JP5450701B2

JP5450701B2 - 断路器トルク測定装置

Info

Publication number: JP5450701B2
Application number: JP2012065188A
Authority: JP
Inventors: 勝利広政; 博之藤原; 二朗横川; 進川東
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2012-03-22
Filing date: 2012-03-22
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2032-03-22
Also published as: JP2013195335A

Description

この発明は、断路器の投入、開放操作に要するトルク値を測定する断路器トルク測定装置に関する。

必要なときに断路器が適正に作動するように、断路器本体や操作装置の状態診断が行われており、この診断では、動力操作における動作時間測定と駆動トルク測定とが一般的に行われている。具体的に駆動トルク測定では、残針付きの専用トルクハンドルによって人力で投入、開放（シャフトの回転）を行ってトルク値を測定したり、汎用の操作ハンドルの先端にバネ秤を取り付け、人力で投入、開放しながら秤の目盛を読み取ったりすることが行われている。そして、動力操作における動作時間が遅延したり、測定された駆動トルク値が大きくなった場合に、本体機構の故障や操作装置の不具合が発生していると判断している。

一方、断路器本体と操作装置を連結する操作ロッドにおいて、駆動源より最も近い箇所にトルクセンサを取り付けることで、各動作角度におけるトルク値を測定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

実開昭６１−１３２６５６号公報

ところで、上記のような専用トルクハンドルやバネ秤を用いての測定では、人力で断路器を操作し、しかも、操作ハンドルの操作角度が１８０度以上もあるため、全操作工程において、操作スピードを適正かつ一定に保って操作を行うことが困難である。さらには、操作者によっても操作スピードが異なる。この結果、トルク値の測定結果も異なり（ばらつき）、適正なトルク値を測定することが困難であった。例えば、操作スピードが速すぎたり遅すぎたりすると、測定されるトルク値が大きくなり、適正な測定結果が得られなくなる。

一方、全操作工程における実際のトルク値は一定ではなく、所定のトルクカーブで変化している。しかしながら、上記のような専用トルクハンドルやバネ秤を用いての測定では、通常、最大値の一点しか測定することができず、本体機構の故障などを適正に判断できない場合がある。これに対して、操作をしながら専用トルクハンドルやバネ秤の指針を見て、複数のトルク値を測定・確認することは可能であるが、作業が煩雑であるばかりでなく、正確な測定が困難である。

そこでこの発明は、断路器の操作に要するトルク値を適正かつ容易に測定することが可能な断路器トルク測定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、駆動シャフトを備える断路器の操作に要するトルク値を測定する断路器トルク測定装置であって、前記駆動シャフトの嵌合部が嵌合する被嵌合部と、前記嵌合部が前記被嵌合部に嵌合した状態で前記駆動シャフトを中心にして円弧状に配設される第１のギヤと、を有する回転体と、前記第１のギヤの中心を軸心にして、前記回転体を回転自在に保持する保持体と、前記保持体に配設され、前記第１のギヤと螺合して自転することで前記回転体を回転させる第２のギヤと、前記保持体に配設され、電力によって駆動して前記第２のギヤを回転させる駆動手段と、駆動中の前記駆動手段に流れる電流値を測定して、該電流値から前記トルク値を算出する測定算出手段と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、駆動シャフトの嵌合部を回転体の被嵌合部に嵌合させた状態で、駆動手段を駆動させると、第２のギヤが回転し、この第２のギヤに第１のギヤが螺合しながら回転体が回転する。そして、この回転に伴って駆動シャフトが回転して断路器が操作され、このような操作中において駆動手段に流れる電流値が測定算出手段によって測定されて、トルク値が算出される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の断路器トルク測定装置において、前記測定算出手段による算出結果を時系列に記憶する記憶手段を備える、ことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の断路器トルク測定装置において、前記駆動手段は、前記第２のギヤを回転させるのに要する力が所定値以上に達すると、前記第２のギヤの回転を停止させる、ことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、人手・人力によらず、電力で駆動する駆動手段によって駆動シャフトを回転させるため、適正かつ一定の操作スピードで断路器を操作することができ、この結果、適正な測定結果を得ることが可能となる。しかも、人力によらないため、操作者によるバラツキもなく、誰でも常に適正な測定結果を得ることが可能となる。さらに、駆動中・操作中の駆動手段に流れる電流値に基づいてトルク値を算出・測定するため、トルク値を適正に測定することが可能となる。また、駆動シャフトの嵌合部を回転体の被嵌合部に嵌合させて、駆動手段を駆動させるだけでよいため、誰でも容易に測定することができる。

請求項２の発明によれば、測定算出手段による算出結果・トルク値が時系列で記憶されるため、つまり操作時のトルクカーブが得られるため、このトルクカーブに基づいて本体機構の故障の有無や不具合箇所などをより適正に判断することが可能となる。しかも、人手によらず、本装置によってトルクカーブが生成、記憶されるため、正確なトルクカーブが得られるとともに、操作者の負担を軽減することができる。

請求項３の発明によれば、第２のギヤを回転させるのに要する力が所定値以上に達すると、すなわち例えば、駆動シャフトの回転が終点に達すると、第２のギヤの回転が停止される。このため、駆動手段に無理・過剰な力が加わって駆動手段が損傷することや、保持体に大きな反力が作用して操作者に大きな負担を与えること、などが防止される。

この発明の実施の形態に係る断路器トルク測定装置を示す平面図である。図１の断路器トルク測定装置の正面図である。図１の断路器トルク測定装置の左側面図である。図１の断路器トルク測定装置の操作ボックスの構成ブロック図である。図１の断路器トルク測定装置によって断路器を５０％操作した状態を示す平面図である。図１の断路器トルク測定装置によって断路器を操作完了した状態を示す平面図である。図１の断路器トルク測定装置によって測定される適正なトルクカーブと、人手によって測定される不適正なトルクカーブの例を示す図である。

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。

図１〜３は、この発明の実施の形態に係る断路器トルク測定装置１を示す、平面図と正面図と左側面図である。この断路器トルク測定装置１は、断路器の操作に要するトルク値を測定する装置であり、主として、回転体２と、保持体３と、第２のかさ歯車（第２のギヤ）４と、電動機（駆動手段）５と、操作ボックス（測定算出手段）６とを備えている。ここで、断路器は、回転自在な駆動シャフト１０１を備え、この駆動シャフト１０１が正転、逆転することで、投入、開放操作が行われるようになっている。また、この駆動シャフト１０１の基部には、軸心に対して垂直に突出した円柱状の嵌合ピン（嵌合部）１０２が、対向して１対（２つ）設けられている。

回転体２は、平面形状が略Ｃ字形で、平板状の基板部２１と、この基板部２１の下面から下方に延びる筒状（Ｃ字筒状）の装着部２２とを備えている。また、図１に示すように、Ｃ字の矩形の開口幅は、駆動シャフト１０１の基部よりも大きく、Ｃ字の開口から駆動シャフト１０１の基部に装着、抜き出しができるようになっている。

装着部２２の側壁には、下縁から延びるスリット状・切り欠き状の嵌合穴（被嵌合部）２２ａが、対向して１対形成されている。この嵌合穴２２ａは、Ｃ字の開口から駆動シャフト１０１の基部に装着した際に、嵌合ピン１０２が嵌合するように形成、配設されている。また、この嵌合状態では、駆動シャフト１０１の軸心と回転体２のＣ字の中心とが一致するように、回転体２が形成されている。

基板部２１の上面には、内周縁に沿うように円弧状に延びる第１のかさ歯車（第１のギヤ）２３が配設されている。この第１のかさ歯車２３は、上記のようにして嵌合ピン１０２が嵌合穴２２ａに嵌合した状態で、駆動シャフト１０１（回転体２のＣ字）を中心にして円弧状に延びるように形成されている。

また、このような回転体２は、駆動シャフト１０１の基部に嵌合、装着された状態で、後述するようにして回転することで、駆動シャフト１０１を回転させられるように形状、剛性等が設定されている。さらに、Ｃ字形の両端部２ａ（図１）は、後述するようにして回転する際に、円滑にガイドピン３３に案内・ガイドされてスムーズな回転が行われるように、丸みが形成（Ｒ加工）されている。

保持体３は、第１のかさ歯車２３（駆動シャフト１０１）の中心を軸心にして、回転体２を回転自在に保持するものである。すなわち、保持基板３１と上基板３２とを備え、保持基板３１は、略Ｃ字形のＣ字部３１ａと、このＣ字部３１ａの開口と対向する辺から略水平に延びるハンドル基部３１ｂと、Ｃ字部３１ａの開口とハンドル基部３１ｂとの間（ハンドル基部３１ｂから９０度の位置）の辺から略水平に延びるモータ基部３１ｃとから構成されている。上基板３２は、略Ｃ字形（Ｃ型円弧状）で、保持基板３１のＣ字部３１ａとほぼ同形状となっており、複数のガイドピン３３を介してＣ字部３１ａの上方に重なるように配設されている。

このガイドピン３３の高さは、回転体２の基板部２１の板厚よりもやや大きく設定され、保持基板３１のＣ字部３１ａと上基板３２とで基板部２１の全外周部を挟んだ状態で、回転体２が保持されている。このような保持状態では、Ｃ字部３１ａと上基板３２と基板部２１（回転体２）の中心・軸心が一致するように、それぞれが配設されている。また、基板部２１の円弧状の外周縁に接するように、各ガイドピン３３がＣ字部３１ａ（上基板３２）に沿って均等に配設され、これにより、基板部２１の外周縁が各ガイドピン３３で案内されながら、回転体２が駆動シャフト１０１を軸心にして回転できるようになっている。

さらに、ハンドル基部３１ｂの下面には、Ｃ字部３１ａの開口に対向して水平に延びる丸棒状のハンドル３４が取り付けられている。そして、このハンドル３４を把持することで、本装置１全体を持ち運んだり、操作中の反力に抗して本装置１全体を保持したりできるようになっている。

第２のかさ歯車４は、保持体３に配設され、第１のかさ歯車２３と螺合して自転することで回転体２を回転させるかさ歯車である。具体的には、図３に示すように、保持体３の上基板３２上に配設されたベアリング４２によって、歯車軸４１が回転自在に支持され、さらに歯車軸４１の基端部が、減速ギアボックス（減速機）５１を介して電動機５に接続されている。そして、電動機５の回転が減速ギアボックス５１で減速されて第２のかさ歯車４が回転・自転し、この回転に伴って第１のかさ歯車２３が螺合しながら回転することで、回転体２全体が駆動シャフト１０１（回転体２の中心）を軸心にして回転するようになっている。ここで、減速ギアボックス５１による減速比は、第２のかさ歯車４が所定の一定速度で回転するように、つまり、駆動シャフト１０１を適正な一定速度で回転・操作させられるように設定されている。

電動機５は、保持体３の保持基板３１のモータ基部３１ｃ上に配設され、電力によって駆動して上記のように第２のかさ歯車４を回転させるモータである。この電動機５は、スリップ機構付きで、第２のかさ歯車４を回転させるのに要する力・トルクが所定値以上に達すると、スリップ・空転して第２のかさ歯車４の回転が停止するようになっている。すなわち、駆動シャフト１０１の回転が終点（それ以上回転できない角度）に達したり、異常なトルクが負荷されたりすると、それ以上第２のかさ歯車４を回転させないようになっている。

操作ボックス６は、保持体３の保持基板３１のハンドル基部３１ｂ上に配設され、駆動中の電動機５に流れる電流値を測定して、この電流値から駆動シャフト１０１の回転に要する（断路器の操作に要する）トルク値を算出する機能を備えている。具体的には、図４に示すように、外部からの直流電源を制御開閉器６１を介して電動機５に供給し、電動機５に流れる電流値を測定部６２によって逐次測定して、この測定結果をＡ／Ｄ変換部６３でデジタル信号に変換して、インターフェイス６４を介して演算処理部（ＭＰＵ）６５に伝送する。次に、演算処理部６５において、予め記憶された電動機５への電流値とトルク値との関係式に基づいて、駆動シャフト１０１の回転に要するトルク値を逐次算出し、その算出結果を時系列に記憶部（記憶手段）６６に記憶するとともに、表示部６７に表示するものである。つまり、操作中の各時におけるトルク値を逐次算出して、記憶、表示する。

ここで、制御開閉器６１は、正転と逆転の回転動作が可能となっており、また、操作スイッチ６８を操作することで、電動機５への電力供給および測定、記憶などが開始するようになっている。このような断路器トルク測定装置１は、全体が一体化したハンディ型で、一人で持ち運んで取り扱えられるようになっている。

次に、このような構成の断路器トルク測定装置１の使用方法や作用などについて説明する。

まず、上記のように、駆動シャフト１０１の嵌合ピン１０２を回転体２の嵌合穴２２ａに嵌合させて、回転体２を駆動シャフト１０１の基部に装着する。次に、ハンドル３４を把持しながら、操作ボックス６の操作スイッチ６８の投入釦をオンする。これにより上記のように、電動機５に電力が供給されて電動機５が駆動し、第２のかさ歯車４が所定の一定速度で正回転し、この第２のかさ歯車４に第１のかさ歯車２３が螺合しながら、回転体２が駆動シャフト１０１の軸心を中心に回転する。

この回転に伴って、嵌合ピン１０２と嵌合穴２２ａとの嵌合により、駆動シャフト１０１が所定の一定速度で正回転して断路器が投入操作され、このような操作中において電動機５に流れる電流値が、測定部６２によって測定されて、演算処理部６５でトルク値が算出される。そして、この算出結果が逐次、時系列に記憶部６６に記憶されるとともに、表示部６７に表示される。

このような投入操作が進行すると、例えば図５に示すように、駆動シャフト１０１が９０度回転し、さらに投入操作が進行すると、図６に示すように、駆動シャフト１０１が１９０度回転して、終点に達する。この時点で、上記のように電動機５がスリップして、第２のかさ歯車４の回転が停止される。

これにより投入操作が完了し、全投入操作中におけるトルク値が時系列に記憶、表示される。例えば、図７に示すようなトルクカーブＬ１が記憶、表示される。

次に、操作ボックス６の操作スイッチ６８の開放釦をオンすると、上記と同様にして、第２のかさ歯車４が所定の一定速度で逆回転し、回転体２が回転する。この回転に伴って、駆動シャフト１０１が所定の一定速度で逆回転して断路器が開放操作され、このような操作中におけるトルク値が逐次算出され、この算出結果が時系列に記憶部６６に記憶されるとともに、表示部６７に表示されるものである。

以上のように、この断路器トルク測定装置１によれば、人手・人力によらず、電動機５によって駆動シャフト１０１を所定の一定速度で回転させるため、適正かつ一定の操作スピードで断路器を操作することができ、この結果、適正な測定結果を得ることが可能となる。しかも、人力によらないため、操作者によるバラツキもなく、誰でも常に適正な測定結果を得ることが可能となる。さらに、駆動中・操作中の電動機５に流れる電流値に基づいてトルク値が算出・測定されるため、トルク値をより適正に測定することが可能となる。

また、算出・測定されたトルク値を時系列に示したトルクカーブが生成され、記憶、表示されるため、このトルクカーブに基づいて、断路器の本体機構の故障の有無や不具合箇所などをより適正に判断することが可能となる。しかも、上記のように適正かつ一定の操作スピードで断路器が操作されるため、適正なトルクカーブを得ることができる。例えば、人力によって操作を行い、操作スピードが速すぎたり遅すぎたりすると、図７に示すように、不適正なトルクカーブＬ２が得られ、トルク値が大きくなってしまう。これに対して本装置１によれば、適正なトルクカーブＬ１が得られるものである。また、このようなトルクカーブＬ１が記憶されるため、過去のトルクカーブＬ１と比較して、ピーク・山が増加したりピーク値が増大・変化したりしたことを確認することで、不具合の前兆を把握することが可能となる。

一方、駆動シャフト１０１の嵌合ピン１０２を回転体２の嵌合穴２２ａに嵌合させて、操作スイッチ６８を操作するだけでよいため、誰でも容易にトルク値を測定することができる。しかも、人手によらずトルクカーブが生成、記憶されるため、正確なトルクカーブが得られるとともに、操作者の負担を軽減することができる。

さらに、駆動シャフト１０１の回転が終点に達したり、異常なトルクが負荷されたりすると、電動機５がスリップして第２のかさ歯車４の回転が停止される。このため、電動機５に無理・過剰な力が加わって電動機５が損傷することや、保持体３・ハンドル３４に大きな反力が作用して操作者に大きな負担を与えること、などを防止することができる。

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、第１のギヤと第２のギヤとをかさ歯車２３、４で構成しているが、ウォーム歯車や平歯車などで構成してもよい。また、外部から直流電源を受けているが、交流電源を受けて操作ボックス６内などで直流に整流・変換して、電動機５に供給してもよい。さらに、制御開閉器６１を操作ボックス６内に備えずに、電動機５側などに備えてもよい。

１断路器トルク測定装置
２回転体
２１基板部
２２装着部
２２ａ嵌合穴（被嵌合部）
２３第１のかさ歯車（第１のギヤ）
３保持体
３１保持基板
３２上基板
３３ガイドピン
３４ハンドル
４第２のかさ歯車（第２のギヤ）
４２ベアリング
５電動機（駆動手段）
５１減速ギアボックス（減速機）
６操作ボックス（測定算出手段）
６１制御開閉器
６２測定部
６５演算処理部（ＭＰＵ）
６６記憶部（記憶手段）
１０１駆動シャフト
１０２嵌合ピン（嵌合部）

Claims

駆動シャフトを備える断路器の操作に要するトルク値を測定する断路器トルク測定装置であって、
前記駆動シャフトの嵌合部が嵌合する被嵌合部と、前記嵌合部が前記被嵌合部に嵌合した状態で前記駆動シャフトを中心にして円弧状に配設される第１のギヤと、を有する回転体と、
前記第１のギヤの中心を軸心にして、前記回転体を回転自在に保持する保持体と、
前記保持体に配設され、前記第１のギヤと螺合して自転することで前記回転体を回転させる第２のギヤと、
前記保持体に配設され、電力によって駆動して前記第２のギヤを回転させる駆動手段と、
駆動中の前記駆動手段に流れる電流値を測定して、該電流値から前記トルク値を算出する測定算出手段と、
を備えることを特徴とする断路器トルク測定装置。
前記測定算出手段による算出結果を時系列に記憶する記憶手段を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の断路器トルク測定装置。
前記駆動手段は、前記第２のギヤを回転させるのに要する力が所定値以上に達すると、前記第２のギヤの回転を停止させる、ことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の断路器トルク測定装置。