JP4690472B2 - Thermal trip device and circuit breaker - Google Patents
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Description
この発明は、例えば回路遮断器等に用いられる熱動式引き外し装置に関するものである。 The present invention relates to a thermal tripping device used for a circuit breaker, for example.
従来の熱動式引き外し装置は、バイメタルと調整子を備え、調整子の固定位置を調整することでトリップバーまでの距離(ギャップ)を調整するようにしている。調整子は、下部の鉤状部をバイメタルに設けられた穴に係合させ、上部の弓状部をバイメタル先端の溝部に嵌め込まれる。調整子は鉤状部を中心としてバイメタルに対して回転可能である。調整工程において、調整子の回転方向の位置を適切な位置に合わせ、その位置を保持するようにバイメタル先端の溝部においてバイメタルと調整子とを溶接固定する。このように調整子のバイメタルからの突出量を調整していた。 A conventional thermal trip device includes a bimetal and an adjuster, and adjusts the distance (gap) to the trip bar by adjusting the fixing position of the adjuster. In the adjuster, the lower hook-shaped portion is engaged with a hole provided in the bimetal, and the upper arcuate portion is fitted into the groove portion at the tip of the bimetal. The adjuster is rotatable with respect to the bimetal around the bowl-shaped portion. In the adjustment step, the position of the adjuster in the rotational direction is adjusted to an appropriate position, and the bimetal and the adjuster are welded and fixed in the groove at the tip of the bimetal so as to maintain the position. Thus, the protrusion amount from the bimetal of the adjuster was adjusted.
しかしながら、従来の熱動式引き外し装置は、バイメタルに対して調整子が回転可能とするために、バイメタル溝の幅を調整子の厚さより広くしていた。溝幅の方が狭い場合には、調整子を回転させるために極めて大きな荷重が必要となり適切な調整ができず、また、溝幅や調整子の厚さには加工誤差が避けられないので、溝幅と調整子厚さを同じ値にすることはできなかった。したがって、バイメタル溝の溝幅は調整子の厚さよりも広く設定する必要があり、溝と調整子との間には必ず広めの隙間が生じていた。 However, in the conventional thermal tripping device, the width of the bimetal groove is wider than the thickness of the adjuster so that the adjuster can rotate with respect to the bimetal. If the groove width is narrower, an extremely large load is required to rotate the adjuster, and appropriate adjustment cannot be made.In addition, processing errors are inevitable in the groove width and the thickness of the adjuster. The groove width and adjuster thickness could not be made the same value. Therefore, the groove width of the bimetal groove needs to be set wider than the thickness of the adjuster, and there is always a wide gap between the groove and the adjuster.
バイメタルと調整子との固定の際にはバイメタルの溝の端面と調整子の側面とを瞬時に固定する必要があり、例えばレーザー溶接を用いて溶接固定する。このとき、溝の端面と調整子の側面との間に広めの隙間があるので、溶接不良が発生し易いという問題があった。 When the bimetal and the adjuster are fixed, it is necessary to instantaneously fix the end face of the groove of the bimetal and the side surface of the adjuster. For example, laser welding is used to fix the bimetal. At this time, since there is a wide gap between the end face of the groove and the side face of the adjuster, there is a problem that poor welding is likely to occur.
この発明は、バイメタルと調整子との調整精度が高く、バイメタルと調整子との固定不良を低減した熱動式引き外し装置を得ることを目的とする。 It is an object of the present invention to obtain a thermal tripping device that has high adjustment accuracy between a bimetal and a regulator and that has reduced improper fixing between the bimetal and the regulator.
この発明に係る熱動式引き外し装置は、電流により加熱されるバイメタルと、このバイメタルの湾曲によりトリップバーに当接する調整子を備える。バイメタルは、トリップバーに当接する側の一端に開口した案内溝と、この案内溝から他端側に設けられた係合穴を有する。調整子は、係合穴に係合された鉤状部と、案内溝に回動可能に挿入された弓状部と、この弓状部と鉤状部を連結しトリップバーに当接する当接部と、弓状部に設けられ、該弓状部に沿って延伸し調整子の厚さ方向に突出した突出部とを有し、この突出部は当接部に連結されない側の端部よりも当接部寄りにおいてバイメタルの端部に溶接固定された。 The thermal tripping device according to the present invention includes a bimetal heated by an electric current and a regulator that comes into contact with the trip bar due to the curvature of the bimetal. The bimetal has a guide groove that opens at one end on the side that contacts the trip bar, and an engagement hole that is provided on the other end side from the guide groove. The adjuster includes a hook-shaped portion engaged with the engagement hole, an arc-shaped portion that is rotatably inserted into the guide groove, and an abutment that connects the arc-shaped portion and the hook-shaped portion and contacts the trip bar. And a projecting portion provided on the arcuate portion and extending along the arcuate portion and projecting in the thickness direction of the adjuster. The projecting portion is connected to the end portion not connected to the contact portion. Also, it was welded and fixed to the end of the bimetal near the contact part.
この発明に係る熱動式引き外し装置は、バイメタルと調整子とを高精度に調整でき、バイメタルと調整子との固定不良を低減することができる。 The thermal tripping device according to the present invention can adjust the bimetal and the adjuster with high accuracy, and can reduce improper fixing between the bimetal and the adjuster.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1における熱動式引き外し装置を有する回路遮断器を示す一部切り正面図である。回路遮断器の絶縁筐体30は、何れも合成樹脂で形成された基台1と蓋体2とで構成される。電源側電線を着脱可能に接続する電源端子3および負荷側電線を着脱可能に接続する負荷端子6が基台1に装着される。一端に電源端子3が設けられた固定接触子4は基台1に装着される。固定接触子4に対向して接離する可動接触子5は、過電流に応じて開閉機構9を作動させる熱動式引き外し装置13に接続される。一端に負荷端子6が設けられた発熱体7にバイメタル11がリベット14で固定される。
Embodiment 1 FIG.
1 is a partially cut front view showing a circuit breaker having a thermal tripping device according to Embodiment 1 of the present invention. An
熱動式引き外し装置13は発熱体7と発熱体7にリベット14で固定されたバイメタル11と調整子12で構成される。固定接触子4に対し可動接触子5を開閉動作させる開閉機構9はトリップバー8を有し、トリップバー8が熱動式引き外し装置13で押されることにより作動する。定格電流を超過した過電流が流れた場合の動作を以下に説明する。
The
発熱体7あるいはバイメタル11に過電流が流れることにより、発熱体7及びバイメタル11は温度が上昇する。バイメタル11の温度の上昇に伴ってバイメタル11は湾曲する。バイメタル11の湾曲量が大きくなり調整子12がトリップバー8に当接し、さらにバイメタル11の湾曲量が大きくなることで熱動式引き外し装置13がトリップバー8を押す。トリップバー8が熱動式引き外し装置13で押されることにより開閉機構9が作動し、瞬時に可動接触子5が固定接触子4から解離して電源端子3から負荷端子6に至る電路を遮断する(トリップする)。
When an overcurrent flows through the heating element 7 or the
過電流が流れたときの動作特性(引き外し特性)はJIS等の規格により範囲が規定されており、製品はこれを満たす必要がある。しかし、引き外し機構の作動点、すなわち、バイメタル11がトリップバー8を押す位置が、熱動式引き外し装置13及び開閉機構9を構成する各部品の加工・組立誤差、材料特性のばらつき等、製造ばらつきの累積によりばらついて、引外し特性にばらつきが生じる。そこで、このような製造ばらつきを吸収するために、熱動式引き外し装置13の構成部品であるバイメタル11に調整子12を組み合わせ、組立工程においてバイメタル11と調整子12の位置を調整・検査作業を行っている。
The range of operating characteristics (tripping characteristics) when an overcurrent flows is defined by standards such as JIS, and products must satisfy this range. However, the operating point of the tripping mechanism, that is, the position where the
熱動式引き外し装置13について詳述する。図2は熱動式引き外し装置の斜視図であり、図3はバイメタルの正面図であり、図4は調整子の斜視図である。バイメタル11は板状のバイメタル部材を打ち抜いて矩形状に形成されており、トリップバー8に当接する側の一端に開口した案内溝11aが形成され、この案内溝11aから長手方向の他端側に所定の間隔を隔てて係合穴11bが形成されている。また、他端側には取付穴11cが設けられている。
The
調整子12は金属の板状部材に打ち抜き、成形加工を施して形成したもので、一端側にバイメタル11の係合穴11bと係合可能な鉤状部12aを備え、案内溝11aに挿入されて嵌り込む弓状部12cが他端側に形成されている。弓状部12cは鉤状部12aを中心に回動しても案内溝11aに嵌り込むようなっている。弓状部12cの端部には回転を規制するための突起部12bが形成されている。
The
弓状部12cは、その外周に例えば成形加工により曲げられた突出部12eが形成され、鉤状部12aを中心とした円弧形状と成している。鉤状部12aと弓状部12cを連結するように形成された当接部12dで調整子12とトリップバー8が当接する。突出部12eは、調整子12が回転する回転軸の軸方向に突出しており、すなわち調整子12の厚さ方向に突出しており、弓状部12cに沿って鉤状部12aを中心とした円弧形状となるように延伸している。
The
バイメタル11に調整子12が組み付けられ、バイメタル11が取付穴11cを介してリベット14で発熱体7に固定される。なお、本実施例の当接部12dの形状は一例であり、トリップバー8の動きや断面形状に応じて当接部12dの形状は適宜変更することができる。
The
次に、熱動式引き外し装置13の組立及び調整方法を説明する。図5はバイメタル11の上端部の拡大図であり、図6は熱動式引き外し装置13とトリップバー8とのギャップを調整する方法を説明する図である。
Next, a method for assembling and adjusting the thermal tripping
まず、基台1に、発熱体7に固定されたバイメタル11、電源端子3、固定接触子4、可動接触子5、開閉機構9、負荷端子6を組み込む。基台1に組み込まれたバイメタル11に調整子12を組み付ける。調整子12の鉤状部12aをバイメタル11の係合穴11bに係合させ、同時に弓状部12cをバイメタル11の案内溝11aに嵌め込む。図6(a)に示すように、調整子12をバイメタル11に係合すると、調整子12は当接部12dの側に倒れ、突起部12bがバイメタル11に規制されて調整子12の姿勢が保持される状態となる。これは調整子12の重心が当接部寄りになるようにしているためである。
First, the bimetal 11 fixed to the heating element 7, the
図5に示すように、調整子12をバイメタル11に係合させると突出部12eはバイメタル11の上端部に接する状態となり、突出部12eにおけるバイメタル11の上端側の形状は鉤状部12aを中心とした円弧形状であるため、調整子12が回動した場合でもバイメタル11の上端部に常に接した状態を維持する。したがって突出部12eの溶接箇所とバイメタル11の上端部との隙間22をできるだけ狭くできる。
As shown in FIG. 5, when the
バイメタル11を湾曲させて調整子12とバイメタル11との固定位置を調整する際に、バイメタル11の上端部に対向する突出部12eの面はバイメタル11の上端部に常に接する接触面となっている。バイメタル11の湾曲した場合におけるバイメタル11の上端部が描く円弧形状と調整子12の接触面の円弧形状がほぼ一致するようにすることで、突出部12eの溶接箇所とバイメタル11の上端との隙間22を殆ど無くすことができる。
When the bimetal 11 is bent to adjust the fixing position between the
次に基台1に組み込まれたトリップバー8が動かないように図示しない保持具でトリップバー8を保持する。バイメタル11に所定の電流値の電流を通電し、バイメタル11を湾曲させる。図6(b)に示すようにバイメタル11が湾曲していくと、やがて調整子12の当接部12dがトリップバー8に接触する。図6(c)に示すように通電によりバイメタル11をさらに湾曲させると、調整子12はトリップバー8に当接して規制されているためバイメタル11からの突出量が少なくなるように、即ちバイメタル11に対してバイメタル11の湾曲方向と逆向きに回動していく。
Next, the
このまま通電を継続し、所定の通電時間あるいは湾曲量となった瞬間に、バイメタル11と調整子12とを溶接固定する。通電を停止してもしばらくはバイメタルの湾曲量は増えていくため、バイメタル11と調整子12とは瞬時に固定する必要があり、固定方法としては溶接が望ましい。例えばレーザー溶接を用いて固定し、調整を完了する。溶接は突出部12eの上からレーザーを照射し、調整子12の突出部12eを貫通させてバイメタル11に溶接する貫通溶接である。
The energization is continued as it is, and the bimetal 11 and the
なお、所定の電流値及び所定の通電時間は、JIS等の規格により定められた範囲内で回路遮断器がトリップさせるための電流値及び通電時間である。所定の電流値及び所定の通電時間は、規格範囲のほぼ中央となる電流値及び通電時間に選定すると、JIS等の規格を満たすことを検査する検査工程において規格範囲外不良を低減することができる。多くの場合、回路遮断器のギャップ調整を短時間に完了するために、規格に定められた電流値より大きな電流値の電流を規格に定められた時間より短い時間だけ流して調整を行なう。また、バイメタル11の湾曲量は電流の電流値及び通電時間によって決まるので、所定の通電時間に基づいた所定の湾曲量となった瞬間に、バイメタル11と調整子12とを溶接固定しても、バイメタル11と調整子12の位置を調整することができる。
Note that the predetermined current value and the predetermined energization time are a current value and an energization time for causing the circuit breaker to trip within a range defined by a standard such as JIS. When the predetermined current value and the predetermined energization time are selected as the current value and the energization time that are substantially in the center of the standard range, defects outside the standard range can be reduced in the inspection process for inspecting that the standard such as JIS is satisfied. . In many cases, in order to complete the gap adjustment of the circuit breaker in a short time, the adjustment is performed by flowing a current having a current value larger than the current value defined in the standard for a time shorter than the time defined in the standard. Further, since the bending amount of the bimetal 11 is determined by the current value of the current and the energization time, even if the bimetal 11 and the
通電によりバイメタル11を湾曲させ、所定の通電時間に達したときに調整子12とバイメタル11を溶接固定する方法は特開2002−260515号公報に開示された方法と同等である。
The method of bending the bimetal 11 by energization and welding and fixing the
実施の形態1では、調整子12の突出部12eの溶接箇所とバイメタル11の上端部との隙間22をできるだけ狭くしたので、あるいは殆ど無くしたので、バイメタル11と調整子12との溶接不良を低減させることができる。
In the first embodiment, since the
貫通溶接をするにあたっては、バイメタル11と調整子12が重なっている位置にレーザーを照射しなければならない。レーザーの位置合わせはバイメタル11の湾曲方向と、それに直交する調整子12の回転軸の軸方向との2方向を合わせる必要がある。調整子12とバイメタル11との固定位置を調整する際にはバイメタル11は湾曲しているため、湾曲したバイメタル11の上端部の位置をセンサーで把握し、バイメタル11の板厚内にレーザーを照射せねばならず、湾曲方向の照射位置は比較的高精度に位置決めされることが求められる。
In the case of through welding, a laser must be irradiated to the position where the bimetal 11 and the
調整子12の回転軸方向の照射位置も合わせる必要があるが、調整子12の突出部12eとバイメタル11の上端部とが重なっている重複部分にレーザーが照射されていれば溶接できる。調整子12の突出部12eにおける厚さ方向、すなわち回転軸方向の突出長は調整子12の板厚やバイメタル11の板厚に比べて長くしているので、レーザーの位置合わせは比較的長い重複部分の範囲内にレーザーが照射されるようにすればよく、回転軸方向の照射位置は比較的低い精度であっても構わない。
Although it is necessary to match the irradiation position of the
これに対して、従来の熱動式引き外し装置はバイメタル11と調整子12との突合せ溶接をしなければならないため、レーザーの位置合わせはバイメタル11の湾曲方向だけでなく調整子12の回転軸方向においても高精度に行なうことが要求される。
On the other hand, since the conventional thermal tripping device has to butt-weld the bimetal 11 and the
したがって、実施の形態1の熱動式引き外し装置は、従来のものに比べてレーザーの位置合わせを容易にすることができる。また、レーザー照射可能範囲が広いのでバイメタル11と調整子12との溶接が適切に実施でき、バイメタル11と調整子12との溶接不良を低減することができる。
Therefore, the thermal tripping device according to the first embodiment can facilitate the alignment of the laser as compared with the conventional one. In addition, since the laser irradiable range is wide, welding between the bimetal 11 and the
実施の形態1では突出部12eにおいて貫通溶接としているため、図5に示すように調整子12の弓状部12cとバイメタル11の案内溝11aとの隙間を広く取っても問題ない。弓状部12cの板厚より案内溝11aの溝幅を十分に広くとることにより、隙間21は広くなり、案内溝11aの溝側面と弓状部12cとの間で生じる摩擦を極めて小さくできる。このため、バイメタル11と調整子12との位置を調整する際にバイメタル11に不要な荷重が加わることがなく、調整精度を向上させることができる。
In the first embodiment, since the protruding
バイメタル11と調整子12との溶接不良を低減させるために、突出部12eの溶接箇所とバイメタル11の上端との隙間22をできるだけ狭くし、望ましくは殆ど無くすことが必要である。バイメタル11を湾曲させて調整子12とバイメタル11との固定位置を調整する際に、調整子12の突出部12eはバイメタル11の上端部に常に接するので、互いに接触する接触部分には摩擦力が生じてしまう。しかしながら、ここには調整子12の自重しか作用せず、調整子12は極めて軽量であるため、生じる摩擦力は極めて小さく、無視できる。
In order to reduce poor welding between the bimetal 11 and the
したがって、バイメタル12を湾曲させて調整子12との固定位置を調整する際に、調整子12の突出部12eの接触面は、バイメタル11の上端部に接しながら回動し、かつ接触による摩擦力が極めて小さいので、バイメタル11と調整子12との位置調整を高い精度で行なうことができる。
Therefore, when the bimetal 12 is curved and the fixing position with the
実施の形態1の回路遮断器は、熱動式引き外し装置13がバイメタル11と調整子12とを高精度に調整できるので、トリップバー8と熱動式引き外し装置13とのギャップ調整を高精度にできる。したがって、回路遮断器の引き外し特性を安定化させることができ、回路遮断器間の引き外し特性を均一化することができる。また、実施の形態1の回路遮断器は、熱動式引き外し装置13がバイメタル11と調整子12との固定不良を低減することができるので、製品不良を低減することができる。
In the circuit breaker of the first embodiment, since the thermal tripping
以上のように、この発明の実施の形態1における熱動式引き外し装置13によれば、バイメタル11はトリップバー8に当接する側の一端に開口した案内溝11aと係合穴11bを有し、調整子12は、係合穴11bに係合された鉤状部12aと、案内溝11aに回動可能に挿入された弓状部12cと、この弓状部12cと鉤状部12aを連結しトリップバー8に当接する当接部12dと、弓状部12cに設けられ、該弓状部12cに沿って延伸し調整子12の厚さ方向に突出した突出部12eとを有し、この突出部12eは当接部12dに連結されない側の端部よりも当接部12d寄りにおいてバイメタル11の端部に溶接固定されたので、従来の固定不良が発生し易いものとは異なり、バイメタル11と調整子12とを高精度に調整でき、バイメタル11と調整子12との固定不良を低減することができる。
As described above, according to the thermal tripping
この発明の実施の形態1における回路遮断器によれば、熱動式引き外し装置13が、バイメタル11はトリップバー8に当接する側の一端に開口した案内溝11aと係合穴11bを有し、調整子12は、係合穴11bに係合された鉤状部12aと、案内溝11aに回動可能に挿入された弓状部12cと、この弓状部12cと鉤状部12aを連結しトリップバー8に当接する当接部12dと、弓状部12cに設けられ、該弓状部12cに沿って延伸し調整子12の厚さ方向に突出した突出部12eとを有し、この突出部12eは当接部12dに連結されない側の端部よりも当接部12d寄りにおいてバイメタル11の端部に溶接固定されたので、トリップバー8と熱動式引き外し装置13とのギャップ調整を高精度にでき、引き外し特性を安定化させることができ、製品不良を低減することができる。
According to the circuit breaker according to the first embodiment of the present invention, the thermal tripping
実施の形態2.
図7はこの発明の実施の形態2における調整子の斜視図である。実施の形態1の調整子12とは突出部12eが弓状部12c以外にも設けられた点で異なる。突出部12eは曲げ加工により形成した。突出部12eの延伸範囲を広げることにより調整子12の剛性が向上するので、調整子が取り扱い時に変形してしまうのを防ぐことができる。
FIG. 7 is a perspective view of a regulator according to
なお、弓状部12c以外に設けられた突出部は、弓状部12cの設けられた突出部12eと同じ突出長でなくてもよい。また、弓状部12c以外に設けられた突出部は、弓状部12cの設けられた突出部12eと連続である必要はなく、分離して設けられても構わない。弓状部12cの突出部12eとそれ以外の突出部を分離することで、突出部12e以外の突出部の形状とは独立にでき、弓状部12cの突出部12eの円弧形状を高い精度で形成できる。
Note that the protrusion provided other than the
なお、実施の形態1及び2では調整子12の突出部12eは曲げ加工で形成する例で説明したが、突出部12eを溶接で固定することにより形成したり、鋳造により調整子12を一体形成したりしても構わない。また、突出部12eは調整子12の側面に設けても構わない。
In the first and second embodiments, the
また、調整子12をバイメタル11に係合した際に調整子12の回動を規制する突起部12bが弓状部12cに設けられた例で説明したが、この調整子12の回動を規制する突起部は突出部12eに設けられてもよい。
Further, the example in which the
この発明に係る熱動式引き外し装置は、トリップバーとのギャップ調整を高精度にでき、バイメタルと調整子との固定不良を低減できるので、これを電路の開閉機構を有する回路遮断器等に好適に適用できる。 Since the thermal tripping device according to the present invention can adjust the gap with the trip bar with high accuracy and can reduce improper fixing between the bimetal and the adjuster, it can be used as a circuit breaker having an electric circuit switching mechanism. It can be suitably applied.
1 基台 2 蓋体
4 固定接触子 5 可動接触子
8 トリップバー 9 開閉機構
11 バイメタル 11a 案内溝
11b 係合穴 12 調整子
12a 鉤状部 12c 弓状部
12d 当接部 12e 突出部
13 熱動式引き外し装置 30 絶縁筐体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記バイメタルは、前記トリップバーに当接する側の一端に開口した案内溝と、この案内溝から他端側に設けられた係合穴とを有し、
前記調整子は、前記係合穴に係合された鉤状部と、前記案内溝に回動可能に挿入された弓状部と、この弓状部と前記鉤状部を連結し前記トリップバーに当接する当接部と、前記弓状部に設けられ、該弓状部に沿って延伸し前記調整子の厚さ方向に突出した突出部とを有し、この突出部は前記当接部に連結されない側の端部よりも前記当接部寄りにおいて前記バイメタルの端部に溶接固定された熱動式引き外し装置。 A thermal trip device comprising a bimetal heated by an overcurrent and a regulator abutting against the trip bar by the curvature of the bimetal,
The bimetal has a guide groove that opens at one end on the side that contacts the trip bar, and an engagement hole that is provided on the other end side from the guide groove,
The adjuster includes a hook-shaped portion engaged with the engagement hole, an arc-shaped portion that is rotatably inserted into the guide groove, and connects the bow-shaped portion and the hook-shaped portion to the trip bar. An abutting part that abuts on the arcuate part, and a projecting part that extends along the arcuate part and projects in the thickness direction of the adjuster. A thermal trip device that is welded and fixed to the end portion of the bimetal closer to the abutting portion than the end portion on the side not connected to the contact portion.
この熱動式引き外し装置は請求項1乃至4のいずれか1項に記載の熱動式引き外し装置であることを特徴とした回路遮断器。 An insulating housing composed of a base and a lid, a fixed contact mounted on the base of the insulating housing, a movable contact installed facing the fixed contact, and a trip bar. An open / close mechanism that opens and closes the movable contact with respect to the fixed contact; and a thermal trip device that is connected to the movable contact and operates the open / close mechanism in response to an overcurrent.
5. The circuit breaker according to claim 1, wherein the thermal tripping device is the thermal tripping device according to any one of claims 1 to 4.
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