KR930009105B1 - 스위치 어셈블리용 2절링크식 무트립 작동기구 - Google Patents

Abstract

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Description

스위치 어셈블리용 2절링크식 무트립 작동기구

제 1a 도는 종래의 3절링형식의 회로차단기의 구조를 개략적으로 보인 도면으로서, 스위치 개방동작상태를 보인 도면.

제 1b 도는 제 1a 도에 대응하는 도면으로서, 스위치 폐쇄동작상태를 보인 도면.

제 2a 도는 본 발명에 따른 기구가 장착된 회로차단기를 개략적으로 보인 도면으로서, 스위치 개방동작상태를 보인 도면.

제 2b 도는 제 2 a 도에 대응하는 도면으로서, 스위치 폐쇄동작상태를 보인 도면.

제 2c 도는 제 2a 도에 대응하는 도면으로서, 트립동작상태를 보인 도면.

제 3 도는 본 발명에 따른 회로차단기의 바람직한 실시예의 정면도.

제 4 도는 제 3 도에 도시한 회로차단기의 측면도로서, 기구 및 접촉부가 개방접촉위치에 있고 구동스프링에 인장력이 가해진 상태를 보인 도면.

제 5 도는 제 3 도에 도시한 회로차단기의 측면도로서, 기구 및 접촉부가 폐쇄위치에 있고 구동스프링에는 인장력이 가해지지 않은 상태를 보인 도면.

제 6 도는 제 3 도에 도시한 회로차단기의 측면도로서, 기구 및 접촉부가 폐쇄위치에 있고 구동스프링에 인장력이 가해진 상태를 보인 도면.

제 7 도는 제 3 도에 도시한 회로차단기의 측면도로서, 기구 및 접촉부가 개방위치에 있고 구동스프링에는 인장력이 가해진 상태를 보인 도면.

제 8 도는 제 3 도에 도시한 회로차단기의 측면도로서, 메인 캠의 선회가능한 지지부재가 두 선회위치에 있는 상태를 보인 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100, 200 : 2절링크식 무트립 작동기구 어셈블리

102, 202 : 고정접촉부 104, 204 : 이동접촉부

106, 208 : 스위치 레버아암 116 : 링크

108, 110, 134, 206, 210 : 회전조인트 136 : 이동지지부

130, 212 : 롤러 154 : 폐쇄래치

150, 220 : 스프링 어셈블리 230 : 메인캠

160 : 트립래치 252 : 폐쇄캠부재

250, 280 : 롤러

282 : 개방캠부재

본 발명의 전기스위치 어셈블리에 관한 것으로, 특히 고전압 회로 차단기에 사용되는 2절링크식 무트립작동기구에 관한 것이다. 회로차단기의 이미 공지되어있는 기술이며, 넓은 범위의 전압레벨에서 사용된다. 회로차단기는 회로보호 및 안전장치의 일부로서, 예를 들어 전압이 25,000볼트에 이르는 고전압 및 초고전압회로에 또한 사용된다. 이러한 형태의 회로를 사용할 경우, 회로차단기는 어떠한 동작위치에서도 트립을 일으키지 않아야 한다.

무트립이라는 용어는 회로차단기가 어떠한 동작구성을 취하든간에 그 회로차단기가 트립을 일으키지 않거나 그 접촉부가 개방되는 것을 의미한다. 차단기의 접촉부가 폐쇄된 상태 및 스위치 폐쇄동작이 이루어지는 동안 트립이 발생할 수 있다. 회로보호 및 안전장치 및 오페레이터는 순간적으로 접촉부를 개방하고, 필요하다면, 스위치 폐쇄동작을 오버라이드(override)함으로써 회로차단기가 곧바로 트립에서 벗어나 회로를 차단하도록 한다.

회로차단기에 트립이 일어나지 않도록 하기위해서는, 다수의 링크를 상호연결시켜 회로차단기의 스위치 접촉부를 개방 또는 폐쇄위치로 이동시키는 구성으로 회로차단기의 구조를 설계한다.

본 발명의 기술분야에서, 무트립 방식으로 작동가능한 회로차단기를 제공하는 것이 매우 바람직하지만 종래의 회로차단기용 링크장치는, 적어도 3절링크를 필요로 하기 때문에, 비교적 복잡하다. 종래의 이러한 3절링크장치에 대해서는 1988년 12월 13일자로 허여된 미합중국 특허 제 4,791,250호에 개시되어있다.

제 1a 도 및 제 1b 도는 또다른 종래의 3절링크 회로차단기 어셈블리(10)를 개략적으로 보인 것이다. 제 1a 도는 3절링크기구가 트립개방 접촉위치에 있는 상태를 보인 것이고 제 1b 도는 3절 링크기구가 무트립 폐쇄접촉위치에 있는 상태를 보인 것이다. 회로차단기는 고전압회로에 사용되는 고정접촉부(12) 및 이동접촉부(14)를 구비한 고전압 전기스위치를 포함한다. 어셈블리(10)는 링크(L1, L2, L3)로 이루어진 3절링크장치를 포함한다. 링크(L3)는, 도시한 바와같이, 고정위치에 설치되고 적절히 회동가능하거나 회전가능한 조인트(22)에 의해 선회가능하게 장착된다. 링크(L3)의 일단부를 또다른 회전조인트(26)에 의해 이동가능한 스위치 접촉부(14)에 연결된다. 링크(L3)의 타단부를 회전조인트(28)에 의해 연결링크(L2)의 일단부에 연결된다. 연결링크(L2)의 타단부는, 연결링크(L2)의 단부에 장착된 롤러(30)를 포함하는 또다른 조인트장치에 의해 링크(L1)에 결합된다. 롤러(30)는, 링크(L1)의 캠단부(34)와 접촉할 때, 슬롯(32)내에 위치하게 된다. 래치(36)에 의하여 슬롯(32)이 상향이동하지 못하게 되어 롤러(30)와 링크(L1)의 캠단부(34)간의 접촉상태가 유지된다. 래치(36)가 트립래치임에 반하여 래치(44)는 링크(L1)의 회전을 방지하는 폐쇄래치이다. 링크(L1)의 타단부는 고정지지부(40)에 장착된 회전고정조인트(38)에 의해 지지된다.

제 1a 도는 스위치 접촉부가 개방위치에 있는 종래의 3절링크기구를 보인 것이다. 링크(L1)는, 스프링(42)에 의해 링크를 내려누르는 힘 FA를 받는다. 링크(L1)는 도면부호 44로 표시된 해제가능한 래치기구에 의해 힘 FA를 받음으로써 야기된 운동을 멈추게 된다. 힘 FA는, 해제될 때, 제 1b 도에서 화살표(45)로 표시한 바와같이 링크(16)를 시계방향으로 선회시킨다. 힘 FA는, 연결링크(L2)를 통해 인가됨으로써 링크(L3)를 선회시키고 스위치 접촉부(12, 14)를 폐쇄한다.

제 1b 도는 스위치 접촉부가 폐쇄위치에 놓인 종래의 3절링크기구를 보인 것이다. 링크(L3)는 링크를 들어올려 스위치를 개방시키는 힘 FB를 받는다. 이 힘 FB는 스프링장치(46)에 의해 발생된다. 힘 FB는, 해제될 때, 스위치 접촉부(12, 14)가 개방위치에 놓이도록 작용한다.

이 3절링크장치는, 링크(L1, L3)사이에서 롤러(30)를 사용하는 회전조인트에 의해 제공되는 연결상태가 해제되게 하는 무트립능력을 제공한다. 비구속 래치(36)에 의해, 링크(L1)와 연결링크(L2)간의 연결상태는 해제된다. 링크(L3)는 스프링장치(46)의 힘 FB에 의해 시계반대방향으로 회전함으로써 스위치 접촉부(12, 14)를 개방시킨다.

상기 서술한 종래의 회로차단기는 3절링크를 사용함으로써 회로차단기(10)에 무트립의 즉각적인 오버라이드 능력을 제공한다. 이러한 능력을 구비함으로써 회로차단기의 스위치 폐쇄동작이 수행되는 동안에 어느때라도 접촉부는 개방될 수 있다. 여기서, 본 발명의 설명을 위해 전체 회로차단기중 일부만을 예시하였고 나머지 부분은 명료하게 하기위해 생략하였음을 밝혀둔다.

이와같은 무트립설계는 만족할 정도의 기능을 수행하지만 3절링크를 사용해야 하기 때문에, 구조적인 측면에서보면 장치가 비교적 복잡해진다. 그렇지만 이전에 사용된 링크식 회로차단기 가운데 적어도 3절링크를 사용하지 않고도 소정의 무트립 오버라이드 능력을 구비하는 회로차단기는 공지되어 있지않다. 따라서, 전보다 더 단순해진 2절링크식 회로 차단기의 필요성이 대두되기에 이르렀다.

본 발명의 목적은 단지 2개의 링크만을 사용되며, 링크중 하나는 개방위치와 폐쇄위치간을 이동가능한 스위치 접촉부에 연결되는 무트립회로차단기용 작동기구를 제공하는데 있다.

본 발명의 이와같은 목적 및 또다른 목적에 따라, 스위치 어셈블리에 사용되는 2절링크식 무트립 작동기구가 본 발명에 따라 제공된다. 작동기구는 트립 또는 개방상태와 폐쇄상태간을 이동가능한 스위치수단을 포함한다. 기구의 기능은 스위치를 개방 또는 폐쇄상태에 두는 것이다. 본 발명에 따른 기구는, 스위치가 무트립 방식으로 개방될수 있게하는, 즉 어느때라도 스위치의 동작사이클에서 개방될 수 있게 하는 2절링크를 포함한다. 예를들어, 종래의 회로차단기중 일부에 있어서는, 기구가 개방상태에서 폐쇄상태에서 스위치를 절환할 때에는 스위치가 개방되지 않다.

본 발명에 따른 2절링크장치는 제 1 고정선회점을 중심으로 선회가능하게 설치되고 무트립위치와 스위치트립위치간을 이동할 수 있는 스위치 레버아암으로 이루어지는 제 1 링크부재를 포함한다. 스위치 레버아암은, 그 일단부가 스위치가 결합되며, 트립상태 또는 폐쇄상태로 스위치를 이동시킨다. 태핏, 예를 들어 롤러가 스위치 레버아암의 타단부에 장착된다. 편향수단, 예를들어, 스위치 개방 스프링이 설치되어 상기 레버아암의 스위치단부를 스위치 트립위치로 편향시킨다.

제 1 링크부재와 함께 제 2 링크부재가 제공되며, 이 제 2 링크부재 위에는 캠부재가 회전가능하게 장착된다. 정상적인 동작모드에서, 캠부재가 태핏과 결합하여 여러위치로 회전함에 따라 태핏이 여러위치로 이동함으로써 스위치의 상태를 개방 또는 폐쇄상태로 제어한다. 이 제 2 링크부재는 선택적으로 고정되거나 제 2 선회점을 중심으로 선회가능한 지지부상에 장착된다.

오버라이드 무트립 동작모드에서는, 이 제 2 선회점이 이동하여 캠과 결합되어있는 태핏을 분리시킴으로써 캠의 회전위치에 따라 스위치 개방 스프링이 스위치 접촉부를 곧바로 개방시키게 된다. 따라서, 캠을 태핏과 선택적으로 결합시키거나 분리시키는 캠부재의 제 2 선회점을 평행하게 이동시키는 수단이 제공된다.

이하, 첨부도면에 예시한 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다. 여기서, 본 발명이 도면에 도시한 실시예에 기초하여 설명되지만, 도시한 실시예는 본 발명을 설명하는 일예에 지나지 않는다. 따라서 이에의해 본 발명이 제한되지는 않고 이후에 기재하는 특허청구의 범위에서 한정된 본 발명의 정신 및 범주를 벗어나지 않는 한 여러 가지로 변형이 가능함을 밝혀둔다.

제 1a 도는 제 1b 도는 종래의 3절링크식 회로차단기의 설명과 관련하여 본 명세서의 서두에서 기술하였다.

제 2a 도는 스위치를 동작시키기위한 2절링크식 무트립기구의 전체 어셈블리(100)를 보인 것으로, 스위치에는 고정전기접촉부(102)와 이동접촉부(104)가 포함된다. 스위치는 스위치가 개방된 상태로 도시되어있다. 이동접촉부(104)는 회전조인트(108)에 의해 제 1 링크 또는 스위치 레버아암(106)에 연결된다. 스위치 레버아암(106)은 도면부호 112로 표시된 고정지지부재상에 설치된 회전조인트(110)상에 선회운동가능하게 장착된다. 제 1 링크 또는 스위치 레버아암(106)의 타단부는, 링크(116)의 캠단부(132)상에서 구름운동하는 롤러(130)로서 도시되어있는 조인트(120)에 의해 제 2 링크(116)에 연결된다. 링크(116)의 타단부는 도면부호 138로 표시된 방향으로 이동할 수 있는 이동지지부(136)상에서 회전조인트(134)를 중심으로 선회운동 가능하게 장착된다.

제 2a 도에 예시한 바와같이, 어셈블리(100)는 두 개의 스프링 어셈블리, 즉 구동스프링 어셈블리(140) 및 복귀스프링 어셈블리(150)를 포함한다. 구동스프링 어셈블리(140)는 링크(116)에 하향스위치 폐쇄력 F1을 인가하여 링크(116)를 화살표(152)로 나타낸 바와같이 시계방향으로 회전시킨다. 링크(116)는 폐쇄래치로 불리는 래치(154)에 의해 시계방향으로 회전하지 못하게된다. 도시되어있지는 않지만, 전기모터와 수동수단이 스프링 어셈블리(140)를 인장시키는바, 이에 대해서는 제 3 도 내지 제 8 도에 도시한 실시예와 관련하여 상세히 논하기로 한다.

복귀 스프링 어셈블리(150)는 스위치아암(106)에 상향스위치 개방력 F2를 인가하여, 이 링크부재를 접촉개방상태로 편향시킨다. 이 스프링어셈블리(150)는, 기구가 접촉폐쇄상태로 전환될 때, 링크(116)의 시계방향회전에 의해 인장된다. 이상에서 설명한 바와같은 구성부 외에도, 2절링크식 무트립기구 어셈블리 (10)에는 도면부호 160으로 표시되어있고 이동지지부(136)와 결합된 것으로 도시되어있는 트립래치기구가 포함된다. 스위치를 폐쇄시키기위해, 폐쇄래치(154)가 해제됨으로써 링크(116)가 화살표(152)로 나타낸 바와같이 시계방향으로 회전하게 된다.

제 2c 도는 트립래치(160)가 해제됨으로써 이동지지수단(136)이 화살표 (138)의 방향으로 이동하고 롤러(130)로부터 링크(116)의 캠다부를(132)를 분리시키게 되는 것을 보인 것이다. 트립래치(160)는 기구(100)에 무트립오버라이드 능력을 제공하기 때문에 회로차단기 접촉부(102, 104)가 언제든지 개방될 수 있다. 링크(116)로부터 폐쇄래치(154)를 분리시키는 수단과, 고정-이동지지수단(136)에서 트립래치(160)를 분리시키는 수단이 제공된다. 이에 대해서는 제 3 도 내지 제 8 도와 관련하여 상세히 설명하기로 한다.

[스위치 폐쇄동작]

2절링크식 무트립기구 어셈블리(100)의 기본구성부에 대한 설명에 이어, 회로차단기가, 제 2a 도에 도시한 바와같은 개방접촉상태에서 제 2b 도에 도시한 바와같은 폐쇄접촉상태로 전환되는 동작순서에 대해 설명하기로 한다. 앞서 언급한 바와같이, 회로차단기는 인장력이 가해진 상태의 구동스프링(140)을 구비하고, 두 링크(106, 116)는 상호결합되어 있으며, 스위치 접촉부(102, 104)는 개방위치에 놓여있는 것으로 가정한다.

폐쇄동작을 수행하기위해, 폐쇄래치(154)가 분리된다. 이때 링크(116)는 스위치 폐쇄적(F1)에 의해 밑으로 내리눌리며 화살표(152)의 방향으로 조인트(134)를 중심으로하여 시계방향으로 회전한다. 이와같이 링크(116)의 단부(132)가 회전하면 링크(116)의 일단부에 장착된 롤러(30)가 하향이동함으로써 스위치 레버아암(106)이 조인트(110)를 중심으로하여 시계방향으로 회전한다. 스위치 레버아암(106)의 타단부는 상향이동하여 스위치 접촉부(102, 104)를 폐쇄시킨다. 이 폐쇄동작은, 폐쇄동작중에 인장력이 해제되는 스프링(140)의 스위치 폐쇄력 F1으로부터 나오는 에너지가 복귀스프링(62)에 의해 제공되는 힘 F2에 의해 공급되는 에너지보다 크기 때문에 가능하다.

여기서, 회로차단기(100)와 스위치 접촉부(102, 104)는 폐쇄위치에 놓이고 구동스프링의 인장력은 해제된다. 폐쇄동작중에 인장력이 해제된 구동스프링 어셈블리(140)는 다시 인장될 수 있다. 이러한 재인장은 링크 또는 폐쇄스위치 접촉부의 상태에 영향을 미침이 없이 수행될 수 있으며, 이에 대해서는 이후에 설명하기로 한다. 구동스프링(140)이 인장되면 스위치가구(100)가, 필요에 따라, 새로운 폐쇄동작을 신속히 시작할 수 있게된다. 새로운 폐쇄동작을 신속히 시작할 수 있는 이러한 능력은, 몇가지 특별한 이유로 인해 스위치 접촉부가 개방된 후 스위치의 신속한 재폐쇄가 요구되는 고전압 회전차단기에 있어 특히 바람직하다.

[무트립 스위치 개방동작]

스위치 접촉부(102, 104)는 폐쇄되어있고, 기구 어셈블리는 제 2b 도에 도시한 상태로 놓여있는 것으로 가정한다. 스위치가구 어셈블리(100)를 스위치 접촉부의 폐쇄상태에서 스위치 접촉부의 개방상태로 전환하는 스위치가구의 무트립동작을 중점적으로 설명하기로 한다. 앞서 언급한 바와같이, 이 오버라이드 무트립스위치 개방동작은 언제라도 스위치 동작기구가 어떠한 위치에 있더라도 시작될 수 있다. 이후에 설명되겠지만, 스위치 개방동작은 구동스프링 어셈블리(140)에 인장력이 가해진 상태에 있든지 인장력이 해제된 상태에 있든지에 상관없이 수행된다.

무트립스위치 개방동작을 시작하기위해, 트립래치(160)는 화살표(138)방향으로 이동하여, 소정위치에서 고정되어있는 지지부(136)와 분리된다. 스프링 어셈블리(150)로부터 야기된 스위치 개방력 F2는 스위치 접촉 아암 또는 링크(106)를 시계반대방향으로 회전시킴으로써 스위치 레버아암(106)의 단부에 위치한 롤러(130)를 링크(116)의 캠단부(132)에 대해 위로 그리고 왼쪽으로 편향시킨다. 회전조인트(134)에 의해 이동지지부(136)에 연결된 링크(116)에는 롤러(130)에 의해 힘의 좌측방향성분이 인가된다. 이동지지부(136)는 개방래치(160)에서 분리되기 때문에, 지지부(136)는 화살표(138)로 나타낸 바와같이 왼쪽으로 이동하기 시작한다. 스위치 아암링크(106)는 조인트(110)상에서 시계반대방향으로 회전할 수 있게 됨으로써 이동접촉부(104)가 하향이동하여 스위치회로를 개방시킨다.

제 2c 도에서는 캠단부(132)와 롤러(130)가 분리되어있고 스위치 접촉부(102, 104)는 개방되어있다. 한가지 중요한 사실은, 무트립스위치 개방동작에서 링크(116)는 이동이 자유로운 이동지지부(136)에 롤러(130)의 왼쪽으로 미는 힘의 성분을 전달하는 것외에는 어떠한 운동학적 또는 동력학적 기능을 갖지않는다는 점이다. 따라서, 개방동작중에 링크(116)는 지지부(136)에 견고히 연결되어 물리적으로 그 일부를 구성하게 됨을 알 수 있다.

[스위치 재폐쇄동작]

스위치 폐쇄 또는 구동스프링 어셈블리(140)는 이후에 설명되는 방식으로 다시 인장된다고 가정한다. 링크(116)는 제 2a 도에 도시한 원위치에 놓여있는 것으로 또한 가정한다. 스위치 작동기구는, 상기 언급한 바와같이 다시 그 접촉부를 재폐쇄할 준비가 되어있다.

트립래치(160)는, 폐쇄동작중에 그리고 스위치 접촉부(102, 104)가 폐쇄상태에 다다른 후가 아니라면 언제라도 지지부(136)와 분리될 수 있다는 사실을 주목할 필요가 있다. 다시말해서, 힘 F1의 폐쇄에너지에 의해 시계방향 회전이 일어난 후에 링크(116)는 어떠한 구속도 받지 않는다고 가정한다. 트립래치(160)가 지지부(136)와 분리되면, 지지부(136)와 견고히 결합된 링크(116)는 좌측으로 이동한다. 이로부터 스위치 아암링크(106)는 상향력 F2에 의해 시계반대방향으로 회전하여 접촉부(102, 104)를 다시 개방시킬 수 있게된다.

이상과 같은 개방 및 폐쇄동작의 설명을 통해, 상기 언급한 무트립스위치 작동기구는 비교적 단순히 설계된 단지 두 개의 링크만을 사용하여 스위치 접촉부의 폐쇄상태 및 링크의 위치에 상관없이 무트립동작을 달성하게됨을 분명히 알 수 있다. 이하에서는, 제 3 도 내지 제 8 도에 예시한 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다 제 3 도는 스위치 작동기구 어셈블리(200)의 정면도이다. 제 3 도에 도시한 바와같이, 스위치 작동기구(200)는 기구내에서 힘을 분배하고 힘의 균형을 조정하는 요소들을 상호대칭되는 쌍의 형태로 구비한다. 제 4 도는 본 발명에 따라 제공되는 무트립 2절링크식 스위치작동기구(200)의 실시예를 더욱 상세히 보인 것이다. 기구에는, 개방접촉위치에 있는 것으로 도시된 고정접촉부(202)와 이동접촉부(204)를 구비한 스위치가 포함한다. 스위치의 이동접촉부(204)는 회전조인트(206)를 통해, 본 발명에 따른 2절링크식 무트립기구의 제 1 링크인 스위치 레버아암(208A)의 일단부에 커플링된다.

스위치 레버아암(208A)은 제 2a 도, 제 2b 도 및 제 2c 도에 개략적으로 도시되고 그와 관련하여 설명된 스위치 아암링크(106)에 해당한다. 스위치 레버아암(208A)은 고정회전조인트에 선회운동가능하게 장착된다. 스위치 레버아암 또는 링크(208A)의 일측부 상에는 복귀스프링(220A)의 일단부가 후크연결되는 연결포스트(218)가 도시되어 있다. 복귀스프링(220A)의 타단부는 고정지지부재(222A)에 후크연결되어있다. 스위치 레버아암(208A)의 타단부에 롤러(212)가 장착된다. 롤러(212)는 한쌍의 지지 브래킷(214A, 214B)사이에 지지되는 샤프트(213)상에 회전가능하게 설치된다.

제 3 도는 연결가로막대(216)에 견고히 연결되는 쌍으로된 지지 브래킷(214A, 214B)사이에 설치된 롤러(212)를 보인 것이다. 지지 브래킷(214A, 214B), 가로막대(216), 스위치 레버아암 링크(208A) 및 또다른 두 개의 스위치 레버아암 또는 링크(208B, 208C)는 모두 가로막대(216)를 통해 견고히 연결된다. 삼상회로차단기 시스템의 경우, 가로막대(216)는 세 개의 레버아암(208A, 208B, 208C)사이에서 연장되어 각각의 스위치 레버아암에 폐쇄운동 또는 개방운동을 동시에 전달한다.

제 2a 도, 제 2b 도 및 제 2c 도에 개략적으로 도시한 예와 제 3 도 내지 제 8 도에 도시한 본 발명의 실시예간의 차이점은 제 2a 도 및 제 2b 도의 링크의 형상과, 비교되는, 제 3 도 내지 제 8 도의 실시예에 의해 제공되는 두 링크의 물리적 형상에 있다. 제 2a 도, 제 2b 도 및 제 2c 도에 도시한 링크(116)는, 회전조인트(134)에 의해 이동지지부(136)에 연결되는 길이가 긴 막대부재이다. 링크(116)는, 타단부(132)상에 형성되어 스위치 아암(106)의 단부에 장착되는 롤러(130)와 결합하는 반원형 캠표면을 구비한다. 이하에서 설명되는 본 발명의 상기한 실시예에서 링크(116)에 해당하는 요소는 샤프트상에서 회전가능하게 장착되는 캠부재로서 구성된다.

제 4 도는 샤프트(232)의 축을 중심으로 회전가능하게 샤프트(232)에 고정되는 메인캠부재(230)를 보인 것이다. 이 메인캠부재(230)는 오목한 영역(236)이 일부 형성된 외부 캠표면(234)를 구비한다. 제 4 도는 롤러(212)가 캠표면(234)의 오목한 영역(236)과 결합하게 되는 위치로 회전한 메인캠(230)을 또한 보여주고 있다. 제 3 도는 스위치 작동기구 어셈블리(200)의 정면도이다. 도시한 바와같이, 한쌍의 아암(240A, 240B)은 대향단부에서 메인캠(230)이 견고히 장착되는 샤프트(232)에 각각 견고하게 연결된다. 이들 아암(240A, 240B)은 각각 그 말단부근에 설치되는 포스트(242)를 구비한다. 이들 포스트는 각각 구동스프링(244A, 244B)의 후크연결단부용의 연결점으로서 기능을 수행한다. 구동스프링(244A, 244B)각각의 나머지 후크연결단부는 샤프트(246)의 각각의 단부와 결합한다. 제 3 도는 쌍으로된 구동스프링(244A, 220B)를 각각 보여주고 있다. 이들 쌍으로된 복귀스프링(220A, 220B)이 또한 도시되어있다. 이들 쌍으로된 스프링에 있어서, 스프링중하나는 기구의 각 측부상에서 어셈블리의 기구에 인가되는 힘의 분포를 더욱 양호하게 조정하는데 사용된다.

제 3 도 및 제 4 도에 잇어서, 메인캠(230)의 일측부상에는 폐쇄캠(252)의 일단부에 결합된 것으로 도시되어있는 롤러(250)가 설치되어있다. 폐쇄캠(252)의 타단부는 레버(254)의 일단부에 견고히 연결된다. 폐쇄캠(252)의 타단부와 레버(254)의 일단부는 샤프트(256)를 중심으로 회전가능하게 설치된다. 레버(254)의 타단부는 링크(260)에 의해 솔레노이드(258)의 플런저(266)에 연결된다. 롤러(250)가 폐쇄캠(252)의 단부에 결합됨으로써 메인캠(230)은 시계방향으로 회전할 수 없게된다. 메인캠(230)상의 시계방향 토오크는 폐쇄스프링(244A, 244B)으로부터 나온 힘에 의해 발생된다. 제 3 도 및 제 4 도에는 폐쇄스프링(244A, 244B)이 인장된 위치에 있는 것으로 도시되어있다. 주목할 점으로는, 구동스프링이 인장되는 동안 포스트(242)가 회전하여 토글점(A)를 통과한다는 것이다. 이 토글점은 샤프트(232)의 축을 중심으로하는 포스트(242)의 아크회전의 하부교차선과 샤프트(232)의 축 및 샤프트(246)의 축을 연결하는 가상선에 의해 한정된다. 메인캠(230)이 회전하여 포스트(242)가 토글점(A)를 지나치게 되면, 앞서 언급한 시계방향 토오크는 스프링(244A, 244B)에 의해 메인캠(230)상에 적용한다.

제 3 도 및 제 4 도에는 아암(272)이 샤프트에 고정된 전기모터(270)가 도시되어있다. 롤러(274)는 아암(272)의 단부에 장착되며, 래칫아암(278)의 일단부에 형성된 슬롯(276)내에 결합된다. 모터(270)의 샤프트가 회전하면 래칫아암이 좌측 및 우측으로 이동한다. 래칫아암(278)의 타단부는 래칫기어기구(279)와 결합하고, 모터(270)를 이용하여 메인 샤프트(232), 메인캠(230) 및 아암(240A, 240B)을 회전시킴으로써 구동스프링(244A, 244B)을 인장시킨다. 이에 대해서는 이후 상세히 설명하기로 한다.

제 3 도 및 제 4 도에는 샤프트(283)에 장착된 두 개의 롤러(280A, 280B)가 또한 도시되어있다. 이들 롤러(280A, 280B)는 고정지지부(286)에 설치된 샤프트(284)상에 회전가능하게 장착되는 트립래치아암(282A, 282B)에 의해 결합된다. 링크(288)의 일단부는 트립래치아암(282A, 282B)에 결합된다. 링크(288)의 타단부는 솔레노이드(290)에 연결된다. 솔레노이드(292)가 구동하면, 플런저(290)가 상향이동하여 링크(288)를 끌어당김으로써 트립래치아암(280A, 280B)을 시계반대방향으로 회전시키게 된다.

제 3 도에서, 전스위치 작동기구(200)의 고정지지수단에는 샤프트(246)가 설치되는 고정지지패널(300A, 300B)이 포함된다. 또한 제 3 도에서, 메인캠(230)의 고정-이동지지구조에는, 회전베어링(306A, 306B)에 의해 샤프트(246)를 중심으로 선회가능하게 그 샤프트에 장착되는 두 개의 측판(304A, 304B)이 포함된다. 이들 두 측판(304A, 304B)에는 메인캠(230)이 부착되는 샤프트(232)를 회전가능하게 지지하는 베어링(308A, 308B)이 고정된다. 베어링(309A, 309B)은 측판(304A, 304B)에 설치되어 폐쇄캠(252)이 회전가능하게 장착되는 샤프트(256)를 지지한다. 트립롤러(280A, 280B)가 설치되는 샤프트(283)는 측판 (304A, 304B)에 또한 설치된다. 두 개의 측판 (304A, 304B)으로 형성되는 이 이동지지구조는, 샤프트(246)가 고정지지수단의 두 개의 고정지지패널(300A, 300B)상에 설치되는 베어링(306A, 306B)에 의해 샤프트(246)를 중심으로 회전할 수 있다.

[개방 및 폐쇄동작]

본 발명에 따른 2절링크식 무트립스위치 작동기구의 상기 서술된 실시예의 구성부에 대한 설명에 이어, 그러한 기구의 폐쇄 및 개방동작에 대해 중점적으로 설명하기로 한다.

[폐쇄동작]

제 4 도 인장상태의 구동스프링(244A, 244B)에 의해 스위치 접촉부가 개방된 상태의 어셈블리(200)를 보인 것이다. 솔레노이드(258)가 전기적으로 구동되어 링크(260)를 상방으로 끌어당긴다. 이로인해 레버(254)의 좌측자유단부가 상향이동하고 폐쇄캠(252)과 함께 샤프트(256)상에서 시계방향으로 회전한다. 이러한 시계방향회전은 메인캠(230)에 장착된 롤러(250)에서 폐쇄캠(252)의 단부를 분리시킨다. 그러면, 앞서 언급한 바와같이 구동스프링(244A, 244B)에 의해 발생된 편향 토오크로 인해 메인캠(230)이 자유로이 시계방향으로 회전한다. 스위치 아암링크(208)에 장착된 롤러(212)는 메인캠(230)의 윤곽 캠표면(234)을 따라 구름운동을 한다. 메인캠(230)이 시계방향으로 회전하기 시작하면, 롤러(212)는 캠윤곽의 최고점으로 구름 운동하게 되어 롤러(212)가 하방으로 내리눌리게 된다. 이로인해 스위치 아암링크(208)는 그 고정회전지지부(210)에 대해 시계방향으로 회전할 수 있게 된다. 따라서, 스위치 아암링크(208)의 타단부는 상향이동하여 스위치의 이동접촉부(204)를 폐쇄위치로 밀어붙여서 고정접촉부(202)에 다다르게 한다.

폐쇄동작중에 메인캠(230)이 시계방향으로 회전하는한, 스위치 레버아암(208)상의 개방스프링(220A, 220B)의 연결점(218A, 218B)이 하향이동하여 개방스프링(220A, 220B)을 더욱더 인장시키고 이들 스프링의 저장에너지를 더욱더 증가시킨다. 제 5 도는 폐쇄스프링(220A, 220B)의 연결포스트(242)가 앞서 논의된 토글점(A)에 대향하는 제 2 토글점(B)에 놓이고 위치에서 회전이 정지된 메인캠(230)을 보인 것이다. 이 점에서, 적절한 제한스위치(도시안됨)가 모터(270)를 작동시켜 구동스프링(244A, 244B)을 다시 인장하기 시작한다. 제 5 도에 도시한 스위치 작동기구에 있어서는, 스위가 접촉부(202, 204)가 폐쇄되어있고, 구동스프링(244A, 244B)에는 인장력이 해제된 상태이다.

본 발명을 완전하게 실시하기 위해서는, 제 3 도에 도시한 바와같이 폐쇄스프링(244A, 244B)을 수동으로 인장하는 수단이 기구에 제공되어야만하다. 모터(270)는 아암(272)을 회전시키고, 아암에 의해 래칫아암(278)과 래칫기어기구(279)(제 3 도 참조)는 샤프트(232)를 시계방향으로 회전시킨다. 이와같이 회전이 이루어지면 제 5 도의 화살표(260)의 방향을 따라 포스트(242A, 242B)가 시계방향으로 회전하게 된다. 스프링(244A, 244B)의 포스트(242A, 242B)에 의해 제공된 부착점의 회전은 구동스프링(244A, 244B)을 인장시킨다. 포스트(242)가 회전하여 토글점(A)을 지나자마자, 제한스위치는 모터(270)를 정지시킨다. 제 6 도에 있어서, 포스트(242)가 토글점(A)을 지나면, 메인캠(230)의 측부상에 설치된 롤러(250)가 폐쇄캠(252)의 단부에 결합된다. 폐쇄캠(252)은 편향수단(도시안됨)에 의해 원위치로 복귀완료한다. 래칫작용은 메인캠(230)의 시계방향 회전을 중단시키고 구동스프링(244A, 244B)의 인장동작을 종료시킨다. 구동스프링(244A, 244B)이 인장되는 동안, 스위치 아암(208A, 208B, 208C)의 단부에서 롤러(212)는 샤프트(232)의 축상에 그 중심을 갖는 아크형의 메인캠(230)의 캠표면상을 구름이동하여 스위치 접촉부(202, 204)를 폐쇄상태로 유지시킨다.

[스위치 개방동작-제 2 무트립 상태]

제 5 도에 있어서, 스위치 작동기구는 스위치 접촉부(202, 204)가 폐쇄되어있고 구동스프링(244A, 244B)에는 인장력이 해제된 상태로 도시되어 있다.

개방동작을 개시하기위해, 개방 솔레노이드(292)가 구동되어 플런저(290)와 링크(288)를 상방으로 끌어당긴다. 이로인해 개방캠부재(282A, 282B)가 샤프트(284)상에서 시계반대방향으로 회전함으로써 캠부재(282A, 282B)가 롤러(280A, 280B)에서 분리된다. 두 개의 측판(304A, 304B)으로 형성된 고정-이동지지구조는 두 개의 고정지지패널(300A, 300B)상에 장착된 베어링(306A, 306B)에 의해 샤프트(246)를 중심으로 회전가능함을 주목할 필요가 있다. 여기서, 이제 이동가능하게된 지지구조는, 베어링(306A, 306B)위에서 화살표(350)를 따라 시계방향으로 자유로이 회전할 수 있게 된다. 스위치아암(208)의 타단부에서 롤러캠(212)은 메인캠(230)상에 힘을 인가하며, 이 힘은 개방스프링(220A, 220B)에 의해 생성된다. 앞서 언급한 바와같이, 개방스프링(220A, 220B)은 스위치 아암링크(208A, 208B)의 시계방향으로의 스위치 폐쇄운동방향에 반대되는 방향으로 스위치 개방토오크를 발생시킨다. 스위치 폐쇄기구가 폐쇄접촉상태에 놓여있을 때 스위치 개방 토오크는 최대치를 가지며, 이는 개방스프링(220A, 220B)의 최대인장에 해당된다.

제 7 도는 롤러(212)가 메인캠(230)의 캠표면과 결합함으로써 두 개의 측판(304A, 304B)에 의해 제공되고 메인캠(230)이 그에 장착되는 이동지지구조가 롤러(212)에 의해 밀려서 샤프트(246)를 중심으로 시계방향으로 회전하는 상태를 보인 것이다. 개방캠부재(282A, 282B)가 롤러(280A, 280B)와 분리되면, 메인캠(230)은, 롤러(212)에 의해 밀리기 때문에, 좌측으로 이동한다. 롤러(212)가 설치되는 스위치 아암링크(208A, 208B, 208C)가 조인트(210)를 중심으로 회전하기 때문에 롤러(212)는 상향이동한다. 따라서 롤러는 메인캠상에 힘을 인가하지 못하게 된다. 스위치 접촉부(204)가 결합되는 스위치 아암링크의 타단부가 하방으로 끌어당겨짐에 따라 스위는 개방접촉상태에 놓이게 된다.

제 8 도는 개방캠부재(282A)가 롤러(280A)와 결합하고 롤러(212)는 캠(230)과 결합하여 스위치 접촉부(202, 204)를 폐쇄시키는 무트립위치에서의 측판(304A)을 실선으로 보인 것이다. 점선은 개방캠부재(282A)가 롤러(280A)와 결합하지않고 스위치 접촉부는 개방된 트립위치에서의 이들 요소들을 보인 것이다.

제 7 도에서는, 롤러(212)가 메인캠(230)의 캠표면(234)과 결합하고 있는 것으로 도시되어있다. 구동스프링이 인장되면, 메인캠(230)의 오목한 부분(236)이 롤러(212)와 접촉한다. 편향력(도시안됨)이 지지구조에 가해져서 제 4 도에 도시한 바와같은 원위치를 향해 시계반대방향으로 지지구조를 회전시키며 롤러(212)는 메인캠(230)의 오목한부분(236)내에 완전하게 결합된다. 여기서, 개방캠(282A, 282B)은 중력 및 적절한 스프링력(도시안됨)에 의해 원위치로 역회전한다.

제 4 도는 스위치 접촉부가 개방되어있고 구동스프링(220A, 220B)은 다시 인장되어있는 상태의 스위치 작동기구 어셈블리를 보여주고 있다. 따라서, 기구는 또다른 스위치 폐쇄동작을 시작할 수 있는 상태에 놓이게 된다.

분명한 사실은 무트립 스위치 개방동작이 기구의 스위치 폐쇄동작중에 언제라도 시작될수 있다는 것이다. 개방솔레노이드(292)는 언제든지 구동될 수 있기 때문에 개방캠(282A, 282B)은 개방롤러(280A, 280B)에서 분리될수 있다. 따라서, 지지구조는 시계방향으로 회전되어 스위치 접촉부를 개방시킨다. 앞서 언급한 바와 같이, 이러한 형태의 동작을 무트립이라고 한다. 서두에서 서술한 바와같이, 본 발명은 단순한 2절링크무트립위치 작동기구를 제공한다.

상기 서술한 본 발명의 실시예는, 본 발명을 나타내기 위한 일예에 지나지 않는다. 따라서 이에의해 본 발명에 제한되지 않으며 여러 가지로 변형이 가능하다. 상기의 실시예들은 본 발명의 원리 및 그 응용에 대해 상세히 설명하기위해 선택되고 서술된 것으로 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자는 본 발명에 근거하여 특정용도에 맞는 다양한 변형예를 실시할 수 있다고 여겨지는 바, 본 발명의 범위는 이후에 기재하는 특허청구의 범위에 의해서만 제한을 받는다.

Claims (6)

1. 트립 또는 개방상태 및 폐쇄상태로의 전환이 가능한 스위치수단을 포함하는 스위치 어셈블리용 2절링크식 무트립 작동기구로서, 상기 기구는 상기 스위치수단에 결합되어 상기 트립상태 또는 상기 폐쇄상태로 상기 스위치수단을 전환시키는 스위치단부와, 그에 장착되는 태핏수단을 구비한 스위치 레버아암으로 구성된 제 1 링크부재와, 무트립위치와 스위치 트립위치 사이에서 제 1 고정선회점을 중심으로 선회가능하게 상기 레버아암을 지지하는 수단과, 상기 레버아암의 스위치단부를 스위치 트립위치로 편향시켜 상기 스위치수단을 상기 트립상태에 두는 편향수단과, 회전가능하게 장착되며, 상기 스위치 레버아암에 장착된 태핏수단과 결합가능하고 여러위치로의 회전이 가능하여 태핏수단을 이동시키고 상기 트립상태 또는 상기 폐쇄상태로 상기 스위치수단의 상태를 제어하며 상기 트립상태 또는 상기 폐쇄상태에서 상기 스위치수단을 유지하는 캠부재를 구비한 제 2 링크부재와, 상기 제 2 링크가 선회가능하게 장착되며, 상기 제 2 선회점을 중심으로 선회가능하게 상기 제 2 링크를 지지하는 수단과, 제 2 링크의 제 2 선회점을 수평이동시키고, 캠부분과 태핏수단을 선택적으로 결합 및 분리시키며, 스위치 레버아암의 캠부분이 상기 스위치 레버아암에 장착된 태핏에 결합되는 제 1 연결위치와, 스위치 레버아암의 캠부분이 스위치 레버아암에 장착된 태핏에서 분리되고 편향수단이 스위치 트립위치에서 레버아암을 고정하여 상기 캠부재의 회전위치와는 상관없이 스위치수단을 트립상태에 두는 제 2 해제위치를 구비하는 해제 수단으로 구성됨을 특징으로하는 2절링크식 무트립 작동기구.
2. 개방위치 및 폐쇄위치간을 이동할 수 있는 스위치 수단(102, 104, 202, 204)과, 제 1 단부는 상기 스위치수단에 결합되고 제 2 단부에는 롤러(130, 212)가 장착된 스위치 레버아암(106, 208)으로 구성되는 제 1 링크부재를 포함하며, 상기 스위치수단이 폐쇄위치에 놓이는 무트립위치와 상기 스위치수단이 개방위치에 놓이는 스위치 트립위치사이에서는 제 1 고정축을 중심으로 선회가능하게 상기 스위치 레버아암을 지지하는 수단(110, 210)을 포함하는 스위치 레버아암 어셈블리와, 스위치 레버아암을 스위치 트립위치로 편향시키는 수단(150, 220)과, 상기 스위치 레버아암상에 장착된 롤러와 결합하는 캠표면을 구비한 회전가능한 메인 캠부재(116, 230)로 구성되는 제 2 링크부재와, 제 2 이동축을 중심으로 회전가능하게 상기 메인캠부재를 지지하고 제 1 고정위치와 제 2 트립위치간을 이동할 수 있는 이동지지수단과, 메인캠부재가 상기 롤로와 결합하게 되는 상기 제 1 고정위치와, 상기 롤러가 메인캠부재에서 분리되고 스위치 트립위치에서 스위치 레버아암을 편향시키는 수단이 스위치 레버아암을 스위치 트립위치로 선회시킴으로써 메인캠부재의 위치와는 상관없이 회로차단기 접촉부를 개방시키는 상기 제 2 트립위치에서 상기 이동지지수단을 고정하는 트립래치수단(160, 282, 280)으로 구성됨을 특징으로하는 2절링크식 무트립 스위치어셈블리.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 이동지지수단은 상기 제 2 이동축을 중심으로 선회운동할 수 있도록 상기 회전가능한 메인캠부재(134, 304)를 포함하며, 상기 선회지지수단은 상기 메인캠부재의 캠표면이 상기 롤러와 결합하는 제 1 고정위치 및 상기 메인캠부재의 캠표면이 스위치 레버아암상에 장착된 상기 롤러와 결합하지 않는 제 2 트립위치를 구비함을 특징으로하는 2절링크식 무트립 스위치 어셈블리.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 회전가능한 메인캠수단은 메인캠부재를 제 1 캠위치에서 제 2 캠위치로 회전하지 못하도록, 구속하는 제거가능한 구속수단(154, 250, 252)을 포함하며, 제 1 캠위치에서 메인캠부재는 롤러와 트립위치에 놓인 스위치 레버아암을 연결시키고, 제 2 캠위치에서 메인캠부재는 롤러와 스위치 무트립위치에 놓인 스위치 레버아암을 연결시킴을 특징으로하는 2절링크식 무트립 스위치 어셈블리.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 편향수단에는 스프링수단(220)이 포함됨을 특징으로하는 2절링크식 무트립 스위치 어셈블리.
6. 개방상태 또는 폐쇄상태로의 전환이 가능한 스위치수단과, 제 1 단부는 상기 스위치수단에 결합되고 제 2 단부에는 롤러가 장착된 스위치 레버아암과, 무트립위치 및 스위치 트립위치사이에서 제 1 고정축을 중심으로 선회가능하게 상기 스위치 레버아암을 지지하는 수단을 구비한 스위치 레버아암 어셈블리로 구성되는 제 1 링크와, 스위치 레버아암을 스위치 트립위치로 편향시키는 수단과, 회전축을 중심으로 선회가능하게 제 2 링크부재를 지지하는 이동지지수단을 포함하며, 상기 이동지지수단에 회전가능하게 장착되고 스위치 레버아암에 장착된 롤러와 결합가능한 캠부재를 포함하는 제 2 링크 어셈블리와, 제 1 고정위치 및 제 2 트립위치에서 상기 이동지지수단을 선택적으로 고정하는 래치수단으로 구성되며, 제 1 고정위치에서, 캠부재는 롤러와 결합하고, 태핏에 의해 스위치가 개방위치 및 폐쇄위치에 놓이는 소정의 회전위치로 선택적으로 회전가능하며, 제 2 트립위치에서, 캠부재와 태핏이 상호분리되고, 스위치는 캠부재의 회전위치에는 상관없이 개방위치에 놓임으로써 작동기구가 무트립동작을 제공하게됨을 특징으로하는 스위치용 2절링크식 무트립 작동기구 어셈블리.