JP2008091254A - 開閉器の操作機構 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷力を増加させた場合でも多頻度開閉を可能とし、信頼性の高い開閉操作を得る。
【解決手段】操作機構の箱体５１に固定ピン５５で固定された第１のリンク５４と、第１のリンク５４に連結された第２のリンク５６と、第２のリンク５６に連結された第３のリンク５８と、この第２のリンク５６の中間部に設けたベアリング６１に当接して投入操作を行う駆動操作ロッド５３と、第３のリンク５に連結された駆動ブロック６３と、この第３リンク５８に設けられる投入保持キャッチ７８およびトリップキャッチ８３と、駆動ブロック６３に連結された第４のリンク６６と、この駆動ブロック６３に設けられた開路バネ７４と、第４のリンク６６に連結された内部ブロック７０と、内部ブロック７０に設けられたワイプバネ７３とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、遮断器など開閉器を開閉操作する開閉器の操作機構に関する。

従来、遮断器など開閉器を開閉操作する操作機構においては、操作機構から真空バルブまでを連結しているリンク機構部を直線運動させ、強い操作力が伝達されるようにしている（例えば、特許文献１参照）。

このような操作機構を図９に示す。図９に示すように、リンク機構部には、図示しないリニアガイドで直線的に上下方向に移動する上部駆動ブロック１と下部駆動ブロック２とが設けられている。下部駆動ブロック２の一端には、下部リンク３の一方端が可動ピン４で連結され、他方端が三角形状の三角リンク５の底辺部にベアリング６を有する可動ピン７で連結されている。三角リンク５の頂部には、上部駆動ブロック１の一端が可動ピン８で連結されている。三角リンク５の底辺部の他端には、ベアリング９を有する可動ピン１０が設けられている。

ここで、ベアリング６は、初期状態で可動ピン４、７の中心点を結ぶ直線上から図示右側に若干ずれている。ベアリング６の側方には、投入動作時にこのベアリング６に対接する保持ブロック１１が設けられ、図示右方向に移動できるようになっている。移動後には、復帰もできるようになっている。保持ブロック１１には、トリップキャッチ１２とこのトリップキャッチ１２を動作させるトリップコイル１３とが設けられ、上述のように保持ブロック１１を移動させるものとなっている。また、回転自在のベアリング９には、投入保持キャッチ１４が対接されている。

上部駆動ブロック１には、可動ピン１５を介してターンバックル方式で伸縮可能な操作ロッド１６が連結され、L字状のメインシャフト１７に可動ピン１８で連結されている。メインシャフト１７には、一方に開路バネ１９、他方にワイプバネ２０が連結されている。メインシャフト１７は、固定ピン２１を支点として回動する。また、ワイプバネ２０を介して連結された絶縁操作ロッド２２には、移動方向を図示水平方向から垂直方向に変換するスコットラッセル機構２３が連結され、可動軸２４に連結された真空バルブ２５の接点２６を開閉するようになっている。

下部駆動ブロック２の他端には、操作ロッド２７が固定され、駆動源であるソレノイドコイル２８により図示上下方向に移動するようになっている。

開閉動作は次のように行われる。開極状態で投入指令が入力されると、ソレノイドコイル２８が励磁され、操作ロッド２７が図示上方に移動し、下部駆動ブロック２を押し上げる。これにより、下部駆動ブロック２に連結している下部リンク３、三角リンク５および上部駆動ブロック１も同時に図示上方に移動する。このとき、下部駆動ブロック２、上部駆動ブロック１は、図示しないリニアガイドで直線的に移動し、三角リンク５に設けたベアリング６も保持ブロック１１側に多少の力を受けながら直線的に移動する。

上部駆動ブロック１が上方に移動すると、メインシャフト１７が固定ピン２１を支点として時計方向に回動する。これにより、絶縁操作ロッド２２が図示右方向に移動し、スコットラッセル機構２３を介して可動軸２４を図示下方へ移動させ、接点２６が閉極して投入動作が行われる。投入完了時には、ベアリング９が投入保持キャッチ１４と係合する。また、ベアリング６が保持ブロック１１を横方向（図示右方向）に押す状態で、ワイプバネ２０のバネ力および開路バネ１９のバネ力を受ける。保持ブロック１１は、トリップキャッチ１２で係合されている。

一方、投入状態でトリップ指令が入力されると、トリップコイル１３が励磁され、トリップキャッチ１２の係合が外れ、保持ブロック１１が図示右方向に移動する。すると、三角リング５の底辺部も図示右方向に移動し、投入保持キャッチ１４とベアリング９の係合が外れる。投入保持キャッチ１４が外れると、下部リンク３と三角リンク５は、逆くの字状に折れ曲がり、上部駆動ブロック１、下部駆動ブロック２は、図示下方に移動する。

これにより、上部駆動ブロック１に連結されているメインシャフト１７が固定ピン２１を支点として反時計方向に回動する。絶縁操作ロッド２２、スコットラッセル機構２３も順次動作し、可動軸２４が図示上方に移動し、接点２６が開極する。開極完了時には、保持ブロック１１は初期状態に復帰し、前述のように、ベアリング６の側方に対接する。このようにして真空バルブ２５の開閉操作がなされる。
特開平１０−２７５３１号公報 （第３〜４ページ、図１）

上記の従来の開閉器の操作機構においては、次のような問題がある。
ソレノイドコイル２８を励磁すると、上部駆動ブロック１や下部駆動ブロック２などが直線移動し、摩擦の発生が抑制され、多頻度動作に耐用可能となっている。しかしながら、直線移動させることにより、メインシャフト１７は開閉動作時にワイプバネ２０、開路バネ１９などバネ力の負荷力を受けた状態で回動する。このため、このような負荷力に勝る非常に大きな操作力をソレノイドコイル２８で発生させる必要があり、負荷力の異なる種々の開閉器に適用することが困難となっていた。特に、負荷力を増加させたものへの適用が困難であった。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、負荷力を増加させた場合でも多頻度開閉を可能とし、信頼性の高い開閉操作が行える開閉器の操作機構を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の開閉器の操作機構は、操作機構の箱体に固定ピンで固定された回動自在の第１のリンクと、前記第１のリンクに可動ピンで連結された第２のリンクと、前記第２のリンクに可動ピンで連結された第３のリンクと、この第２のリンクの中間部に設けたベアリングに当接して投入操作を行う駆動操作ロッドと、前記第３のリンクに可動ピンで連結された直線移動する駆動ブロックと、この第３リンクに設けられるとともに、投入状態を保持する投入保持キャッチおよび開極動作を直ちに実行するトリップキャッチと、前記駆動ブロックに可動ピンで連結された第４のリンクと、この駆動ブロックに設けられた開路バネと、前記第４のリンクに可動ピンで連結されるとともに、前記駆動ブロックの移動方向に対して直交方向に移動する内部ブロックと、前記内部ブロックに設けられるとともに、真空バルブに連結されるワイプバネとを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、開路バネを設けた駆動ブロックおよびワイプバネを設けた内部ブロックを複数のリンクで連結しているので、開路バネやワイプバネなどの負荷力が駆動ブロックや内部ブロックおよびリンクなどに分散、制御され、多頻度開閉を可能とする信頼性の高い開閉器の操作機構とすることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

先ず、本発明の実施例１に係る開閉器の操作機構を図１乃至図３を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る開極状態にある開閉器の操作機構の構成を示す側面図、図２は、本発明の実施例１に係る投入状態にある開閉器の操作機構の構成を示す側面図、図３は、本発明の実施例１に係る投入状態から開極状態にさせるときの開閉器の操作機構の構成を示す側面図である。なお、各図において、従来と同様の構成部分については、同一符号を付した。

図１に示すように、開閉器の操作機構は、図示下部の投入時の操作力を発生させる操作機構部５０ａ、操作機構部５０ａに連結された図示上部左側のリンク機構部５０ｂ、リンク機構部５０ｂに連結される図示左側の開閉部５０ｃから構成されている。

操作機構部５０ａには、箱体５１の底部に固定され、必要な操作力を発生させるソレノイドコイル５２、ソレノイドコイル５２を励磁することにより図示上方向に移動する非磁性体の駆動操作ロッド５３が設けられている。

リンク機構部５０ｂには、箱体５１の底部に、第１のリンク５４の一方端が固定ピン５５で回動自在に設けられている。第１のリンク５４の他方端には、第２のリンク５６の一方端が可動ピン５７で連結されている。第２のリンク５６の他方端には、長尺の第３のリンク５８の一方端が回転自在のベアリング５９を設けた可動ピン６０で連結されている。また、第２のリンク５６の中間部には、回転自在のベアリング６１を設けた可動ピン６２が取り付けられ、ベアリング６１が回転する中心軸と駆動操作ロッド５３の中心軸とが直交するように配置されている。

第３のリンク５８の他方端の箱体５１外には、駆動ブロック６３が可動ピン６４で連結されている。駆動ブロック６３は、リニアガイド６５に沿って、図示上下方向に直線的に移動できるようになっている。また、駆動ブロック６３には、第４のリンク６６の一方端が可動ピン６７で連結されている。第４のリンク６６の他方端には、箱体５１の上部に固定された上部ブロック６８の溝６９内を移動する内部ブロック７０が可動ピン７１で連結されている。可動ピン７１には、ベアリング７２が設けられ、溝６９内を内部ブロック７０が容易に移動できるようになっている。

ここで、内部ブロック７０は、第４のリンク６６で移動方向が変換され、図示左右方向に移動する。即ち、駆動ブロック６３の移動方向に対して、直交する移動方向となる。また、内部ブロック７０には、開閉部５０ｃが投入されたとき、接触荷重を加えるワイプバネ７３が設けられている。駆動ブロック６３には、開閉部５０ｃを開極させるための開路バネ７４が設けられている。

第３のリンク５８の中間部には、ベアリング７５を設けた可動ピン７６が取り付けられている。ベアリング７５には、固定ピン７７を支点として回動する投入保持キャッチ７８が係合されるようになっており、開閉部５０ｃの投入時に、この状態を保持することができる。

一方、第３のリンク５８の一方端に設けたベアリング５９には、保持ブロック７９が対接しており、開閉部５０ｃの開極時に、保持ブロック７９はベアリング５９により図示右方向に押されている。保持ブロック７９には、リニアガイド８０が設けられ、図示左右方向に直線移動できるようになっている。また、保持ブロック７９を初期状態（開極）に戻すための復帰バネ８１が設けられている。保持ブロック７９端には、ローラ８２が設けられ、トリップキャッチ８３と係合される。トリップキャッチ８３は、固定ピン８４を支点として回動し、トリップコイル８５によって移動する可動軸８６が連結されている。このトリップコイル８５によって開極動作を直ちに実行することができる。

開閉部５０ｃには、ワイプバネ７３を介して連結された絶縁操作ロッド２２が設けられ、移動方向を図示水平方向から垂直方向に変換するスコットラッセル機構２３が連結されている。スコットラッセル機構２３には、真空バルブ２５の可動軸２４が連結され、接点２６の開閉が行われる。

次に、開閉動作を説明する。投入動作では、図２に示すように、投入指令によりソレノイドコイル５２が励磁されると、駆動操作ロッド５３が図示上方へ駆動し、ベアリング６１に当接し、第２のリンク５６の他方端のベアリング５９が図示上方に押し上げられる。ベアリング５９が押し上げられることで、連結されている第３のリンク５８、可動ピン６４も動作し、駆動ブロック６３が図示上方に押し上げられる。駆動ブロック６３は、リニアガイド６５によりガイドされて移動するので、上方向に直線的に移動する。

駆動ブロック６３が上方向に移動すると、第４のリンク６６が動作し、内部ブロック７０が図示右方向に移動する。内部ブロック７０は、可動ピン７１に設けられたベアリング７２が溝６９に沿って移動するため、直線的に移動する。これにより、絶縁操作ロッド２２が右方向に移動し、スコットラッセル機構２３で移動方向が変換され、可動軸２４が図示下方向に移動し、接点２６が投入される。投入後、ワイプバネ７３により接点２６に接触荷重が加わる。

開極動作では、開極指令によりトリップコイル８５が励磁されると、トリップキャッチ８３が回動し、ローラ８２との係合が外れる。すると、開路バネ７４のバネ力により、保持ブロック７９がベアリング５９に押されて図示右方向に移動し、投入保持キャッチ７８とベアリング７５との係合が外れ、第３のリンク５８が図示下方向に移動する。これにより、駆動ブロック６３が図示下方向に押し下げられ、内部ブロック７０、絶縁操作ロッド２２、可動軸２４がそれぞれ移動し、接点２６が開極する。

ここで、投入状態から開極指令が入った直後の動作を図３を参照して説明する。図３に示すように、トリップキャッチ８３が回動すると、ベアリング５９が保持ブロック７９を図示右方向に押す。保持ブロック７９が図示右方向に移動すると、第３のリンク５８が可動ピン６４を支点として図示右方向に少し傾く。同時に、第１のリンク５４と第２のリンク５６とが伸びるように移動し、ベアリング７５と投入保持キャッチ７８との係合が外れる。すると、開路バネ７４のバネ力で開極状態になる。

ここで、ベアリング６１は図示上方に移動しているので、ソレノイドコイル５２が励磁されても、駆動操作ロッド５３がベアリング６１に当接することができない。これは、開極動作中に投入指令があってソレノイドコイル５２が励磁されても、その駆動力は伝達されず投入動作ができないことになる。

上記実施例１の開閉器の操作機構によれば、箱体５１に固定ピン５５で回動自在に第１のリンク５４を固定し、この第１のリンク５４に第２のリンク５６を可動ピン５７で連結し、この第２のリンク５６に第３のリンク５８を可動ピン６０で連結し、この第３のリンク５８に直線移動する駆動ブロック６３を可動ピン６４で連結するとともに開路バネ７４を設け、駆動ブロック６３に第４のリンク６６を可動ピン６７で連結するとともに、ワイプバネ７３を設けて真空バルブ２５の開閉操作を行っているので、開路バネ７４、ワイプバネ７３の負荷力を駆動ブロック６３や第４リンク６６などに分散、制御することができ、負荷力を変化させた真空バルブ２５においても、それぞれのリンク５４、５６、５８、６６やブロック６３、７０を適用することができ、多頻度開閉を可能とする信頼性の高い開閉操作を行うことができる。

次に、本発明の実施例２に係る開閉器の操作機構を図４乃至図６を参照して説明する。図４は、本発明の実施例２に係る開極状態にある開閉器の操作機構の構成を示す側面図、図５は、本発明の実施例２に係る開閉器の操作機構の全体の負荷力を説明する図、図６は、本発明の実施例２に係る開閉器の操作機構の開路バネのバネ力を説明する図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、ワイプバネ部に第１の開路バネを設けたことである。図４において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図４に示すように、内部ブロック７０に設けられているワイプバネ７３の部分に、内部ブロック７０を図示左方向の開路方向に移動させるように付勢した第１の開路バネ９０を設けている。これにより、開路バネ７４と第１の開路バネ９０とで真空バルブ２５の接点２６間を開極することになる。

第１の開路バネ９０を追加することによる全体の負荷力を図５に示す。図５に示すように、第１の開路バネ９０を追加する前には、点線で示すように、開極状態から徐々に負荷力が上昇し、Ａ点で接点２６が接触して急激に上昇し、その後投入状態となってワイプバネ７３により接触荷重が保持され、投入が完了する特性となる。これに対し、第１の開路バネ９０を追加すると、実線で示すようになり、相対的に負荷力が低下する。

これは、図６に示すように、開路バネ７４のバネ力は点線で示すように直線的に上昇する特性であったが、第１の開路バネ９０を追加することにより、実線で示すように、若干低下するような特性となるためである。

これにより、開路バネ７４のバネ力を抑制することができる。即ち、開極状態を保持するバネ力が抑制されるので、投入に必要な操作力を低減することができ、ソレノイドコイル５２の通電電流を抑制することができる。

上記実施例２の開閉器の操作機構によれば、実施例１による効果のほかに、投入するための操作力を低減することができ、投入による衝撃を緩和させることができる。

次に、本発明の実施例３に係る開閉器の操作機構を図７および図８を参照して説明する。図７は、本発明の実施例３に係る開極状態にある開閉器の操作機構の構成を示す側面図、図８は、本発明の実施例３に係る開閉器の操作機構の全体の負荷力を説明する図である。なお、この実施例３が実施例２と異なる点は、衝撃緩和バネを設けたことである。図７において、実施例２と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図７に示すように、リニアガイド６５に衝撃緩和バネ９５を設け、投入完了点付近での操作力を衝撃緩和バネ９５で吸収するようにしている。即ち、衝撃緩和バネ９５は、駆動ブロック６３の移動速度を抑制するバネ力を有するものとなる。図８に示すように、二点鎖線で示す投入操作力を、実線で示すようなバネ力を有する衝撃緩和バネ９５で吸収するようにしている。

上記実施例３の開閉器の操作機構によれば、実施例２による効果のほかに、投入時の衝撃を緩和することができるとともに、衝撃緩和バネ９５のバネ力で開極させるときの動作開始を速め、開極速度を向上させることができる。

本発明の実施例１に係る開極状態にある開閉器の操作機構の構成を示す側面図。 本発明の実施例１に係る投入状態にある開閉器の操作機構の構成を示す側面図。 本発明の実施例１に係る投入状態から開極状態にさせるときの開閉器の操作機構の構成を示す側面図。 本発明の実施例２に係る開極状態にある開閉器の操作機構の構成を示す側面図。 本発明の実施例２に係る開閉器の操作機構の全体の負荷力を説明する図。 本発明の実施例２に係る開閉器の操作機構の開路バネのバネ力を説明する図。 本発明の実施例３に係る開極状態にある開閉器の操作機構の構成を示す側面図。 本発明の実施例３に係る開閉器の操作機構の全体の負荷力を説明する図。 従来の開閉器の操作機構の構成を示す側面図。

符号の説明

１ 上部駆動ブロック
２ 下部駆動ブロック
３ 下部リンク
４、７、８、１０、１５、１８、５７、６０、６２、６４、６７、７１、７６ 可動ピン
５ 三角リンク
６、９、５９、６１、７２、７５ ベアリング
１１、７９ 保持ブロック
１２、８３ トリップキャッチ
１３、８５ トリップコイル
１４、７８ 投入保持キャッチ
１６、２７ 操作ロッド
１７ メインシャフト
１９、７４ 開路バネ
２０、７３ ワイプバネ
２１、５５、７７、８４ 固定ピン
２２ 絶縁操作ロッド
２３ スコットラッセル機構
２４、８６ 可動軸
２５ 真空バルブ
２６ 接点
２８、５２ ソレノイドコイル
５０ａ 操作機構部
５０ｂ リンク機構部
５０ｃ 開閉部
５１ 箱体
５３ 駆動操作ロッド
５４ 第１のリンク
５６ 第２のリンク
５８ 第３のリンク
６３ 駆動ブロック
６５、８０ リニアガイド
６６ 第４のリンク
６８ 上部ブロック
６９ 溝
７０ 内部ブロック
８１ 復帰バネ
８２ ローラ
９０ 第１の開路バネ
９５ 衝撃緩和バネ

Claims (4)

1. 操作機構の箱体に固定ピンで固定された回動自在の第１のリンクと、
   前記第１のリンクに可動ピンで連結された第２のリンクと、
   前記第２のリンクに可動ピンで連結された第３のリンクと、
   この第２のリンクの中間部に設けたベアリングに当接して投入操作を行う駆動操作ロッドと、
   前記第３のリンクに可動ピンで連結された直線移動する駆動ブロックと、
   この第３リンクに設けられるとともに、投入状態を保持する投入保持キャッチおよび開極動作を直ちに実行するトリップキャッチと、
   前記駆動ブロックに可動ピンで連結された第４のリンクと、
   この駆動ブロックに設けられた開路バネと、
   前記第４のリンクに可動ピンで連結されるとともに、前記駆動ブロックの移動方向に対して直交方向に移動する内部ブロックと、
   前記内部ブロックに設けられるとともに、真空バルブに連結されるワイプバネとを備えたことを特徴とする開閉器の操作機構。
2. 前記開路バネが動作して開極動作を始めたとき、前記第１から第４までのリンクが動作し、前記第２のリンクに設けられた前記ベアリングが前記駆動操作ロッドに当接できないまで移動することを特徴とする請求項１に記載の開閉器の操作機構。
3. 前記内部ブロックに開路方向に付勢された第１の開路バネを設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の開閉器の操作機構。
4. 前記真空バルブを投入するとき、前記駆動ブロックの移動速度を抑制するようなバネ力を有する衝撃緩和バネを前記駆動ブロックに設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の開閉器の操作機構。

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