TWI600043B - 開關安全鎖上鎖方式改良之裝置 - Google Patents

Description

開關安全鎖上鎖方式改良之裝置

本發明是有關於一種開關上鎖裝置的改良，特別是關於一種可以提高電氣安全性能的開關上鎖裝置。

本發明申請人基於對改善工業安全的熱誠，與現場實做的經驗，曾有一系列關於電機開關與供電管理的發明與創作，該等研發的成果有十幾份已經申請專利並已獲准。特別地，本發明申請人曾提供一系列實用的電機開關上鎖裝置創作，可與各種廠牌與型號的電機開關結合使用，成效良好。本發明申請人所以有此一系列關於電機開關安全的發明與創作，是鑒於國內外過去許多電氣事故，都發生在電機機械的維修事件中，主要是缺乏了實用的電機開關上鎖裝置。但是沒有解決對於各種狀態都可適用的上鎖裝置的改良。

行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所在1999年出版的「電氣安全技術資料」由蘇文源主持的研究報告中指出：「感電事故一直是勞工意外傷害的主要原因之一，應儘量避免以保護勞工安全。發生感電事故的主要原因是事業單位及勞工對電氣安全的認知不足，使工作現場存在有不安全的環境與不安全的行為等潛在危險。」常見的電氣安全災害主要有兩種，第一種是來自使用電氣的機械設備，第二種則是電氣作業中的疏忽。 為了補救事業單位及勞工對電氣安全的認知不足，防止使用電氣的作業產生危害，在「勞工安全衛生設施規則」第四十五條中，進一步強制規範雇主使用電氣的機械設備需具備安全設施，亦即對於使用動力運轉之機械，具有顯著危險者，應於適當位置設置有明顯標誌之緊急制動裝置，立即遮斷動力並與制動系統連動，能於緊急時快速停止機械之運轉。另外，對於防止使用電氣的作業產生危害方面，在停電作業時，「勞工安全衛生設施規則」第二百五十四條規定雇主對於電路開路後從事該電路、該電路支持物、或接近該電路工作物之敷設、建造、檢查、修理、油漆等作業時，應於確認電路開路後，就該電路採取開路之開關於作業中，應「上鎖」或標示「禁止送電」、「停電作業中」或設置監視人員監視之設施。在前述第一種來自使用電氣的機械設備的災害，造成的原因是幾乎大部分的人對於電氣安全遮斷動力原理的認知不足。雖然「勞工安全衛生設施規則」第二百五十四條進一步規定，在電路採取開路之開關於作業中應「上鎖」，但是截至目前為止，該「上鎖」的規定都往往流於空談，並沒有確實的實行。

根據國際電工法規NEC.422.31.(430.102)(440.14)作為隔離設備用之分路開關或斷路器應具有閉鎖裝置。隔離設備位置上係在用電器具可視範圍內或開路時可閉鎖者。其閉鎖裝置機構應置於適當位置。其法規原則及用途為防止誤送電、逆送電(在不影響公共安全的情況下！)：

1.私人室內分電盤不用上鎖。

2.公共場所用電要上鎖。

3.馬達集中控制盤可使用開關把手上鎖。

4.上鎖之後會有危險狀況不得上鎖！ 閉鎖裝置為防止誤送電、逆送電…等，因為眼睛視覺有看不到的狀況，可能發生危險，所以才會希望維修時閉鎖，以確保安全。有鑑於此，世界上製造開關的廠家皆有生產相關的產品。其中包括外掛式、內鍵式……等不一而足。同樣在OSHA、消防法法規…等，都有強制性的規定及罰則。

在特殊的場所中，對於開關的要求又有其不同的需求，譬如在許多危險場所、如化學工廠、火藥庫、氣體、液體工廠、軍事設施…等，某些用電開關必須在送電中要求開關閉合，不准被誤觸或誤動作將開關斷路，造成嚴重的損失，譬如爐心正在熔化高溫高壓液體，會造成不可收拾的後果，所以在某些特殊場所，其開關必須是閉鎖在通電(閉合)ON的狀態，因為上述的原由，所以全世界製造斷路器開關的廠家，在開關上鎖的裝置上，也有一種閉鎖在通電(閉合)ON狀態的裝置，並且生產製造另一種產品。

在特殊場所環境中，又有某些特殊功能是被需求的，譬如在許多無人駐守的機房，其斷路器開關在某些迴路中，必須防止外力誤動作造成斷電，而造成損失甚而發生事故。但是對於該迴路中，當發生事故時，不論是過載、故障電流、接地故障…等，必須讓該斷路器跳脫，以免使設備發生損害甚而造成火災！所以在上述的閉鎖裝置的要求，又不同於上述兩種狀態，一種強制閉鎖於通電閉合ON狀態，一種強制閉鎖於斷電狀態啟斷OFF，故障時又必須能夠讓斷路器作跳脫的動作以隔離事故。

在實際電力系統許多案例中，有許多狀況是必須使兩只斷路器相互做對鎖的動作狀態，即兩只斷路器互鎖Interlock，即兩只斷路器其中只有一只通電，不能兩只同時通電，會造成短路事故。上述的狀態在一般的情況下大部分都使用自動切換開關(也即俗稱ATS)，但是自動切換開關一 般都是兩只並排在同一機殼上，並且斷路器必須同一規格，在實際狀況下，失去了所有的彈性應用方式，若是能用本發明開關安全鎖上鎖方式改良之裝置，則可以解決長期上述之不便。但是要能夠做到電氣性與機械性對鎖的功能，才符合其安全性的要求。

又當三只斷路器必須做對鎖狀態，即三只斷路器連動互鎖Tie的功能，亦即三只斷路器最多僅容許兩台同時閉合ON，若是能應用本發明開關上鎖裝置的改良，則可以解決長久以來的問題。且由於能夠進行機械與電氣方面的對鎖，可提高其絕對的信賴度。並且藉由狀態的接點輸出，可利於辨識，增加使用之方便性及安全性。本發明並且也改良了，例如M318184專利案無熔絲開關上鎖裝置專利中的不方便與缺點，其只能鎖住跳脫位置的方式，雖然符合了維修時必須能停電上鎖之閉鎖裝置的要求，但是不能夠通用於前述其他不同功能需求的狀況。習知技藝中世界各國對於鎖住的方式有閉合ON、啟斷OFF，不同的方式即需有不同的鎖具及構件，衍生出多重的安全鎖實施態樣，如此將造成生產成本的增加，及增加產品管理上的負擔及業主的困擾。以上種種問題存在了許久，國內外業者一直無法妥善解決該等問題，來增進電氣設備與作業中的安全。

本發明之主要目的在提供一種構造簡單、安裝方便的開關上鎖裝置，可以全方位的使用在上述各種功能需求的解決方案，並且電氣與機械方面相互結合的做法，防止誤動作的狀況產生，可以提高電氣設備使用上的安全性能。

為達到上述目的，本發明開關上鎖裝置，必須閉合(ON)、啟斷(OFF)、跳脫(Trip)三個位置狀態都必須可以閉鎖(LOCK)，又為了使斷路器相互間對鎖，以防止誤動作的狀況發生，除了機械性的閉鎖以及對鎖功能外，更必須輔以電氣性的互鎖作用以進一步避免誤動作的產生，確保符合公共安全規範的要求，防止意外事故的發生。

又為了達到機械閉鎖功能之要求，其閉鎖的鎖具，為可以達到多重位置的上鎖狀態，該鎖具必須要有特殊的功能，可以做各種組合的變換，例如鑰匙旋轉有三個位置或二個位置，可以在各個位置做拔出或者不可拔離之要求，以符合各種狀態功能的要求。

又為達到機械與電氣對鎖之功能，要求其鎖件內部互鎖必須要有內部電動栓連動機構之元件組合，以利進行對鎖動作時，在電氣方面以及機械性方面的對鎖可以達成內部相互閉鎖的功能，使得內部之連動機構可以依要求的狀態而作動，即使在有出現備用鑰匙也不會作動產生誤動作。

為達到內部電氣作動的功能，所以在斷路器表面上方設有固定板，可有一個能夠分辨斷路器狀態位置之裝置，在斷路器閉合ON、啟斷OFF、跳脫Trip三個狀態點，皆可以裝置三只微動開關，或兩只微動開關，可容易辨識斷路器的狀態，並且可設置有出線或者外接端子台接點以利接線，以能夠連結至其它只斷路器的上鎖裝置，做各種功能的應用。

又為達到安全性的嚴苛要求，所以在上鎖裝置上方，必須有防護罩的功能，就像一般照相機的鏡頭保護裝置一般，而該防護罩的作動 情形，也是由鑰匙以及斷路器的狀態位置所連結之狀態電氣點而控制，以確保對鎖功能。當有人不小心拿到備用鑰匙，以該備用鑰匙作動時，也不會產生誤動作，以免誤動作產生事故或者工安事件，以符合安全性的要求。

以上的上鎖裝置因為有電氣的接點，所以在該上鎖的裝置比較可行性的做法是可以有顯示該上鎖狀態的指示牌或兼顯示指示燈。又為了釐清責任點的分界問題，所以最好有功能接點輸出，不論以有線或者無線方式傳輸。

10‧‧‧斷路器

11‧‧‧把手

20‧‧‧上鎖裝置

21‧‧‧本體

22‧‧‧固定底板

23‧‧‧鎖具

24‧‧‧檔桿

25‧‧‧閉鎖位置點

26‧‧‧正常位置點

30‧‧‧鑰匙

31‧‧‧閉鎖指示

32‧‧‧正常指示

33‧‧‧鑰匙拔出點

40‧‧‧外接端子台

42‧‧‧電源輸入點

50‧‧‧檔桿定位柱

51‧‧‧內部電動栓

53‧‧‧內部位置定位微動開關

54‧‧‧移動門片

56‧‧‧移動門片定位微動開關

70‧‧‧固定支架

第1圖是本發明開關安全鎖上鎖方式改良之裝置的外觀示意圖。

第2圖是本發明開關安全鎖上鎖方式改良之裝置的閉鎖閉合ON、啟斷OFF位置示意圖。

第3圖是本發明開關安全鎖上鎖方式改良之裝置的閉鎖強制閉合ON位置示意圖。

第4圖是本發明開關安全鎖上鎖方式改良之裝置的閉鎖強制啟斷OFF、跳脫Trip位置示意圖。

第5A圖是本發明開關安全鎖上鎖方式改良之裝置在正常位置的閉鎖裝置機械與電氣相對動作示意圖。

第5B圖是本發明開關安全鎖上鎖方式改良之裝置在閉鎖位置的閉鎖裝置機械與電氣相對動作示意圖。第6A圖是本發明開關安全鎖上鎖方式改良之裝置的閉鎖裝置機械與電氣結構外觀示意圖。

第6B圖是本發明開關安全鎖上鎖方式改良之裝置的閉鎖裝置機械與電氣結 構示意圖。

第7A圖是本發明開關安全鎖上鎖方式改良之裝置的兩只斷路器互鎖電力系統表示圖。

第7B圖是本發明開關安全鎖上鎖方式改良之裝置的兩只斷路器互鎖外觀示意圖。

第8A圖是本發明開關安全鎖上鎖方式改良之裝置的三只斷路器互鎖電力系統表示圖。

第8B圖是本發明開關安全鎖上鎖方式改良之裝置的三只斷路器互鎖外觀示意圖。

第9圖是本發明開關安全鎖上鎖方式改良之裝置的支架示意圖。

第10圖是本發明開關安全鎖上鎖方式改良之裝置的組裝示意圖。

依據本發明開關安全鎖上鎖方式改良之裝置，所實施的裝置較佳的實施例，如第1圖所示，其上鎖裝置20是由具有一盒狀鎖具本體21，並且與固定底板22結合，固定放置在斷路器10把手11的旁邊，圖中所示把手11位置在斷路器10本體閉合ON的位置，此時將鑰匙30插入鎖具23，並且以逆時針轉動至閉鎖位置點25，此時內部傳動機構動作，使檔桿24移動至閉鎖位置，並且顯示或標示於閉鎖指示位置31，其正常指示位置32沒有指示，並且其連動檔桿24並可使用內部位置定位微動開關53動作(如第5圖所示)，微動開關信號可連接至外部端子台40或者出線，以做為開關安全鎖的狀態表現輸出點，同時也可以做為與其他只開關安全鎖做為電性方面的控制。

依據本發明開關安全鎖上鎖方式改良之裝置，所實施的第二實施例，如第2圖所示。當上鎖裝置20位於斷路器10中間位置，此時檔桿24位於把手11跳脫Trip位置時，則可做為閉合ON鎖住功能，同樣也達成一般啟斷OFF鎖住功能的要求。此時閉鎖指示31會顯示，並且於外接端子台40中的共同點COM與常開NO會導通。反之當鑰匙30以順時針轉動至正常位置點26，此時內部傳動機構動作，使檔桿24至上鎖裝置20的本體21裡面，此時顯示或標示於正常指示32，而閉鎖指示31沒有顯示，內部位置定位微動開關53動作，連接至外部端子台40，此時端子台中的共同點COM與常閉NC會導通。

參閱第3圖所示為本案之第三實施例，當開關安全鎖20本體21固定在斷路器10的上方，當鑰匙30轉動至閉鎖位置點25，此時檔桿24位於斷路器10把手11於閉合斷路器10 ON位置的正下方，完全密合頂住。如此即可達到強制閉合ON的功能，即使線路發生故障時，也強置閉合斷路器10內部的接點，不會被斷電，以符合強制不斷電之功能要求。

參閱第4圖為強制斷路器10啟斷OFF或跳脫Trip狀態的實施案例，當開關安全鎖上鎖裝置20如第4圖中所示，位於斷路器10的上方位置，當鑰匙30轉動至閉鎖位置25時，此時檔桿24如圖中所示，完全把把手11往上方向的位置頂住，無法使斷路器10做閉合ON的功能，達到強制OFF的作用，不會產生誤動作。

第5A圖、第5B圖是本發明開關安全鎖上鎖方式改良之裝置的內部結構圖，上鎖裝置20的內部所示、檔桿24與內部電動栓51，以及內部位置定位微動開關53的示意圖。第5A圖為上鎖裝置20在正常位置時的內 部示意圖，其中鑰匙30位於正常位置點26，並且本體21上顯示正常指示32，其中的內部位置定位微動開關53，如圖示共同點COM與常開NO導通，連接到上鎖裝置20的外接端子台40。在檔桿24下方有一檔桿定位栓50，當內部電動栓51沒有通電往下吸時會使檔桿24被限制不能移動(如圖5B所示)，而內部電動栓51動作往下吸時，檔桿24就能自由活動(如圖5A所示)。而內部電動栓的電源來自上鎖裝置20的電源輸入點42，電性連結至他指的上鎖裝置20的內部位置定位微動開關53，上鎖裝置20在閉鎖位置25時電性相連，並且有電源通電後，使得檔桿24能夠自由活動。而第5B圖中所示，上鎖裝置20在閉鎖位置時的內部示意圖，其中鑰匙30會位於閉鎖位置點25，並且在本體21上顯示閉鎖指示31，其中的內部位置定微動開關53。如圖所示共同點COM與常閉NC導通，連接到上鎖裝置20的外接端子台40，在檔桿24下方有一檔桿定位栓50，當內部電動栓51沒有通電往下吸時會使檔桿24被限制不能移動，而內部電動栓51動作通電往下吸時，檔桿24就能自由活動。而內部電動栓的電源來至上鎖裝置20的電源輸入點42，電性連結至他只的上鎖裝置20的內部位置定位微動開關53，在上鎖裝置20在閉鎖位置25時電性相連，並且之電源通電後，使得檔桿24能夠自由活動(參閱第6A圖、第6B圖)。

如第7A圖、第7B圖所示為本發明開關安全鎖上鎖方式改良之裝置應用在電力系統中兩台斷路器CB1、CB2相互對鎖的功能應用實例。第7A圖為電力系統表示圖。第7B圖中為實際外觀表示圖。當在斷路器10(分別為CB1及CB2)以一只上鎖裝置20來作說明，該兩只上鎖裝置20有兩個鎖具23，但是只有一只鑰匙30在上鎖裝置本體20之鎖具23上，當鑰匙30在閉鎖位置25時，內部位置定位微動開關53不動作，使外接端子台40其中的共 同點COM以及常用NC導通，該兩點電性連接至另一只上鎖裝置20內部電動栓51動作，使得另一只上鎖裝置20內部的傳動機構及檔桿24得以活動。反之，當鑰匙30在正常位置點26時，內部位置定位微動開關53動作，使得外接端子台40其中的共同點COM以及常開NO導通，該兩點電性連接至另一只上鎖裝置20的電源輸入點42，並且使得另一只上鎖裝置20內部電動栓51動作，使得另一只上鎖裝置20內部的傳動機構及檔桿24擋住不得活動，如此就達到兩只斷路器10相互間對鎖的功能。反之另一只上鎖裝置20相對於上述的功能。

如第8A圖、第8B圖所示為本發明開關安全鎖上鎖方式改良之裝置應用在電力系統中三台斷路器CB1、CB2、CB3相互對鎖的功能應用實例。第8A圖為電力系統表示圖，第8B圖中為實際外觀表示圖。其中當三只斷路器CB1、CB2、CB3加上上鎖裝置20後，最多只有兩只可以閉合ON，三個上鎖裝置20只有兩只鑰匙30在上面，而其動作的連接方式，如同兩台對鎖一樣，可以達到所需的對應功能。

第9圖及第10圖是本發明開關安全鎖上鎖方式改良之裝置中，將上鎖裝置20本體21，或者固定底板22，依照斷路器10的外觀尺寸，做一卡式盒體或一卡式座或放置在一固定支架70，可以靈活的依實地狀況做變動，達到實用性的要求。

綜上所述，本發明之開關安全鎖上鎖方式改良之裝置，可以閉鎖於各種位置，並且有顯示功能，透過內部機械的結構以及內部控制元件，輔以外部斷路器開關位置的變化，可以解決各種特殊需求之應用，深具產業之利用性，且查市面上之相關產品及已核准之專利公告中，並未見 與本發明實質之技術特徵相同者，亦合乎新穎性及進步性之法定專利申請要件。爰依法提出專利申請，懇請 貴審查委員能早日賜予本案專利，以確保申請人之權益。惟本案所揭露者，僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限定本發明之權利範圍，凡依本發明精神所作之等效變更或修飾者，仍涵蓋於本發明之申請專利範圍中。。

10‧‧‧斷路器

11‧‧‧把手

20‧‧‧上鎖裝置

21‧‧‧本體

22‧‧‧固定底板

23‧‧‧鎖具

24‧‧‧檔桿

25‧‧‧閉鎖位置點

26‧‧‧正常位置點

30‧‧‧鑰匙

31‧‧‧閉鎖指示

32‧‧‧正常指示

33‧‧‧鑰匙拔出點

40‧‧‧外接端子台

42‧‧‧電源輸入點

Claims (7)

1. 一種開關安全鎖上鎖方式改良之裝置，主要包括有一上鎖裝置及固定底板；固定底板易於固設於斷路器，上鎖裝置可安裝於固定底板之預設位置，其主要技術特徵在於上鎖裝置內部設有一擋桿與鎖具連動，當斷路器把手處於ON/OFF/TRIP狀態時，使用鑰匙轉動鎖具至閉鎖位置，即可對斷路器進行ON/OFF/TRIP之上鎖操作，且擋桿相對於斷路器之不同操作狀態，可連動微控開關，並可將微動開關信號引出至外接端子，作進一步的電氣連結功能，達成機械與電氣互鎖的功能，提昇系統的安全性。
2. 如申請專利範圍第1項所述之一種開關安全鎖上鎖方式改良之裝置，其中上鎖裝置為一盒體，盒體內部擋桿隨鎖具連動於ON/OFF/TRIP之不同閉鎖狀態時，可連動顯示閉鎖或正常的顯示牌或燈號，便於檢視開關安全鎖的操作狀態。
3. 如申請專利範圍第1項所述之一種開關安全鎖上鎖方式改良之裝置，其內部設有電動栓，藉由驅動元件控制對鎖具內部擋桿的栓鎖與否，驅動元件的電源連接至上鎖裝置的電源輸入點。
4. 如申請專利範圍第1項所述之一種開關安全鎖上鎖方式改良之裝置，其中鎖具由插入之鑰匙控制，鎖具上設有拔出位置的註記點。
5. 如申請專利範圍第1項所述之一種開關安全鎖上鎖方式改良之裝置，其中微動開關係設置於固定底板，並且固定在斷路器上，有外接端子台或接線，並且可位移適當間距。
6. 如申請專利範圍第1項所述之一種開關安全鎖上鎖方式改良之裝置，其中上鎖裝置亦可固定在箱體之中間隔板之上或箱體上。
7. 如申請專利範圍第2項所述之一種開關安全鎖上鎖方式改良之裝置，其中上鎖裝置之盒體與固定底板可以結合成一卡式盒體固定在斷路器之上。