JP5213696B2 - 操作装置 - Google Patents

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Description

本発明は、操作力を保持または解除するラッチ機構を備えた開閉機器等の操作装置に関する。
従来の操作装置として、例えば特許文献1の図1に示すようなトーションバーを操作力の蓄勢源とするばね操作装置がある。この操作装置はトーションバーの操作力を保持または解除するラッチ機構を有している。
また、特許文献2では、遮断器が投入状態にあるときに遮断器に操作力を伝達する操作機構を釣り合い状態に保持し、遮断指令が与えられたときに操作機構の釣り合いをくずして遮断器への操作力の伝達を行なわせる遮断器引外し装置(操作装置)が記載されている。この操作装置のラッチ機構では、ラッチ機構の操作の信頼性を向上させるために、ラッチ機構引き外す駆動力を供給する電磁石を2個備えており、一方の電磁石に不動作などの不具合が生じても、他方の電磁石によりラッチ機構の解除が行われるように、冗長性を確保する対応がなされている(特許文献2の図2を参照)。また、電磁石は並行に2個配置され、電磁石のプランジャの変位が変位伝達機構を介して掛金に伝達されラッチ機構が解除される構成である。
特開昭63−304542号公報(図1) 特開平09−320407号公報(図2)
従来の操作装置のラッチ機構は上記のように構成されており、並行に配置された2個の電磁石のプランジャの変位が変位伝達機構を介して掛金に伝達されラッチ機構が解除される。しかしながら、この変位伝達機構は、突き上げ棒、スラスト軸受け、ガイド金具、駆動ピンなど多くの部品で構成されているため構造が複雑になっており、経済性や信頼性の向上を目的として改良の余地があると考えられる。また、電磁石に比して変位伝達機構は大きくなっており、とくに変位伝達機構の可動部の質量が大きくなり、電磁石の駆動力の損失または応答時間増加の原因となるという問題があった。
この発明は、上述の課題を解決するためにされたもので、独立した2個の電磁石を用いた場合に、電磁石のプランジャから引外しトリガへの力伝達機構を簡素な構造にすることより、信頼性向上と動特性の向上を実現する操作装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る操作装置は、開閉器の開閉操作をする操作装置において、前記開閉器の可動接触部に連結されるとともに、蓄勢ばねにより付勢されたレバーと、このレバーに係合可能な引外しラッチと、この引外しラッチに係合可能な引外しトリガと、それぞれプランジャを有するとともに、相互に独立して動作可能な第1および第2の電磁石と、前記第1の電磁石のプランジャ、前記第2の電磁石のプランジャ、および前記引外しラッチのそれぞれと異なる部分で当接可能であるとともに、前記第1の電磁石のプランジャおよび前記第2の電磁石のプランジャの少なくとも一方に押されて回動し前記引外しトリガを押すことが可能な回動レバーと、を備えることを特徴とする。
この発明によれば、第1の電磁石または第2の電磁石のプランジャから引外しトリガへの力伝達機構が回動レバーを用いた簡素な構成となっているため、信頼性の向上が図れる。また、回動レバーおよび引外しトリガが小形・軽量化されるので、ラッチ機構の係合・開放の高速化が図れ、動作性、安定性が向上するという効果がある。
以下に、本発明に係る操作装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態.
本実施の形態に係る操作装置の構成について、図1を参照して説明する。図1は、本実施の形態に係る操作装置の構成例を示す図である操作装置は、例えば遮断器の操作装置であり、図示例では閉路(投入)状態を示している。また、図1では、操作装置のラッチ機構を示しており、その他の部分については例えば特許文献1の図1で説明されている構成および動作と同様である。
図1において、操作装置の筐体1内には、レバー2が回動軸3に固着して設けられており、回動軸3は軸受け(図示せず)を介して回動自由に筐体1に支持されている。このレバー2は、リンク機構23を介して遮断器(図示せず)の消弧室(図示せず)の可動接触子20に連結されるとともに、筐体1外に設けられたダッシュポット21に連結されている。ダッシュポット21は、可動接触子20の開閉時の衝撃を緩和する。なお、図1では、可動接触子20は閉路状態にある。また、レバー2には、ローラ22とピン5が取り付けられている。
トーションバー4は、開路用の蓄勢手段として設けられており、その一端が回動軸3に固着されている。トーションバー4は、ねじり力によってばね荷重を得るものである。レバー2にはトーションバー4によって回動軸3の反時計回りのトルクが付勢されているが、引外し掛金6が、レバー2に取り付けられているピン5に係合することにより、レバー2は係止されて、トーションバー4の蓄勢状態が保持されている。引外しラッチとしての引外し掛金6は回動軸7を介して筐体1に支持され、その一端には筐体の一部1aに固定されたばね8によって回動軸7の時計回りのトルクが付勢されている。
引外しトリガ9は、引外し掛金6の先端部6aに当接して、引外し掛金6は係止されている。引外しトリガ9は回動軸10を介して筐体1に支持され、その一端には筐体の一部1aに固定されたばね12によって回動軸10の反時計回りのトルクが付勢されているが、ストッパ11に当接して静止している。
回動レバー13は、引外しトリガ9に当接可能な位置に配置されており、回動軸14を介して筐体1に回動自在に支持されて、その一端には筐体の一部1cに固定されたばね16によって回動軸14の時計回りのトルクが付勢されているが、ストッパ15に当接して静止している。図示例では、回動レバー13は、第1の腕部30aと第2の腕部30bとを有し、これらは互いに逆方向に延伸している。ばね16は第1の腕部30aを介して回動レバー13にトルクを付勢する。
第1の電磁石17は、筐体の一部1aに固定されており、直線運動可能なプランジャ17aを備えている。第2の電磁石18は、筐体の一部1bに固定されており、直線運動可能なプランジャ18aを備えている。プランジャ18aの軸を含む直線L2はプランジャ17aの軸を含む直線L1の上方に位置し、双方が平行で同一平面上となるようにプランジャ17a,18aが配置されている。また、プランジャ17aの軸を含む直線L1と回動軸14との最短距離と、プランジャ18aの軸を含む直線L2と回動軸14との最短距離とが同じxとなるように、第1の電磁石17と第2の電磁石18が配置されている。
また、プランジャ17a、プランジャ18a、回動レバー13、引外しトリガ9は同一平面上に配置されている。特に、第1の電磁石17のプランジャ17aと回動レバー13との当接部分、第2の電磁石18のプランジャ18aと回動レバー13との当接部分、および引外しトリガ9と回動レバー13との当接部分の3箇所を通る平面が、回動レバー13の回動軸14と垂直となるような、第1の電磁石17、第2の電磁石18、引外しトリガ9および回動レバー13の位置関係である。
プランジャ17aは第2の腕部30bに当接可能であり、プランジャ18aは第1の腕部30aに当接可能である。プランジャ17aが第2の腕部30bと当接する面は、引外しトリガ9が第2の腕部30bと当接する面に対抗する面である。
次に、本実施の形態の動作について、図1〜図3を参照して説明する。図2は、本実施の形態に係る操作装置の開路(遮断)状態を示す図、図3は、本実施の形態に係る操作装置の開路(遮断)状態を示す別の図である。まず、操作装置の遮断動作について述べる。遮断動作は、第1の電磁石17または第2の電磁石18を動作させることで可能なので、個別に説明する。
まず、図1の投入状態で、第1の電磁石17が引外し(遮断)指令信号を受けると、第1の電磁石17のプランジャ17aが直線動作し回動レバー13を押す。回動レバー13はばね16の力に抗して反時計方向に回り、引外しトリガ9に当接すると、プランジャ17aの力が引外しトリガ9に伝達される。引外しトリガ9は、ばね12の力に抗して時計方向に回り、引外し掛金6との係合を解除する。引外し掛金6は、トーションバー4のばね力によりレバー2のピン5から力を受けてばね8の力に抗して反時計方向に回り、引外し掛金6とレバー2との係合が解除され、レバー2が反時計方向に回動を始める。このようにして、遮断動作が開始され、遮断器の消弧室の可動接触子20が開離する。遮断動作の終わりに近づくとダッシュポット21による制動が始まり、最終的に図2に示すような遮断状態となる。
次に、図1の投入状態で、第2の電磁石18が引外し指令信号を受けると、第2の電磁石18のプランャジー18aが直線動作し回動レバー13を押す。回動レバー13は反時計方向に回り、引外しトリガ9に当接して、プランジャ18aの力が引外しトリガ9に伝達される。以下、上述の第1の電磁石による遮断操作と同様であり、最終的に図3に示すような遮断状態となる。なお、第1の電磁石17と第2の電磁石18の同時操作による、引外し動作ももちろん可能である。
投入動作は特許文献1に記載されているような従来のトーションバー方式の操作装置と同様である。すなわち、図2の遮断状態において、投入機構(図示せず)が投入指令信号を受けると、投入機構の一部のカム(図示せず)がローラ22に当接し投入力がレバー2に伝達し、レバー2がトーションバー4を蓄勢しながら時計方向に回ると同時に消弧室の可動接触子20が投入を開始する。投入動作の終わりに近づくとダッシュポット21による制動が始まり、レバー2は図1に示すような投入位置になる。このとき引外し掛金6がばね8の力により時計方向に回動し、レバー2のピン5と係合する。さらに引外しトリガ9がばね12の力によりストッパ11に当接するまで反時計方向に回動し、引外し掛金6を係止する。この後、カム(図示せず)がローラ22から分離するが、レバー2が引外し掛金6に係合しているのでトーションバー4の蓄勢状態は保持される。また、回動レバー13はばね16の力により時計方向に回動し、ストッパ15に当接する位置で停止する。このようにして図1のような投入状態となる。
投入動作終了後の投入用のトーションバー(図示せず)の蓄勢動作については、特許文献1に記載されているような従来のトーションバー方式の操作装置と同様である。
このように、本実施の形態に係る操作装置においては、2個の電磁石である第1の電磁石17と第2の電磁石18とが独立に回動レバー13に作用することができるので、1個の電磁石が機械的・電気的に故障しても、残りの電磁石で引外しラッチを動作させることができ、ラッチ機構の冗長性が確保される。このとき第1の電磁石17または第2の電磁石18から引外しトリガ9への力伝達機構として回動レバー13を用いることにより力伝達機構が簡素な構成となり、機構の信頼性が向上する。
また、回動レバー13および引外しトリガ9が小形・軽量化されるので、ラッチ機構の係合・開放の高速化が図れ、動作性、安定性が向上するという効果がある。
また、回動レバー13の回動軸14に関する、第1の電磁石17のプランジャ17aと第2の電磁石18のプランジャ18aのモーメントアームが同一となっているので(図1の距離x)、同じ操作力仕様の電磁石が適用できるという効果がある。
また、プランジャ17a、プランジャ18a、回動レバー13、および引外しトリガ9は同一平面上に配置されているので、占有空間は小さく、回動レバー13および引外しトリガ9を小形・軽量化でき、ラッチ機構の動特性が向上する。
次に、図4は、本実施の形態に係る操作装置の別の構成例を示す図である。図1では、第1の電磁石17および第2の電磁石18の配置は、プランジャ17aの軸を含む直線L1とプランジャ18aの軸を含む直線L2とが水平になるような配置である。
一方、図4では、第1の電磁石17のプランジャ17aの軸を含む直線と、第2の電磁石18のプランジャ18aの軸を含む直線とが、例えば直交するになるような配置である。すなわち、第2の電磁石18は筐体1の上面に取り付けられ、プランジャ18aは上下方向に動作する。また、回動レバー13の2つの腕部である第1の腕部31aと第2の腕部31bとは直交するように延伸し、第1の腕部31aとプランジャ18aとが当接可能であり、第2の腕部31bとプランジャ17aとが当接可能である。回動レバー13は筐体の一部1cに固定されたばね16により時計回りのトルクが付勢されている。プランジャ17aが第2の腕部31bと当接する面は、引外しトリガ9が第2の腕部31bと当接する面に対抗する面である。さらに、図4に示すように、プランジャ17aの軸を含む直線と回動軸14との最短距離と、プランジャ18aの軸を含む直線と回動軸14との最短距離とが同じyとなるように、第1の電磁石17と第2の電磁石18が配置されている。図4に示す操作装置も、図1の場合と同様の効果を奏する。なお、プランジャ17aの軸を含む直線とプランジャ18aの軸を含む直線とがなす角度、および回動レバー13の2つの腕部の延伸方向のなす角度を調整すれば、図1、図4以外の構成も可能である。
ところで、図5は、従来の操作装置の構成例を示す図であり、特許文献1の図1に相当する図である。図5において、筐体100にはカム軸102が支承され、カム軸102にはカム103が装着されている。カム103には、ピン113が設けられている。トーションバー135はその一端が回動軸133に固着されている。回動軸133には、レバー137が固着されている。筐体100に支承された回動軸138は、図示しないモータにより反時計方向に駆動される。回動軸139には小歯車139が固着され、小歯車139はカム軸102に固着された大歯車140と噛み合うように構成されている。大歯車140は、トーションバー135が蓄勢された状態のとき、小歯車139との噛み合いが外れるように一部の歯が欠いてある。レバー137と大歯車140とはレバー141で連結されている。投入ラッチ114はピン113と係合し、投入トリガ115は投入ラッチ114と係合している。投入電磁石116は、ブランジャ117を有する。
さらに、図5において、トーションバー134はその一端が回動軸132に固着されている。レバー136は回動軸132に固着され、トーションバー134によって反時計方向の回動力が与えられる。レバー136は、リンク機構123を介して遮断器の可動接触子122に連結されるとともに、開閉動作時の衝撃を緩和する緩衝器142に連結されている。レバー136には、ピン108およびローラ109が設けられている。引外しラッチ118はピン108と係合し、引外しトリガ119は、引外しラッチ118と係合している。引外し電磁石120は、プランジャ121を有する。
ここで、図5と図1を比較するとわかるように、図1で示した本実施の形態の構成部分は、図5における回動軸132、トーションバー134、レバー136、ピン108、ローラ109、引外しラッチ118、引外しトリガ119、引外し電磁石120、プランジャ121、可動接触子122、リンク機構123、緩衝器142に相当する部分である。また、図1で省略した投入機構は、例えば図5におけるカム103等を含む投入機構とすることができる。図5の動作は、特許文献1に記載されている通りなので省略する。
図5では、引外し電磁石120は1個しか設けられておらず冗長性がないが、本実施の形態では、第1の電磁石17、第2の電磁石18の2個が引外し用の電磁石として設けられているので、冗長性が確保されている。
次に、図6は、従来の操作装置の別の構成例を示す図である(特許文献2の図2を参照)。以下では、図6に示す従来の操作装置の構成のうち、本実施の形態と直接関連する箇所のみ概略説明する。この従来の操作装置(引外し装置)においては、フック401は、フレーム402の垂直板部402b,402cに回動自在に支持されるとともに、操作機構(図示せず)のリンク(図示せず)に連結されている。フック401は、操作機構の投入時の釣り合いを保持する投入位置と、操作機構の釣り合いをくずして遮断動作を行なわせる引外し位置との間を回動し得るように設けられたレバーである。
垂直板部402b,402cにそれぞれ設けられた孔に軸受422,423が取り付けられ、これらの軸受の内側に掛金403が回動自在に支持されている。掛金403の軸線方向の一端および他端の端面にはそれぞれ、第1の駆動ピン412A,第2の駆動ピン412Bが取り付けられている。フレーム402の張出し部402d,402eは、それぞれ駆動ピン412A,412Bに相応する位置を上下方向に延びる貫通孔を有し、この貫通孔に第1のガイド金具430A、第2のガイド金具430Bが嵌合されている。
フレーム401の基板部402aおよび平板部402gには、第1のガイド金具430A、第2のガイド金具430Bとそれぞれ軸線を共有する貫通孔が設けられていて、これらの貫通孔にそれぞれ第1のスラスト軸受434A,第2のスラスト軸受434Bが取り付けられている。
第1のガイド金具430Aの内孔と第1のスラスト軸受434Aには第1の突上げ棒410Aがスライド自在に嵌合され、第2のガイド金具430Bの内孔と第2のスラスト軸受434Bには第2の突上げ棒410Bがスライド自在に嵌合されている。第1の駆動ピン412Aおよび第2の駆動ピン412Bは掛金403の端面の偏心した位置に設けられているため、突上げ棒410Aおよび410Bが上下に変位すると掛金403が回動する。第1および第2の突上げ棒410Aおよび410Bはそれぞれ復帰バネ413Aおよび413Bにより下方に付勢され、これらの復帰バネ413Aおよび413Bの付勢力により、掛金403が常時鎖錠位置側に付勢されている。
フレームの下部支持枠402hには、第1の電磁石405Aと第2の電磁石405Bとが横方向に並べられて並列に配置されている。第1の電磁石405Aは、第1のプランジャ406Aと第1の引外しコイル407Aとを有していて、引外しコイル407Aが励磁されたときに第1のプランジャ406Aを駆動して上方に変位させるように構成されている。また第2の電磁石405Bは、第2のプランジャ406Bと第2の引外しコイル407Bとを有していて、引外しコイル407Bが励磁されたときに第2のプランジャ406Bを駆動して上方に変位させるように構成されている。
第1のプランジャ406Aおよび第2のプランジャ406Bはそれぞれ復帰バネ414Aおよび414Bにより下方に(突上げ棒410Aおよび410Bと反対側に)付勢されている。
図6では、第1の突上げ棒410Aおよび第2の突上げ棒410Bと、第1の駆動ピン412Aおよび第2の駆動ピン412Bと、復帰バネ413Aおよび413Bとにより、掛金403を解錠位置に向けて回動させるべく第1のプランジャ406Aおよび第2のプランジャ406Bの変位をそれぞれ掛金403に伝達する変位伝達機構が構成され、この変位伝達機構と第1の電磁石405Aおよび第2の電磁石405Bとにより掛金駆動機構404が構成されている。
図6の従来の操作装置では、変位伝達機構は、突き上げ棒410A,410B、スラスト軸受434A,434B、ガイド金具430A,430B、駆動ピン412A,412Bなど多くの部品で構成されているため構造が複雑である。また、第1の電磁石405Aおよび第2の電磁石405Bに比して変位伝達機構は大きくなっており、とくに変位伝達機構の可動部の質量が大きくなり、第1の電磁石405Aおよび第2の電磁石405Bの損失または応答時間増加の原因となるという問題があった。
一方、本実施の形態では、第1の電磁石17のプランジャ17aまたは第2の電磁石18のプランジャ18aから引外しトリガ9への力伝達機構が簡素な構造である。特に、回動レバー13を設けることで、引外しトリガ9に直接2個の電磁石が作用する構成にならず、引外しトリガ9を小型化できる。逆に、引外しトリガ9に直接2個の電磁石が作用する構成にすると、引外しトリガ9が大型化し、引外しトリガ9のラッチ(引外し掛金6)への係合動作性(安定性)が悪くなる。
図6のその他の構成要素、具体的には、スペーサ420、421、フランジ403A1,403B1、ボルト431、ナット432、長孔411A,411B、拡大径部410A1,410B1、押え板433A、433B、第1の半部403A、第2の半部403B、ストッパ436A,436B、ピン424、復帰バネ414A,414B、ボルト402iについての説明は省略する。
本発明は、遮断器等の開閉器の操作装置として有用である。
実施の形態に係る操作装置の構成例を示す図である。 実施の形態に係る操作装置の開路(遮断)状態を示す図である。 実施の形態に係る操作装置の開路(遮断)状態を示す別の図である。 実施の形態に係る操作装置の別の構成例を示す図である。 従来の操作装置の構成例を示す図である。 従来の操作装置の別の構成例を示す図である。
符号の説明
1 筐体
1a,1b,1c 筐体の一部
2 レバー
3 回動軸
4 トーションバー
5 ピン
6 引外し掛金
6a 先端部
7 回動軸
8 ばね
9 引外しトリガ
10 回動軸
11 ストッパ
12 ばね
13 回動レバー
14 回動軸
15 ストッパ
16 ばね
17 第1の電磁石
17a プランジャ
18 第2の電磁石
18a プランジャ
20 可動接触子
21 ダッシュポット
22 ローラ

Claims (4)

  1. 開閉器の開閉操作をする操作装置において、
    前記開閉器の可動接触部に連結されるとともに、蓄勢ばねにより付勢されたレバーと、
    このレバーに係合可能な引外しラッチと、
    この引外しラッチに係合可能な引外しトリガと、
    それぞれプランジャを有するとともに、相互に独立して動作可能な第1および第2の電磁石と、
    前記第1の電磁石のプランジャ、前記第2の電磁石のプランジャ、および前記引外しトリガのそれぞれと異なる部分で当接可能であるとともに、前記第1の電磁石のプランジャおよび前記第2の電磁石のプランジャの少なくとも一方に押されて回動し前記引外しトリガを押すことが可能な回動レバーと、
    を備え
    前記回動レバーは、相互に逆方向に延伸する第1および第2の腕部を有し、前記第1の電磁石のプランジャは前記第1の腕部に当接し、前記第2の電磁石のプランジャは前記第2の腕部に当接することを特徴とする操作装置。
  2. 開閉器の開閉操作をする操作装置において、
    前記開閉器の可動接触部に連結されるとともに、蓄勢ばねにより付勢されたレバーと、
    このレバーに係合可能な引外しラッチと、
    この引外しラッチに係合可能な引外しトリガと、
    それぞれプランジャを有するとともに、相互に独立して動作可能な第1および第2の電磁石と、
    前記第1の電磁石のプランジャ、前記第2の電磁石のプランジャ、および前記引外しトリガのそれぞれと異なる部分で当接可能であるとともに、前記第1の電磁石のプランジャおよび前記第2の電磁石のプランジャの少なくとも一方に押されて回動し前記引外しトリガを押すことが可能な回動レバーと、
    を備え、
    前記回動レバーは、相互に直交方向に延伸する第1および第2の腕部を有し、前記第1の電磁石のプランジャは前記第1の腕部に当接し、前記第2の電磁石のプランジャは前記第2の腕部に当接することを特徴とする操作装置。
  3. 前記第1の電磁石のプランジャの軸を含む直線と前記回動レバーの回動軸との最短距離、および前記第2の電磁石のプランジャの軸を含む直線と前記回動レバーの回動軸との最短距離が同一であることを特徴とする請求項1または2に記載の操作装置。
  4. 前記第1の電磁石のプランジャと前記回動レバーとの当接部分、前記第2の電磁石のプランジャと前記回動レバーとの当接部分、および前記引外しトリガと前記回動レバーとの当接部分の3箇所を通る平面が、前記回動レバーの回動軸と垂直になるように前記第1の電磁石、前記第2の電磁石、前記引外しトリガおよび前記回動レバーが配置されていることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の操作装置。
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