JP5902662B2 - 荷重補償装置 - Google Patents

Description

本発明は、アームの荷重に対してバランスさせる機能を備えた荷重補償装置に関する。

従来、アームに作用する荷重を補償し、任意の角度でバランスさせる機能（荷重補償機能）を備えた荷重補償装置が知られている。荷重補償装置は、遮断棒を開閉する遮断機等に応用されている。例えば、特許文献１には、遮断棒と釣り合う錘を備えることなく、荷重補償機能を実現した荷重補償装置が記載されている。特許文献１に記載された技術によれば、遮断棒を任意の角度でバランスさせることができると共に、手動で容易に遮断棒を開閉可能な遮断機を実現することができる。

特開２０１１−２４０４８７号公報

しかしながら、従来の荷重補償装置では、荷重補償装置全体を支持するスタンドにおいて、遮断棒等のアームが開閉動作する側と反対側（スタンドの背後）に、錘が設置されていたため、スタンドを壁に密着させて設置することができなかった。また、特許文献１に記載の技術では、錘を用いていないものの、バネを設置する部分がスタンドの背後に突出し、やはり壁に密着して設置することができなかった。なお、特許文献１には、遮断棒等のアームが開閉動作する側で圧縮コイルばねとアームとを連結させた結果、スタンドの背後にバネを設置する部分が突出しない構成が開示されているものの、この場合、アームが開閉動作する側に圧縮コイルばねが大きく迫り出すことから、荷重補償装置の使用形態に制約を生じる可能性がある。
このように、従来の荷重補償装置においては、荷重補償装置を設置する場合の自由度が十分に高いものではなかった。

本発明の課題は、このような状況に鑑みてなされたものであり、荷重補償装置における設置の自由度をより高めることである。

上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る荷重補償装置は、
支持体となる支持ユニットと、
アーム部を備え、前記支持ユニットと第１の回転軸において回転可能に連結された開閉ユニットと、
前記開閉ユニットにおいて前記第１の回転軸を挟んで前記アーム部と反対側に配置された支軸によって前記開閉ユニットと回転可能に連結されたロッドと、前記ロッドを軸方向に移動可能に支持すると共に前記第１の回転軸よりも下方に位置する第２の回転軸において前記支持ユニットと回転可能に連結された回転軸部材と、前記ロッドが前記回転部材に対して移動することにより生じる位置変化に応じて、前記開閉ユニットの重さに釣り合う弾性力を発生させる弾性部材とを備える連動ユニットと、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、荷重補償装置における設置の自由度をより高めることができる。

本発明に係る遮断機１の構成を示す概観図であり、図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は正面図、図１（ｃ）は右側面図、図１（ｄ）は左側面図である。 本発明に係る遮断機１のロックユニットの構成を示す模式図であり、図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）は正面図、図３（ｃ）は右側面図である。 本発明に係る遮断機１の開閉ユニット３０の構成を示す模式図であり、図３（ａ）は上面図、図３（ｂ）は正面図である。 本発明に係る遮断機１のバネユニット４０の構成を示す模式図であり、図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）は正面図である。 本発明に係る遮断機１の動作状態を示す模式図であり、図５（ａ）は開閉ユニット３０が開状態の場合、図５（ｂ）は開閉ユニット３０が開状態から閉状態へ４５度回転した状態、図５（ｃ）は開閉ユニット３０が閉状態の場合を示す図である。

以下、本発明の第１実施形態による荷重補償装置を遮断機として実現した場合の例について説明する。
図１は、本発明に係る遮断機１の構成を示す概観図であり、図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は正面図、図１（ｃ）は右側面図、図１（ｄ）は左側面図である。

図１において、遮断機１は、支持ユニット１０と、ロックユニット２０と、開閉ユニット３０と、バネユニット４０とを含んで構成される。

支持ユニット１０は、鉛直方向に起立し、遮断機１全体の支柱（支持体）となる略角柱状の部材であり、右側面及び上面には、遮断棒の開閉動作に応じて開閉ユニット３０あるいはバネユニット４０が突出するための開口部が形成されている。

また、支持ユニット１０は、開閉ユニット３０を鉛直面内において回転可能に支持する回転軸Ｒ１と、バネユニット４０を鉛直面内において回転可能に支持する回転軸Ｒ２とを備えている。

図２は、本発明に係る遮断機１のロックユニット２０の構成を示す模式図であり、図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）は正面図、図３（ｃ）は右側面図である。

ロックユニット２０は、支持ユニット１０における上端部に設置され、開閉ユニット３０を閉状態に規制する。具体的には、ロックユニット２０は、ストッパ部材２１と、ロックピン２２と、アジャスタ２３とを備えている。

ストッパ部材２１は、支持ユニット１０に対して、回転軸Ｒ３によって水平方向に回転可能に支持されており、ロック時には、支持ユニット１０における開閉ユニット３０が突出するための開口部を塞いだ状態で、ロックピン２２によって固定される。ロックピン２２は、ロック時において、ストッパ部材２１の先端部と、支持ユニット１０においてストッパ部材２１の先端部が嵌合する受け部とを貫通する貫通穴を鉛直方向の上方から下方に貫通して設置される。ロックピン２２の上端には、貫通穴より大径の頭部２２１が形成され、ロックピン２２の下端には、錠（南京錠２２２等）を設置するための環状部２２３が形成されている。

一方、ストッパ部材２１は、非ロック時には、ロック時の状態から回転軸Ｒ３を中心として水平方向に回転し、支持ユニット１０における開閉ユニット３０が突出するための開口部を開いた状態に退避される。アジャスタ２３は、ねじ山を有するシャフト２３１と、シャフト２３１の上端に備えられた回転ハンドル２３２と、シャフト２３１の下端に備えられ、開閉ユニット３０に押し当てられるパッド部材２３３とを備えている。アジャスタ２３は、ストッパ部材２１を鉛直方向に貫通したねじ溝付きの貫通穴をシャフト２３１において貫通している。そして、ロック時においては、回転ハンドル２３２が回転されることで、貫通穴にねじ通されているシャフト２３１が移動し、パッド部材２３３が開閉ユニット３０に当接する。ロック時において、パッド部材２３３が開閉ユニット３０に当接されると、回転ハンドル２３２と錠とがワイヤによって連結された状態で錠がかけられる。そのため、回転ハンドル２３２を回転させようとしても、錠に連結されていることから回転ハンドル２３２の回転は規制され、開閉ユニット３０へのパッド部材２３３の当接が維持される。即ち、開閉ユニット３０のガタが生じることなく、閉状態が維持される。

図３は、本発明に係る遮断機１の開閉ユニット３０の構成を示す模式図であり、図３（ａ）は上面図、図３（ｂ）は正面図である。なお、図３（ａ）においては、説明の便宜のため、開閉ユニット３０の一部を破断して内部構造を示している。

開閉ユニット３０は、回転軸Ｒ１において、支持ユニット１０に回転可能に支持されている。具体的には、開閉ユニット３０の側面には、対向する一対の貫通孔３０１が形成されている。本実施形態において、一対の貫通孔３０１それぞれには、回転軸Ｒ１を構成する部材が分割して設置されている。回転軸Ｒ１を構成する各部材は、支持ユニット１０における貫通孔１０１及び貫通孔３０１を貫通し、開閉ユニット３０の内側において、カバー３０２に一端が覆われている。また、開閉ユニット３０の外側面において、貫通孔３０１の周囲には、回転軸Ｒ１を構成する部材を支持する環状の環装部材３０３が固定されている。即ち、回転軸Ｒ１を構成する部材は、支持ユニット１０の外側から開閉ユニット３０の内部にかけて、支持ユニット１０の貫通孔１０１、環装部材３０３及び貫通孔３０１を貫通し、内部側の端部がカバー３０２に覆われている。また、回転軸Ｒ１の外周面と環装部材３０３の内周面との間には、軸受３０４が介装されており、回転の摩擦が軽減されている。
また、開閉ユニット３０は、遮断棒を保持する保持部３１と、回転軸Ｒ１を挟んで保持部３１と反対側の端部に形成されたヒンジピン３２とを備えている。

保持部３１は、遮断棒が差し込まれる角筒状の部材であり、保持部３１に差し込まれた遮断棒は、スペーサ３１ａを介してボルト３１ｂ，３１ｃで固定される。

ヒンジピン３２は、回転軸Ｒ１，Ｒ２と平行に設置されており、バネユニット４０の一端に形成された円環状のロッドエンド４１（後述）を貫通している。即ち、バネユニット４０は、ヒンジピン３２を軸として、回転可能に構成されている。

バネユニット（連動ユニット）４０は、回転軸Ｒ２において、支持ユニット１０に回転可能に支持されている。
図４は、本発明に係る遮断機１のバネユニット４０の構成を示す模式図であり、図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）は正面図である。なお、図４（ｂ）においては、説明の便宜のため、バネ４５を破断して示している。
図４に示すように、バネユニット４０は、ロッドエンド４１と、ロッド４２と、回転ブロック４３と、バネ座４４と、バネ４５と、カラー（移動規制部材）４６と、バネ座４７と、調整用ナット４８とを備えている。

ロッドエンド４１は、バネユニット４０のロッド４２における上端部に形成された円環状の構造を有する部分であり、開閉ユニット３０のヒンジピン３２により貫通されている。

ロッド４２は、上端部にロッドエンド４１を備える金属製のシャフトであり、上端側の略半分（以下、「摺動部４２ａ」と称する。）の表面は滑らかな円筒面とされ、下端側の略半分（以下、「バネシャフト４２ｂ」と称する。）の表面にはねじ山が刻まれている。ロッド４２は、回転ブロック４３に形成された貫通穴４３ａを摺動部４２ａにおいて貫通しており、開閉ユニット３０の開閉動作に伴い摺動部４２ａが貫通穴４３ａ内を摺動する。また、ロッド４２のバネシャフト４２ｂには、後述するカラー４６が設置されている。バネシャフト４２ｂは、カラー４６が設置された位置よりも下端側において、バネ座４７の貫通穴４７ａを挿通している。また、バネシャフト４２ｂには、調整用ナット４８が設置され、弾性的に圧縮可能なバネ４５と反対側の位置において、バネ座４７を固定している。

回転ブロック４３は、両端にほぞが一体形成された略角柱状の部材であり、長手方向の中央部にロッド４２が貫通する貫通穴４３ａが形成されている。回転ブロック４３は、貫通穴４３ａにおいてロッド４２を摺動可能に保持している。また、回転ブロック４３の両端のほぞは、支持ユニット１０における回転軸Ｒ２の位置において、支持ユニット１０に回転可能に支持されている。

バネ座４４は、回転ブロック４３のロッドエンド４１と反対側に固定された円盤状の部材であり、中心部に貫通穴４３ａと連通する貫通穴４４ａが形成されている。バネ座４４は、貫通穴４３ａにおいてロッド４２を摺動可能に保持している。バネ座４４は、ロッド４２に挿通されたバネ４５の一端が当接される台座となっている。

バネ４５は、ロッド４２に挿通されたコイルバネであり、一端がバネ座４４に当接し、他端がバネ座４７に当接している。バネ４５は、バネ座４７がロッド４２と共にバネ座４４に対して近づく方向に移動すると、その移動距離に応じて伸縮し、弾性力を発生する。このようなバネ４５の弾性力は、支持ユニット１０の回転軸Ｒ１周りのモーメントと釣り合う大きさに調整される。
即ち、バネ４５の弾性力がヒンジピン３２の位置に発生させる回転モーメントＭ１と、開閉ユニット３０の重心位置に開閉ユニット３０の質量によって発生する回転モーメントＭ２とが釣り合うように、バネ４５の弾性力が設定される。

カラー４６は、ロッド４２のバネシャフト４２ｂに設置された円筒状の部材であり、バネ４５の内部に配置されている。具体的には、カラー４６においては、その中心をねじ穴４６ａが貫通しており、ねじ山を有するバネシャフト４２ｂがねじ穴４６ａにねじ込まれることで、カラー４６がバネシャフト４２ｂに設置された状態となる。カラー４６は、バネ４５の軸と交差する方向への撓みを規制し、バネ４５が軸に沿う方向に圧縮されるよう案内する。カラー４６は、バネシャフト４２ｂの末端側からナットによって固定されている。また、カラー４６は、バネシャフト４２ｂにおける任意の位置で固定して設置することができる。本実施形態において、カラー４６の上端部はバネ座４４と当接する構成となっており、ロッド４２の軸方向への移動量を規制する機能（即ち、開閉ユニット３０の開閉量を規制する機能）が実現されている。バネ座４４に当接するカラー４６の位置を変えることで、開閉ユニット３０を閉状態でロックする場合の角度を柔軟に設定することができ、路面の形状に応じた開閉ユニット３０の角度とすることができる。

バネ座４７は、バネ４５を挟んでバネ座４４と対向する位置に設置された円盤状の部材であり、中心部にバネシャフト４２ｂが挿通される貫通穴４７ａが形成されている。バネ座４７は、バネ座４４と対向する側においてバネ４５と当接し、その裏面側において調整用ナット４８に当接している。即ち、バネ座４７は、バネ４５によってバネ座４４と離間する方向の付勢力を受ける一方、調整用ナット４８によって固定され、バネ４５の付勢力に対抗している。

調整用ナット４８は、１つまたは複数のナットによって構成され、バネ座４７をバネ４５と反対側において支持する。ロッド４２に対する調整用ナット４８の位置を調整することにより、バネ座４７の位置が変化する。即ち、調整用ナット４８の位置を調整することにより、設置状態におけるバネ４５の圧縮量が変化し、開閉ユニット３０の重さとバランスするためのバネ４５の付勢力を発生させることができる。

このような構成により、遮断機１では、以下のような動作が実現される。

図５は、本発明に係る遮断機１の動作状態を示す模式図であり、図５（ａ）は開閉ユニット３０が開状態の場合、図５（ｂ）は開閉ユニット３０が開状態から閉状態へ４５度回転した状態、図５（ｃ）は開閉ユニット３０が閉状態の場合を示す図である。

図５に示すように、開閉ユニット３０は、回転軸Ｒ１の位置を中心として回動する。このとき、開閉ユニット３０が開状態から閉状態に回動するにつれて、ヒンジピン３２は、回転ブロック４３に最も近接した位置から離間していく。

一方、バネユニット４０は、回転軸Ｒ２の位置を中心として回動する。そして、開閉ユニット３０の回動に応じてヒンジピン３２の位置が変化すると、ヒンジピン３２に貫通されたロッドエンド４１がヒンジピン３２と共に回転ブロック４３から離間する方向に移動する。このとき、ロッド４２は、回転ブロック４３の貫通穴４３ａを摺動し、ヒンジピン３２によって貫通穴４３ａから引き抜かれる方向に移動される。すると、バネ座４７がバネ４５を圧縮することにより、バネ４５の弾性力が増加する。

即ち、開閉ユニット３０の回動に応じて、バネ４５の弾性力が増加する。そのため、バネ４５を、開閉ユニット３０の質量に応じて、その回転モーメントと釣り合う所定の弾性力を発生するものにすれば、開閉ユニット３０がいずれの角度であっても、遮断棒を静止させることができる。

このように、本発明に係る遮断機１によれば、支持ユニット１０の背後に突出する部分がないため、設置の自由度をより高めることが可能となる。
また、本発明に係る遮断機１によれば、支持ユニット１０において、開閉ユニット３０が開閉動作する側にバネユニット４０が突出する量が大きくないため、使用形態に対する制約を受け難い。

また、上述のように、本発明に係る遮断機１は、バネ座４７の位置をバネシャフト４２ｂに沿って調整可能であるため、同一のバネ４５であっても、バネ座４４とバネ座４７との間で発生する弾性力を調整することができ、設置する遮断棒の長さ等に応じて、柔軟にバランスの調整を行うことができる。また、設置現場において、容易にバランスの調整を行うことができる。

また、ロックユニット２０によって、閉状態とされた開閉ユニット３０をガタがない状態でロックできるため、遮断機１が風等に晒された場合であっても、遮断機１の破損を抑制することができる。さらに、カラー４６の上端部がバネ座４４に当接することで、開閉ユニット３０をロックする場合の角度を柔軟に設定することができ、路面の形状に応じた開閉ユニット３０の角度とすることができる。

以上説明したように、本発明に係る遮断機１は、支持ユニット１０と、開閉ユニット３０と、バネユニット４０とを備える。
支持ユニット１０は、遮断機１の支持体となる。
開閉ユニット３０は、保持部３１を備え、支持ユニット１０と回転軸Ｒ１において回転可能に連結される。
バネユニット４０は、開閉ユニット３０において回転軸Ｒ１を挟んで保持部３１と反対側に配置されたヒンジピン３２によって開閉ユニット３０と回転可能に連結されたロッド４２と、ロッド４２を軸方向に移動可能に支持すると共に回転軸Ｒ１よりも下方に位置する回転軸Ｒ２において支持ユニット１０と回転可能に連結された回転ブロック４３と、ロッド４２が回転ブロック４３に対して移動することにより生じる位置変化に応じて、開閉ユニット３０の重さに釣り合う弾性力を発生させるバネ４５とを備える。
これにより、開閉ユニット３０が回転軸Ｒ１周りに回転された場合に、ロッド４２が軸方向に移動し、その移動によって生じる位置変化に応じて、バネ４５が開閉ユニット３０の重さに釣り合う弾性力を発生させる。
そのため、開閉ユニット３０の回転状態に応じて、バネ４５によって開閉ユニット３０の重さに釣り合う弾性力を発生させることができ、開閉ユニット３０をバランスさせて保持することができる。また、バネユニット４０は、開閉ユニット３０と同じ側に回転動作するため、支持ユニット１０の背後に錘等が突出しない構成となる。さらに、バネユニット４０の支持ユニット１０からの突出量は開閉ユニット３０の開閉動作に比べて小さいものに抑えることができる。
したがって、荷重補償装置における設置の自由度をより高めることが可能となる。

また、遮断機１は、調整手段として、バネ座４７及び調整用ナット４８を備える。
バネ座４７及び調整用ナット４８は、設置状態におけるバネ４５の圧縮量を変化させる。
したがって、開閉ユニット３０の重さに応じて、バネ４５が発生する弾性力を調整することができるため、開閉ユニット３０の重さとバネ４５が発生する弾性力の釣り合いを微調整したり、開閉ユニット３０の重さが変化した場合に、これに応じてバネ４５が発生する弾性力を変化させたりすることが可能となる。

また、遮断機１は、ロックユニット２０を備える。
ロックユニット２０は、開閉ユニット３０が閉状態である場合に、開状態の方向に変化することを規制する。
これにより、開閉ユニット３０をガタがない状態で閉状態に保持することができる。

また、遮断機１は、移動規制部材としてのカラー４６を備える。
カラー４６は、ロッド４２の軸方向における移動範囲を規制する。
これにより、開閉ユニットを閉状態で保持する場合の角度を柔軟に設定することができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された技術的範囲において変形が可能である。

例えば、本実施形態では、ロッド４２は、回転ブロック４３に形成された貫通穴４３ａを摺動部４２ａにおいて貫通するものとしたが、この構成に限定されない。例えば、ロッド４２は、回転ブロック４３を貫通していなくてもよく、ロッド４２の軸方向に移動するように回転ブロック４３に案内されればよい。
また、本実施形態では、弾性部材としてコイルバネであるバネ４５を用いることとしたが、弾性力を発生させるものであれば、板バネやゴム部材等、種々の部材を採用することができる。
また、バネユニット４０において弾性力を発生させる構造は、図５等に示す形態に限定されない。即ち、ロッド４２が回転ブロック４３に対して移動することにより生じる位置変化に応じて、開閉ユニット３０の重さに釣り合う弾性力を発生させる構造であれば、バネ４５等の弾性部材を種々の形態で設置することができる。

１０ 支持ユニット、２０ ロックユニット、２１ ストッパ部材、２２ ロックピン、２３ アジャスタ、３０ 開閉ユニット、３１ 保持部、３２ ヒンジピン、４０ バネユニット、４１ ロッドエンド、４２ ロッド、４３ 回転ブロック、４４，４７ バネ座、４５ バネ、４６ カラー、４８ 調整用ナット

Claims (4)

1. 開閉されるアーム部の荷重を動力を用いることなく補償可能な荷重補償装置であって、
   支持体となる支持ユニットと、
   前記アーム部を一端に備え、前記支持ユニットと第１の回転軸において回転可能に連結された部材からなる開閉ユニットと、
   前記開閉ユニットを構成する部材において前記第１の回転軸を挟んで前記アーム部が備えられた前記一端とは反対側の他端に形成された支軸によって前記開閉ユニットと回転可能に連結されたロッドと、前記ロッドを軸方向に移動可能に支持すると共に前記第１の回転軸よりも下方に位置する第２の回転軸において前記支持ユニットと回転可能に連結された回転部材と、前記ロッドが前記回転部材に対して移動することにより生じる位置変化に応じて、前記開閉ユニットの重さに釣り合う弾性力を発生させる弾性部材とを備える連動ユニットと、
   を備えることを特徴とする荷重補償装置。
2. 前記開閉ユニットが特定の開閉状態である場合における前記連動ユニットに設置された前記弾性部材の圧縮量を変化させる調整手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の荷重補償装置。
3. 前記開閉ユニットが閉状態である場合に、開状態の方向に変化することを規制するロックユニットを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の荷重補償装置。
4. 前記ロッドの軸方向における移動範囲を規制する移動規制部材を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の荷重補償装置。

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