを、投入ばね蓄勢状態でＦｍａｘ、投入
ばね放勢状態でＦｍｉｎとする。そして、この力Ｆｍｉ
ｎ及びＦｍａｘの、シープロップ４９の回転中心に対す
るモーメントの腕の長さをＬとする。さらに、復帰ばね
５６からシープロップ４９に働く力の大きさをｆ、この
力ｆのシープロップ４９の回転中心に対するモーメント
の腕の長さをｈとする。

【００３７】すると、シープロップ４９が投入カム４０
を保持している時、復帰ばね５６からシープロップ４９
に働く力のモーメントＴは、次の式１によって求めるこ
とができる。

【００３８】

【数１】Ｔ＝ｆ×ｈ …式１ 本実施の形態においては、式１で求めた力のモーメント
Ｔと、前記のＦｍｉｎとＦｍａｘとの間に、次の式２の
関係が成立つように、復帰ばね５６の力ｆと、ｈの大き
さが構成されている。

【００３９】

【数２】Ｆｍｉｎ×Ｌ＜Ｔ＜Ｆｍａｘ×Ｌ …式２ これは、投入ばね蓄勢状態では、力のモーメントＴより
もカムローラ４８からシープロップ４９に働く力のモー
メントＦｍａｘ×Ｌの方が大きいが、投入ばね放勢状態
では、力のモーメントＴよりもカムローラ４８から働く
力のモーメントＦｍｉｎ×Ｌの方が小さくなるように構
成されていることを意味する。

【００４０】１−１−５．インターロックの構成 さらに、連結レバー４２には、インターロック６０の一
端が回転自由に連結されている。このインターロック６
０は、インターロックガイド６６に摺動可能に支持され
ている。インターロック６０の他端は、遮断状態におい
てはキャッチ５０から離れ、投入状態においてはキャッ
チ５０に接してキャッチ５０の動作を拘束するように構
成されている。

【００４１】１−１−６．遮断動作のトリガー機構 遮断動作のトリガー機構は、回動自在に支持されたオー
プロップ５２、キャッチ５４及びソレノイド５５によっ
て構成されている。オープロップ５２には、ラッチピン
５２ｂを介して回動するラッチ５２ａと、ローラ５２ｃ
及び回転軸５２ｄが設けられている。ラッチ５２ａは、
投入状態において出力レバー４２の連結ローラ４２ｅと
接することにより、出力レバー４２及び遮断ばね４６の
位置を保持するように構成されている。

【００４２】緩衝体８２，８３は、緩衝体８１と同様
に、回転自由に支持されたピン８２ａ，８３ａの外周側
に、緩衝材８２ｂ，８３ｂを設けることによって構成さ
れている。オープロップ５２は、出力レバー４２を保持
している時には緩衝体８２から離れ、出力レバー４２の
保持を解除した時には回転運動して緩衝体８２に接する
ように構成されている。また、ラッチ５２ａは、投入動
作の時に緩衝体８３に接するように構成されている。

【００４３】さらに、オープロップ５２の近傍には、一
端が固定され、他端がオープロップ５２に接した復帰ば
ね５７が設けられている。また、ラッチ５２ａの近傍に
は、一端が固定され、他端がオープロップ５２に接した
復帰ばね５８が設けられている。

【００４４】１−１−７．ダンパーの構成 また、上記のダンパー４３は、フレーム３２，３３の間
に固定されたダンパーブロック６３ａに、締結ベルト６
３ｂによって支持されている。このダンパーブロック６
３ａには、調整ねじ６３ｃが設けられ、この調整ねじ６
３ｃによって、ダンパー４３の位置を軸方向に移動でき
るように構成されている。

【００４５】１−１−８．遮断ばねの構成 遮断ばね４６は、中空のパイプ４７ａとブロック４７ｂ
によって構成されたばね筒４７に支持されている。この
ばね筒４７のパイプ４７ａの外周側には、ばねガイド４
５が摺動可能に設けられ、パイプ４７ａの内部には、ば
ねロッド４４が摺動可能に設けられている。

【００４６】そして、遮断ばね４６の一端はばねガイド
４５に接し、他端はブロック４７ｂに接している。ばね
ガイド４５は、ばねロッド４４を介して出力レバー４２
の連結ピン４２ｃに連結されている。さらに、ブロック
４７ｂには、固定用フランジ６４が連結され、この固定
用フランジ６４は、図示しない開閉機器のガスタンクや
架台等に支持されている。

【００４７】１−２．第１の実施の形態の作用 以上のような構成を有する本実施の形態の作用を、投入
ばねの蓄勢、投入動作と遮断ばねの蓄勢、遮断動作の順
に説明する。

【００４８】１−２−１．投入ばねの蓄勢 まず、電動機３３の出力歯車３４の駆動力は、伝達歯車
３５，３６により減速されて大歯車３７に伝達される。
そして、大歯車３７から投入ばね支え３８を介して伝達
された駆動力によって、投入ばね３９の外周側端部が投
入カム４０のカム軸４０ｂを中心にして、図１及び図３
中における反時計方向に回転し、蓄勢状態となる。この
時、投入ばね３９の内周側の端部が連結された投入カム
４０は、カムローラ４８を介してシープロップ４９の端
部に保持されている。

【００４９】１−２−２．投入動作と遮断ばねの蓄勢 以上のような投入ばね３９の蓄勢状態から、ソレノイド
５１に投入司令が入ると、ソレノイド５１の動作によっ
て、キャッチ５０が図１中の反時計方向に回転する。こ
こで、上述のように、投入ばね３９の蓄勢状態では、復
帰ばね５６からシープロップ４９に働く力のモーメント
Ｔよりも、投入ばね３９から投入カム４０とカムローラ
４８を介してシープロップ４９に働く力のモーメントで
あるＦｍａｘ×Ｌの方が大きい。このため、シープロッ
プ４９は図１中の反時計方向に回転する。

【００５０】すると、シープロップ４９によるカムロー
ラ４８の保持が外れ、投入カム４０の支持が解除される
ので、投入カム４０とともに、投入ばね３９の内周側の
端部が図１中の時計方向に回転し、投入ばね３９が放勢
する。この後、シープロップ４９は、緩衝体８１に接触
して回転運動が緩衝され、復帰ばね５６の作用により元
の位置に復帰する。なお、シープロップ４９におけるカ
ムローラ４８との接触面は、レーザ焼入れ処理が施され
ているので、変形が少ない。このため、接触を繰返して
も、カムローラ４８からシープロップ４９に働く力のモ
ーメントは安定する。

【００５１】また、投入ばね３９の放勢状態では、復帰
ばね５６からシープロップ４９に働く力のモーメントＴ
よりも、投入カム４０から働く力のモーメントＦｍｉｘ
×Ｌの方が小さい。このため、投入ばね３９の放勢状態
では、キャッチ５０が回転した場合でも、シープロップ
４９が図１中の反時計方向に回転して誤動作することは
ない。

【００５２】上記のように投入カム４０が回転すると、
出力レバー４２が図１中の反時計方向に回転する。する
と、出力レバー４２の出力軸４２ａには、図示しない開
閉機器の電極が連結されているので、この電極が駆動さ
れて投入状態となる。同時に、出力レバー４２の連結ピ
ン４２ｃには、連結ロッド４４と連結ロッド４５を介し
て遮断ばね４６が連結されているので、投入状態では、
図４に示すように、この遮断ばね４６が圧縮されて蓄勢
状態となる。

【００５３】この蓄勢状態は、投入動作の途中で、連結
ローラ４２ｅが以下のようにラッチ５２ａによって保持
される。すなわち、反時計方向に回動する出力レバー４
２によって移動する連結ローラ４２ｅが、ラッチ５２ａ
を図１中の時計方向に回転させる。この回転運動は、ラ
ッチ５２ａが緩衝体８３に接触することによって緩衝さ
れる。さらに、ラッチ５２ａは復帰ばね５８の作用によ
り短時間で元の位置に復帰して、図４に示すように、連
結ローラ４２ｅに当接して、連結レバー４２及び遮断ば
ね４６の位置を保持する。

【００５４】なお、投入カム４０のカム軸４０ｂには、
一方向クラッチ６１が設けられているため、投入カム４
０は図１中の時計方向にのみ回転し、反時計方向に回転
することはない。従って、出力レバー４２や開閉機器の
電極に過大な振動や衝撃力が伝わることはない。また、
投入ばね３９の側面は、フランジ６２によって覆われて
いるので、点検作動時等の安全性が確保される。

【００５５】さらに、出力レバー４２に連結されたイン
ターロック６０によって、キャッチ５０の回転運動は拘
束される。このため、投入状態では、投入ばねが放勢ま
たは蓄勢どちらの状態であっても、キャッチ５０が図１
中の反時計方向に回転して誤動作することはない。

【００５６】１−２−３．遮断動作以上のような投入状
態から、ソレノイド５５に遮断司令が入ると、ソレノイ
ド５５が動作して、キャッチ５４が図４中の時計方向に
回転する。そして、オープロップ５２とラッチ５２ａが
一体となって、図４中の時計方向に回転する。すると、
ラッチ５２ａが連結ローラ４２ｅから外れ、出力レバー
４２の支持が解除されるので、遮断ばね４６が放勢す
る。

【００５７】さらに、出力レバー４２は、遮断ばね４６
の付勢力によって、図１中の時計方向に回転する。する
と、出力軸４２ａに連結された図示しない開閉機器の電
極が駆動されて、遮断状態となる。この時、連結ローラ
４２ｅは、ダンパー４３に接触するので、出力レバー４
２の回転運動が緩衝される。この後、オープロップ５２
は、緩衝体８２に接触して回転運動が緩衝され、復帰ば
ね５７の作用によって元の位置に復帰する。

【００５８】ここで、ダンパー４３に接する調整ねじ６
３ｃを回転するとダンパー４３の位置は軸方向に移動
し、遮断動作時のダンパー４３による出力レバー４２へ
の緩衝力を最適な強さに調整することができる。これに
より、遮断動作時の振動と、可動部や支持部に働く衝撃
力が効率良く軽減される。また、ばね筒４７の一端が固
定フランジ６４によって開閉機器のガスタンクや架台等
に支持されているので、これによっても、遮断動作時の
振動や衝撃力が軽減される。

【００５９】１−３．第１の実施の形態の効果以上のよ
うな本実施の形態の効果は、以下の通りである。すなわ
ち、インターロック６０、一方向クラッチ６１及び復帰
ばね５６等によって、誤動作を防ぐことができるので、
信頼性が向上する。

【００６０】また、緩衝体８１，８２，８３、ダンパー
４３、固定フランジ６４等によって、動作時の振動や衝
撃力が軽減されるので、動作が安定し、信頼性、耐久性
が向上する。特に、調整ねじ６３ｃによって、ダンパー
４３の緩衝力を容易に調整することができるので、最適
な緩衝力を得られる。

【００６１】また、フランジ６２によって投入ばね３９
が覆われているので、点検作業時等の安全性が向上す
る。さらに、インターロック６０、一方向クラッチ６
１、復帰ばね５６、緩衝体８１，８２，８３、ダンパー
４３、固定フランジ６４及びフランジ６２等は、小形で
簡素な構成なので、装置全体の小形化とコストの節約が
実現できる。

【００６２】（２）第２の実施の形態…図５ 請求項１１記載の発明に対応する一つの実施の形態を、
図５を参照して説明する。なお、図５は遮断ばね４６の
周辺の構造を示す断面図であり、ばね筒２０１、ばねガ
イド２０２、スタッド２０３、スラストベアリング２０
４、ナット２０５以外の部材は、上記の第１の実施の形
態と同様なので、説明を省略する。

【００６３】２−１．第２の実施の形態の構成 まず、本実施の形態の構成を説明する。すなわち、図５
に示すように、遮断ばね４６を支持するばね筒２０１
は、中空のパイプ２０１ａとブロック２０１ｂによって
構成されている。このパイプ２０１ａの外周側には、ば
ねガイド２０２が摺動可能に設けられている。遮断ばね
４６は、その一端がばねガイド２０２に接し、他端がブ
ロック２０１ｂに接するように設けられている。そし
て、ばねガイド２０２は、パイプ２０１ａの内部に設け
られたばねロッド４４を介して、第１の実施の形態と同
様に出力レバー４２に連結されている。

【００６４】さらに、遮断ばね４６の外周側には、ばね
ガイド２０２を貫通するスタッド２０３が設けられてい
る。このスタッド２０３の一端は、ブロック２０１ｂに
取外し可能に連結され、他端はスラストベアリング２０
４を介してばねガイド２０２と接するナット２０５によ
って締結されている。

【００６５】２−２．第２の実施の形態の作用効果 以上のような構成を有する本実施の形態においては、ナ
ット２０５を回転することによってばねガイド２０２を
徐々に移動させて、遮断ばね４６を容易に蓄勢または放
勢することができる。従って、組立て作業や点検作業を
安全に実施することができる。また、作業時以外には、
スタッド２０３をブロック２０１ｂから取外しておくこ
とも可能である。

【００６６】（３）第３の実施の形態…図６ 請求項１３記載の発明に対応する一つの実施の形態を、
図６を参照して説明する。なお、図６は投入ばね３９の
周辺の構造を示す図であり、投入ばね支え２１０、固定
板２１１、ボルト２１２，２１３以外の部品は，上記の
第１の実施の形態と同様なので、説明を省略する。

【００６７】３−１．第３の実施の形態の構成 まず、本実施の形態の構成を説明する。すなわち、図６
に示すように、投入ばね３９の内周側の端部は、投入カ
ム４０に連結され、外周側の端部は、投入ばね支え２１
０を介して蓄勢用の大歯車３７に連結されている。そし
て、固定板２１１の一端が、ボルト２１２によって投入
ばね支え２１０に締結され、他端がボルト２１３によっ
て投入カム４０に締結されている。

【００６８】３−２．第３の実施の形態の作用効果 以上のような構成を有する本実施の形態においては、固
定板２１１を投入ばね支え２１０と投入カム４０に連結
した状態で大歯車３７を回転することにより、投入カム
４０を徐々に回転することができる。これにより、組立
て作業や点検作業を安全に実施することができる。ま
た、作業時以外には、固定板２１１を取外しておくこと
ができる。

【００６９】（４）他の実施の形態 本発明は上記の各実施の形態に限定されるものではな
い。例えば、請求項１３記載の発明に対応する他の実施
の形態として、投入カム４０のカム軸４０ｂにフランジ
を設け、このフランジと投入ばね支え３８を固定板によ
って連結しても、上記の第３の実施の形態と同様の作用
効果が得られる。

【００７０】また、上記の実施の形態における固定用フ
ランジ６４の連結する位置や形状は、支持する部品によ
って様々な応用例が考えられる。さらに、上記の実施の
形態におけるばねや緩衝体の構成や材料は自由に変更可
能である。例えば、復帰ばね５６，５７，５８を板ばね
とせず、コイルばねや皿ばね等、他の種類のばねで構成
しても同様の作用効果を得られる。

【００７１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、小
形簡略な構造で、信頼性、安全性が高い開閉機器用電動
ばね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】本発明の開閉機器用電動ばね操作機構の第１の
実施の形態の遮断状態を示す構造図である。

【図２】図１の実施の形態の側面図である。

【図３】図１の実施の形態におけるシープロップに働く
力を示す説明図である。

【図４】図１の実施の形態における投入状態を示す構造
図である。

【図５】本発明の開閉機器用電動ばね操作機構の第２の
実施の形態における遮断ばね部分を示す断面図である。

【図６】本発明の開閉機器用電動ばね操作機構の第３の
実施の形態における投入ばね部分を示す構造図である。

【図７】従来の電動ばね操作機構の一例を示す分解斜視
図である。

【符号の説明】

３１，３２…フレーム ３３…電動機 ３４…出力歯車 ３５，３６…伝達歯車 ３７…大歯車 ３８，２１０…投入ばね支え ３９…投入ばね ４０…投入カム ４２…出力レバー ４３…ダンパー ４４…ばねロッド ４５，２０２…ばねガイド ４６…遮断ばね ４７，２０１…ばね筒 ４８…カムローラ ４９…シープロップ ５０，５４…キャッチ ５１，５５…ソレノイド ５２…オープロップ ５６，５７，５８…復帰ばね ６０…インターロック ６１…一方向クラッチ ６２…フランジ ６４…固定フランジ ６５…インターロックピン ６６…インターロックガイド ８１，８２，８３…緩衝体 ９１，９２，９３…位置決めピン １０１，１０２，１０３，１０５…軸受 ２０３…スタッド ２０４…スラストベアリング ２０５…ナット ２１１…固定板 ２１２，２１３…ボルト

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動機の駆動力により蓄勢される投入ば
   ねと、前記投入ばねの放勢とともに蓄勢される遮断ばね
   とを有し、前記投入ばねにより投入され、前記遮断ばね
   により遮断される開閉機器に連結された開閉機器用電動
   ばね操作機構において、 前記投入ばねの放勢とともに駆動される投入カムと、 前記投入カムに設けられた被保持部材と、 前記被保持部材に接して前記投入カムの移動を規制する
   規制位置と、前記被保持部材から離れて前記投入カムを
   解放する解放位置との間を移動可能に設けられた第１の
   保持手段と、 解放位置にある前記第１の保持手段が接する位置に設け
   られた第１の緩衝体とを有することを特徴とする開閉機
   器用電動ばね操作機構。
2. 【請求項２】 前記第１の保持手段を規制位置側に付勢
   する復帰ばねが設けられていることを特徴とする請求項
   １記載の開閉機器用電動ばね操作機構。
3. 【請求項３】 前記第１の保持手段は回動自在に設けら
   れ、 前記被保持部材から前記第１の保持手段に働く力の、前
   記第１の保持手段の回動中心に対するモーメントの腕の
   長さをＬとし、投入ばねから投入カムを介して前記第１
   の保持手段に働く力を、投入ばね蓄勢状態でＦｍａｘ、
   投入ばね放勢状態でＦｍｉｎとし、前記復帰ばねから前
   記第１の保持手段に働く力のモーメントをＴとすると、 Ｆｍｉｎ×Ｌ＜Ｔ＜Ｆｍａｘ×Ｌ の関係が成立するように構成されていることを特徴とす
   る請求項２記載の開閉機器用電動ばね操作機構。
4. 【請求項４】 回動位置に応じて、前記第１の保持手段
   に接して規制位置に保持し、前記第１の保持手段から離
   れて規制位置から解放するキャッチ部が設けられ、 遮断状態において前記キャッチ部を解放し、投入状態に
   おいて前記キャッチ部を拘束するインターロックが設け
   られていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１
   項に記載の開閉機器用電動ばね操作機構。
5. 【請求項５】 前記第１の保持手段における前記被保持
   部材との接触面に、レーザ焼入れ処理が施されているこ
   とを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の開
   閉機器用電動ばね操作機構。
6. 【請求項６】 電動機の駆動力により蓄勢される投入ば
   ねと、前記投入ばねの放勢とともに蓄勢される遮断ばね
   とを有し、前記投入ばねにより投入され、前記遮断ばね
   により遮断される開閉機器に連結された開閉機器用電動
   ばね操作機構において、 前記遮断ばねの位置を蓄勢状態に保持する保持位置と、
   前記遮断ばねの付勢力を解放する解放位置との間を移動
   可能に設けられた第２の保持手段と、 解放位置にある前記第２の保持手段が接する位置に設け
   られた第２の緩衝体とを有することを特徴とする開閉機
   器用電動ばね操作機構。
7. 【請求項７】 前記第２の保持手段には、投入状態にお
   いて遮断ばねの位置を保持するラッチ部が回転自在に設
   けられ、 投入動作時に、前記ラッチ部と接する位置に第３の緩衝
   体が設けられていることを特徴とする請求項６記載の開
   閉機器用電動ばね操作機構。
8. 【請求項８】 電動機の駆動力により蓄勢される投入ば
   ねと、前記投入ばねの放勢とともに蓄勢される遮断ばね
   とを有し、前記投入ばねにより投入され、前記遮断ばね
   により遮断される開閉機器に連結された開閉機器用電動
   ばね操作機構において、 前記投入ばねの放勢とともに回動する投入カムと、 前記投入カムに設けられた被保持部材と、 前記被保持部材に接して前記投入カムの移動を規制する
   規制位置と、前記被保持部材から離れて前記投入カムを
   解放する解放位置との間を移動可能に設けられた第１の
   保持手段と、 前記投入カムの回動軸に設けられた一方向クラッチとを
   有することを特徴とする開閉機器用電動ばね操作機構。
9. 【請求項９】 電動機の駆動力により蓄勢される投入ば
   ねと、前記投入ばねの放勢とともに蓄勢される遮断ばね
   とを有し、前記投入ばねにより投入され、前記遮断ばね
   により遮断される開閉機器に連結された開閉機器用電動
   ばね操作機構において、 前記投入ばね及び前記遮断ばねの付勢力を、電極に伝達
   する出力レバーが設けられ、 前記出力レバーの一端が遮断状態において接するダンパ
   ーが設けられ、 前記ダンパーは、調整ねじにより軸方向に移動可能に設
   けられていることを特徴とする開閉機器用電動ばね操作
   機構。
10. 【請求項１０】 電動機の駆動力により蓄勢される投入
    ばねと、前記投入ばねの放勢とともに蓄勢される遮断ば
    ねとを有し、前記投入ばねにより投入され、前記遮断ば
    ねにより遮断される開閉機器に連結された開閉機器用電
    動ばね操作機構において、 前記投入ばね及び前記遮断ばねの付勢力を、電極に伝達
    する出力レバーが設けられ、 前記遮断ばねはコイルばねであり、 前記遮断ばねに挿通された中空のパイプと、前記遮断ば
    ねの一端が当接するブロックとによってばね筒が構成さ
    れ、 前記遮断ばねの他端が当接し、前記パイプの外周側を摺
    動するばねガイドが設けられ、 前記ばねガイドと前記出力レバーとを連結するばねロッ
    ドが、前記パイプの内部に軸方向に移動可能に設けら
    れ、 前記ブロックを支持する固定用フランジが設けられてい
    ることを特徴とする開閉機器用電動ばね操作機構。
11. 【請求項１１】 電動機の駆動力により蓄勢される投入
    ばねと、前記投入ばねの放勢とともに蓄勢される遮断ば
    ねとを有し、前記投入ばねにより投入され、前記遮断ば
    ねにより遮断される開閉機器に連結された開閉機器用電
    動ばね操作機構において、 前記投入ばね及び前記遮断ばねの付勢力を、電極に伝達
    する出力レバーが設けられ、 前記遮断ばねはコイルばねであり、 前記遮断ばねに挿通された中空のパイプと、前記遮断ば
    ねの一端が当接するブロックとによってばね筒が構成さ
    れ、 前記遮断ばねの他端が当接し、前記パイプの外周側を摺
    動するばねガイドが設けられ、 前記ばねガイドと前記出力レバーとを連結するばねロッ
    ドが、前記パイプの内部に軸方向に移動可能に設けら
    れ、 前記遮断ばねの外周部に、前記ばねガイドを貫通する複
    数のスタッドが設けられ、 前記スタッドの一端は、前記ばね筒のブロックに着脱可
    能に連結され、 前記スタッドの他端は、スラストベアリングを介してば
    ねガイドと接するナットによって保持されていることを
    特徴とする開閉機器用電動ばね操作機構。
12. 【請求項１２】 前記投入ばねの一部を覆うフランジが
    設けられていることを特徴とする請求項１〜１１のいず
    れか１項に記載の開閉機器用電動ばね操作機構。
13. 【請求項１３】 前記投入ばねは渦巻ばねによって構成
    され、 前記投入ばねの両端には、固定板の両端が、それぞれ直
    接又は間接に着脱可能に設けられていることを特徴とす
    る請求項１〜１２のいずれか１項に記載の開閉機器用電
    動ばね操作機構。