(57)【要約】【課題】稼働状態の異常を監視することにより高精度・高信頼性を発揮できる開閉機器用電動ばね操作機構を提供すると共に、小形かつ簡易な構成により実現可能な開閉機器の異常監視方法及び異常監視装置、さらには異常監視装置を備えた開閉機器を提供する。【解決手段】投入カム４０及び出力レバー４２には変位計１、２が設けられている。また、投入カム４０、出力レバー４２及び伝達歯車３６にはトルクセンサー３、４、５が設けられている。さらに、出力レバー４２にはひずみセンサー６、７が設けられている。変位計１、２、トルクセンサー３、４、５、ひずみセンサー６、７は、それぞれケーブル８と現場中継盤９を介してそれぞれの物理量の判定基準値が設定され、且つ電動ばね操作機構の異常判定を行うノートパソコンなどの可搬式計算機１０に接続されている。【選択図】図１
2008159537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の駆動力により蓄勢する投入ばねと、前記投入ばねを一端に連結した投入カムと、前記投入カムと開離自由に連結した回転自在な出力レバーと、前記出力レバーに一端を連結した遮断ばねとが設けられ、前記投入ばねの放勢により開閉機器を投入すると同時に前記投入カム及び前記出力レバーを介して前記遮断ばねの蓄勢を行うように構成された開閉機器用電動ばね操作機構において、
前記投入カム及び前記出力レバーのいずれか一方もしくは両方に変位計が設けられ、
前記出力レバーにひずみセンサーが設けられたことを特徴とする開閉機器用電動ばね操作機構。
【請求項２】
電動機の駆動力により蓄勢する投入ばねと、前記投入ばねを一端に連結した投入カムと、前記投入カムと開離自由に連結した回転自在な出力レバーと、前記出力レバーに一端を連結した遮断ばねとが設けられ、前記投入ばねの放勢により開閉機器を投入すると同時に前記投入カム及び前記出力レバーを介して前記遮断ばねの蓄勢を行うように構成された開閉機器用電動ばね操作機構において、
前記投入カム及び前記出力レバーのいずれか一方もしくは両方に変位計及びトルクセンサーが設けられたことを特徴とする開閉機器用電動ばね操作機構。
【請求項３】
電動機の駆動力により蓄勢する投入ばねと、前記投入ばねを一端に連結した投入カムと、前記投入カムと開離自由に連結した回転自在な出力レバーと、前記出力レバーに一端を連結した遮断ばねとが設けられ、前記投入ばねの放勢により開閉機器を投入すると同時に前記投入カム及び前記出力レバーを介して前記遮断ばねの蓄勢を行うように構成された開閉機器用電動ばね操作機構において、
前記電動機に該電動機の駆動力を前記投入ばねに伝えるための伝達歯車が連結され、
前記伝達歯車の回転軸にトルクセンサーが設けられたことを特徴とする開閉機器用電動ばね操作機構。
【請求項４】
請求項１または２に記載の電動ばね操作機構を用いた開閉機器の異常監視方法であって、
前記変位計の出力信号と、前記ひずみセンサー及び前記トルクセンサーの少なくとも一方の出力信号を監視する出力信号監視ステップと、
特定の変位の基準値、もしくは角変位におけるひずみまたはトルクの基準値を、判定基準値として予め設定しておき、前記出力信号監視ステップで監視された特定の変位の値、もしくは角変位におけるひずみまたはトルクの値を、前記判定基準値と比較することにより、開閉機器用電動ばね操作機構の稼動状態が正常か否かを判断する異常判定ステップを含むことを特徴とする開閉機器の異常監視方法。
【請求項５】
特定の２点以上の変位の積算量、もしくは角変位間におけるひずみまたはトルクの積算量を計算する積算ステップを含み、
前記異常判定ステップでは前記積算ステップにて計算された積算量を、予め設定された前記判定基準値と比較することにより、開閉機器用電動ばね操作機構の稼動状態が正常か否かを判断することを特徴とする請求項４に記載の開閉機器の異常監視方法。
【請求項６】
請求項３記載の電動ばね操作機構を用いた開閉機器の異常監視方法であって、
前記電動機の電流波形を基準として前記トルクセンサーの出力信号を監視する出力信号監視ステップと、
前記電流波形を基準とした一定時間後の標準的なトルクの値を判定基準値として予め設定しておき、前記監視ステップで監視された前記電流波形を基準とした一定時間後のトルクの値を、前記判定基準値と比較することにより、開閉機器用電動ばね操作機構の稼動状態が正常か否かを判断する異常判定ステップを含むことを特徴とする開閉機器の異常監視方法。
【請求項７】
開閉機器用電動ばね操作機構は前記投入カム又は前記出力レバー若しくは前記電動機に対し、連結、係合あるいは当接する周辺部材を含んでおり、前記前記異常判定ステップでは前記周辺部材の状態が正常か否かを判断することを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の開閉機器の異常監視方法。
【請求項８】
前記請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動ばね操作機構を備えた開閉機器の異常監視装置であって、
前記変位計の出力信号と、前記ひずみセンサー及び前記トルクセンサーの少なくとも一方の出力信号を監視する出力信号監視手段と、
前記変位計と、前記ひずみセンサー及び前記トルクセンサーの少なくとも一方とを、現場中継盤を介して接続する異常判定手段が設けられ、
前記異常判定手段は、特定の変位の基準値、もしくは角変位におけるひずみまたはトルクの基準値を、判定基準値として予め設定され、前記出力信号監視手段で監視された特定の変位の値、もしくは角変位におけるひずみまたはトルクの値を、前記判定基準値と比較することにより、開閉機器用電動ばね操作機構の稼動状態が正常か否かを判断するように構成されたことを特徴とする開閉機器の異常監視装置。
【請求項９】
前記異常判定手段として可搬式計算機を用いたことを特徴とする請求項８に記載の開閉機器の異常監視装置。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の開閉機器の異常監視装置を備えたことを特徴とする開閉機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、開閉機器用電動ばね操作機構、この電動ばね操作機構の稼働状態を判定する開閉機器の異常監視技術、並びに異常監視装置を有する開閉機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、電力機器に関しては、小形化や低コスト化の実現、さらには信頼性の向上が求められている。これらの要求に応えるためには、より簡易な構成で所定の機能を満足させる必要がある。例えば、シンプルな構成で開閉機器の操作力が得られる操作機構として、開閉機器の操作力としてばねの放勢力を利用する電動ばね操作機構が多く採用されている。電動ばね操作機構とは、電動機の駆動力により投入ばねを蓄勢し、蓄勢した投入ばねを放勢することで開閉機器を投入すると共に、投入カムを介して遮断ばねを蓄勢する機構である。
【０００３】
このような電動ばね操作機構は、空気圧や油圧を開閉機器の操作力として利用する操作機構とは異なり、流体圧力を用いることがないので、流体の圧力を制御する圧縮機やアキュムレータ等の補機、さらには圧力シール部も不要である。したがって、構造の簡略化が容易であり、電気機器の小形化・低コスト化を進めて、信頼性を高めることができるといったメリットがある。
【０００４】
ここで、開閉機器用電動ばね操作機構の従来例について、図７〜図９を用いて具体的に説明する。図７及び図８は従来の開閉機器用電動操作機構における主要部材の構成図であって、図７は開閉機器の遮断状態、図８は開閉機器の投入状態を示している。また、図９は図７の側面図である。なお、図９では該操作機構のフレーム３１、３２は図示しているが、図７及び図８では機構内部の構造を示すためにこれらの部材を省略している。また、図９中の符号１０２、１０３、１０４、１０５は、いずれも軸受を示している。
【０００５】
［従来例の構成］
電動ばね操作機構の主要構成部材は、投入ばね３９と、遮断ばね４６という２つのばねと、投入カム４０と、出力レバー４２であり、これに加えて、開閉機器の投入動作のためのトリガー機構と、遮断動作のためのトリガー機構、投入ばね３９へ駆動力を与える駆動系を有している。
【０００６】
（駆動系と投入ばね３９）
図７〜図９に示すように、電動機３３には出力歯車３４が設置されており、ここに伝達歯車３５、３６を介して大歯車３７が連結されている。図９に示すように、大歯車３７には投入ばね支え３８が固定されており、投入ばね支え３８は投入ばね３９の外周側端部に取り付けられている。つまり、前記の歯車３４〜３７を通じて電動機３３からの駆動力が投入ばね支え３８に伝わり、大歯車３７と共に投入ばね支え３８及び投入ばね３９の外周側端部が回転するように構成されている。なお、電動機３３には投入ばね３９から伝わる力で反対方向に回転しないよう、一方向クラッチが内蔵されている。
【０００７】
（投入カム４０）
投入カム４０は、電動機３３の下方にカム軸４０ｂ（図７及び図８に図示）を中心にして回転自在に配置されている。投入カム４０にはカム４０ａ（図７及び図８に図示）が設けられている。
【０００８】
さらにカム軸４０ｂの一端にはカム４０の直径方向に貫通する溝４０ｃが形成され、この溝４０ｃに前記投入ばね３９の内周側端部が連結されている（図９に図示）。なお、図７〜図９に示すように投入カム４０には、投入カム４０の回転軸方向に貫通してカムローラ４８が取り付けられている。
【０００９】
（出力レバー４２）
また、出力レバー４２は、出力軸４２ａを中心として三方向に延びるアームを有する略ｙ字状の部材であって（図７及び図８では逆ｙ字形に配置されている）、投入カム４０に隣接して回転自在に配置されている。出力レバー４２には、図７、図８に示す連結ピン４２ｃ及び２つの連結ローラ４２ｄ、４２ｅが設置されている。このうち、連結ピン４２ｃは図７及び図８の図中上方向に向かって延びるアーム部分の先端部に固定されている。
【００１０】
また、２つの連結ローラは図７及び図８では図中下方に向かって延びるアーム部分の先端部に回転自在に設置されており、一方の連結ローラ４２ｄは投入カム４０のカム４０ａに対し開離自由に連結される。他方の連結ローラ４２ｅは、投入状態では後述するオープロップ５２のラッチ５２ａに接し（図８の状態）、遮断状態では出力レバー４２が回転してダンパー４３に接するようになっている（図７の状態）。なお、出力軸４２ａは図示しない開閉機器の電極に連結されている。
【００１１】
（遮断ばね４６）
図７及び図８に示すように、遮断ばね４６は、出力レバー４２の一端部に連結、配置されている。より詳しくは、出力レバー４２の連結ピン４２ｃに、ばねロッド４４と、その一端に取り付けられたばねガイド４５を介して、遮断ばね４６の一端が連結されている。遮断ばね４６は、ばね筒４７に支持されて配置されている。
【００１２】
ばね筒４７は、中空のパイプ４７ａと、フレーム３１、３２（図９に図示）に固定されたブロック４７ｂから構成されている。ばね筒４７のパイプ４７ａ内部に前記ばねロッド４４が挿入されており、パイプ４７ａの外周部に前記ばねガイド４５が摺動自在に配置されている。
【００１３】
（投入動作のトリガー機構）
次に、上記の電動ばね操作機構において投入動作及び遮断動作を行うトリガー機構について図７、図８を参照して説明する。投入動作のトリガー機構は、投入カム４０に貫通するカムローラ４８と、投入カム４０に隣接するシープロップ４９、キャッチ５０及びソレノイド５１とから構成される。シープロップ４９は二股形状の部材であって基端部に設けられた回転軸４９ｂにて回転自在に支持されており、二股部分の交差する部位にローラ４９ａが設けられている。
【００１４】
また、シープロップ４９の先端部とカムローラ４８とが接することによって投入カム４０の位置が保持される。さらに、シープロップ４９の縁部には一端を固定した復帰ばね５６が当接されている。シープロップ４９のローラ４９ａにキャッチ５０が当接されている。さらに、キャッチ５０はソレノイド５１に連結されており、ソレノイド５１が動作すると、キャッチ５０が図７中の反時計方向に回転するようになっている。
【００１５】
（遮断動作のトリガー機構）
遮断動作のトリガー機構は、出力レバー４２に隣接するオープロップ５２と、該オープロップ５２近傍に配置されるキャッチ５４とソレノイド５５とから構成されている。オープロップ５２は回転軸５２ｄにて回転自在に支持されており、中央部付近にはラッチピン５２ｂを介してラッチ５２ａが回転自在に配置されている。
【００１６】
また、オープロップ５２の先端部にはローラ５２ｃが回転自在に取り付けられている。投入状態ではオープロップ５２のラッチ５２ａが出力レバー４２の連結ローラ４２ｅと接することにより出力レバー４２の位置が保持され、且つ遮断ばね４６の位置を保持される。さらに、オープロップ５２の縁部及びラッチ５２ａには、一端を固定した復帰ばね５７、５８が当接されている。なお、キャッチ５４はソレノイド５５に連結されており、ソレノイド５５が動作すると、キャッチ５４が図７中の時計方向に回転するようになっている。
【００１７】
［従来例の動作］
続いて、上記の開閉機器用電動ばね操作機構の動作について説明する。すなわち、電動機３３による投入ばね３９の蓄勢、投入ばね３９の放勢によって投入カム４０と出力レバー４２が回転して開閉機器を投入し、これと同時に遮断ばね４６を蓄勢、さらには遮断ばね４６の放勢によって出力レバー４２が回転して開閉機器を遮断している。これらの動作について詳述する。
【００１８】
（投入ばね３９の蓄勢）
投入ばね３９を蓄勢する際には、電動機３３の出力歯車３４の駆動力は、伝達歯車３５、３６により減速される。さらに大歯車３７を介して投入ばね支え３８に伝達された駆動力によって、投入ばね３９の外周側端部が投入カム４０の回転軸を中心にして図７中の時計方向に回転し、投入ばね３９の蓄勢状態となる。この時、投入ばね３９の内周側端部が溝４０ｃに連結されている投入カム４０は、該投入カム４０に貫通されたカムローラ４８を介して、シープロップ４９に保持される。
【００１９】
（投入ばね３９の放勢）
以上のような投入ばね３９の蓄勢状態からソレノイド５１に投入指令が入ると、ソレノイド５１の動作によりキャッチ５０が反時計方向に回転し、さらにシープロップ４９が図７中の反時計方向に回転する。これによりカムローラ４８からシープロップ４９が外れ、シープロップ４９による投入カム４０の支持が解除される。
【００２０】
（投入カム４０及び出力レバー４２の回転）
シープロップ４９の解除に伴い、投入ばね３９の内周側端部が投入カム４０と共に図７中の時計方向に回転して、投入ばね３９が放勢する。投入カム４０が図７中の時計方向に回転すると、出力レバー４２が図７中の反時計方向に回転する。なお、シープロップ４９は、復帰ばね５６の作用により元の位置に復帰する。
【００２１】
（開閉機器の投入及び遮断ばね４６の蓄勢）
出力レバー４２が図７中の反時計方向に回転すると、出力レバー４２の出力軸４２ａに連結されている図示しない開閉機器の電極を駆動して投入状態となる。これと同時に、出力レバー４２の連結ピン４２ｃにばねロッド４４及びばねガイド４５が図７中の左方向に移動し、ばねガイド４５に連結された遮断ばね４６が圧縮されて蓄勢状態となる（図７から図８の状態へ）。
【００２２】
この遮断ばね４６の蓄勢状態は、出力レバー４２の連結ローラ４２ｅがオープロップ５２のラッチ５２ａに接することで、該状態を保持する。オープロップ５２のラッチ５２ａは、投入動作の途中に出力レバー４２の連結ローラ４２ｅと接して図７中の時計方向に回転するが、復帰ばね５８の作用により短時間に元の位置に復帰して出力レバー４２及び遮断ばね４６の位置を保持する。
【００２３】
（遮断ばね４６の放勢及び出力レバー４２の回転）
上述したような開閉機器の投入状態から、ソレノイド５５に遮断指令が入ると、ソレノイド５５の動作によりキャッチ５４が時計方向に回転し、さらにオープロップ５２とラッチ５２ａが一体となって図７中の時計方向に回転する。これにより出力レバー４２の支持が解除され、蓄勢状態にあった遮断ばね４６が放勢する（図８から図７の状態へ）。遮断ばね４６の駆動力により、出力レバー４２は図７中の時計方向に回転し、ばねロッド４４及びばねガイド４５は図７中の右方向に移動して、遮断ばね４６の放勢状態時の位置に復帰する。
【００２４】
（開閉機器の遮断）
また、遮断ばね４６の駆動力により出力レバー４２は図７中の時計方向に回転すると、出力レバー４２の出力軸４２ａに連結された図示しない開閉機器の電極は遮断動作を行い、遮断状態となる。この時、ダンパー４３は出力レバー４２の連結ローラ４２ｅと接触して出力軸４２に緩衝作用を及ぼす。この後、オープロップ５２は、復帰ばね５７の作用により元の位置に復帰する。以上のような動作を実施する開閉機器用電動ばね操作機構は、簡易な構成で、開閉機器を確実に操作することができる。これにより、開閉機器の小形化や低コスト化に寄与することができ、しかも信頼性の向上という要求に応えることが可能である。
【００２５】
ところで、電力需要が増大する近年、電力供給の安定化に対する要求は厳しくなっており、電力系統には事故を早期に予防する保全システムを導入して、高い安全性を発揮することが期待されている。そこで具体的には、開閉機器の稼働状態を監視する技術が提案されている。例えば、特許文献１の技術は、開閉機器用操作機構の監視装置であって、可動接触子におけるリンク機構において、その可動部２箇所に運動測定センサーを取り付け、その出力を互いに比較するものである。
【００２６】
この監視装置によれば、リンク機構の２点間の動きの差を計測でき、機構の摩耗によるあそびの増加や、部品の位置ずれなどによる細かい動きの変化をとらえることができる。したがって、開閉機器用操作機構に関する動作を高い精度で監視することが可能となっている。
【特許文献１】特許２８０６１５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
しかしながら、開閉機器用電動ばね操作機構に対し、操作機構を監視する監視装置を組み込んだ場合、次のような問題点が指摘されていた。すなわち、電動ばね操作機構は、ばねの駆動力を開閉機器の操作力に利用する機構なので、流体圧力制御用の圧縮機等や圧力シール部が不要である分、動作する部材が多く、これに比例して監視対象が多くなり、監視装置自体の構成が複雑化する傾向にあった。
【００２８】
つまり、従来技術においては、監視装置の適用に伴い、電動ばね操作機構の利点である小形化・低コスト化・高信頼性が低下するおそれがあった。そのため、監視対象である電動ばね操作機構と同様、その監視装置に対しても、構成の簡略化を大きく進めることが強く望まれていた。
【００２９】
本発明は、このような課題を達成するために提案されたものであり、その目的は、稼働状態の異常を監視することにより高精度・高信頼性を発揮できる開閉機器用電動ばね操作機構を提供すると共に、小形かつ簡易な構成により実現可能な開閉機器の異常監視方法及び異常監視装置、さらには異常監視装置を備えた開閉機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明は、上記目的を達成するために、電動機の駆動力により蓄勢する投入ばねと、前記投入ばねを一端に連結した投入カムと、前記投入カムと開離自由に連結した回転自在な出力レバーと、前記出力レバーに一端を連結した遮断ばねとが設けられ、前記投入ばねの放勢により開閉機器を投入すると同時に前記投入カム及び前記出力レバーを介して前記遮断ばねの蓄勢を行うように構成された開閉機器用電動ばね操作機構において、次のような特徴を有している。
【００３１】
すなわち、前記投入カム及び前記出力レバーのいずれか一方もしくは両方に変位計が設けられ、前記出力レバーにひずみセンサーが設けられている。または、前記投入カム及び前記出力レバーのいずれか一方もしくは両方に変位計及びトルクセンサーが設けられている。
【００３２】
また、本発明は、上記電動ばね操作機構を用いた開閉機器の異常監視方法であって、前記変位計の出力信号と、前記ひずみセンサー及び前記トルクセンサーの少なくとも一方の出力信号を監視する出力信号監視ステップと、特定の変位の基準値、あるいは角変位におけるひずみまたはトルクの基準値を判定基準値として予め設定しておき、前記出力信号監視ステップで監視された特定の変位の値、あるいは角変位におけるひずみまたはトルクの値を、前記判定基準値と比較することにより、開閉機器用電動ばね操作機構の稼動状態が正常か否かを判断する異常判定ステップを含むことを特徴としている。
【００３３】
さらに、本発明は、上述した電動ばね操作機構を備えた開閉機器の異常監視方法を用いた開閉機器の異常監視装置であって、前記変位計の出力信号と、前記ひずみセンサー及び前記トルクセンサーの少なくとも一方の出力信号を監視する出力信号監視手段と、前記変位計と、前記ひずみセンサー及び前記トルクセンサーの少なくとも一方とを、現場中継盤を介して接続する異常判定手段が設けられ、前記異常判定手段は、特定の変位の基準値、もしくは角変位におけるひずみまたはトルクの基準値を、判定基準値として予め設定され、前記出力信号監視手段で監視された特定の変位の値、もしくは角変位におけるひずみまたはトルクの値を、前記判定基準値と比較することにより、開閉機器用電動ばね操作機構の稼動状態が正常か否かを判断するように構成されたことを特徴とするものである。また、本発明は、上記の異常監視装置を備えた開閉機器も包含している。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、変位計からの出力信号と、ひずみセンサー又はトルクセンサーからの出力信号とを取り込むことにより、特定の変位あるいは角変位に限定して部材のひずみ又はトルクを監視することができ、電動ばね操作機構の稼働状態を正確に判断して異常発生を高い精度で監視可能であり、しかも、変位計と、ひずみセンサー又はトルクセンサーとからなる極めてシンプルな構成を電動ばね操作機構に組み込むだけなので、該機構の小形化・低コスト化・高信頼性を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
（１）代表的な実施形態
［実施形態の構成］
以下、本発明の代表的な実施形態について、図１〜図６を参照して具体的に説明する。図１は本実施形態に係る開閉機器用電動ばね操作機構の側面図、図２は本実施形態の主要部材を示す構成図、図３は本実施形態に係る異常監視装置のブロック図、図４〜図６は本実施形態に係る異常監視方法について説明するためのグラフである。なお、本実施形態は図７〜図９に示した電動ばね操作機構に適用したものであり、これらの図に示した部材と同一の部材に関しては同一符号を付して説明は省略する。
【００３６】
図１に示すように、軸受１０４に近接して変位計１が、軸受１０５に近接して変位計２が、それぞれ配置されている。変位計１は投入カム４０に設けられており、投入カム４０の角変位を測定し、その測定信号を出力するようになっている。変位計２は出力レバー４２に設けられており、出力レバー４２の角変位を測定し、その測定信号を出力するようになっている。これら変位計１、２の方式には抵抗方式等いくつかの種類があるが、いずれの方式も採用可能であり、本実施形態では特定しない。
【００３７】
また、投入カム４０、出力レバー４２及び伝達歯車３６にはトルクセンサー３、４、５が設けられている。より詳しくは、トルクセンサー３は投入カム４０のカム軸４０ｂに設置され、トルクセンサー４は出力レバー４２の出力軸４２ａに設置され、トルクセンサー５は伝達歯車３６の回転軸３６ｂに設置される。
【００３８】
これらのトルクセンサー３、４、５はそれぞれ投入カム４０、出力レバー４２、伝達歯車３６に働くトルクを信号として出力するものである。なお、トルクセンサー３〜５の方式に関してもひずみゲージ方式等いくつかの種類があるが、いずれの方式も採用可能であり、本実施形態では特定しない。
【００３９】
さらに、図２に示すように、出力レバー４２の連結ローラ４２ｄ、４２ｅに近接して、図２中の下方に延びる出力レバー４２のアーム部分縁部にひずみセンサー６、７が設けられている。ひずみセンサー６、７は、出力レバー４２に生じるひずみを信号として出力するセンサーである。
【００４０】
また、図３のブロック図に示すように、変位計１、２、トルクセンサー３、４、５、ひずみセンサー６、７は、それぞれケーブル８と現場中継盤９を介してノートパソコンなどの可搬式計算機１０に接続されている。可搬式計算機１０は、電動ばね操作機構の異常判定を行う異常監視装置であって、出力信号監視部１０ａと、異常判定部１０ｂとを有している。出力信号監視部１０ａは、変位計１、２、トルクセンサー３、４、５及びひずみセンサー６、７の各出力信号を監視する部分である。
【００４１】
異常判定部１０ｂは、特定の変位の値、あるいは角変位における標準的なひずみまたはトルクの値を判定基準値として予め設定しておき、出力信号監視部１０ａで監視される出力信号のうち、特定の角変位の値、あるいはひずみまたはトルクの値を、前記判定基準値と比較することで、開閉機器用電動ばね操作機構の稼動状態が正常であることの確認と、稼働状態に異常が発生した場合の判定を下すように構成されている。なお、電動機３３には電流計１１が接続されている。
【００４２】
［実施形態の作用］
次に上記のように構成された本実施形態の作用について説明する。電動機３３による投入ばね３９の蓄勢原理、投入ばね３９によって投入カム４０と出力レバー４２が回転して開閉機器（図示せず）の電極を駆動すると同時に遮断ばね４６を圧縮する投入動作の原理、さらには遮断ばね４６により出力レバー４２が回転する遮断操作の原理については、それぞれ図７〜図９に示した上記従来技術による開閉機器用電動ばね操作機構の例と同様なので、ここではその説明を省略する。
【００４３】
変位計１及び変位計２は、それぞれ投入カム４０及び出力レバー４２の角変位を信号として出力する。トルクセンサー３、４、５はそれぞれ投入カム４０、出力レバー４２、伝達歯車３６に働くトルクを信号として出力する。さらに、ひずみセンサー６、７は、出力レバー４２に生じるひずみを信号として出力する。
【００４４】
変位計１、２、トルクセンサー３、４、５、ひずみセンサー６、７から出力された各信号は、それぞれケーブル８と現場中継盤９を介して可搬式計算機１０の出力信号監視部１０ａに入り、出力信号監視部１０ａがこれらの信号を監視する（出力信号監視ステップ）。図４〜図６は出力信号のグラフである。
【００４５】
変位計１または２の信号から求まる角変位θと、ひずみセンサー６、７の信号から求まるひずみ及びトルクセンサー３、４、５の信号から求まるトルクとは、それぞれ独立したものではなく、相互に定量的な関係がある。このため、単純にひずみやトルクの最大値を判定基準値とした監視方法では、正確な判断ができない。
【００４６】
そこで、図４のグラフに示すように、可搬式計算機１０の異常判定部１０ｂにおいて、特定の角変位θａにおけるひずみの判定基準値εａを定めておき、この基準値εａを満たさない場合を異常と診断する（ひずみに対する異常判定ステップ）。例えば、出力レバー４２の角変位θａ付近で緩衝力を作用させるダンパー４３に異常が発生した場合には、角変位θａにおけるひずみセンサー６のひずみεが前記判定基準値εａを下回る値εａ'となり、異常判定部１０ｂがダンパー４３の稼動状態を異常と判断することができる。
【００４７】
また、図５のグラフに示すように、可搬式計算機１０の異常判定部１０ｂにおいて、特定の角変位θｂとθｃの間におけるトルクＴ１の積算量Ｅを判定基準値として定めておくこともできる。トルクの積算量Ｅは、次式によって求めることができる（積算ステップ）。
【数１】
2008159537.tif 000003
【００４８】
例えば、出力レバー４２の角変位θｂとθｃの間に駆動する開閉機器の接点に異常摩耗などによる過大な摩擦力が作用し、トルクセンサー４に図６中のＴ１'のようなトルクが生じた場合、トルクの積算量Ｅ'が、前記判定基準値Ｅを超える値となり、異常判定部１０ｂが出力レバー４２の稼動状態を異常と判断する（トルクに対する異常判定ステップ）。この方法では特定区間のトルクを積算して判定基準値としたことで、絶対値としては小さなトルクＴ１の異常を、高精度に診断することができる。
【００４９】
図６のグラフに示すように、電流計１１の測定した電動機３３の電流Ｉの波形から、電流の流れ始めた時間を基準として、一定時間ｔｄにおけるトルクセンサー５の出力Ｔ２の基準値を定めておく。例えば、伝達歯車３６が損傷した場合、一定時間ｔｄにおけるトルクセンサー５の出力Ｔ２'が判定基準値Ｔ２より過大な値となり、異常監視装置が稼動状態を異常と判断する（トルクに対する異常判定ステップ）。
【００５０】
なお、図４〜図６に示した角変位θまたは電動機電流Ｉと、ひずみε及びトルクＴ１、Ｔ２との相関関係及び判定基準値については、開閉機器用電動ばね操作機構の機種や運用形態によって適宜異なるものであって、本実施形態ではそのなかの典型的な例について説明している。
【００５１】
［効果］
以上のような本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。すなわち、開閉機器用電動ばね操作機構の動作時に作用する各部材のひずみやトルクと、投入カム４０、出力レバー４２、伝達歯車３６におけるそれぞれの角変位を監視できるため、開閉機器用電動ばね操作機構の稼動状態が正常であることの確認と、異常発生の監視が可能な信頼性の高い開閉機器用電動ばね操作機構を提供することができる。
【００５２】
また、変位計とひずみセンサー又はトルクセンサーからなる極めてシンプルな構成を電動ばね操作機構に組み込むだけなので、該機構の小形化・低コスト化・高信頼性を維持することができる。しかも、各部材のひずみ、トルクと、角変位の相関関係を定量的に監視しているので、単純にひずみやトルクの最大値を判定基準値とするような監視方法に比べて、格段に高い精度を有する異常監視方法及び異常監視装置を実現することができる。さらに、本実施形態では、判定基準値が設定された異常監視装置として、ノートパソコンなどの可搬式計算機を用いているので、安価で老朽更新による性能向上が容易な異常監視装置を提供することが可能である。
【００５３】
（２）他の実施形態
本発明による実施の形態は、前述の形態に限定されるものではなく、開閉機器用電動ばね操作機構の用途に応じて種々変形して実施できることは勿論である。また、本発明では開閉機器用電動ばね操作機構の一例に関して実施形態を説明したが、他の方式の開閉機器用電動ばね操作機構に関しても、本発明を容易に適用可能である。
【００５４】
また、異常監視を実施する対象部材も、上述したダンパー４３、出力レバー４２、伝達歯車３６に限らず、主要部材である投入ばね３９、遮断ばね４６、投入カム４０を初め、開閉機器の投入動作用あるいは遮断動作用のトリガー機構、さらには投入ばね３９へ駆動力を与える駆動系を構成する部材も含めて、適宜選択自由である。さらに、本発明は、上記の異常監視装置を備えた開閉機器も包含する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の代表的な実施形態の開閉機器用電動ばね操作機構の側面図。
【図２】本実施形態に係る開閉機器用電動ばね操作機構の構成図。
【図３】本実施形態のブロック図。
【図４】本実施形態に係る異常監視方法について説明するためのグラフ。
【図５】本実施形態に係る異常監視方法について説明するためのグラフ。
【図６】本実施形態に係る異常監視方法について説明するためのグラフ。
【図７】従来の開閉機器用電動ばね操作機構の遮断状態を示す構成図。
【図８】従来の開閉機器用電動ばね操作機構の投入状態を示す構成図。
【図９】図７の側面図。
【符号の説明】
【００５６】
１、２…変位計
３、４、５…トルクセンサー
６、７…ひずみセンサー
８…ケーブル
９…現場中継盤
１０…可搬式計算機
１０ａ…出力信号監視部
１０ｂ…異常判定部
１１…電流計
３１、３２…フレーム
３３…電動機
３４…出力歯車、
３５、３６…伝達歯車
３６ｂ…回転軸、
３７…大歯車
３８…投入ばね支え
３９…投入ばね
４０…投入カム
４０ａ…カム
４０ｂ…カム軸
４０ｃ…溝
４２…出力レバー
４２ａ…出力軸
４２ｃ…連結ピン
４２ｄ、４２ｅ…連結ローラ
４３…ダンパー
４４…ばねロッド
４５…ばねガイド
４６…遮断ばね
４７…ばね筒
４７ａ…パイプ
４７ｂ…ブロック
４８…カムローラ
４９…シープロップ
４９ａ…ローラ
４９ｂ…回転軸
５０、５４…キャッチ
５１、５５…ソレノイド
５２…オープロップ
５２ａ…ラッチ
５２ｂ…ラッチ軸
５２ｃ…ローラ
５２ｄ…回転軸
５６、５７、５８…復帰ばね
１０２、１０３、１０４、１０５…軸受
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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