JP4604584B2 - 開閉装置の操作機構及びそれを用いた開閉装置 - Google Patents

Description

この発明は、開閉装置の技術分野に属するものであり、例えば遮断器、開閉装置等の開閉操作を行う操作機構に関するものである。

従来の開閉装置の操作機構では、四節リンクの固定接点を変位させる構成が用いられていた。具体的には、駆動レバー、主リンク及び連結リンクから構成された四節リンクの一方の固定接点を、回転自在な引き外しカム上に設け、開放時には引き外しカムを反時計方向へ移動させることによって、四節リンクの緊張状態を崩していた（例えば、特許文献１参照。）。

特公平１−４５９３０号

しかしながら、特許文献１のような構成では、四節リンクの動作に伴って四節リンクの一方の固定接点に加わる荷重が大きく変化し、このため引き外しカムに加わる反時計方向の回転力も大きく変化していた。さらに、引き外しカムとラッチの関係のように荷重の加わった状態で係合状態から離脱状態へ変化させる場合、この係合部へ大きな荷重をかけると係合面のへたりあるいは駆動力の増加等で、確実な動作をおこなうことができなくなる。そのため、係合部へ加わる荷重が大きくならないようにする必要があり、従来装置では、引き外しカム、ラッチ、トリガ等の部品を直列に並べ接点側から生じる負荷力を順次減少させる方法をとっていた。即ち、従来装置ではトリガの動作力を小さくするため四節リンク部で非常に大きな減衰比を構成させ、そのため該四節リンク部で摩擦等の経時変化が生じると引き外しできない等のトラブルが生じる問題があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、２つの四節リンクを用いることで、摩擦等の経時変化に対する影響が少ない開閉装置の操作機構を提供する。

この発明における開閉装置の操作機構は、駆動軸に装着された引き外しリンクと、引き外しリンクの一端に回転自在に装着され投入ばねを外周に配したガイドリンクと、ガイドリンクの長穴部に回転及び摺動自在に一端を連結されかつ第一の固定軸に回転自在に装着された投入リンクと、ガイドリンクと投入リンクとの連結部に回転自在に一端を連結された連結リンクと、連結リンクの他端に回転自在に一端を連結されかつ第二の固定軸に回転自在に装着された出力レバーと、引き外しリンクと係合可能な引き外しラッチとを備え、駆動軸の回転に伴ってガイドリンクの両端の連結部を直線で結ぶ軸線は、固定軸の軸心に対して移動し、投入ばねを蓄勢させる際には引き外しリンクとガイドリンクと投入リンクとで第一の四節リンクを形成し、引き外しリンクと引き外しラッチとの係合状態では第一の四節リンクに加えて投入リンクと連結リンクと出力レバーとで第二の四節リンクを形成するものである。

この発明によれば、２つの四節リンクで負荷力を減衰し各々の四節リンクで大きな減衰比を必要としないため、摩擦等の経時変化に対する影響が少ない開閉装置の操作機構が得られる。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１について説明する。図１は、実施の形態１による開閉装置において、操作機構の開極リセットの状態図である。図２はこの開閉装置の操作機構の投入ばね蓄勢完了直前、図３は同じく投入ばね蓄勢保持状態、図４は同じく投入保持の状態を示す図である。

図において、駆動軸１０に引き外しリンク１１が取り付けられており、引き外しリンク１１の一端には、外周に投入ばね１３を配したガイドリンク１４が回転自在に連結している。さらに、ガイドリンク１４の長穴部１４ａに投入リンク１５を回転及び摺動自在に連結するとともに、固定軸３０に回転自在に装着する。ここで、引き外しリンク１１とガイドリンク１４と投入リンク１５とで、第一の四節リンクを形成する。

また、ガイドリンク１４と投入リンク１５の連結部には、連結リンク１７が投入リンク１５の連結部と回転自在に連結している。この連結リンク１７のもう一端は、出力レバー１８と回転自在に連結している。さらに、出力レバー１８は、固定軸３１に回転自在に取り付けられている。

引き外しラッチ１２は、投入動作後（図２〜４）、引き外しリンク１１の外縁部に設けた切欠部１１ａと係合し投入保持するように配置されており、図示しない付勢手段によって、時計方向に付勢している。投入ラッチ１６は、投入ばね１３の蓄勢状態を保持するため、投入リンク１５の外縁部に設けた切欠部１５ｂと係合するように配置されており、同じく図示しない付勢手段により時計方向に付勢している。

また、開閉装置における開閉部の一例では、回転自在に支持された駆動シャフト３の一端に出力レバーと当接する駆動レバー５を備え、駆動レバー５に対し反時計方向に付勢するように開放ばね７を配し、固定接点１と可動接点２との開離距離を規制するストッパ−６が駆動レバー５と当接するように配置してある。接圧ばね８は可動接点２とレバー４との間に配置され、固定接点１と可動接点２が当接する際に必要な接点間圧力を与えるようになっている。

次に、開閉装置の操作機構の動作を説明する。図１は、開閉装置の開路状態で、投入ばね１３を放勢した操作機構のリセット状態である。引き外しリンク１１、ガイドリンク１４、投入リンク１５からなる第一の四節リンクは、駆動軸１０を時計方向に回す事で引き外しリンク１１が時計方向に回転すると、連動して動作するものである。図１では、ガイドリンク１４の先端部（図示下端部）は、投入リンク１５のＵ曲げ部１５ａの内壁面に接触するように構成されている。ここで、ガイドリンク１４の両端の連結部を直線で結ぶ軸線は、投入リンク１５の回転中心である固定軸３０の軸心に対してＬ２だけ図示右上方向にずれている。そのため、駆動軸１０を時計方向に回した際、投入リンク１５が半時計方向に回転する事なしに、ガイドリンク１４は投入リンク１５のＵ曲げ部１５ａの内壁面を滑るように、図示右下方向へ投入リンク１５に対してほぼ直線的に動く。投入リンク１５と連結リンク１７の連結部は、ガイドリンク１４の長穴部１４ａに沿って動き、投入ばね１３を圧縮していく。

図２は、投入ばね１３の蓄勢途中（蓄勢がほぼ完了）の状態で、投入ばね１３が最も縮められた状態よりも僅かに駆動軸１０を時計方向に回転した状態の図である。ガイドリンク１４の両端の連結部を直線で結ぶ軸線が、駆動軸１０の中心に対しＬ１だけ図示左下方向にずれる事により、引き外しリンク１１は、投入ばね１３のばね力によって時計方向に動く回転力をうけて回転動作する。このときに、引き外しリンク１１の外周突起部１１ｂと投入ばね１３の端部が接触するため、引き外しリンク１１と投入ばね１３とガイドリンク１４が一体となり、駆動軸１０を回転中心として時計方向に回転動作が始まる。これにより、ガイドリンク１４の長穴部１４ａが、それまで接触していた投入リンク１５のＵ曲げ部１５ａから離れる。続いて、ガイドリンク１４の両端の連結部を直線で結ぶ軸線と固定軸３０の軸心とのずれからなる寸法Ｌ２が、次第に小さくなる。さらに、ガイドリンク１４の両端の連結部を直線で結ぶ軸線が固定軸３０の軸心を超えると、投入リンク１５は固定軸３０を回転中心に半時計方向に動き出す。

その後、図３に示すように、投入リンク１５の外縁部に設けられた切欠き１５ｂと投入ラッチ１６が係合したばね蓄勢保持状態となる。この時、引き外しリンク１１にも時計方向へ回転する力が働いているが、引き外しリンク１１の一端１１ｃがストッパー２０と接触し、引き外しリンク１１の時計方向への回転動作が規制される。そのため、引き外しリンク１１とガイドリンク１４と投入リンク１５からなる四節リンクが、緊張状態を保ったまま保持される。

図３の状態から投入ラッチ１６を半時計方向に動かす事で、投入リンク１５と投入ラッチ１６との係合が外れ、投入ばね１３に蓄えられたばね力でＬ２の距離に比例した回転力が、投入リンク１５に加わる。すると、投入リンク１５と連結リンク１７と出力レバー１８からなる四節リンクの動作が進み、開閉装置の駆動レバー５を押し下げ、駆動シャフト３を支点として可動電極２が図示上方向に移動する。この一連の動作が進んで完了する直前付近から、ガイドリンク１４の両端の連結部を直線で結ぶ軸線と駆動軸１０の中心とのずれからなる寸法Ｌ１が次第に小さくなる。さらに、駆動軸１０の軸心を超えると引き外しリンク１１に加わる回転力は反転し、半時計方向に回転する回転力が加えられる。これにより、引き外しリンク１１の一端１１ｃとストッパー２０との当接が離れて引き外しリンク１１は半時計方向に回転を始めるが、この時には引き外しラッチ１２が図示しない付勢手段により時計方向に回転している。

その後、図４に示すように、引き外しリンク１１の切欠部１１ａと引き外しラッチ１２とが係合して投入保持した状態となる。すなわち、開閉部の負荷力（接圧ばね８と開放ばね７のばね荷重の反力）を出力レバー１８で受け止めて、投入リンク１５と連結リンク１７と出力レバー１８からなる第二の四節リンクで投入ばね１３に加わる力を減衰し、投入ばね１３の初荷重で保持する事が可能となる。さらに、投入ばね１３の初荷重を投入リンク１５とガイドリンク１４と引き外しリンク１１からなる第一の四節リンクで減衰しているので、引き外しリンク１１の回転力は非常に小さく引き外しラッチ１２に加わる荷重を小さくすることが出来る。

このように、実施の形態１では、２つの四節リンクで負荷力を減衰し各々の四節リンクで大きな減衰比を必要としないため、摩擦等の経時変化に対する影響が少ない開閉装置の操作機構を提供できる。すなわち、引き外しラッチに加わる荷重を投入ばねの初荷重とすることで引き外し動作力ばらつきの少なく、また、引き外し動作力は負荷力の変動に対しても影響しないため、操作機構の引き外し動作が安定する。

また、構成部品の数が多くて構成が複雑になると、その組立作業に多大の労力を要していたが、２つの四節リンクに共通する投入リンクを用いることで、開閉装置の操作機構を少ない部品数で得られる効果がある。

実施の形態２．
図５は、実施の形態２による開閉装置において、操作機構の投入ばね蓄勢途中の状態を示す図である。この実施の形態は、実施の形態１の変形例として、操作機構に投入ラッチ１６を組み込んでいないものである。

次に、動作について説明する。投入ばね１３を蓄勢する過程は実施の形態１と同様で、実施の形態１の図３に相当する位置まで投入ばね１３を蓄勢した状態である。ここで、投入ラッチ１６がないため、投入リンク１５ｂの切欠き部と係合することなく投入ばね蓄勢後即投入動作し、実施の形態１の図４に示した位置までリンクが動き、投入動作が完了する。

このように、実施の形態２では、投入ばねの蓄勢動作すなわち投入動作であり、例えば手動にて操作する場合には１つの動作（ワンアクション）での操作方式とすることが出来る。これに対して投入ラッチ１６がある場合には投入ばね１３を蓄勢する動作と投入ラッチ１６と投入リンク１５との係合を外す動作の２つの動作が必要であり、開閉装置の操作方法、用途に応じた操作機構を投入ラッチ１６の有無だけで組み別けることが出来る。

実施の形態３．
図６は、実施の形態３による開閉装置において、投入ばねを放勢した操作機構のリセット状態を示す図である。この実施の形態は、実施の形態１の変形例として、連結リンク１７の穴部１７を長穴形状としているものである。この実施の形態では、投入ばねを放勢したリセット状態（実施の形態１の図１に相当）から投入ばねの蓄勢保持の状態（実施の形態１の図３に相当）へと動作するとき、連結リンク１７と出力レバー１８の連結部が穴部１７の図示右端部１７ａ’の位置まで動かないと、出力レバー１８が回転しない。すなわち、連結リンク１７の穴部１７ａを長穴形状とすることで、投入ばね１３を蓄勢する間に出力レバー１８が不要に回転することを抑制できる。また、図７は、連結リンク１７の穴部１７ａの代替として、長穴形状の穴部１８ａを出力レバー１８側に設けた場合の図であり、図６の場合と同様に出力レバー１８の不要な回転を抑制することが出来る。

図８は、図６の変形例として、開閉装置の駆動シャフト３の一端を出力レバーの回転軸３１の位置に配して取り付けることにより、直接駆動シャフト３に操作機構の駆動力を伝達する一例である。開閉装置の構成に応じて多彩な動力伝達方法を構成できる。ここでも、連結リンク１７の穴部１７を長穴形状とすることで、投入ばね１３を蓄勢する間に出力レバー１８が不要に回転することを抑制できる。

このように、実施の形態３では、連結リンク１７もしくは出力レバー１８に長穴を設けることで、投入ばね１３を蓄勢する間の出力レバー１８の不要な回転を抑制できる。開閉装置を構成する上で寸法の関係上、開閉部と操作機構部との動力伝達方法が制約される場合などに開閉部に対して操作機構を配置する自由度が広がり、開閉装置を構成する上での利便性が向上する。

実施の形態４．
図９は、実施の形態４による開閉装置において、投入ばねを放勢した操作機構のリセット状態を示す図である。この実施の形態は、実施の形態１の変形例として、最終出力部である出力レバー１８の形状を回転固定軸３１に対して両側にレバー部１８ａ、１８ｂを設けたものである。レバー部１８ａ、１８ｂを設けたことにより、操作機構の駆動力を下方向に押したり、上方向に押したり出来るようにした一例である。

このように、実施の形態４では、実施の形態３と同様に開閉部と操作機構部との動力伝達方法が制約される場合などに開閉部に対して操作機構を配置する自由度が広がり、開閉装置を構成する上での利便性が向上する。さらに、実施の形態３と実施の形態４を組み合わせた操作機構を構成する事で、更に利便性が向上することは明確である。

本発明の実施の形態１による開閉装置の操作機構におけるリセット状態を示す側面図である。 本発明の実施の形態１による開閉装置の操作機構におけるばね蓄勢途中の状態を示す側面図である。 本発明の実施の形態１による開閉装置の操作機構におけるばね蓄勢保持の状態を示す側面図である。 本発明の実施の形態１による開閉装置の操作機構における投入保持の状態を示す側面図である。 本発明の実施の形態２による開閉装置の操作機構におけるばね蓄勢途中の状態を示す側面図である。 本発明の実施の形態３による開閉装置の操作機構におけるリセット状態を示す側面図である。 本発明の実施の形態３による開閉装置の操作機構におけるリセット状態の変形例を示す側面図である。 本発明の実施の形態３による開閉装置の操作機構におけるリセット状態の他の変形例を示す側面図である。 本発明の実施の形態４による開閉装置の操作機構におけるリセット状態を示す側面図である。

符号の説明

１０ 駆動軸、１１ 引き外しリンク、１２ 引き外しラッチ、１３ 投入ばね、１４ ガイドリンク、１５ 投入リンク、１６ 投入ラッチ、１７ 連結リンク、 １８ 出力レバー、２０ ストッパー、３０〜３１ 固定軸。

Claims (5)

1. 駆動軸に装着された引き外しリンクと、引き外しリンクの一端に回転自在に装着され投入ばねを外周に配したガイドリンクと、ガイドリンクの長穴部に回転及び摺動自在に一端を連結されかつ第一の固定軸に回転自在に装着された投入リンクと、ガイドリンクと投入リンクとの連結部に回転自在に一端を連結された連結リンクと、連結リンクの他端に回転自在に一端を連結されかつ第二の固定軸に回転自在に装着された出力レバーと、引き外しリンクと係合可能な引き外しラッチとを備え、駆動軸の回転に伴ってガイドリンクの両端の連結部を直線で結ぶ軸線は、固定軸の軸心に対して移動し、投入ばねを蓄勢させる際には引き外しリンクとガイドリンクと投入リンクとで第一の四節リンクを形成し、引き外しリンクと引き外しラッチとの係合状態では第一の四節リンクに加えて投入リンクと連結リンクと出力レバーとで第二の四節リンクを形成することを特徴とする開閉装置の操作機構。
2. 投入リンクと係合可能な投入ラッチを備え、投入ラッチによってばね蓄勢保持及び投入保持を行うことを特徴とする請求項１記載の開閉装置の操作機構。
3. 投入ばねを圧縮保持した際に引き外しリンクに係合する引き外しラッチに加わる荷重を、投入動作における投入ばねの初荷重としたことを特徴とする請求項１または２記載の開閉装置の操作機構。
4. 連結リンクと出力レバーのいずれかの連結装着穴を長穴形状としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の開閉装置の操作機構。
5. 固定接点と可動接点とからなる開閉可能の接点と、この接点を開閉するために請求項１〜４のいずれかに記載の開閉装置の操作機構とを備えた開閉装置。

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