JP4262012B2 - 開閉器用操作器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、開閉器用操作器に関し、特に断路器と接地装置の機能を合わせ持ち、「入」「切」「接地」という三つの位置状態の切換を一つの操作器で行う開閉器用操作器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
接地装置付断路器のように、断路器と接地装置の機能を合わせ持つように構成し、「入」「切」「接地」という三つの位置状態の切換を一つの操作装置で行う三位置開閉器の操作機構としては、例えば特許文献１に記載されているものがある。
【０００３】
特許文献１に記載の操作器は、モータあるいは手動ハンドルで出力軸を回転させて開閉器の「入」、「切」、「接地」を切り換える開閉器用操作器において、出力軸に設けられたカム板と、カム板の周縁に開閉器の「入」、「切」、「接地」の各位置に対応する部分に形成された凹部、及びカム板の表面に形成された、モータを停止させるスイッチに当接するピンと、カム板の周縁に付勢されて転動するカム転動用ローラ及びロック用ローラを備えた、カム板の回転により上下動するカム従動レバーと、カム転動用ローラがカム板の「入」、「切」あるいは「接地」の位置において、ロック用ローラがその凹部に係止されて出力軸の回転をロックする保持ラッチと、カム板の凹部とカム転動用ローラの係合を検出するマイクロスイッチと、ロックレバーの水平動により回動して、保持ラッチの凹部からロック用ローラを外してロックを解除するロック解除部材、及びマグネットで駆動するロック解除用ロッドを備えている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−２２７３５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１記載の開閉器用操作器には、次の問題点がある。
【０００６】
（１）電動操作時の停止位置がばらつく：停止目標位置の手前でリミットスイッチを動作させ、電動機に電気ブレーキをかけているが、制動特性が負荷および操作電圧に依存するために停止位置のばらつきが大きい。
【０００７】
（２）手動操作時の停止位置範囲が大きい：所定の位置以外では操作ハンドルが抜けない構造としているがその範囲が大きい。
【０００８】
（３）制御系が複雑：停止位置検出用リミットスイッチが４個あり、多くの補助継電器を必要とする。
【０００９】
そこで本発明は、電動操作での停止位置精度を向上させるとともに、手動操作での停止位置精度（ハンドル引き抜き許可範囲）を向上させ、補助継電器を少なくして制御系を簡素にした開閉器用操作器を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明は、溝カム軸の回転によって、溝がローラを駆動し、出力軸を回転させる構造とした。
【００１１】
（２）停止位置近傍では、溝カム軸の回転に対する溝の軸方向変位をなくして、電動機が回転しても出力軸が回転しないようにした。
【００１２】
（３）開閉器本体側の負荷トルクにほぼ反比例して溝カム軸の回転に対する溝の軸方向変位率を設定し、電動機が負荷するトルクが一定になるようにした。
【００１３】
（４）カム板の凹部に衝突ローラを衝突させて停止させる。衝突による衝撃を小さくするため、減速器の上流側（低トルク側）で衝突させる。
【００１４】
（５）衝突ローラの落下をリミットスイッチで検出して電動機を停止させる。
【００１５】
（６）衝突ローラが落下していない状態ではハンドルの着脱を制限する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例を示す操作機構の斜視図である。
【００１７】
図１において、電動機１の回転力を電動機軸２の平歯車３とこれに噛み合う平歯車４により伝達して溝カム軸５を回転させる。
【００１８】
なお、電動機１に代えて手動ハンドル６を電動機軸２に連結して平歯車４を回転させて溝カム軸５を回転させることもできる。手動ハンドル６には溝７が形成され、溝７にはハンドル着脱制限板８が出入り可能になっている。ハンドル着脱制限板８はばね９により溝７から離れるように付勢され、溝７にハンドル着脱制限板８が入り込むことにより、手動ハンドル６が抜けなくなる。
【００１９】
溝カム軸５の周面には軸方向に連続して溝１０が形成されている。溝１０には開閉器の出力軸１１のレバー１２に取り付けられたローラ１３が配置され、溝カム軸５の回転によりローラ１３が溝１０にガイドされてレバー１２が左右に回動する。
【００２０】
また、溝カム軸５の端部にはカム板１４が設けられ、カム板１４に形成された凹部１５にカム従動レバー１６の衝突ローラ１７が出入りする。カム従動レバー１６はリセットばね１８で衝突ローラ１７が凹部１５に入るように付勢され、レリーズコイル１９によりカム従動レバー１６が押されると、衝突ローラ１７が凹部１５から外れて、溝カム軸５の回転が可能となる。カム従動レバー１６が押されると、リミットスイッチ２０がこの状態を検知して、電動機回路をＯＮにする。
【００２１】
カム従動レバー１６が押されると、手動ハンドル操作の場合は、ハンドル着脱制限板８が手動ハンドル６の溝７に入り込んで手動ハンドル６が抜けないようになる。
【００２２】
次に本発明の開閉器用操作器の動作について説明する。
【００２３】
（１）電動操作
図１は中間位置（入−切−接地の場合は切位置）の状態を示す。この状態では衝突ローラ１７がカム板の凹部１５に落ちて溝カム軸５の回転がロックされている。
【００２４】
入操作指令を受けると、図示していない制御装置によりレリーズコイル１９が励磁され、レリーズコイル１９に押されてカム従動レバー１６がリセットばね１８に抗して時計方向に回転し、衝突ローラ１７がカム板１４の凹部１５から抜け出して溝カム軸５の回転が可能となる。リミットスイッチ２０がこの状態を検知して、電動機回路をＯＮにする。
【００２５】
電動機１の回転は平歯車３、平歯車４によって溝カム軸５に伝達され、溝カム軸５が反時計方向に回転する。溝カム軸５の溝１０と係合しているローラ１３は左方向に駆動され、出力軸１１はレバー１２により反時計方向（入方向）に回転する。溝カム５がある程度回転すると、衝突ローラ１７はカム板１４の円弧面縁に乗り、溝カム軸５の回転可能な状態が継続する。リミットスイッチ２０がこの状態を検知して、レリーズコイル１９の励磁を解く。
【００２６】
回転が進み、溝カム軸５が約一回転すると、衝突ローラ１７がカム板１４の凹部１５に落下し、カム従動レバー１６が反時計方向に回転する。リミットスイッチ２０がこの状態を検知して、電動機回路をＯＦＦする。電動機１はしばらく堕送を続けるが、衝突ローラ１７がカム板の凹部１５の壁面に衝突して完全に停止する。
【００２７】
図２は本発明による溝カム軸５の溝軌跡の一例で、図３はこれのグラフ表示であり、図４はそのトルク変換率を示すグラフである。三箇所の停止位置近傍では軸方向変位が一定なので、衝突ローラ１７がカム板１４の凹部１５内のどこで停止しても、出力軸１１の停止位置は変化しない。
【００２８】
図２において、溝１０の角度に対する軸方向変位の変化率は入、接地側で小さく、切側で大きく設定しているので、トルク変換率（出力軸トルク／電動機軸トルク）は図４のごとく、開閉器本体側の負荷トルクに近い特性となり、電動機１の負荷トルクをほぼ一定にすることができる。
【００２９】
（２）手動操作
図１の状態では衝突ローラ１７がカム板１４の凹部１５に落ちて溝カム軸５の回転がロックされ、またハンドル着脱制限板８がリセットされてハンドルの着脱が可能な状態である。
【００３０】
手動ハンドル６を電動機軸２に装着する。図示していないスイッチを押すとレリーズコイル１９が励磁され、カム従動レバー１６が時計方向に回転し、衝突ローラ１７がカム板の凹部１５から抜け出して溝カム軸５の回転が可能となる。
【００３１】
手動ハンドル６を時計方向に回転すると、溝カム軸５が反時計方向に回転する。溝カム軸５の溝１０と係合しているローラ１３は左方向に駆動され、レバー１２により出力軸１１は反時計方向（入方向）に回転する。溝カム軸５がある程度回転すると、衝突ローラ１７はカム板１４の円弧面縁に乗り、溝カム軸５の回転可能な状態が継続する。リミットスイッチ２０がこの状態を検知して、レリーズコイル１９の励磁を解く。この状態（中途位置）ではハンドル着脱制限板８が手動ハンドル６の溝７に係合して、手動ハンドル６が抜けない。
【００３２】
回転が進み、溝カム軸５が約一回転すると、衝突ローラ１７がカム板１４の凹部１５に落下し、カム従動レバー１６が反時計方向に回転する。さらに回転させると、衝突ローラ１７がカム板１４の凹部１５の壁面に衝突して完全に停止する。ハンドル着脱制限板８がばね９によりリセットされて手動ハンドル６の着脱が可能な状態となる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の開閉器用操作器は次の効果を奏する。
【００３４】
（１）停止位置近傍では溝カム軸の回転に対する溝の軸方向変位がないので、電動機が回転しても出力軸は回転せず、電動操作での停止位置精度が向上する。
【００３５】
（２）衝突ローラがカム板の凹部に入った状態（この範囲ではハンドルの回転によって出力軸が回転しない）でのみ、手動ハンドルの引き抜きが可能なので、手動操作での停止位置精度（ハンドル引き抜き許可範囲）が向上する。
【００３６】
（３）溝カム軸は、衝突ローラがカム板の凹部に衝突して停止するので、電動機の発電制動が不要となる。
【００３７】
（４）溝の角度に対する軸方向変位の変化率を入、接地側で小さく、切側で大きく設定しているので、トルク変換率（出力軸トルク／電動機軸トルク）は開閉器本体側の負荷トルクに近い特性となり、電動機の負荷トルクをほぼ一定にすることができ、電動機の負担トルク軽減する。
【００３８】
（５）停止用リミットスイッチが１個なので制御系が簡素化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例を示す操作機構の斜視図である。
【図２】 本発明による溝カム軸の溝軌跡の一例である。
【図３】図２の溝軌跡のグラフ表示である。
【図４】図２の溝軌跡を用いた場合のトルク変換率を示すグラフである。
【符号の説明】
１：電動機 ２：電動機軸 ３：平歯車 ４：平歯車 ５：溝カム軸 ６：手動ハンドル ７：溝 ８：ハンドル着脱制限板 ９：ばね １０：溝 １１：出力軸 １２：レバー １３：ローラ １４：カム板 １５：凹部 １６：カム従動レバー １７：衝突ローラ １８：リセットばね １９：レリーズコイル ２０：リミットスイッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、開閉器用操作器に関し、特に断路器と接地装置の機能を合わせ持ち、「入」「切」「接地」という三つの位置状態の切換を一つの操作器で行う開閉器用操作器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
接地装置付断路器のように、断路器と接地装置の機能を合わせ持つように構成し、「入」「切」「接地」という三つの位置状態の切換を一つの操作装置で行う三位置開閉器の操作機構としては、例えば特許文献１に記載されているものがある。
【０００３】
特許文献１に記載の操作器は、モータあるいは手動ハンドルで出力軸を回転させて開閉器の「入」、「切」、「接地」を切り換える開閉器用操作器において、出力軸に設けられたカム板と、カム板の周縁に開閉器の「入」、「切」、「接地」の各位置に対応する部分に形成された凹部、及びカム板の表面に形成された、モータを停止させるスイッチに当接するピンと、カム板の周縁に付勢されて転動するカム転動用ローラ及びロック用ローラを備えた、カム板の回転により上下動するカム従動レバーと、カム転動用ローラがカム板の「入」、「切」あるいは「接地」の位置において、ロック用ローラがその凹部に係止されて出力軸の回転をロックする保持ラッチと、カム板の凹部とカム転動用ローラの係合を検出するマイクロスイッチと、ロックレバーの水平動により回動して、保持ラッチの凹部からロック用ローラを外してロックを解除するロック解除部材、及びマグネットで駆動するロック解除用ロッドを備えている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−２２７３５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１記載の開閉器用操作器には、次の問題点がある。
【０００６】
（１）電動操作時の停止位置がばらつく：停止目標位置の手前でリミットスイッチを動作させ、電動機に電気ブレーキをかけているが、制動特性が負荷および操作電圧に依存するために停止位置のばらつきが大きい。
【０００７】
（２）手動操作時の停止位置範囲が大きい：所定の位置以外では操作ハンドルが抜けない構造としているがその範囲が大きい。
【０００８】
（３）制御系が複雑：停止位置検出用リミットスイッチが４個あり、多くの補助継電器を必要とする。
【０００９】
そこで本発明は、電動操作での停止位置精度を向上させるとともに、手動操作での停止位置精度（ハンドル引き抜き許可範囲）を向上させ、補助継電器を少なくして制御系を簡素にした開閉器用操作器を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明は、溝カム軸の回転によって、溝がローラを駆動し、出力軸を回転させる構造とした。
【００１１】
（２）停止位置近傍では、溝カム軸の回転に対する溝の軸方向変位をなくして、電動機が回転しても出力軸が回転しないようにした。
【００１２】
（３）開閉器本体側の負荷トルクにほぼ反比例して溝カム軸の回転に対する溝の軸方向変位率を設定し、電動機が負荷するトルクが一定になるようにした。
【００１３】
（４）カム板の凹部に衝突ローラを衝突させて停止させる。衝突による衝撃を小さくするため、減速器の上流側（低トルク側）で衝突させる。
【００１４】
（５）衝突ローラの落下をリミットスイッチで検出して電動機を停止させる。
【００１５】
（６）衝突ローラが落下していない状態ではハンドルの着脱を制限する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例を示す操作機構の斜視図である。
【００１７】
図１において、電動機１の回転力を電動機軸２の平歯車３とこれに噛み合う平歯車４により伝達して溝カム軸５を回転させる。
【００１８】
なお、電動機１に代えて手動ハンドル６を電動機軸２に連結して平歯車４を回転させて溝カム軸５を回転させることもできる。手動ハンドル６には溝７が形成され、溝７にはハンドル着脱制限板８が出入り可能になっている。ハンドル着脱制限板８はばね９により溝７から離れるように付勢され、溝７にハンドル着脱制限板８が入り込むことにより、手動ハンドル６が抜けなくなる。
【００１９】
溝カム軸５の周面には軸方向に連続して溝１０が形成されている。溝１０には開閉器の出力軸１１のレバー１２に取り付けられたローラ１３が配置され、溝カム軸５の回転によりローラ１３が溝１０にガイドされてレバー１２が左右に回動する。
【００２０】
また、溝カム軸５の端部にはカム板１４が設けられ、カム板１４に形成された凹部１５にカム従動レバー１６の衝突ローラ１７が出入りする。カム従動レバー１６はリセットばね１８で衝突ローラ１７が凹部１５に入るように付勢され、レリーズコイル１９によりカム従動レバー１６が押されると、衝突ローラ１７が凹部１５から外れて、溝カム軸５の回転が可能となる。カム従動レバー１６が押されると、リミットスイッチ２０がこの状態を検知して、電動機回路をＯＮにする。
【００２１】
カム従動レバー１６が押されると、手動ハンドル操作の場合は、ハンドル着脱制限板８が手動ハンドル６の溝７に入り込んで手動ハンドル６が抜けないようになる。
【００２２】
次に本発明の開閉器用操作器の動作について説明する。
【００２３】
（１）電動操作
図１は中間位置（入−切−接地の場合は切位置）の状態を示す。この状態では衝突ローラ１７がカム板の凹部１５に落ちて溝カム軸５の回転がロックされている。
【００２４】
入操作指令を受けると、図示していない制御装置によりレリーズコイル１９が励磁され、レリーズコイル１９に押されてカム従動レバー１６がリセットばね１８に抗して時計方向に回転し、衝突ローラ１７がカム板１４の凹部１５から抜け出して溝カム軸５の回転が可能となる。リミットスイッチ２０がこの状態を検知して、電動機回路をＯＮにする。
【００２５】
電動機１の回転は平歯車３、平歯車４によって溝カム軸５に伝達され、溝カム軸５が反時計方向に回転する。溝カム軸５の溝１０と係合しているローラ１３は左方向に駆動され、出力軸１１はレバー１２により反時計方向（入方向）に回転する。溝カム５がある程度回転すると、衝突ローラ１７はカム板１４の円弧面縁に乗り、溝カム軸５の回転可能な状態が継続する。リミットスイッチ２０がこの状態を検知して、レリーズコイル１９の励磁を解く。
【００２６】
回転が進み、溝カム軸５が約一回転すると、衝突ローラ１７がカム板１４の凹部１５に落下し、カム従動レバー１６が反時計方向に回転する。リミットスイッチ２０がこの状態を検知して、電動機回路をＯＦＦする。電動機１はしばらく堕送を続けるが、衝突ローラ１７がカム板の凹部１５の壁面に衝突して完全に停止する。
【００２７】
図２は本発明による溝カム軸５の溝軌跡の一例で、図３はこれのグラフ表示であり、図４はそのトルク変換率を示すグラフである。三箇所の停止位置近傍では軸方向変位が一定なので、衝突ローラ１７がカム板１４の凹部１５内のどこで停止しても、出力軸１１の停止位置は変化しない。
【００２８】
図２において、溝１０の角度に対する軸方向変位の変化率は入、接地側で小さく、切側で大きく設定しているので、トルク変換率（出力軸トルク／電動機軸トルク）は図４のごとく、開閉器本体側の負荷トルクに近い特性となり、電動機１の負荷トルクをほぼ一定にすることができる。
【００２９】
（２）手動操作
図１の状態では衝突ローラ１７がカム板１４の凹部１５に落ちて溝カム軸５の回転がロックされ、またハンドル着脱制限板８がリセットされてハンドルの着脱が可能な状態である。
【００３０】
手動ハンドル６を電動機軸２に装着する。図示していないスイッチを押すとレリーズコイル１９が励磁され、カム従動レバー１６が時計方向に回転し、衝突ローラ１７がカム板の凹部１５から抜け出して溝カム軸５の回転が可能となる。
【００３１】
手動ハンドル６を時計方向に回転すると、溝カム軸５が反時計方向に回転する。溝カム軸５の溝１０と係合しているローラ１３は左方向に駆動され、レバー１２により出力軸１１は反時計方向（入方向）に回転する。溝カム軸５がある程度回転すると、衝突ローラ１７はカム板１４の円弧面縁に乗り、溝カム軸５の回転可能な状態が継続する。リミットスイッチ２０がこの状態を検知して、レリーズコイル１９の励磁を解く。この状態（中途位置）ではハンドル着脱制限板８が手動ハンドル６の溝７に係合して、手動ハンドル６が抜けない。
【００３２】
回転が進み、溝カム軸５が約一回転すると、衝突ローラ１７がカム板１４の凹部１５に落下し、カム従動レバー１６が反時計方向に回転する。さらに回転させると、衝突ローラ１７がカム板１４の凹部１５の壁面に衝突して完全に停止する。ハンドル着脱制限板８がばね９によりリセットされて手動ハンドル６の着脱が可能な状態となる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の開閉器用操作器は次の効果を奏する。
【００３４】
（１）停止位置近傍では溝カム軸の回転に対する溝の軸方向変位がないので、電動機が回転しても出力軸は回転せず、電動操作での停止位置精度が向上する。
【００３５】
（２）衝突ローラがカム板の凹部に入った状態（この範囲ではハンドルの回転によって出力軸が回転しない）でのみ、手動ハンドルの引き抜きが可能なので、手動操作での停止位置精度（ハンドル引き抜き許可範囲）が向上する。
【００３６】
（３）溝カム軸は、衝突ローラがカム板の凹部に衝突して停止するので、電動機の発電制動が不要となる。
【００３７】
（４）溝の角度に対する軸方向変位の変化率を入、接地側で小さく、切側で大きく設定しているので、トルク変換率（出力軸トルク／電動機軸トルク）は開閉器本体側の負荷トルクに近い特性となり、電動機の負荷トルクをほぼ一定にすることができ、電動機の負担トルク軽減する。
【００３８】
（５）停止用リミットスイッチが１個なので制御系が簡素化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例を示す操作機構の斜視図である。
【図２】 本発明による溝カム軸の溝軌跡の一例である。
【図３】図２の溝軌跡のグラフ表示である。
【図４】図２の溝軌跡を用いた場合のトルク変換率を示すグラフである。
【符号の説明】
１：電動機 ２：電動機軸 ３：平歯車 ４：平歯車 ５：溝カム軸 ６：手動ハンドル ７：溝 ８：ハンドル着脱制限板 ９：ばね １０：溝 １１：出力軸 １２：レバー １３：ローラ １４：カム板 １５：凹部 １６：カム従動レバー １７：衝突ローラ １８：リセットばね １９：レリーズコイル ２０：リミットスイッチ
Claims (6)
- 開閉器本体の可動部に駆動力を伝達する出力軸と、出力軸と一体に構成されたレバーと、レバーの先端に可回転的に配設されたローラと、円筒表面にローラと係合する溝を形成した溝カム軸とによって構成され、電動機あるいは手動ハンドルで駆動される溝カム軸の回転によりローラが溝にガイドされてレバーを回転させて出力軸を回転させることを特徴とする開閉器用操作器。
- 前記溝カム軸の溝形状は、開閉器の停止位置近傍で軸の回転に対する溝の軸方向変位を小さくしたことを特徴とする請求項１記載の開閉器用操作器。
- 前記溝カム軸の溝形状は、開閉器本体側の負荷トルクにほぼ反比例して軸の回転に対する溝の軸方向変位率を設定したことを特徴とする請求項１記載の開閉器用操作器。
- 前記溝カム軸と一体に配設され円板の一部に凹部が設けられたカム板と、カム板の周縁に付勢されて転動する衝突ローラが設けられ、前記溝カム軸の一回転毎に衝突ローラが前記カム板の凹部に落下衝突して溝カム軸の回転が停止することを特徴とする請求項１記載の開閉器用操作器。
- 前記溝カム軸の駆動を電動機で行い、前記衝突ローラの落下をリミットスイッチで検出して電動機を停止させることを特徴とする請求項１記載の開閉器用操作器。
- 前記溝カム軸の駆動を手動ハンドルで行い、前記衝突ローラが落下していない状態ではハンドルの着脱を制限することを特徴とする請求項１記載の開閉器用操作器。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2003204602A JP4262012B2 (ja) | 2003-07-31 | 2003-07-31 | 開閉器用操作器 |
| EP03768387A EP1662532B1 (en) | 2003-07-31 | 2003-12-26 | Operating unit for switchgear |
| DE60326399T DE60326399D1 (de) | 2003-07-31 | 2003-12-26 | Betriebseinheit für ein getriebe |
| PCT/JP2003/017084 WO2005013304A1 (ja) | 2003-07-31 | 2003-12-26 | 開閉器用操作器 |
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