JP4148659B2 - 回路遮断器のオーバートラベル測定方法及び回路遮断器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路遮断器の開閉接触部のオーバートラベルの測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回路遮断器の開閉接触部は、電路の電流を安全に通電するため所定の接触圧力をもって接触するような構造になっている。さらに、接触部の表面が多少消耗しても所定の接触圧力を維持して引き続いて安全に通電できるようにオーバートラベル構造となっている。
【０００３】
図１０は従来の回路遮断器の側面断面図である。この回路遮断器はベース１００とカバー１０１からなるケース内に開閉接触子装置と開閉機構が収納されている。開閉接触子装置は、固定接触子１０２、可動接触子１０３、可動接触子１０３に接続された可撓リード１０４、軸１０５によって可動接触子１０３を回転自在に保持する接触子ホルダー１０６、接触子ホルダー１０６を回転自在に保持する軸１０７、可動接触子１０３と接触子ホルダー１０６との間に設けられ可動接触子１０３を反時計方向に付勢する接圧ばね１０８を有する。
【０００４】
開閉機構は、軸１０９に回転自在に保持され上部にハンドル１１０を装着したハンドルレバー１１１、軸１１２に回転自在に保持されトリップ機構１１３によって反時計方向の回転が阻止されているトリップレバー１１４、軸１１５によってトリップレバー１１４に回転自在に保持されている一方のリンク板１１６、軸１１７によって接触子ホルダー１０６に回転自在に保持されている他方のリンク板１１８、両リンク板を連結する連結軸１１９及び連結軸１１９とハンドルレバー１１１の上部との間に設けられるばね１２０を有している。
【０００５】
図１０はこの回路遮断器の閉路状態を示している。すなわち、連結軸１１９がばね１２０の作用力で左方向に付勢されリンク板１１６とリンク板１１８が一直線状態にある。このため、接触子ホルダー１０６は反時計方向に回転した状態となっており、可動接触子１０３が固定接触子１０２に接触している。この回路遮断器の開路操作は、図１０の状態においてハンドル１１０を時計回転させておこなう。すなわち、ばね１２０の作用線が軸１１５と連結軸１１９を結ぶ線を越えると連結軸１１９が右方向へ移動し、リンク板１１６とリンク板１１８が逆く字状に折れ曲がる。そして、接触子ホルダー１０６が時計方向に回転し、可動接触子１０３が固定接触子１０２から開離し開路状態となる。（このときの可動接触子１０３が図１０において鎖線で示されている。）閉路操作は、開路状態においてハンドル１１０を反時計回転させて行う。すなわち、ばね１２０の作用線が軸１１５と連結軸１１９を結ぶ線を越えて連結軸１１９が左方向へ移動し、リンク板１１６とリンク板１１８が一直線になり図１０の閉路状態となる。
【０００６】
以上の構成を有する回路遮断器の閉路操作において、可動接触子１０３が固定接触子１０２に接触した瞬間の部分的な状態が図１１に示されている。開路状態から図１１の状態になるまでは接圧ばね１０８の作用により可動接触子１０３の端部１０３ａが接触子ホルダー１０６に接触している。この状態において、可動接触子１０３と接触子ホルダー１０６との間には、間隔Ｇ１が存在する。この状態からさらに接触子ホルダー１０６が反時計回転すると、可動接触子１０３は回転しないためこの間隔が小さくなり、閉路状態になると図１０に示されるＧ２となる。この間隔の差（Ｇ１−Ｇ２）が接触部のオーバートラベルである。すなわち、長期の使用等により接触部が消耗しても、消耗量が（Ｇ１−Ｇ２）以下であればばね１０８の作用により接触は維持される。オーバートラベルは多数の部品が介在して定まるため、部品寸法の製造時のばらつきや組立時のばらつきによって、遮断器毎にばらつきが生じる。したがって、所定の寿命を保証するために新品時のオーバートラベルを所定の値に管理することが回路遮断器には必要である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の回路遮断器のオーバートラベルは、カバー１０１を取り外して閉路操作前後の接触子ホルダーと可動接触子との間隔Ｇ１及びＧ２をノギスなどの寸法測定器で測定していた。しかし、カバーを取り外せないような構造の回路遮断器にあっては、このような従来の方法ではオ−バートラベルを測定ができないという問題があった。
【０００８】
したがって、この発明は、上記の問題を解決し品質の安定した回路遮断器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の問題を解決するために、請求項１の発明は、固定接触子と、回転自在のクロスバー上に回転自在に設けられるとともに固定接触子と接触及び開離する可動接触子と、クロスバーを回転させる操作機構とを有する回路遮断器のオーバートラベル測定方法において、閉路操作中に可動接触子が固定接触子と接触している間にクロスバーが回転する接触中回転角度をエンコーダにより検出することによってオーバートラベルを測定することとしている。上記の方法によって、クロスバーの回転中心から接触部分までの既定の寸法と閉路操作中に可動接触子が固定接触子と接触している間にクロスバーが回転する接触中回転角度との関係からオーバートラベルを得ることができる。
また、この発明は、接触中回転角度の検出をエンコーダによって行うこととしており、クロスバーが高速回転する通常の閉路操作中にオーバートラベルを得ることができる。
さらにまた、この発明は、エンコーダは閉路操作においてクロスバーの操作前後の全回転角度を絶対的な位置情報として出力するアブソリュート型第１エンコーダと操作前から両接触子が接触する瞬間までのクロスバーの接触前回転変位量を出力するインクリメンタル型第２エンコーダからなり、全回転角度と接触前回転変位量から得られる接触前回転角度との差によって接触中回転角度を求めることとしている。このような方法により、接触瞬時における複雑な反回転現象を無視して絶対的な位置情報を出力するアブソリュート型第１エンコーダによってクロスバーの操作前後の全回転角度を得、高速回転追随性のよいインクリメンタル型第２エンコーダによってクロスバーの接触前回転角度を得て、両回転角度の差から接触中回転角度を求めることができる。
【００１２】
請求項２の発明は、回路遮断器を請求項１のオーバートラベル測定方法によって管理することとしている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図１ないし図９によって説明する。これらの図に示されている回路遮断器は３極型であって、開閉ユニット、トリップユニット及び結合された両ユニットを覆うカバーを有している。開閉ユニットは、合成樹脂成形絶縁物製の消弧ケース１、消弧ケース１の内部に収納された開閉接触子と消弧装置及び消弧ケース１の外側に構築された開閉機構を有している。この消弧ケース１には、接点２を備えた固定接触子３、一方の端部に接点４また他方の端部に可撓リード５を有する可動接触子６、及び絶縁板７に保持された複数の磁性板８を有する消弧装置９が収納されており、その右端の開口部は壁を有する端子ベース１０によって覆われている。
【００１４】
可動接触子６は、３極共通の合成樹脂成形絶縁物製のクロスバー１１に軸１２によって回転自在に保持されるとともに、クロスバー１１の壁との間に設けられたばね１３によって時計方向に付勢されている。可撓リード５の他端にはリード端子１４が接続されている。合成樹脂成形絶縁物製のリード端子ベース１５は、リード端子１４の収納部分にナット１６をはめ込む六角形の窪みを有し、各極のリード端子１４を収納している。これらの部材によって可動接触子装置が構成される。
【００１５】
クロスバー１１は両端に円柱形状の支持部１１ａを有している。この支持部１１ａが、消弧ケース１の両側壁１ａに形成されている水平方向のＵ字状の溝１ｂの半円状の軸受面１ｃとリード端子ベース１５に形成された円弧状の軸受面１５ａとによって回転自在に保持される。これらの軸受面１ｃ、１５ａの半円や円弧の円の直径やＵ字状の溝１ｂの巾は、クロスバー１１の支持部１１ａの直径に対応した寸法となるように形成されている。なお、クロスバー１１の回転軸上の左端面には図４に示されているように六角形状の窪み１１ｃが形成されている。この窪み１１ｃは後述するようにオーバートラベルの測定に利用される。
【００１６】
クロスバー１１を回転させる開閉機構は、消弧ケース１の中央極部分の両側壁に沿って設けられた一対のフレーム１７上に構築されている。この開閉機構にはトグルリンク機構が採用されており、軸１８によって互いに回転自在に連結されたそれぞれ一対のリンク１９とリンク２０とを備えている。この開閉機構は、また、いずれもフレーム１７上に回転自在なるように設けられたハンドルレバー２１、トリップレバー２２、トリップレバー２２の時計方向の回転を阻止するフック２３及びフック２３の反時計方向の回転を阻止するラッチ２４と、軸１８とハンドルレバー２１との間に取り付けられたばね２５と、ハンドルレバー２１の角に差し込まれた合成樹脂成形絶縁物製のハンドル２６とを有している。
【００１７】
ハンドルレバー２１はその両腕がフレーム１７と同じ平面内を移動するようにコ字状に折り曲げられて形成される。ハンドルレバーの両腕の円弧状端部２１ａは、フレーム１７に形成された切欠の円弧状凹部１７ａにばね２５の力によって押し付けられている。トリップレバー２２はその両腕がフレーム１７の内側に隣接する面を移動するようにコ字状に折り曲げられて形成される。トリップレバー２２の両腕の円弧状にカールしたカール端部２２ａは、一対のフレーム１７の対向面に形成された円柱状の突起１７ｂにはめ込まれている。一対のリンク１９はトリップレバー２２の腕と同じ平面内を移動するように配置されている。この一対のリンクの円弧状に形成された円弧状端部１９ａは、トリップレバー２２の両腕に形成された切欠の円弧状凹部２２ｂにばね２５の力によって押し付けられ、また、一対のリンク２０は、軸２７によって回転自在にクロスバー１１と連結されている。図５はフレーム１７の外面に沿った面から見たこの開閉機構の一部を示す図である。フック２３は、その両脚２３ａがフレーム１７に形成された三角形の孔１７ｃに配置されている。またラッチ２４は、その両脚２４ａがフレーム１７に形成されたＶ字形の切欠１７ｄに配置されている。フック２３とラッチ２４とは、ばね２８の力によってそれぞれ時計方向に付勢されている。
【００１８】
トリップユニットは本発明の主要部ではないためその詳細説明を省略するが、開閉ユニットとトリップユニットは、図３において、端子２９に接続されているヒーター３０の端部３０ａとリード端子１４が重なるとともにトリップユニットケース３１の底部右端の傾斜面と消弧ケース１の底部左端の傾斜面が重なるように両ユニットを組み合わせて、裏面からねじ３２をまわしてナット１６と共同してリード端子１４とヒータ３０を接続固定し、成形絶縁物製のカバー３３で両ユニット覆うことによって結合される。
【００１９】
次に、開閉ユニットの組立について説明する。図６及び図７において、一対のフレーム１７上に上述のように可動接触子装置と開閉機構とを仮組み立てし、クロスバー１１の支持部１１ａを消弧ケース１のＵ字状の溝１ｂにはめこむ。このはめ込みを行ないながら、フレーム１７を消弧ケース１の中央極部分の両側に形成された溝１ｄにはめこんでスライドすることによって消弧ケース１に装着する。次に、消弧ケース１の隔離壁１ｅを介してねじ３４でフレーム１７を消弧ケース１に固定する。以上のような開閉機構の装着において、図５に示されているように、リード端子ベース１５はその突起１５ｂがフレーム１７に形成された切欠１７ｅと噛み合うように組み込まれることによって固定的に装着される。さらに、図７において、各極の固定接触子３と消弧装置９を消弧ケース１の右側から挿入し、端子ベース１０、端子ナット及び端子ねじを取り付ける。
【００２０】
次に、このように構成された開閉ユニットの開閉動作について説明する。すなわち、この回路遮断器は、トリップユニットと結合することなく開閉ユニットだけでも開閉操作が可能である。なお、トリップ動作やリセット動作は本発明の主要部ではないためその説明を省略する。
【００２１】
図３に示されている閉路状態において、ばね２５の力によりその円弧状端部２１ａを中心として時計方向に付勢されているハンドルレバー２１の回転は、フレーム１７の縁に接して阻止されている。ばね２５の力により軸１８及びリンク１９を介してフレーム１７の突起１７ｂの周りを時計方向に付勢されているトリップレバー２２は、そのラッチ部２２ｃとフック２３のラッチ受部２３ｂとの係合によってばね２８の力に抗してフック２３を反時計方向に付勢している。そして、この付勢によってフック２３のラッチ部２３ｃとラッチ２４のラッチ受部２４ｂを介してラッチ２４が時計方向に付勢される。このラッチ２４の回転がフレーム１７の切欠１７ｄのＶ字の辺によって阻止されているため、フック２３及びトリップレバー２２の回転も阻止された状態となっている。一方、ばね２５の力により軸１８は右方向に付勢されているが、リンク２０とリンク１９が略一直線の状態でリンク１９の下端部がトリップレバー２２のカール端部２２ａに押し付けられて停止し、クロスバー１１が時計方向に回転した状態で接点２と接点４が接触している。
【００２２】
開路操作は閉路状態にある回路遮断器のハンドル２６を反時計方向に回転することによって行われる。この回転によりばね２５の力の作用線がリンク１９の円弧状端部１９ａを右から左へ移動したとき、軸１８が左方向に移動しリンク２０とリンク１９がく字状に折れ曲がる。その結果、クロスバー１１が反時計方向に回転して接点を開離させた後図示していないストッパ部分に接してその回転が停止し、ハンドルレバー２１の回転もその折曲部２１ｂがトリップレバー２２に接して停止し、開閉ユニットだけが図示されている図８の開路状態となる。
【００２３】
閉路操作は開路状態にある回路遮断器のハンドル２６を時計方向に回転させることによって行われる。この回転により、ばね２５の作用線がリンク１９の円弧状端部１９ａを左から右へ移動し、リンク１９とリンク２０とを伸直させながら軸１８が右方向へ移動する。この移動によって、クロスバー１１は可動接触子６と一体となって時計方向に回転し、図１のごとく可動接触子の接点４が固定接触子の接点２と接触する。さらに、リンク１９の下端部がトリップレバー２２のカール端部２２ａに接触するまでクロスバー１１は時計方向に回転を続ける。このとき、接点４は接点２によって移動を阻止されているため、可動接触子６は相対的に反時計回転したような状態となる。この結果、図３の閉路完了状態となったとき可動接触子６とクロスバー１１の腕の間には隙間Ｇが生じている。この隙間Ｇが存在するかぎり、接点２と接点４との接触部にオーバートラベルが存在することとなる。
【００２４】
以上のように、この回路遮断器は、開閉ユニットの接点の接触部が消弧ケース１内に収納されており外部からオーバートラベルを測定することができない構造となっている。このような構造の回路遮断器のオーバートラベルは次のように測定される。測定装置として図９のようなエンコーダ５０が用意され、その回転軸５０ａには六角柱形状の先端を有するアタッチメント５１が装着されている。被測定の開閉ユニットは、そのクロスバー１１の回転軸がエンコーダ５０の回転軸５０ａの延長線上に位置するように設置し、アタッチメント５１の先端をクロスバー１１の六角形状の窪み１１ｃにはめこんでおく。なお、この開閉ユニットのばね２５は大きな作用力を有しているため、閉路操作において接点４が接点２と接触した瞬間、衝撃によりクロスバー１１がわずかに反転するなどの複雑な現象が極短時間に発生する。このため、後述するようにエンコーダ５０は、高速回転に対応でき回転変位量に比例する数のパルスを出力するインクリメンタル型、及び高速回転に対する追随に多少難があるが操作前後の回転角度を位置データの絶対値として出力するアブソリュート型と呼ばれる二つのタイプが組み合わされているものが用いられている。
【００２５】
図１は、閉路操作において接点４が接点２に接触した瞬間の状態を部分的に示している。図１において、線Ｃ１、Ｃ２及びＣ３はともにクロスバー１１の回転中心（図１、図８及び図３において黒丸で表示されている。）と可動接触子６の回転中心である軸１２を結ぶ線である。すなわち、線Ｃ１は図８の開路操作前の状態の線であり、線Ｃ２は図１の接点が接触した瞬間の線であり、線Ｃ３は図３の閉路操作完了状態の線を示している。この開閉ユニットについて閉路操作を行うと、図１を参照して、インクリメンタル型のエンコーダから得られる出力によって静止状態（閉路操作前の状態）から最初に接点４が接点２と接触する瞬間（すなわち、逆転現象等の発生する前の時点。）までのパルスの数をカウンタでカウントして接触前回転角度（α１）を得る。なお、クロスバー１１は接点４と接点２が接触した後も回転を続けるため、接触の瞬間にカウンタのカウントを停止させる必要がある。この接点の接触情報を得るため、図示はしていないが、カウンタと開閉ユニットの固定接触子の端部及びリード端子１４との間が接続されている。
【００２６】
同時に、閉路操作開始から完了までのクロスバー１１の全回転角度（α２）を得る。この回転角度は、インクリメンタル型のエンコーダによって得ることもできるが測定にばらつきが生じる可能性がある。すなわち、インクリメンタル型のエンコーダは正転も逆転も含めて総回転角度に対応するパルス数から逆転した分のパルス数を減ずることによって正転角度を得なければならないが、前述した接点接触時の複雑な現象に追随できない場合がある。このような問題のため、閉路操作前から閉路操作完了までの回転角度は、高速回転に対する追随に多少難があるが途中に逆転があっても無視して操作前後の回転角度を絶対値として出力するアブソリュート型のエンコーダによって得る。
【００２７】
そして、接点が接触してから閉路操作が完了するまでのクロスバー１１の接触中回転角度（α３）を、（全回転角度（α２）−接触前回転角度（α１））を演算で求め、（クロスバー１１の回転中心から接点の接触部までの寸法（Ｌ） Ｘ Ｓｉｎ（接触中回転角度(α３)）） を演算することによってオーバートラベルの近似値が得られる。なお、この寸法（Ｌ）は、設計図又は統計手法により事前に得られる定数であるため、実質的には、接触回転角度(α３)を管理することによってオーバートラベルを管理できる。
【００２８】
以上のようなオーバートラベルの測定方法は、クロスバーの回転軸とエンコーダをカップリングできる適当なアタッチメントを利用できる回路遮断器ならば、上述のように接点部付近が閉鎖ケースに覆われている回路遮断器に限定されることなく適用できる。
【００２９】
上記に、本発明の実施の形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまでも例示であって、本発明の範囲は上記の発明の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、以上説明した形態で実施され、クロスバーの回転角度で測定するようにしたため、接触子の接触部分においてオーバートラベルを測定できないような回路遮断器であってもオーバートラベルを容易に管理でき、品質のよい回路遮断器を提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるオーバートラベルの測定方法の一実施例によって測定される回路遮断器の開閉接触部を示す部分側面図である。
【図２】図１の回路遮断器の全体外観正面図である。
【図３】 図２の略Ａ−Ａから見た断面図である。
【図４】 図２の回路遮断器の開閉ユニットの外観側面図である。
【図５】 図３とは異なる切り口から見た部分断面図である。
【図６】 図１の開閉ユニットの分解斜視図である。
【図７】 図１の開閉ユニットの分解斜視図である。
【図８】 図１の開閉ユニットの開路状態の側面断面図である。
【図９】 エンコーダを示す図である。
【図１０】 従来技術を示す図である。
【図１１】 従来技術を示す部分図である。
【符号の説明】
１ 消弧ケース、２，４ 接点、３ 固定接触子、６ 可動接触子、１１ クロスバー、１２ 軸、１３，２５ ばね、１５ リード端子ベース、１７ フレーム、１９，２０ リンク、２１ ハンドルレバー、２２ トリップレバー、２３フック、２４ ラッチ、２６ ハンドル、３４ ねじ、５０ エンコーダ、５１ アタッチメント

Claims (2)

1. 固定接触子と、回転自在のクロスバー上に回転自在に設けられるとともに前記固定接触子と接触及び開離する可動接触子と、前記クロスバーを回転させる操作機構とを有する回路遮断器のオーバートラベル測定方法であって、
   閉路操作中に前記可動接触子が前記固定接触子と接触している間に前記クロスバーが回転する接触中回転角度をエンコーダにより検出することによってオーバートラベルを測定することを特徴とし、
   さらに、前記エンコーダは閉路操作において前記クロスバーの操作前後の全回転角度を絶対的な位置情報として出力するアブソリュート型第１エンコーダと操作前から両接触子が接触する瞬間までの前記クロスバーの接触前回転変位量を出力するインクリメンタル型第２エンコーダからなり、前記全回転角度と前記接触前回転変位量から得られる接触前回転角度との差によって前記接触中回転角度を求める、回路遮断器のオーバートラベル測定方法。
2. 請求項１のオーバートラベル測定方法によってオーバートラベルが管理された回路遮断器。

Images