JPS6341174B2

JPS6341174B2 -

Info

Publication number: JPS6341174B2
Application number: JP4482783A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Takechi; Toshiaki Yoshizumi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1983-03-15
Filing date: 1983-03-15
Publication date: 1988-08-16
Also published as: JPS59181432A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は開閉機器の制御回路に関し、特に電
動ばね操作装置のばね蓄勢用電動機の制御回路に
関するものである。

従来、開閉機器を駆動する操作装置としては空
気操作方式や油圧操作方式といつた流体操作方式
が主流であり、電動ばね操作によるものは比較的
小出力のものに限られていた。しかし流体操作装
置では油もれやコンプレツサの保守といつた保守
性の点で問題があり、大出力の装置にも電動ばね
操作装置が用いられるようになつてきた。電動ば
ね操作装置としては、従来トグルゃねを用いたも
のが多用されている。そこでその主要部分の一例
を第１図に、またその制御回路を第４図に示し、
これを用いて従来の開閉機器の制御動作原理を説
明する。

投入指令が与えられると直流直巻電動機１が投
入方向すなわち閉動作方向に回転を始め、回転力
は減速機２を介してモータレバー３に伝達され
る。モーターレバー３がスプリングレバー４の一
方の突出部４ａに接すると、第２図ａに示すよう
に上死点位置にあるばね５はモータレバー３の回
転力によつて次第に圧縮されて蓄勢され第２図ｂ
に示すように下死点位置に達する。なお、ばね５
は出力軸６と平行な軸５ａで回動自在に支持され
ている。またスプリングレバー４の他方の突出部
４ｂはばね５の下死点位置で初めて出力軸レバー
７に接する。ばね５が下死点位置を越えると放勢
を開始し、スプリングレバー４を介して出力軸レ
バー７を加速速動させる。この加速運動は出力軸
６によつてこれと一体に固定されたレバー９に伝
えられ、レバー９は軸１０等を介して開閉機器を
「開」位置から「閉」位置に移動させる。ばね５
が上死点位置（投入開始位置と反転した位置）に
達して第２図ｃのように動作は完了する。この時
の、上死点位置での衝撃は、緩衝装置８によつて
吸収される。

また第１図に示すように、回転スイツチ１１を
回動するレバー１２が出力軸６に一体に取付けら
れたレバー１３にリンク１４を介して回動自在に
取付けられており、出力軸６が最大「開」位置ま
たは最大「閉」位置付近の所定角度位置（投入方
向及びしや断方向）に達したときに回転スイツチ
１１のａ接点群及びｂ接点群が互いに反対に開閉
する。第１図においてC_89AUXa1ないしC_89AUXa4は
回転スイツチ１１のａ接点を、C_89AUXb1ないし
C_89AUXb4は回転スイツチ１１のｂ接点をそれぞれ
表わしている。これらの回転スイツチ１１の各接
点は通常第４図に示されるような制御回路を構成
するための補助接点として用いられる。

逆向きの操作、即ちしや断動作はモータの逆回
転により第２図ｄに示す状態から上述したものと
同様の動作を逆方向行なえばよい。このように、
開閉機器の操作装置としては、例えばこの例に示
したトグルばねを用いるような速動機構が適用さ
れることが一般的である。

さて、開閉機器に用いられる電動ばね操作装置
の電動機には、大きい初期起動力を得るために第
３ａ図に示した直流直巻電動機が多用されてい
る。また、電動ばね操作装置の大出力化に伴つて
ばねを蓄勢する電動機は大形化し、その回転子の
慣性モーメントは増加する。その結果、ばねの蓄
勢終了と同時に、電動機は電源回路から切り離さ
れるにも拘らず回転は持続する。その回転量は電
動機１の出力や減速器２の効率およびモータレバ
ー３の慣性モーメントによつて異なるが数十回転
に及ぶこともあり、モータレバー３の惰性回転の
ために、他の部品との干渉を生じ減速器軸のねじ
れによる破壊等の問題が生じていた。また電動機
の逆転によつて操作装置を反転させる際に、上述
のようなモータレバー３の惰性回転量が多いと、
ばねの蓄勢完了までの時間が増大するなどの問題
点があつた。

これらの問題点を解決するには、ばねの蓄勢終
了後、電動機を速やかに制動することが必要であ
る。一般に直流直巻電動機の制動は、第３図ｂ図
に示したように通常直巻界磁巻線を電機子より切
り離し、これを他励として用いて他励発電機とし
て制動することが多い。しかし、このような方式
を用いようとすれば開閉機器に通常備えられてい
る回転スイツチ等による開閉補助接点だけで回路
を構成することは困難であり、タイマや他の開閉
接点を追加して設けなければならず、しかも界磁
巻線の電流容量を増大させる必要がある。また、
第３図ｃに示した直巻電動機を直巻発電機として
制動する方法も従来から知られているが、この方
法による場合においても通常使用できる電磁開閉
器の接点や補助接点類だけでこのような回路を構
成することは困難であり、ダイオードやタイマの
利用が不可欠であつた。

このような理由から電動ばね操作装置の制動方
式として、従来、電機子に並列に抵抗を挿入し、
電動機内の残留磁束によつて電機子両端に生じる
起電力をその並列抵抗で消費することにより電機
子の回転を発電制動するものが回路の実現が比較
的容易なために多用されている。そこで、この斯
から発電制動による従来の開閉機器の制御回路の
一例を第４図に、また第１図に示した出力軸６の
動作に対応して動作する回転スイツチ１１のタイ
ムチヤートを第５図に示す。

まず第４図について説明する。第４図は投入指
令直前の回路状態を示し、図において、Ｐは正側
導線、Ｎは負側導線を示している。この２つの導
線ＰとＮの間には、電機子Ｍと界磁巻線MFから
なる電動機を含む回路と、電磁開閉器８９TXお
よび８９CXを含む回路とが接続されている。ま
ず電動機を含む回路は、正側導線Ｐから、電磁開
閉器８９CXの接点C_89CX1および電磁開閉器８９
TXの接点C_89TX1からなる直列回路と、接点C_89TX2
および接点C_89CX2からなる直列回路とが互に並列
に接続され、これらの２つの直列回路のそれぞれ
の接続点間には電機子Ｍが接続されてブリツジ形
の回路が形成されている。また、電機子Ｍには、
これに並列に抵抗器ｒが接続されている。さら
に、このブリツジ形の回路に直列に界磁巻線MF
が接続され、この界磁巻線MFの一端が、負側導
線Ｎに接続されている。次に、電磁開閉器８９
CXおよび８９TXを含む回路は、正側導線Ｐと
負側導線Ｎの間に接続された、接点C_89CX3、電磁
開閉器８９CX、および接点C_89AUXb1からなる直
列回路と、接点C_89TX3、電磁開閉器８９TX、お
よび接点C_89AUXa1からなる直列回路とで構成され
ている。また、前者の直列回路の接点C_89CX3と電
磁開閉器８９CXとの間には、投入指令信号を受
ける端子Pcが、また後者の方の接点C_89TX3と電磁
開閉器８９TXとの間には、しや断指令信号を受
ける端子P_Tが接続されている。さらに、後述す
る説明を分りやすくするために電磁開閉器８９
CXおよび８９TXを含む回路には、回路中の所
定の接続点を示すＡ１ないしＡ３が、また電機子
Ｍおよび界磁巻線MFからなる電動機を含む回路
には接続点Ｃ１ないしＣ５が示されている。

次に第５図のタイムチヤートについて説明す
る。第５図には、回転スイツチ１１のａ接点およ
びｂ接点の開閉動作の時間的変化が示されてい
る。上図はｂ接点、下図はａ接点の時間的変化を
示す。また、Ｔはばね蓄勢期間、△Ｔはばね放熱
期間を示し、実際にはＴは数秒間、△Ｔは極めて
短かい時間である。さらに、Tfはばねの放勢が
完了して、次の指令信号を受けるまでの任意の時
間を示している。

そこで第４図および第５図を用いて回路の動作
を説明する。

(1) 今、第５図のタイムチヤートの時刻T₀で投
入指令信号が端子P_Cからはいるとすると、こ
の時、回転スイツチ１１のｂ接点である接点
C_89AUXb1は図示の如く「閉」であり、第４図に
おいて電磁開閉器８９CXが付勢され接点
C_89CX3を介して自己保持されるとともに、Ｐ→
Ｃ１→C_89CX1→Ｃ２→Ｍ→Ｃ３→C_89CX2→Ｃ４
→MF→Ｃ５→Ｎという回路が形成されて電動
機に電流が流ればねの蓄勢が始まる。このとき
電機子Ｍの両端には逆起電力が生じており電機
子Ｍに並列に挿入された抵抗器ｒにかなりの電
流が流れることになる。

(2) 時刻T₁において、ばねが下死点位置を通過
し、この後、放勢を始めると回転スイツチ１１
が回動し、時刻T₁′ではこれまで「閉」であつ
た回転スイツチのｂ接点は「開」に切替わり、
時刻T₁″では「開」であつたａ接点は「閉」に
切替わり、時刻T₁で放勢を完了する。この
時刻T₁′において、即ち投入方向の所定角度位
置で、回転スイツチの接点C_89AUXb1は「開」に
なるのでA₂→A₃間が開き電磁開閉器８９CXが
消磁されてその接点C_89CX1及びC_89CX2が開き、
電動機に電流が流れなくなる。このとき電動機
内部には残留磁束が生じており、惰性回転によ
つて電機子巻線Ｍが残留磁束を切ることにより
生じる起電力によつて並列に接続された抵抗器
ｒに電流が流れ、電動機の回転エネルギを熱エ
ネルギに変換して消費し、電動機の惰性回転を
発電制動する。

(3) その後、任意の時間T_fが経過した時刻T₂で、
今度はしや断指令信号がはいるとすると、この
時回転スイツチ１１のａ接点である接点
C_89AUXa1は「閉」状態にあり、電磁開閉器８９
TXが投入され、その接点C_89TX3を介して自己
保持されてＰ→Ｃ１→C_89TX2→Ｃ３→Ｍ→Ｃ２
→C_89TX1→Ｃ４→MF→Ｃ５→Ｎという回路が
形成される。このとき電機子Ｍには、上述した
(1)とは逆向の電流が流れるため電動機は逆方向
に回転する。

(4) 時刻T₃において、ばねが下死点位置を通過
し、放勢を始めると回転スイツチ１１が回転
し、時刻T₃′では回転スイツチ１１のａ接点を
「開」に、時刻T₃″ではｂ接点を「閉」にし、
時刻T₃で放勢が完了する。回転スイツチ１
１のａ接点が「開」になつた時刻T₃′において、
Ａ１−Ａ３間が開き、電磁開閉器８９TXが消
磁されて上記と同様に電動機に電流が流れなく
なる。このとき上述した(2)と同様に電機子Ｍの
両端に生じた逆起電力によつて抵抵抗器ｒに電
流が流れ、電動機の惰性回転を抑制する。

以上、述べた従来の回路のように、電機子に並
列に抵抗を挿入し、電動機内に生じた残留磁束を
惰性回転によつて電機子巻線が切ることにより生
じる起電力を抵抗器で消費して電動機の惰性回転
を発電制御する制動方式は、原理が簡単で回路的
にも簡素化されているが、その制動力は弱く、モ
ーターレバー３の停止位置が負荷の経時変化や減
速機２の潤滑油の温度変化によつて不安定になり
やすく、電動機から延びる駆動軸等に損傷を与え
る等の様々な問題が生じるという欠点があつた。

この発明は上述した従来の装置の欠点を除去す
ることを目的としてなされたもので、端的に言え
ば従来の開閉器に通常備えつけられている補助接
点を利用して、電動機の惰性回転時に電機子およ
び界磁を含む回路を逆転接続し、その回路に直列
に抵抗を挿入することによつて有効な制動力を得
ることができるようにしたものである。

即ち、この発明の構成は、直流直巻電動機と協
動し、該電動機が投入方向での所定角度位置を越
えて回動したとき開くｂ接点、及びしや断方向で
の所定角度位置を越えて回動したとき開くａ接点
を有し、前記ｂ接点及びａ接点が互いに所定空白
時間を介して切替わる回転スイツチ；投入指令時
に付勢されて自己保持する第１電磁開閉器；及び
しや断指令時に付勢されて自己保持する第２電磁
開閉器；を備えた開閉機器の制御回路であつて；前記ｂ接点及びａ接点はそれぞれ第１乃至第４
接点を含み、前記第１及び第２電磁開閉器はそれ
ぞれ前記第1b及び第1a接点と直列接続され且つ
互いに逆開閉動作する第１及び第２接点を含み、投入指令時、前記第１電磁開閉器の第１接点、
並びに第３及び第4b接点により前記電動機の第
１付勢回路が構成され、該電動機が前記投入方向
の所定角度位置を越えたとき、前記第１付勢回路
が切断され、前記所定空白時間後に前記第３及び
第4a接点、前記第２電磁開閉器の第２接点、前
記第2a接点、並びに抵抗器で前記電動機の第１
制動回路が構成され、しや断指令時、前記第２電磁開閉器の第１接
点、並びに前記第３及び第4a接点により前記電
動機の第２付勢回路が構成され、該電動機が前記
しや断方向の所定角度位置を越えたとき、前記第
２付勢回路が切断され、前記所定空白時間後に前
記第３及び第4b接点、前記第１電磁開閉器の第
２接点、前記第2b接点、並びに抵抗器で前記電
動機の第２制動回路を構成したことを特徴とする
開閉機器の制御回路に在る。

以下、この発明を好ましい実施例に沿つて詳し
く説明する。

第６図はこの発明に係る開閉機器の制御回路の
一実施例を示しており、第４図と同様、投入指令
直前の状態を示している。また、電磁開閉器８９
CXおよび８９TXを含む回路は第４図に示した
従来の回路と同じである。そこで、電機子Ｍおよ
び界磁巻線MFからなる電動機および抵抗器Ｒを
含む回路について説明する。まず正側導線Ｐか
ら、電磁開閉器８９CX及び８９TXの各接点
C_89CX4および接点C_89TX4が互に並列に接続されて
おり、この並列回路に、電機子Ｍおよび界磁巻線
MFからなる電動機を含む回路と、抵抗器Ｒを含
む回路とからなる並列回路が、直列に接続されて
いる。電機子Ｍおよび界磁巻線MFからなる電動
機を含む回路は、接点C_89AUXa3および接点
C_89AUXb4からなる直列回路と、接点C_89AUXb3およ
び接点C_89AUXa4からなる直列回路とが互に並列に
接続されており、この２つの直列回路のそれぞれ
の接続点間には電機子Ｍが接続されて、ブリツジ
形の回路が形成されている。さらに、このブリツ
ジ回路と直列に界磁巻線MFが接続され、この界
磁巻線MFの一端が、負側導線Ｎに接続されてい
る。一方、抵抗器Ｒを含む回路は、接点Ｃ_89TXお
よび接点C_89AUXa2からなる直列回路と、接点Ｃ_89C
_Ｘおよび接点C_89AUXb2からなる直列回路とが互に並
列に接続され、この並列回路に直列に抵抗器Ｒが
接続されており、この抵抗器Ｒの一端が負側導線
Ｎに接続されている。尚、接点Ｃ_89CXおよびＣ_89T
_Ｘは、通常閉じていてそれぞれ電磁開閉器８９CX
および８９TXが励磁された時に開く常閉接点で
ある。また、接点C_89AUXa1ないしC_89AUXa4は回転
スイツチ１１のａ接点、接点C_89AUXb1ないし
C_89AUXb4は、ｂ接点である。さらに、説明を分り
やすくするために、電動機および抵抗器Ｒを含む
回路には、回路中の所定の接続点を示すＤ１ない
しＤ９が示されている。

次に、第５図及び第６図を用いて制御回路動作
を説明する。

(イ) 第５図に示したタイムチヤートの時刻T₀に
おいて投入指令信号がはいるとき、回転スイツ
チ１１のｂ接点は閉じており、投入指令信号が
はいると第６図において接点C_89AUXb1が「閉」
なので、第１の電磁開閉器８９CXが励磁され
て、接点C_89CX3を介して自己保持されるととも
に、Ｐ→電磁開閉器８９CXの第１の接点
C_89CX4→Ｄ１→Ｄ５→C_89AUXb3→Ｄ７→Ｍ→Ｄ
６→C_89AUXb4→Ｄ８→MF→Ｄ９→Ｎという第
１の付勢回路が形成され、電動機に電流が流れ
て、ばねの蓄勢が始まる。このとき接点Ｃ_89CX
および回転スイツチ１１のａ接点C_93AUXa2が
「開」であり、Ｄ１−Ｄ４間の回路は開いてお
り、抵抗器Ｒには電流は流れない。

(ロ) 時刻T₁においてばねが下死点位置を通過し
放勢を開始すると、回転スイツチ１１が回動し
時刻T₁′ではこれまで「閉」であつた回転スイ
ツチ１１のｂ接点は「開」に切替わり時刻
T₁″では「開」であつたａ接点は「閉」に変化
し、時刻T₁で放勢を完了する（ばね上死
点）。この時刻T₁′においては、回転スイツチ１
１の接点C_89AUXb1が「開」となるのでＡ２−Ａ
３間が開き電磁開閉器８９CXが消磁されて電
動機への電流はしや断される。時刻T₁′から
T₁″の期間は回転スイツチ１１のａ接点、ｂ接
点はともに「開」状態の空白時間である。時刻
T₁″を経過すると回転スイツチ１１のａ接点が
「閉」となる。

(ハ) 投入動作における時刻T₁″では回転スイツチ
１１のａ接点が「閉閉」となつており、接点
C_89AUXa2及びC_89AUa4が「閉」で同時に接点
C_89AUXa2が「閉」になつているので電動機の界
磁巻線MFと電機子Ｍ及び抵抗器Ｒを直列に、
しかも電機子Ｍのみを逆転接続した回路即ちＤ
１→電磁開閉器８９TXの第２の接点Ｃ_89TX→
Ｄ２→C_89AUXa2→Ｄ４→Ｒ→Ｎ→Ｄ９→MF→
Ｄ８→C_89AUXa4→Ｄ７→Ｍ→Ｄ６→C_89AUXa3→
Ｄ５→Ｄ１という第１の制動回路が形成され
る。

この回路は第３図ｃに示した直巻機の制動回
路と等価であり、直巻機の電機子巻線を逆転接
続することにより直線電動機を発電機として使
用し、極めて短時間に電動機の惰性回転を停止
させることができる。

(ニ) その後、任意の時間T_fが経過した時刻T₂で
今度はしや断指令信号がはいるとすると、第２
の電磁開閉器８９TXが励磁され接点C_89TX3を
介して自己保持されＰ→電磁開閉器８９TXの
第１の接点C_89TX4→Ｄ１→Ｄ５→C_89AUXa3→Ｄ
６→Ｍ→Ｄ７→C_89AUXa4→Ｄ８→MF→Ｄ９→
Ｎという第２の付勢回路が形成される。このと
き電機子は上述した(イ)とは逆向きの電流が流れ
るため電動機は逆方向に回転する。

(ホ) 時刻T₃において、ばねが下死点位置を通過
し放勢を始めると回転スイツチが回転し、時刻
T₃′では回転スイツチのａ接点を「開」にし、
時刻T₃″ではｂ接点を「閉」にし、時刻T₃で
ばね上死点となり放勢が完了される。回転スイ
ツチ１１のａ接点が開いた時刻T₃′においてＡ
１−Ａ３間が開き、電磁開閉器８９TXが消勢
されて接点C_89TX4を開き電動機への電流をしや
断する。

(ヘ) しや断動作における時刻T₃″においては回転
スイツチ１１のｂ接点は「閉」となり今度は、
Ｄ１→電磁開閉器８９CXの第２の接点Ｃ_89CX
→Ｄ３→C_89AUXb2→Ｄ４→Ｒ→Ｎ→Ｄ９→MF
→Ｄ８→C_89AUXb4→Ｄ６→Ｍ→Ｄ７→C_89AUXb3
→Ｄ５→Ｄ１という第２の制動回路が形成さ
れ、上述した(ハ)と同様の理由で抵抗器Ｒに電流
が流れて電動機の惰性回転は極めて短時間のう
ちに制動される。

以上の説明から明らかなようにこの発明による
開閉機器の制動回路を用いることにより、制動の
際に界磁巻線にも電流を流すことができるため、
従来のような電動機内の残留磁束を用いる方法に
比べてはるかに大きな起電力が電機子両端に生じ
ることになり、抵抗器Ｒでのエネルギー消費を大
きくすることができるので極めて大きな制動力を
得ることができる。

しかも、この発明による制動回路を用いると、
従来の回路と異なり電動機の制動用の抵抗が制動
時にのみ回路に接続されるため、ばね蓄勢時の抵
抗によるエネルギー損失が皆無となり、その結
果、電機子に大きな電流を流すことが可能となり
電動機の起動トルクを大きくすることができる。
また、電動機回路から制動用の発電機回路への切
替に投入、あるいはしや断指令のみを与えればよ
く、制動時の切替指令を外部から与える必要がな
い。そして開閉器の操作装置の出力軸に連結され
た回転スイツチの接点を用いた回路であることか
ら操作装置の動作完了によつて電動機の制動回路
が形成されるため、リミツトスイツチ等を用いた
従来の回路などのように接点位置の調整が不要で
あり、しかもばねの蓄勢の途中で制動回路が形成
されるといつた不具合も生じないという効果が発
揮される。

尚この発明の回路を構成する場合、回転スイツ
チの外部引出し用補助接点のうちａ接点及びｂ接
点を各々４個使用するが、これらのスイツチの増
加によつて操作装置の寸法はほとんど増大せず、
従来の操作装置の制動回路を本回路に置き換える
ことも容易である。

なお、この発明の説明文および図においては電
機子巻線の逆転接続についてのみ説明を加えてあ
るが、界磁巻線のみの逆転接続も同等に有効であ
ることは言うまでもない。また回路の構成が容易
であることも図より明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は開閉機器の機械構造を示す概略図、第
２図ａ〜ｄはそれぞれ第１図のスプリングレバー
の回動位置を示す、第３図は直流直巻電動機の一
般的な制動原理の回路図、第４図は従来の開閉機
器の制御回路図、第５図は開閉機器の操作装置の
出力軸に連結された回転スイツチの接点のタイム
チヤート図、第６図はこの発明の開閉機器の制動
回路の一実施例を示す回路図である。１……電動機、４……スプリングレバー、５…
…ばね、１１……回転スイツチ、Ｍ……電機子、
MF……界磁巻線、Ｒ……抵抗器、８９CX，８
９TX……電磁開閉器、C_89CX3，C_89CX4，Ｃ _89CX ，
C_89TX3，C_89TX4，Ｃ _89TX ……接点、C_89AUXb1，
C_89AUXb2，C_89AUXb3，C_89AUXb4……ｂ接点、
C_89AUXa1，C_89AUXa2，C_89AUXa3，C_89AUXa4……ａ接
点。尚、図中、同一符号は同一又は相当部分を示
す。

Claims

【特許請求の範囲】

１所定の電源から電力を供給される直流直巻電
動機で出力軸を駆動して、速動機構を介して開閉
器を開閉し、開閉動作の終了時に上記電動機を上
記電源から切り放して上記電動機を発電ブレーキ
で停止させる開閉器の制御回路において、上記速
動機構と連動して開く第１の接点で上記電動機を
上記電源から切り放し、上記速動機構と連動して
上記第１の接点が開いてから所定の時間後に閉じ
る第２の接点により上記電動機の電機子及びその
直巻界磁巻線に直列に抵抗器を接続して発電ブレ
ーキ回路を構成することを特徴とする開閉機器の
制御回路。