JP7407760B2 - 遮断器の操作機構 - Google Patents

Description

本発明は遮断器の操作機構に係り、特に、遮断ばねの蓄勢を投入ばねの放勢によって行い、投入ばねの蓄勢を複数の歯車を介して行うものに好適な遮断器の操作機構に関する。

通常、電力用遮断器に用いるばね操作器は、モータを使用して投入ばねを巻上げる。そして、投入ばねの蓄勢が完了するとリミットスイッチが作動し、そのリミットスイッチが作動することで、モータに発電制動が作用して投入ばねの巻上げが停止される。

また、投入ばねの蓄勢完了時に、何らかの要因でリミットスイッチが正常に動作しない場合には、モータの惰性で回転する力により投入ばねが巻き上げられ、機器に負荷がかかる恐れがある。また、リミットスイッチを解除して投入ばねを巻上げることで過巻上げが発生し、駆動源の大きな拘束トルクによって機器に負荷がかかる恐れがある。

これを避けるための遮断器の操作機構が、特許文献１および２に記載されている。この特許文献１および２には、第一歯車の一部を欠歯させ、この第一歯車の欠歯させた部分に揺動可能な複数の爪を有する同期爪を配置し、この同期爪が第一歯車と噛み合い、かつ、蓄勢装置からの駆動力により回転駆動する第二歯車を、蓄勢完了直後に同期爪と噛み合うように構成することで、駆動源の惰性による第二歯車の回転を同期爪の揺動により逃がし、第一歯車および第二歯車に大きな拘束トルクが加わらないようにすることが記載されている。

特開平１－１５４４１８号公報 特開２０１４－６００１７号公報

しかしながら、上述した特許文献１および２のように、第一歯車の一部を欠歯させ、この第一歯車の欠歯させた部分に揺動可能な複数の爪を有する同期爪を配置する構成を達成するためには、第一歯車の加工及び第一歯車と噛み合う形状の同期爪が必要となるが、これらの部品は複雑な形状をしており、製作性が悪いという課題がある。

また、同期爪は蓄勢装置からの駆動力を伝える第二歯車と直接噛み合うため、第二歯車と同期爪が接触した際に発生する力に耐えなければならないが、同期爪は歯車の一部としての機能も備えなければならないため、構成できる形状や材質に制限があり、強度面での課題も存在する。

本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、部品に大きな拘束トルクが加わることを回避できることは勿論、複雑な形状の部品を必要としないため製作性が良好で、かつ、部品の形状によらず自由に構成でき、接触時に発生する力に耐えうる部品を構成することが可能なことから強度面の懸念が解決できる遮断器の操作機構を提供することにある。

本発明の遮断器の操作機構は、上記目的を達成するために、遮断器の開路動作を放勢により行う遮断ばねと、前記遮断器の閉路動作を放勢により回転するカムによって行う投入ばねを有し、前記遮断ばねの蓄勢を前記投入ばねの放勢によって行うと共に、前記投入ばねの蓄勢を複数の歯車を介して行う遮断器の操作機構であって、
複数の前記歯車と噛み合う第一歯車と、該第一歯車の側面に回転可能に設置されたフックと、前記第一歯車と同軸上に、前記第一歯車が特定の方向に回転したときに前記フックと噛み合うように時計回りの方向にのみ回転する一方向ギヤとを備え、前記一方向ギヤと前記カムを共通のシャフトで接続することで一体となって回転するように構成し、
前記第一歯車の回転位置が前記投入ばねの最大圧縮位置となったときに前記フックと接触するように跳上金具を操作機構収納箱の壁に配置し、前記フックと前記跳上金具の接触により前記フックを跳ね上げながら回転させることで、前記一方向ギヤとの噛み合いを一時的に回避させるように構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、部品に大きな拘束トルクが加わることを回避できることは勿論、複雑な形状の部品を必要としないため製作性が良好で、かつ、部品の形状によらず自由に構成でき、接触時に発生する力に耐えうる部品を構成することが可能なことから強度面の懸念が解決できる。

本発明の遮断器の操作器機構の実施例１を示す概略構成図である。 本発明の遮断器の操作器機構の実施例１における投入ばね蓄勢動作時の操作器機構部の動き（投入動作直後の状態）を示す図である。 本発明の遮断器の操作器機構の実施例１における投入ばね蓄勢動作時の操作器機構部の動き（蓄勢開始位置の状態）を示す図である。 本発明の遮断器の操作器機構の実施例１における投入ばね蓄勢動作時の操作器機構部の動き（投入ばね最大圧縮位置の状態）を示す図である。 本発明の遮断器の操作器機構の実施例１における投入ばね蓄勢動作時の操作器機構部の動き（蓄勢完了位置の状態）を示す図である。 本発明の遮断器の操作器機構の実施例１における投入ばね蓄勢完了位置から過巻上状態となった場合の操作器機構部の動きを示す図である。 本発明の遮断器の操作器機構の実施例１における投入ばね蓄勢動作時の操作器全体の動き（蓄勢開始位置の状態）を示す図である。 本発明の遮断器の操作器機構の実施例１における投入ばね蓄勢動作時の操作器全体の動き（蓄勢完了位置の状態）を示す図である。 本発明の遮断器の操作器機構の実施例１における遮断器の開路動作時の操作器全体の動き（開路開始位置の状態）を示す図である。 本発明の遮断器の操作器機構の実施例１における遮断器の開路動作時の操作器全体の動き（開路完了位置の状態）を示す図である。 本発明の遮断器の操作器機構の実施例１における遮断器の閉路動作時の操作器全体の動き（閉路途中位置の状態）を示す図である。 本発明の遮断器の操作器機構の実施例１における遮断器の閉路動作時の操作器全体の動き（閉路完了位置の状態）を示す図である。

以下、図示した実施例に基づいて本発明の遮断器の操作機構を説明する。なお、各図において、同一構成部品には同符号を使用する。また、下記はあくまでも実施の例であり、発明の内容を下記具体的態様に限定することを意図する趣旨ではない。

図１に、本発明の遮断器の操作機構の実施例１の構成例を示す。

本実施例における遮断器の操作機構は、遮断器の開路動作を放勢により行う遮断ばね１７（図４（ａ）等参照）と、遮断器の閉路動作を放勢により回転するカム１０によって行う投入ばね１３（図４（ａ）等参照）を有し、遮断ばね１７の蓄勢を投入ばね１３の放勢によって行うと共に、投入ばね１３の蓄勢を複数の歯車（第一歯車１、第二歯車２、第三歯車３および第四歯車４）を介して行うものである。

上述した第一歯車１、第二歯車２、第三歯車３および第四歯車４は、操作機構収納箱２１に収納され（詳細は、図４（ａ）、図４（ｂ）等参照）、図１に示すように、第一歯車１は第二歯車２と噛み合っており、第二歯車２は第三歯車３と噛み合っており、第三歯車３は第四歯車４と噛み合っている。第四歯車４はモータ（図示せず）と連結されており、モータの駆動力が第四歯車４を通じて各歯車に伝達される。

また、第一歯車１の側面にはピン６を中心に回転可能なクロムモリブデン鋼から成るフック５が接続されており、第一歯車１と同軸上にクロムモリブデン鋼から成る一方向ギヤ８が設置されている。一方向ギヤとは、特定の回転方向にしか回転しないギヤのことであり、図１においては、一方向ギヤ８は、時計回りの方向にのみ回転する。

また、一方向ギヤ８には、フック５と噛み合うような形状の切欠部８ａが設けられており、この切欠部８ａは、第一歯車１が図１の時計回りに回転したときにフック５と噛み合うような形状に構成されている（図２（ａ）および図２（ｂ）参照）。更に、一方向ギヤ８とカム１０は、共通の第１のシャフト９で接続されており、一体となって回転するように構成されている。

また、第一歯車１の回転位置が、投入ばね１３の最大圧縮位置となったときにフック５と接触するようにクロムモリブデン鋼から成る跳上金具７が、操作機構収納箱２１の壁に配置されている。

また、カム用キャッチレバー１１は、投入ばね１３が蓄勢完了状態となったときにカム１０と係合するように配置されており、蓄勢した投入ばね１３のばね力でカム１０が回転しないように固定できる構成となっている（図２（ｄ）参照）。

次に、本実施例の遮断器の操作機構を用いたときの、投入ばね１３の蓄勢動作時の動きを図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）および図２（ｄ）、図３、図４（ａ）および図４（ｂ）を用いて説明する。図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）および図２（ｄ）と図３は、図１に示した本実施例の遮断器の操作機構の部品を抜粋して示した図である。また、図４（ａ）および図４（ｂ）は、本実施例の遮断器の操作機構が動作しているときの操作機構全体の動きを示した図である。

遮断器の投入動作直後、操作機構の各構成部品は、図２（ａ）に示す投入動作直後の位置関係になっている。投入ばね１３の蓄勢動作を開始（図４（ａ）参照、図２（ａ）から図２（ｂ）に至る状態）すると、モータの駆動力が第四歯車４、第三歯車３、第二歯車２を介して第一歯車１に伝達され、第一歯車１が時計回りに回転し、図２（ｂ）に示す蓄勢開始位置でフック５と一方向ギヤ８の切欠部８ａが噛み合う。図２（ａ）の投入動作直後から図２（ｂ）の蓄勢開始位置に至るまでの間、操作機構全体における各構成部品は、図４（ａ）に示す位置関係になっている。

図４（ａ）に示すように、カム１０には投入用リンク１２の一端が回転自在に連結されており、投入用リンク１２の他端は投入ばね受け１３ａと連結されている。前述の通り、一方向ギヤ８とカム１０は共通の第１のシャフト９で接続されており、一体となって回転するように構成されているため、図２（ｂ）に示す蓄勢開始位置でフック５と一方向ギヤ８の切欠部８ａが噛み合った後、図２（ｃ）に示す投入ばね１３の最大圧縮位置まで第一歯車１を回転させると、一方向ギヤ８の回転と共にカム１０も回転し、投入用リンク１２を介して投入ばね受け１３ａが引っ張られ、投入用ばね１３が蓄勢される（図４（ｂ）の状態）。なお、符号２２は遮断ばね収納箱、２３は投入ばね収納箱である。

図２（ｃ）に示す投入ばね１３の最大圧縮位置は、一連の回転動作の中で投入ばね１３が最大圧縮となる位置であり、このとき、カム１０はカム用キャッチレバー１１と係合していない。カム１０は、投入ばね１３のばね力により図２（ｃ）に示す投入ばね１３の最大圧縮位置から更に時計回りに回転し、図２（ｄ）に示す蓄勢完了位置でカム用キャッチレバー１１と係合し、蓄勢完了状態となる。

図２（ｄ）の蓄勢完了位置を蓄勢完了状態とすることで、フック５と一方向ギヤ８の間に隙間Ｇが生じるため、後述する過巻上げ状態においてフック５の動きを妨げない構成となっている。また、遮断器の操作機構が図２（ｄ）の蓄勢完了位置の状態のとき、操作機構全体における各構成部品は図４（ｂ）に示す位置関係となっている。

図２（ｄ）に示す蓄勢完了位置より更に第一歯車１が時計回りに回転した場合（過巻上げ状態）、図３に示すように、フック５が跳上金具７と接触し、ピン６を中心にフック５を跳ね上げ回転させることで、フック５と一方向ギヤ８の噛み合いを回避し、過巻上げ状態でカム１０を固定するカム用キャッチレバー１１に拘束トルクが生じない構成となっている。

また、ピン６にはばね（図示せず）が接続されており、跳上金具７との接触時以外、フック５は一方向ギヤ８と常に接触するようにばね力が加えられ、前述した投入ばね１３の蓄勢動作時は、フック５と一方向ギヤ８が確実に噛み合うように構成されている。

次に、本実施例の遮断器の操作機構を用いたときの、遮断器の開路動作時の動きを図５（ａ）および図５（ｂ）を用いて、遮断器の閉路動作時の動きを図６（ａ）および図６（ｂ）を用いて説明する。

図５（ａ）に示すように、出力用レバー１９とメインレバー１４は、共通の第２のシャフト１８で接続されており、一体となって回転するように構成されている。出力用レバー１９の一端には出力用ロッド２０の一端が回転自在に連結されており、出力用ロッド２０の他端は遮断器の遮断部可動側に連結されている。また、メインレバー１４には遮断用リンク１６の一端が回転自在に連結されており、遮断用リンク１６の他端は遮断ばね受け１７ａと連結されている。

図５（ａ）に示す状態では、投入ばね１３および遮断ばね１７はともに蓄勢完了状態となっている。カム１０はカム用キャッチレバー１１と係合し、投入ばね１３のばね力で回転しないように固定されており、メインレバー１４はメインレバー用キャッチレバー１５と係合し、遮断ばね１７のばね力で回転しないように固定されている。

また、遮断器の開路動作を行う際には、図５（ｂ）に示すように、外部動力によりメインレバー用キャッチレバー１５を回転させ、メインレバー１４の係合状態を解除する。メインレバー１４は、蓄勢された遮断ばね１７の放勢とともに時計回りに回転する。前述の通り、出力用レバー１９は、メインレバー１４と共通の第２のシャフト１８で接続されており、一体となって回転するように構成されているため、メインレバー１４が回転することで出力用レバー１９も回転し、遮断器の開路動作が行われる。

次に、遮断器の閉路動作を行う際には、図６（ａ）に示すように、外部動力によりカム用キャッチレバー１１を回転させ、カム１０の係合状態を解除する。カム１０は蓄勢された投入ばね１３の放勢とともに時計回りに回転し、メインレバー１４と接触する。カム１０が時計回りに回転することでメインレバー１４と出力用レバー１９は反時計回りに回転する。また、同時に、メインレバー１４が反時計回りに回転することで、遮断用リンク１６を介して遮断ばね受け１７ａが引っ張られ、遮断ばね１７の蓄勢とともに遮断器の閉路動作が行われる。

図６（ｂ）に示すように、メインレバー１４は、遮断ばね１７の蓄勢完了位置でメインレバー用キャッチレバー１５と係合し、遮断ばね１７のばね力で回転しないように固定される。

その後、放勢された投入ばね１３を、図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）および図２（ｄ）、図３、図４（ａ）および図４（ｂ）を用いて説明した方法で蓄勢することで、図５（ａ）の状態へと戻り、再度、遮断器の開路動作が実施可能となる。

以上のように、本実施例によれば、第一歯車１の回転位置が投入ばね１３の最大圧縮位置（図２（ｃ）に示す状態）となったときに、フック５と接触するように跳上金具７を配置し、フック５と跳上金具７の接触によりフック５を跳ね上げながら回転させ、一方向ギヤ８との噛み合いを一時的に回避させるように構成することで、過巻上げ状態で機器に大きな拘束トルクが加わることを回避でき、遮断器の操作機構の信頼性を向上できる。

即ち、投入ばね１３の蓄勢完了まではフック５と一方向ギヤ８が噛み合いカム１０に動力を伝達するが、投入ばね１３が蓄勢完了状態となった後に更に駆動力を加えたとしても、跳上金具７によりフック５と一方向ギヤ８の噛み合いが回避されるため、部品に大きな拘束トルクが加わることを回避できるので、遮断器の操作機構の信頼性を向上できる。

また、本実施例の構成を達成するためには、従来のような歯車の一部に組み込む複雑な形状の部品が必要ないため、部品の製作が容易であり、かつ、フック５、跳上金具７、一方向ギヤ８を、同じ材質のクロムモリブデン鋼を採用することで、部品強度の信頼性が向上し、必要な強度を有する材質および形状を選択できるため、部品接触部における強度面の懸念が解消できる。

従って、本実施例によれば、部品に大きな拘束トルクが加わることを回避できることは勿論、複雑な形状の部品を必要としないため製作性が良好で、かつ、部品の形状や材質によらず自由に構成でき、接触時に発生する力に耐えうる部品を構成することが可能なことから強度面の懸念が解決できる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれている。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…第一歯車、２…第二歯車、３…第三歯車、４…第四歯車、５…フック、６…ピン、７…跳上金具、８…一方向ギヤ、８ａ…一方向ギヤの切欠部、９…第１のシャフト、１０…カム、１１…カム用キャッチレバー、１２…投入用リンク、１３…投入ばね、１３ａ…投入ばね受け、１４…メインレバー、１５…メインレバー用キャッチレバー、１６…遮断用リンク、１７…遮断ばね、１７ａ…遮断ばね受け、１８…第２のシャフト、１９…出力用レバー、２０…出力用ロッド、２１…操作機構収納箱、２２…遮断ばね収納箱、２３…投入ばね収納箱。

Claims (9)

1. 遮断器の開路動作を放勢により行う遮断ばねと、前記遮断器の閉路動作を放勢により回転するカムによって行う投入ばねを有し、前記遮断ばねの蓄勢を前記投入ばねの放勢によって行うと共に、前記投入ばねの蓄勢を複数の歯車を介して行う遮断器の操作機構であって、
   複数の前記歯車と噛み合う第一歯車と、該第一歯車の側面に回転可能に設置されたフックと、前記第一歯車と同軸上に、前記第一歯車が特定の方向に回転したときに前記フックと噛み合うように時計回りの方向にのみ回転する一方向ギヤとを備え、前記一方向ギヤと前記カムを共通のシャフトで接続することで一体となって回転するように構成し、
   前記第一歯車の回転位置が前記投入ばねの最大圧縮位置となったときに前記フックと接触するように跳上金具を操作機構収納箱の壁に配置し、前記フックと前記跳上金具の接触により前記フックを跳ね上げながら回転させることで、前記一方向ギヤとの噛み合いを一時的に回避させるように構成されていることを特徴とする遮断器の操作機構。
2. 請求項１に記載の遮断器の操作機構であって、
   複数の前記歯車は、前記第一歯車と、該第一歯車と噛み合う第二歯車と、該第二歯車と噛み合う第三歯車と、該第三歯車と噛み合う第四歯車とから成り、前記第四歯車はモータと連結され、前記モータの駆動力が前記第四歯車を介して各歯車に伝達されるように構成され、
   前記第一歯車の側面にはピンを中心に回転可能な前記フックが接続されていると共に、前記第一歯車と同軸上に前記一方向ギヤが設置されていることを特徴とする遮断器の操作機構。
3. 請求項２に記載の遮断器の操作機構であって、
   前記一方向ギヤには、前記フックと噛み合うような形状の切欠部が設けられており、前記切欠部は、前記第一歯車が時計回りに回転したときに前記フックと噛み合うような形状に構成され、かつ、前記一方向ギヤと前記カムは、共通の前記シャフトで接続されて一体となって回転するように構成されていることを特徴とする遮断器の操作機構。
4. 請求項３に記載の遮断器の操作機構であって、
   前記跳上金具は、前記第一歯車の回転位置が前記投入ばねの最大圧縮位置となったときに前記フックと接触するように配置されていると共に、前記投入ばねが蓄勢完了状態となったときに前記カムと係合するようにカム用キャッチレバーが配置され、蓄勢した前記投入ばねのばね力で前記カムが回転しないように固定できるように構成されていることを特徴とする遮断器の操作機構。
5. 請求項４に記載の遮断器の操作機構であって、
   前記投入ばねの蓄勢完了位置を蓄勢完了状態とし、この蓄勢完了状態で前記フックと前記一方向ギヤの間に隙間を生じさせて、過巻上げ状態において前記フックの動きを妨げないように構成されていることを特徴とする遮断器の操作機構。
6. 請求項５に記載の遮断器の操作機構であって、
   前記投入ばねの蓄勢完了位置より更に前記第一歯車が時計回りに回転した場合に、前記フックが前記跳上金具と接触して前記ピンを中心に前記フックを跳ね上げ回転させることで、前記フックと前記一方向ギヤの噛み合いを回避するように構成されていることを特徴とする遮断器の操作機構。
7. 請求項６に記載の遮断器の操作機構であって、
   前記ピンにはばねが接続され、前記跳上金具との接触時以外、前記フックは前記一方向ギヤと常に接触するようにばね力が加えられており、前記投入ばねの蓄勢動作時は、前記フックと前記一方向ギヤが噛み合うように構成されていることを特徴とする遮断器の操作機構。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の遮断器の操作機構であって、
   前記フックと前記跳上金具および前記一方向ギヤは、同じ材質で構成されていることを特徴とする遮断器の操作機構。
9. 請求項８に記載の遮断器の操作機構であって、
   前記フックと前記跳上金具および前記一方向ギヤの材質は、クロムモリブデン鋼であることを特徴とする遮断器の操作機構。

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