JP3279036B2 - 遮断器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は遮断器に関し、操作部に
改良を加えたものである。

【０００２】

【従来の技術】鉄道用の機関車や電車には図５に示す構
成の遮断器が用いられる。図中、１，２は支持碍子、３
は保護碍子、４は真空インタラプタ、５，６は主回路端
子、７は支持金具、８は絶縁ロッド、９は点検カバー、
１０は正面カバー、１１はベース、１２は右端のみが絶
縁ロッド８に回動自在に連結されて左端がフリーのレバ
ー、１３は支えレバーストッパ、１４は操作シリンダ、
１４ａはロッド、１５は主レバー、１６は遮断ばねであ
る。このほか、操作シリンダ１４へ圧縮空気を送るため
の図示しないコンプレッサと空気タンクとが配管を介し
て連結されている。

【０００３】真空インタラプタ４を投入するには、空気
タンクから操作シリンダ１４へ空気を送り込むことによ
ってロッド１４ａを図５中の上方へ押し出す。すると、
左端が左下へ向かって斜めに垂れ下がっていたレバー１
２の左端が、ロッド１４ａによって上方へ押される。こ
のとき支えレバーストッパ１３が存在することによりレ
バー１２の右端が絶縁ロッド８を右方へ押して真空イン
タラプタ４を投入し、図５のようにレバー１２と絶縁ロ
ッド８とが同一直線上に位置することで投入状態が維持
される。

【０００４】逆に、真空インタラプタ４を遮断するに
は、図示しない引き外しコイルにより支えレバーストッ
パ１３を図５の位置から反時計方向へ少し回動させる。
すると、遮断ばね１６の放勢力により主レバー１５が時
計方向へ回動すると同時にレバー１２の左端が自重で下
がる。このとき、真空インタラプタ４は遮断状態とな
る。このあと支えレバーストッパ１３を時計方向へ回動
させて鉛直軸に沿うように元に戻せばレバー１２の左端
が支えレバーストッパ１３の右下に当接し、投入準備が
完了した状態となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、圧縮空気を
利用して駆動する構成であるため、コンプレッサ，空気
タンク，配管が必要になってコスト高になり、しかも圧
縮空気を送り込むために開閉動作時の操作音が大きい。
また、万が一にも圧縮空気がなくなってしまった場合
は、機構上より手動による投入手段を設けるのが困難な
ことから、真空インタラプタを投入することができな
い。更に、ピストンや制御弁などの空気操作機構の部分
に、パッキンの交換や圧縮空気中の水分により発錆した
部分の補修や部品交換など定期的な分解，点検が頻繁
（例えば３年毎）に必要である。

【０００６】そこで本発明は、斯る課題を解決した遮断
器を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】斯る目的を達成するため
の本発明の構成は、カム軸と、モータと、投入カムと、
投入ばねと、リミットスイッチと、投入フックと、操作
軸と、投入レバーと、遮断ばねと、トリップフックとを
有する遮断器であって、カム軸は、ワンウェイクラッチ
を介して一方向へのみ回転自在に支持されるとともに投
入カムと爪車とが固着され、モータは、出力軸の偏心し
た位置に送り爪の一端を回転自在に支持すると共に他端
を前記爪車に係合させ、投入ばねは、カム軸に一端が固
着されたクランクの他端と固定部との間に設け、リミッ
トスイッチは、前記モータと電源との間に接続されると
ともに、ドグがカム軸に固着された開閉カムと係合し、
投入フックは、回動自在に設けられるとともに、カム軸
に固着されたストップレバーと係合し、操作軸は、カム
軸と略平行な状態でかつ回動自在に支持され、投入レバ
ーは、中間部が操作軸に固着されるとともに一端が遮断
部に連動連結され、他端が前記投入カムの近傍に配置さ
れ、遮断ばねは、一端が操作軸に固着された蓄勢レバー
の他端と固定部との間に設けられ、トリップフックは、
回動自在に支持されるとともに、操作軸に固着された保
持レバーの先端と係合することを特徴とする。

【０００８】

【作用】モータの出力軸が回転することにより送り爪の
先端が少しずつ爪車を回しながら投入ばねを蓄勢し、ク
ランクが上死点を過ぎるとストップレバーが投入フック
に係合して投入準備が完了する。

【０００９】投入フックを回動させると、投入ばねが放
勢して投入カムが投入レバーの一端をたたき遮断部が投
入される。それと同時に遮断ばねが蓄勢され、保持レバ
ーがトリップフックに係合して投入状態が保持される。

【００１０】トリップフックを回動させると、遮断ばね
が放勢することによって遮断部が遮断される。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。

【００１２】本発明による遮断器の全体の構成を、図４
に示す。本発明では図中の正面カバー１０の内部のみが
従来と異なる。正面カバー１０の内部以外は、形状は異
なるが従来と同じなので、従来と同一部分には同一符号
を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。

【００１３】正面カバー１０の内部の構造を図１に示
す。図のように、カム軸２０がワンウェイクラッチ２１
を介して反時計方向へのみ回転しうるように回転自在に
支持される。そして、カム軸２０に円周に沿って半径寸
法が順次に大きくなる投入カム２２と外周面に爪を有す
る爪車２３とが固着されている。

【００１４】このカム軸２０を反時計方向へ少しずつ回
動させるためにモータ２４が設けられる。モータ２４の
出力軸２４ａにおける偏心した位置には出力軸２４ａと
直角な方向へ伸びる送り爪２５の一端が回動自在に結合
されており、送り爪２５の他端は爪車２３の爪と係合し
ている。

【００１５】カム軸２０における１回転のうちの図１に
破線の矢印で示す半回転はモータ２４によってゆっくり
行われ、実線の矢印で示す残りの反回転は高速で行われ
るようにするため、投入ばね２６が設けられる。カム軸
２０と直角なクランク２７の一端がカム軸２０の端部に
結合され、クランク２７の他端と正面カバー１０内の固
定部との間に投入ばね２６が取り付けられている。

【００１６】クランク２７が図１に示す位置と反対のＡ
位置にあるときにモータ２４の回転を開始させると、破
線の矢印で示すようにクランク２７が半回転して投入ば
ね２６が圧縮されるが、その後にクランク２７が上死点
Ｂを越えたときにモータ２４の回転を停止させるため
に、リミットスイッチ２８が設けられる。リミットスイ
ッチ２８には特定の位置よりも押し込まれている間だけ
モータ２４に電気を流すドグ２８ａが設けられており、
カム軸２０に固着されるとともに円周に沿って半径寸法
が順次に大きくなる開閉カム２９の外周面にドグ２８ａ
が係合している。

【００１７】カム軸２０が半回転してクランク２７が上
死点Ｂを越えたらカム軸２０が実線の矢印で示す残り半
回転をしないように止める投入フック３０がピン３０ａ
を中心として回動自在に設けられる。投入フック３０の
先端に当たってカム軸２０の回転を止めるためのストッ
パレバー３１がカム軸２０に固着されている。なお、３
１ａはローラフォロアである。また、ストッパレバー３
１から投入フック３０の係合を外して投入ばね２６の放
勢力によってカム軸２０に残り半回転を行わせるために
投入電磁石３２が設けられる一方、投入電磁石３２が動
作した後に投入フック３０を元の位置に戻すための復帰
ばね３３が設けられる。

【００１８】カム軸２０の横には、カム軸２０と平行で
あって回転自在な操作軸３４が設けられる。操作軸３４
にはＬ字形の投入レバー３５の中間部が固着されてお
り、その一端は圧接ばね３６，絶縁ロッド８を介して遮
断部としての真空インタラプタ４の可動リード棒３７に
連動連結されている。投入レバー３５の他端には回転自
在なローラフォロア３８が設けられており、図１中に実
線の矢印で示すようにカム軸２０の残り半回転で投入カ
ム２２がローラフォロア３８をたたいて投入レバー３５
を回動させ、これによって真空インタラプタ４が投入さ
れるようになっている。

【００１９】投入された真空インタラプタ４を遮断する
ための遮断ばね３９が設けられる。遮断ばね３９は、操
作軸３４に固着された蓄勢レバー４０の先端と固定部と
の間に取り付けられる。

【００２０】真空インタラプタ４が投入されると遮断ば
ね３９は蓄勢された状態になるが、この状態で操作軸３
４を固定するためにトリップフック４１が設けられる。
トリップフック４１はカム軸２０に軸受４２を介して回
動自在に支持されており、操作軸３４に固着された保持
レバー４３の一端に回転自在に設けられたローラフォロ
ア４４と係合する。トリップフック４１の近傍には引き
外し電磁石４５が設けられるとともに引き外し電磁石４
５が動作した後にトリップフック４１を元の位置に戻す
ための復帰ばね４６が設けられる。

【００２１】このほか、投入ばね２６の放勢によって投
入カム２２がローラフォロア３８をたたく際に、衝撃を
緩和する目的でダンパ４７が設けられる。ダンパ４７は
保持レバー４３の他端と固定部との間に取り付けられ
る。

【００２２】次に、前述した投入ばね２６は、放勢する
際に遮断ばね３９及び圧接ばね３６を蓄勢することにな
るため、遮断ばね３９よりも大きなエネルギーを蓄積で
きることが必要である。そのため、投入ばね２６は圧縮
ストロークを大きくしている。

【００２３】投入ばね２６の詳細図を図３（ａ），
（ｂ）に示す。正面カバー１０の固定部にピン４８が固
定されており、このピン４８はパイプ状のガイド筒４９
の上端を回動自在に貫通している。ガイド筒４９の中に
は筒状の軸受５０が挿入され、ストッパ５１により抜け
止めがなされている。一方、ガイド筒４９の外面には樹
脂からなる筒状の緩衝筒５２がかぶせられている。一
方、クランク２７の他端にはロッド５３の下端が回動自
在に結合されており、ロッド５３の上部がガイド筒４９
内に挿入されている。そして、ガイド筒４９に挿入させ
たばね受け５４とロッド５３に挿通させたばね受け５５
との間には、ガイド筒４９及びロッド５３を囲繞する投
入ばね２６が設けられている。

【００２４】ガイド筒４９の外側に緩衝筒５２を設けた
のは以下の理由による。車両に搭載する遮断器には走行
による振動が作用するため、耐震性が重要な要素とな
る。ここで、遮断器の耐震性能は構成部材の剛性を上げ
ることで対応できるが、投入ばねについては加わる荷重
やばね定数等のばねの出力特性によって遮断器の開閉特
性が決まるため、剛性を上げることができない。また、
投入ばねの軸心と直角な方向での固有振動数は数Ｈｚ〜
数十Ｈｚになるため、車両の振動を模擬した振動試験を
行うと、固有振動数に近い領域で投入ばねが振動を始め
てガイド筒に衝突して大きな音を発生する。従って、大
きな音を発生することがないようにガイド筒４９に緩衝
筒５２を設けたものである。

【００２５】次に、斯る遮断器の作用を説明する。ま
ず、図１においてクランク２７の先端がＡ位置にある状
態のときには、開閉カム２９によってドグ２８ａが特定
の位置よりも押されるためにモータ２４に電気が流れて
出力軸２４ａが回転を始める。すると、送り爪２５の先
端が往復運動を行い、送り爪２５の係合する爪車２３が
少しずつ反時計方向へ回される。このとき、ワンウェイ
クラッチ２１が存在するので、送り爪２５が戻るときに
カム軸２０が逆転することはない。このようにしてカム
軸２０が破線の矢印で示すように少しずつ半回転する間
に、投入ばね２６は圧縮されて蓄勢することになる。

【００２６】クランク２７が上死点Ｂを過ぎると、開閉
カム２９によるドグ２８ａの押し量が少なくなることか
ら、リミットスイッチ２８の働きでモータ２４への通電
が止められ、出力軸２４ａの回転が停止する。クランク
２７の先端が上死点Ｂを過ぎることから投入ばね２６の
放勢力によってカム軸２０が反時計方向へ回転しようと
するが、ストッパレバー３１の先端のローラフォロア３
１ａが投入フック３０に当たってカム軸２０の回転が止
められ、投入の準備が完了する。

【００２７】投入電磁石３２により投入フック３０を反
時計方向へ回動させると、ストッパレバー３１が投入フ
ック３０から外れ、投入ばね２６の放勢力によってカム
軸２０が実線の矢印で示すように残りの半回転を高速で
行う。このあと、復帰ばね３３の放勢によって投入フッ
ク３０は時計方向へ回って復帰する。カム軸２０の残り
半回転によって投入カム２２がローラフォロア３８をた
たくため、投入レバー３５が操作軸３４と共に時計方向
へ回動し、可動リード棒３７が図１中の右方へ押されて
真空インタラプタ４が投入される。このとき、ダンパ４
７により保持レバー４３の他端に抵抗力が加わると同時
に遮断ばね３９が引っ張られかつ圧接ばね３６が圧縮さ
れることから、衝撃が緩和される。

【００２８】真空インタラプタ４の投入が完了すると、
復帰ばね４６と引き外し電磁石４５との存在により、回
動自在なトリップフック４１は図２に示す位置を占める
ことから、ローラフォロア４４がトリップフック４１に
当たって保持レバー４３及び操作軸３４の反時計方向へ
の回動が拘束され、これにより真空インタラプタ４は投
入状態を維持する。

【００２９】真空インタラプタ４の投入が完了した時点
では開閉カム２９によりドグ２８ａが特定の位置よりも
押されることになるため、再びモータ２４に通電が開始
され、前述したのと同様に投入ばね２６が蓄勢された後
にモータ２４の出力軸２４ａとカム軸２０の回転が止ま
って、図２の状態を維持する。

【００３０】真空インタラプタ４を遮断する場合は、図
２の状態から引き外し電磁石４５によりトリップフック
４１を反時計方向へ回動させればよい。すると、保持レ
バー４３の拘束が外れるため遮断ばね３９の放勢によっ
て投入レバー３５が反時計方向へ回動すると同時に可動
リード棒３７が図２中の左方へ移動して真空インタラプ
タ４が遮断状態になる。

【００３１】次に、投入ばね２６の作用を図３に基づい
て説明する。車両に搭載される遮断器では、車両の走行
が原因で遮断器がある周波数で揺れ、これにより投入ば
ね２６が共振する。共振によって投入ばね２６はその内
周面が緩衝筒５２に衝突するが、緩衝筒５２は金属でな
く樹脂で形成されているため、大きな騒音を発生せず静
かである。また、金属どうしの接触でないため、振動に
よる投入ばね２６の摩耗がほとんどない。投入ばね２６
の蓄勢や放勢の際においても、投入ばね２６が金属と摺
動しないため、金属音や摩耗がなく、寿命も長い。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明からわかるように、本発明に
よる遮断器によれば圧縮空気を用いないので、コンプレ
ッサ，空気タンク，配管などが不要で製造コストが低く
なるとともに遮断器の投入時の音が小さい。また、手動
でカム軸を回転できる構成にするのが容易なことから、
万が一電源がなくなっても手動投入が可能である。更
に、操作シリンダ，コンプレッサ，空気タンクのような
点検の困難な要素を用いないことから、遮断器の保守，
点検が容易であり、特に投入ばねについては分解，点検
が不要である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による遮断器に係り、投入直前の状態を
示す操作部の構成図。

【図２】本発明による遮断器に係り、投入した状態を示
す操作部の構成図。

【図３】本発明による遮断器に係り、投入ばねの構成
図。

【図４】本発明による遮断器に係り、全体の構成図。

【図５】従来の遮断器に係り、全体の構成図。

【符号の説明】

４…真空インタラプタ ２０…カム軸 ２１…ワンウェイクラッチ ２２…投入カム ２３…爪車 ２４…モータ ２４ａ…出力軸 ２５…送り爪 ２６…投入ばね ２７…クランク ２８…リミットスイッチ ２９…開閉カム ３０…投入フック ３１…ストップレバー ３４…操作軸 ３５…投入レバー ３７…可動リード棒 ３９…遮断ばね ４０…蓄勢レバー ４１…トリップフック ４３…保持レバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01H 33/28 - 33/59 H01H 33/66

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カム軸と、モータと、投入カムと、投入
   ばねと、リミットスイッチと、投入フックと、操作軸
   と、投入レバーと、遮断ばねと、トリップフックとを有
   する遮断器であって、 カム軸は、ワンウェイクラッチを介して一方向へのみ回
   転自在に支持されるとともに投入カムと爪車とが固着さ
   れ、 モータは、出力軸の偏心した位置に送り爪の一端を回転
   自在に支持すると共に他端を前記爪車に係合させ、 投入ばねは、カム軸に一端が固着されたクランクの他端
   と固定部との間に設け、 リミットスイッチは、前記モータと電源との間に接続さ
   れるとともに、ドグがカム軸に固着された開閉カムと係
   合し、 投入フックは、回動自在に設けられるとともに、カム軸
   に固着されたストップレバーと係合し、 操作軸は、カム軸と略平行な状態でかつ回動自在に支持
   され、 投入レバーは、中間部が操作軸に固着されるとともに一
   端が遮断部に連動連結され、他端が前記投入カムの近傍
   に配置され、 遮断ばねは、一端が操作軸に固着された蓄勢レバーの他
   端と固定部との間に設けられ、 トリップフックは、回動自在に支持されるとともに、操
   作軸に固着された保持レバーの先端と係合する遮断器。