(57)【要約】【課題】ばねロッドが蓄勢ばねの中心軸からずれて、可動ばね受けを傾けるモーメントが発生する。該モーメントを減少して、速度など安定な駆動する蓄勢ばね装置を提供する。【解決手段】フレームと、クランク軸と、クランク軸に固定されたレバーと、一端でクランク軸に回転可能に連結されたばねロッドと、ばねロッドの他端に回転中心回りに回転可能に連結された可動ばね受けと、フレームに取り付けられて可動ばね受けが直線運動をするように案内する案内装置と、可動ばね受けおよび固定ばね受け間に設けられ、中心軸を有する蓄勢ばねとを備え、蓄勢ばねが、互いに同軸に重ねて配置され、それぞれ異なる当接面を持つ複数のコイルばねであり、回転中心が、蓄勢ばねの中心軸上に在り、かつ回転中心から蓄勢ばねの軸方向に見た各当接面までの距離と各蓄勢ばねの蓄勢荷重との積の和が零近傍になる位置に在る。【選択図】　　　　図１
2004055269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、上記フレームに一端で支持された蓄勢ばねと、上記蓄勢ばねの他端に設けられ、上記蓄勢ばねのばね作用力を受ける可動ばね受けと、上記フレームに設けられたクランク軸と、一端で上記クランク軸に回転可能に連結され、他端で上記可動ばね受けに回転可能に連結され、上記クランク軸の回転に応じて上記可動ばね受けに作用力を加えて上記蓄勢ばねに蓄勢するばねロッドと、上記フレームに取り付けられて上記可動ばね受けが直線運動をするように案内する案内装置とを備え、上記蓄勢ばねの上記ばね作用力の上記可動ばね受け上の作用点と、上記ばねロッドの上記作用力の上記ばね受け上の作用点とが一致した位置に在ることを特徴とする蓄勢ばね装置。
【請求項２】
フレームと、クランク軸と、一端で上記クランク軸に回転可能に連結されたばねロッドと、上記ばねロッドの他端に回転中心回りに回転可能に連結された可動ばね受けと、上記フレームに取り付けられて上記可動ばね受けが直線運動をするように案内する案内装置と、上記可動ばね受けおよびフレーム間に設けられ、中心軸を有する蓄勢ばねとを備え、上記回転中心が、上記蓄勢ばねの上記中心軸上に在り、かつ上記蓄勢ばねが当接する上記可動ばね受けの当接面内に在ることを特徴とする蓄勢ばね装置。
【請求項３】
フレームと、クランク軸と、一端で上記クランク軸に回転可能に連結されたばねロッドと、上記ばねロッドの他端に回転中心回りに回転可能に連結された可動ばね受けと、上記フレームに取り付けられて上記可動ばね受けが直線運動をするように案内する案内装置と、上記可動ばね受けおよびフレーム間に設けられ、中心軸を有する蓄勢ばねとを備え、上記蓄勢ばねが、互いに同心円状に配置され、それぞれ異なる当接面を持つ複数のコイルばねであり、上記回転中心が、上記蓄勢ばねの上記中心軸上に在り、かつ上記回転中心から上記蓄勢ばねの軸方向に見た各上記当接面までの距離と各上記蓄勢ばねの蓄勢荷重との積の和が零近傍になる位置に在ることを特徴とする蓄勢ばね装置。
【請求項４】
ばねロッドが蓄勢ばねを貫通することなく配置され、フレ−ムに固定された案内装置が上記蓄勢ばねの軸方向に可動ばね受けを貫通していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の蓄勢ばね装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は蓄勢ばね装置に関し、特にフレームに回転自在に支持されたクランク軸の回転により、ばねロッドを介して蓄勢、放勢される蓄勢ばねを備えた蓄勢ばね装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は実公昭６３−４２４３３号公報に示された変電所や開閉所に設置される電力用開閉装置におけるしゃ断器の投入機構に用いられた蓄勢ばね装置の要部断面図である。蓄勢ばね装置は、フレーム１と、フレーム１に回転自在に取り付けられた回転軸２および回転軸２に固定されたクランクアーム３を備えたクランク軸４と、一端がクランクアーム３にピン５を用いて回転自在に連結されたばねロッド６と、ばねロッド６の他端と球面座７を介して回転自在に連結された可動ばね受け８と、可動ばね受け８とフレーム１に当接して圧縮されたコイルばねからなる蓄勢ばね９とを備えている。さらに蓄勢ばね９が蓄勢されると蓄勢ばね９のたわみや曲がりが発生しやすく、座屈の危険があるので、フレーム１に固定されて蓄勢ばね９を案内する円筒状の案内装置１０が設けられている。
【０００３】
図９は遮断部操作レバー１１の操作装置の要部断面図である。この図は遮断器の開放状態で、かつ蓄勢ばね９は蓄勢状態を示す。遮断部操作レバー１１の操作装置は、フレーム１に支持されたピン１２に回転自在に軸支された遮断部操作レバー１１と、遮断部操作レバー１１に形成された溝部１３にピン１４で回転自在に軸支されたローラ１５と、遮断部操作レバー１１に回転自在に軸支されたピン１６と、フレーム１にピン１７で回転自在に軸支されたカケガネ１８と、ピン１９で回転自在に軸支されたトリガ２０と、電磁石２１を作用することにより図９で右方向に移動してトリガ２０と衝突するプランジャ２２とを備えている。カケガネ１８とフレーム１との間及びトリガ２０とフレーム１との間にそれぞれ復帰ばね２３と復帰ばね２４が蓄勢されている。また回転軸２にはカム２５が固定的に取付られている。
【０００４】
遮断部操作レバー１１に支持されたピン２６は図示してない遮断部と連結されており、かつ、図示してない引はずしばねにより矢印Ａの方向に力を受けている。遮断部操作レバー１１はカケガネ１８との係合が外れて反時計方向に回転して停止した状態である。カケガネ１８とトリガ２０はプランジャ２２が図９に示す右方向に移動してトリガ２０を時計方向へ回転して係合が外れた状態である。
【０００５】
遮断器の投入動作について図８と図９を参照して説明する。クランク軸４に係合している図示してないピンとの係合が外れて、クランク軸４は蓄勢ばね９の力により図で反時計方向に回転し、クランク軸４の回転とともにカム２５も反時計方向に回転する。カム２５の回転とともにローラ１５がカム２５の外周面に沿って転動し、遮断部操作レバー１１はピン１２回りに時計方向に回転される。遮断部操作レバー１１の回転により、ピン２６に連結されている図示してない引きはずしばねが蓄勢される。遮断部操作レバー１１が時計方向に回転してピン１６がカケガネ１８に、カケガネ１８がトリガ２０にそれぞれ復帰ばね２３、２４により係合して、カム２５がさらに回転してローラ１５と接触しない状態になったとき、遮断部操作レバー１１が矢印Ａ方向の引きはずし力により反時計方向に回転するのを阻止し、投入状態を保持する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の蓄勢ばね装置は以上のように構成されていたので、次のような問題点を有している。
図８に見られるように、ばねロッド６と可動ばね受け８とは球面座７で連結されているので、クランク軸４によって駆動されるばねロッド６の作用力は常にばねロッド６の中心軸上にある。また、クランク軸４が回転したときには蓄勢ばね９の中心軸９ａに対するばねロッド６の角度θが変化し、この角度θの変化は球面座７の回転中心２８を中心とした変化である。従って、ばねロッド６の作用力のばね受け８上の作用点は、球面座７の回転中心２８である。
【０００７】
一方、蓄勢ばね９の作用力は図示のコイルばねの場合は中心軸９ａ上にあり、可動ばね受け８に対してはばね受け面である当接面２９上で作用しているため、蓄勢ばね９のばね作用力は可動ばね受け８上の作用点Ｇで作用している。
【０００８】
これらの２つの作用点２８およびＧは、蓄勢ばね９の中心軸９ａの方向（単に軸方向ということもある）に距離Ｘだけ離れている。従って、ばねロッド６の軸心と蓄勢ばね９の中心軸９ａとが一致しているときはそれぞれの力の作用線も一致しているので、可動ばね受け８には可動ばね受け８を回転させるような回転モーメントは発生しない。
【０００９】
クランク軸４が回転したときには、蓄勢ばね９の中心軸９ａに対してばねロッド６が角度θだけ傾斜し、この角度θにより、ばねロッド６の作用力の作用線と蓄勢ばね９の作用力の作用線との間にずれが生じ、可動ばね受け８を回転させようとする力が発生する。この回転モーメントは、蓄勢ばね９の蓄勢荷重をＦとし、ばねロッド６の変位が角度θであると、２つの作用点２８と作用点Ｇとの間の軸方向の距離がＸであるので、可動ばね受け８を作用点２８を中心に時計方向に回転させようとするＦ・Ｘ・ｔａｎθなる回転モ−メントが発生する。可動ばね受け８は、このモーメントによって、蓄勢ばね９の変形による作用力の変化により回転モーメントが無くなる位置まで図８で時計方向に回動する。
【００１０】
このような可動ばね受け８の回動が起こると、円筒状あるいはロッド状の案内装置１０と可動ばね受け８の被案内面との間が平行でなくなり、その間の摩擦が大きくなってしまい、噛んでしまうことさえあり、蓄勢ばね装置の動作が滑らかに行われなくなるという欠点があった。このような摩擦を低減するために案内装置２７と可動ばね受け８の摺動部にベアリングなどを設けたり、複雑なリンク機構を追加して直線運動に変換後可動ばね受けに連結したりすることも提案されているが、新たな部品が必要になったり、体積が大きくなるなどの問題点があった。
【００１１】
従って、この発明の目的は、上述のような従来の蓄勢ばね装置の問題点を解消することであり、ベアリング、リンク機構などの部品を追加することなく、簡単な構造により安定な速度などの駆動性能を確保できる蓄勢ばね装置を得ることである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明によれば、上述の課題を解決するための手段は次の通りである。
（１）蓄勢ばね装置は、フレームと、フレームに一端で支持された蓄勢ばねと、蓄勢ばねの他端に設けられ、蓄勢ばねのばね作用力を受ける可動ばね受けと、フレームに設けられたクランク軸と、一端でクランク軸に回転可能に連結され、他端で可動ばね受けに回転可能に連結され、上記クランク軸の回転に応じて可動ばね受けに作用力を加えて蓄勢ばねに蓄勢するばねロッドと、フレームに取り付けられて可動ばね受けが直線運動をするように案内する案内装置とを備え、蓄勢ばねのばね作用力の可動ばね受け上の作用点と、ばねロッドの作用力のばね受け上の作用点とが一致した位置に在る。
【００１３】
（２）また、蓄勢ばね装置は、フレームと、クランク軸と、一端でクランク軸に回転可能に連結されたばねロッドと、ばねロッドの他端に回転中心回りに回転可能に連結された可動ばね受けと、フレームに取り付けられて可動ばね受けが直線運動をするように案内する案内装置と、可動ばね受けおよびフレーム間に設けられ、中心軸を有する蓄勢ばねとを備え、回転中心が、蓄勢ばねの中心軸上に在り、かつ蓄勢ばねが当接する可動ばね受けの当接面内に在ってもよい。
【００１４】
（３）更に、蓄勢ばね装置は、フレームと、クランク軸と、一端でクランク軸に回転可能に連結されたばねロッドと、ばねロッドの他端に回転中心回りに回転可能に連結された可動ばね受けと、フレームに取り付けられて可動ばね受けが直線運動をするように案内する案内装置と、可動ばね受けおよびフレーム間に設けられ、中心軸を有する蓄勢ばねとを備え、蓄勢ばねが、互いに同軸に重ねて配置され、それぞれ異なる当接面を持つ複数のコイルばねであり、回転中心が、蓄勢ばね、の中心軸上に在り、かつ回転中心から蓄勢ばねの軸方向に見た各当接面までの距離と各蓄勢ばねの蓄勢荷重との積の和が零近傍になる位置に在ってもよい。
【００１５】
（４）ばねロッドが蓄勢ばねを貫通することなく配置され、フレ−ムに固定された案内装置が蓄勢ばねの軸方向に可動ばね受けを貫通している。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１の蓄勢ばねが蓄勢状態の蓄勢ばね装置の断面図であり、従来例の図８に相当する蓄勢ばね機構部である。
蓄勢ばね装置は、フレーム１と、フレーム１に回転自由に支持されたクランク軸４１と、フレーム１に一端で垂直に当接し、中心軸を有する１個の円筒型コイルばねからなる蓄勢ばね４２と、蓄勢ばね４２の他端に設けられ、蓄勢ばね４２のばね作用力を受ける可動ばね受け４３とを備えられている。可動ばね受け４３が円板状で、円周状の当接面Ｓで蓄勢ばね４２を受けている。
【００１７】
蓄勢ばね装置はまた、一端でクランク軸４１に回転可能に連結され、他端で可動ばね受け４３に回転可能に連結され、クランク軸４１の回転に応じて可動ばね受け４３に作用力を加えて蓄勢ばね４２に蓄勢するばねロッド４４と、フレーム１に取り付けられて可動ばね受け４３が直線運動をするように案内する案内装置４５とを備えている。
【００１８】
さらに可動ばね受け４３には角柱の突起が中央に設けられ、その角柱の側面に孔が穿孔されている。またばねロッドの一端には音叉状の軸受けが設けられ、その音叉部分に孔が開けられている。そして可動ばね受け４３の角柱状突起の孔とばねロッドの音叉状軸受けの孔を位置を合わせ、ピンを挿入して回転中心４６を設けてある。回転中心４６は当接面Ｓ上及び蓄勢ばね４２の中心軸上に配置してある。
【００１９】
また、クランク軸４１は、回転軸４７とクランク４８からなり、回転軸４７はフレーム１に回転自由に支えられてその軸中心の回りに回転し、クランク４８は回転軸４７から突出したクランクアーム４９とクランクピン５０よりなり、回転軸４７中心の回りにクランクピン５０を回転する。
図１の状態で、ばねロッド４４の軸方向は蓄勢ばね４２の中心軸に対して角度θ１だけ傾いている。
【００２０】
次に閉極動作について説明する。図１は蓄勢ばね４２が蓄勢されており、遮断器が開極状態となっている。すなわち、可動ばね受け４３は蓄勢ばね４２の蓄勢荷重によってＡ方向に付勢されており、このばね作用力はばねロッド４４を介してクランクアーム４９に伝わり、クランク軸４１に回転軸４７回りに反時計方向のトルクが発生する。クランク軸４１は、図示以外の巻き上げ車、図示以外のピン、図示以外のカケガネおよび図示以外のトリガなどからなる保持機構によって回転することなくこのトルクに抗して保持されている。閉極指令が出されると、クランク軸４１の保持機構が解除され、蓄勢ばね４２の蓄勢荷重によってクランクアーム４９およびクランク軸４１が反時計方向に回転を開始し、可動ばね受け４３がＡ方向に移動を開始する。
【００２１】
図２は閉極動作の途中の状態を示している。クランクアーム４９のピン５０は回転軸４７を中心とする円弧の軌跡を描くので、ばねロッド４４の軸方向と蓄勢ばね４２の中心軸のなす角度は変化してθ２となっている。
【００２２】
図３は閉極動作の終了時の状態を表している。クランクアーム４９は回転軸４７の回りを反時計方向に回転し、可動ばね受け４３は図中左側に移動して蓄勢ばね４２が放勢状態となっている。このとき、ばねロッド４４の軸方向と蓄勢ばね４２の中心軸のなす角度はθ３に変化している。
【００２３】
蓄勢ばね４２の蓄勢動作について説明する。図３の状態から、動力源（図示せず）により、クランク軸４１に固着している巻き上げ車（図示せず）が回転して、クランクアーム４９が回転軸４７の回りを時計方向に回転するとともに可動ばね受け４３が図３のＢ方向に移動を開始する。図３の状態から、図２の状態となり、図１に示すように蓄勢ばね４２の蓄勢が完了すると、保持機構（図示せず）によって、クランク軸４１が反時計方向に回転しないように保持され、蓄勢動作を終了する。
【００２４】
この発明の実施の形態１に係る回転中心４６の位置は蓄勢ばね４２の中心軸と可動ばね受け４３の蓄勢ばね当接面Ｓの交点に配置しており、蓄勢ばね４２のばね力の作用点はコイルばねの中心軸上にあり、かつ当接面Ｓ上にあるので、回転中心４６にあるばねロッド４４の作用力の作用点と一致している。したがって、可動ばね受け４３に作用する力のモ−メントはほぼ零になり、蓄勢ばね４２が放勢するとき、可動ばね受け４３が傾くことがほとんどなくなり、案内装置４５と可動ばね受け４３の貫通孔との摩擦抵抗を小さく抑えられる。このように、本発明では、案内装置４５と可動ばね受け４３の摺動部にベアリング等を設けることなく、円筒型のコイルばねの中心軸と、蓄勢ばねの可動ばね受けの当接面の交点に回転中心４６を設けることで簡単に安定な速度等の駆動特性を有した遮断器の投入機構として蓄勢ばね装置が得られる。
【００２５】
なお、実施の形態１では、蓄勢ばね４３と可動ばね受け４３等から構成する機構を投入ばね機構として用いていたが、同様な構成であれば、遮断ばね機構にも適用可能である。
【００２６】
また、実施の形態１では、回転中心として回転自在なピン接続を用いているが、球面座、ボール受けでも同様な回転自在な接続が可能である。
【００２７】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２による蓄勢ばね装置のばね機構部の断面図であり、蓄勢ばね４２が蓄勢されており、遮断器が開極状態となっている。
フレ−ム１、クランクアーム４９、クランク軸４１、回転中心４６、ピン５０、ばねロッド４４、蓄勢ばね４２、案内装置４５など、構成する部品は形態１とほぼ同様である。
【００２８】
ただし、案内装置４５の左端に固定ばね受け５１が固定されており、蓄勢ばね４２は固定ばね受け５１と可動ばね受け４３の間に圧縮されて設けられている。したがって、閉極指令が出されて蓄勢ばね４２が放勢を開始すると、Ｃ方向に可動ばね受け４３が押されてばねロッド４４がＣ方向に移動し、クランク軸４１が回転軸４７の回りに時計方向に回転する。また、蓄勢ばね４２の蓄勢動作時は、動力源（図示せず）によって、クランクアーム４９が回転軸４７の回りを反時計方向に回転し、可動ばね受け４２がＣ方向と反対方向に移動することによって、蓄勢ばね４２が蓄勢される。このように、遮断器の閉極動作または蓄勢ばね４２の蓄勢動作時の、クランクアーム４９の回転方向、可動ばね受け４３の移動方向等は、形態１のそれらと比べ、反対になる。
【００２９】
さて、回転中心４６は、図中の１点鎖線が示すように、蓄勢ばね４２の中心軸と可動ばね受け４３の蓄勢ばね当接面Ｓの交点に位置しており、蓄勢ばね４２のばね力の作用点はコイルばねの中心軸上にあり、かつ当接面Ｓ上にあるので、回転中心にあるばねロッド４４の作用力の作用点と一致している。したがって、可動ばね受け４３に発生するモ−メントはほぼ零になり、蓄勢ばね４２が放勢するとき、可動ばね受け４３が傾くことがほとんどなくなり、案内装置４５と可動ばね受け４３の貫通孔との摩擦抵抗を小さく抑えられる。このように、本発明では、案内装置４５と可動ばね受け４３の摺動部にベアリング等を設けることなく、円筒型のコイルばねの中心軸と、蓄勢ばねの可動ばね受けの当接面の交点に回転中心を設けることで簡単に安定な速度等を有する遮断器の投入機構として蓄勢ばね装置が得られる。
【００３０】
また、ばねロッド４４が蓄勢ばね４２を貫通していないので、可動ばね受け４３の全面を蓄勢ばね４２の当接面にするように断面形状が細長い長方形のコイルばねを用いることができて小形化が可能になり、さらに高蓄勢な蓄勢ばね装置が得られる。
さらに可動ばね受け４３が蓄勢ばね４２の軸方向に垂直の姿勢に配置出来て、蓄勢ばねが軸方向に安定して運動出来る。
【００３１】
なお、実施の形態２においても、蓄勢ばね４２と可動ばね受け４３等から構成する機構を投入ばね機構として用いていたが、同様な構成であれば、遮断ばね機構にも適用可能である。
【００３２】
実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３の蓄勢ばねが蓄勢状態の蓄勢ばね装置の断面図である。実施の形態１との相違点は複数の蓄勢ばねを用いたことである。すなわちフレーム１に一端で垂直に当接し、直線上に支持された４本の円筒状コイルばねからなる蓄勢ばね６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄと、蓄勢ばね６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄの他端に設けられ、蓄勢ばね６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄのばね作用力を受ける可動ばね受け６２とを備えられている。
【００３３】
ここで蓄勢ばねの合力の作用点とばねロッドの作用力の作用点を合わせる方法を説明する。ばねロッドの作用力の可動ばね受け上の作用点は回転中心４６である。一方、蓄勢ばねは円筒形コイルばねであるので、可動ばね受けには円筒形コイルばねの中心軸上で蓄勢ばねのばね作用力が作用していると考えられる。そこで可動ばね受け上に蓄勢ばねが当接しているフレーム１の面に垂直にｘ軸を設け、蓄勢ばねが当接しているフレーム１の面に平行で４個の蓄勢ばねの並びの方向をｙ軸とし、回転中心４６を原点とするｘ−ｙ平面を考える。そして、蓄勢ばね６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄの可動ばね受け上の作用点の座標をそれぞれ（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）、（Ｘ３，Ｙ３）、（Ｘ４，Ｙ４）とし、蓄勢ばね６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄのばね作用力を蓄勢状態でＦａ、Ｆｂ、Ｆｃ、Ｆｄとする。
【００３４】
複数の蓄勢ばねの力の合力の作用点は、作用点の回りのばね作用力のモーメントが零になる点から求めることができる。この作用点の座標を（Ｘ０，Ｙ０）とすると、力のモーメントはΣ｛（Ｘｉ―Ｘ０）×Ｆｉ｝（ｉ＝ａ〜ｄ）＝０とΣ｛（Ｙｉ―Ｙ０）×Ｆｉ｝（ｉ＝ａ〜ｄ）＝０がともに満足する式から、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４とＹ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４およびＦａ、Ｆｂ、Ｆｃ、Ｆｄを変量として求められる。この可動ばね受け４４の座標（Ｘ０，Ｙ０）が回転中心４６の座標（０、０）に合うと、蓄勢ばね力の合力の作用点とばねロッドの作用力の作用点が一致させることができるので、Σ（Ｘｉ×Ｆｉ）（ｉ＝ａ〜ｄ）＝０、Σ（Ｙｉ×Ｆｉ）（ｉ＝ａ〜ｄ）＝０からＸｉ、Ｙｉを求めた。
尚、この実施の形態１では力の作用点を力のモーメントの計算から求めることができたが、図形を用いて求めることもできる。
【００３５】
さらに蓄勢状態から放勢状態の間で作用点が変化しないように、蓄勢状態での可動ばね受けの当接面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４とフレーム１の長さをＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４とし、蓄勢ばね６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄの無荷重での長さをＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４との差が一定になるように蓄勢ばね６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄの長さを決めた。その結果、力のモーメントは放勢状態でも０となり、蓄勢ばね力の合力の作用点とばねロッドの作用力の作用点が一致したままで駆動する。
【００３６】
上述の可動ばね受け６２に加わる力は、蓄勢ばね６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄのばね力Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃ、Ｆｄの合力と、ばねロッド４４の作用力であり、この実施の形態１では両方の力の作用点を一致させてあるので回転中心４６の周りでの可動ばね受け６２の回転は起こらず、蓄勢ばね６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄが放勢するとき、可動ばね受け６２が傾くことがほとんどなくなり、案内装置４５と可動ばね受け６２との摩擦抵抗を小さく抑えられる。このように、本発明では、案内装置４５と可動ばね受け６２の摺動部にベアリング等を設けることなく、安定な速度を有した遮断器の投入機構として蓄勢ばね装置が得られる。
【００３７】
また蓄勢ばねの組み合わせ方を変化させて、蓄勢ばねのばね作用力の合力の作用点を可動ばね受けの周囲部にも配置することが可能になり、蓄勢ばね装置の設計の自由度が広がる。
【００３８】
なお、実施の形態３では、蓄勢ばね６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄと可動ばね受け６２等から構成する機構を投入ばね機構として用いていたが、同様な構成であれば、遮断ばね機構にも適用可能である。
【００３９】
実施の形態４．
図６は、この発明の実施の形態４による操作装置のばね機構部の断面図であり、蓄勢ばね６３ａおよび蓄勢ばね６３ｂが蓄勢されており、遮断器が開極状態となっている。形態１と形態４の主な相異点は、２個の蓄勢ばね６３ａおよび蓄勢ばね６３ｂが同心円で配置されていること、これらの蓄勢ばね６３ａ、６３ｂを、それぞれ可動ばね受け６４の当接面Ｓ１およびＳ２で受けていることである。
【００４０】
また、回転中心４６と、可動ばね受け６４の当接面Ｓ１およびＳ２の距離をそれぞれＸ１、Ｘ２とし、Ｘ１、Ｘ２の符号については、蓄勢ばね６３ａ及び蓄勢ばね６３ｂの中心軸上に座標軸を採用し、原点を回転中心４６とし、回転中心４６の左側に当接面Ｓ１もしくはＳ２がある場合負とする。また、蓄勢ばね６３ａおよび蓄勢ばね６３ｂの蓄勢時の荷重をそれぞれＦ１およびＦ２としている。そこで積Ｘ１・Ｆ１と積Ｘ２・Ｆ２の和が零近傍になるように値を設定してある。ここで和が零になるように設定しているが、蓄勢ばねの変位―荷重特性のずれや組立精度などから和が零近傍になることがあるが効果に大きな違いは見られない。
【００４１】
積Ｘ１・Ｆ１と積Ｘ２・Ｆ２の和が零近傍にあることの作用を説明する。蓄勢ばね６３ａと蓄勢ばね６３ｂは同心で配置されているので、蓄勢荷重は蓄勢ばねの中心軸上で作用している。さらに、可動ばね受け６４に発生するモ−メントＭは
Ｍ＝Ｆ１・Ｘ１・ｔａｎθ＋Ｆ２・Ｘ２・ｔａｎθ
となり、積Ｘ１・Ｆ１と積Ｘ２・Ｆ２の和が零近傍から力のモーメントは零近傍になる。すなわち、積Ｘ１・Ｆ１と積Ｘ２・Ｆ２の和が零近傍にあれば、可動ばね受け上の回転中心４６の回りのモーメントが零近傍になる作用がある。それゆえ、蓄勢ばね６３ａと蓄勢ばね６３ｂのばね力の合力の作用点は回転中心４６にあることになり、ばねロッドの作用力の作用点と一致する。
【００４２】
さらに蓄勢状態から放勢状態の間で作用点が変化しないように、蓄勢状態での可動ばね受けの当接面Ｓ１、Ｓ２とフレーム１の長さをＬ１、Ｌ２とし、蓄勢ばね６３ａ、６３ｂの無荷重での長さをＲ１、Ｒ２との差が一定になるように蓄勢ばね６３ａ、６３ｂの長さを決めた。その結果、力のモーメントは放勢状態でも０となり、蓄勢ばね力の合力の作用点とばねロッドの作用力の作用点が一致したままで駆動する。
【００４３】
したがって、可動ばね受け６４に発生するモ−メントはほぼ零になり、蓄勢ばね６３ａと蓄勢ばね６３ｂが放勢するとき、可動ばね受け６４が傾くことがほとんどなくなり、案内装置４５と可動ばね受け６４との貫通孔の摩擦抵抗を小さく抑えられる。このように、本発明では、案内装置４５と可動ばね受け６４の摺動部にベアリング等を設けることなく、安定な速度を有する遮断器の投入機構として蓄勢ばね装置が得られる。
また２個の蓄勢ばねのばね特性を色々組み合わせることで遮断器の投入操作に適した蓄勢ばね装置が得られる。
【００４４】
なお、実施の形態４においても、蓄勢ばね６３ａ、６３ｂおよび可動ばね受け６４等から構成する機構を投入ばね機構として用いていたが、同様な構成であれば、遮断ばね機構にも適用可能である。
【００４５】
実施の形態５．
図７は、この発明の実施の形態５による操作装置のばね機構部の断面図であり、蓄勢ばね６５ａ、６５ｂ、６５ｃが蓄勢されており、遮断器が開極状態となっている。実施の形態１と実施の形態５の主な相異点は、３個の蓄勢ばね６５ａ、６５ｂ、６５ｃが同心で配置されていること、これらの蓄勢ばねをそれぞれ、可動ばね受け６６の当接面Ｓ１、Ｓ２およびＳ３で受けていることである。
【００４６】
また、回転中心４６と、可動ばね受け６６の当接面Ｓ１、Ｓ２およびＳ３の距離をそれぞれＸ１、Ｘ２およびＸ３とし、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３の符号については、蓄勢ばね６５ａ、６５ｂ、６５ｃの中心軸上に座標軸を採用し、原点を回転中心４６とし、回転中心４６の左側に当接面Ｓ１、Ｓ２もしくはＳ３がある場合負とする。また、蓄勢ばね６５ａ、６５ｂ、６５ｃの蓄勢時の荷重をそれぞれＦ１、Ｆ２およびＦ３とする。そこで積Ｘ１・Ｆ１と積Ｘ２・Ｆ２と積Ｘ３・Ｆ３の和が零近傍になるように値を設定してある。ここで和が零になるように設定をするが、蓄勢ばねの変位―荷重特性のずれや組立精度などから和が零近傍になることがあるが効果に大きな違いは見られない。
【００４７】
積Ｘ１・Ｆ１と積Ｘ２・Ｆ２と積Ｘ３・Ｆ３の和が零近傍にあることの作用を説明する。蓄勢ばね６５ａ、６５ｂ、６５ｃは同心で配置されているので、蓄勢荷重は蓄勢ばねの中心軸上で作用している。さらに、可動ばね受け６６に発生するモ−メントＭは、
Ｍ＝Ｆ１・Ｘ１・ｔａｎθ＋Ｆ２・Ｘ２・ｔａｎθ＋Ｆ３・Ｘ３・ｔａｎθ
となり、積Ｘ１・Ｆ１と積Ｘ２・Ｆ２と積Ｘ３・Ｆ３の和が零近傍から力のモーメントは零近傍になる。すなわち、積Ｘ１・Ｆ１と積Ｘ２・Ｆ２と積Ｘ３・Ｆ３の和が零近傍にあれば、可動ばね受け６６上の回転中心４６の回りのモーメントが零近傍になる作用がある。それゆえ、蓄勢ばね６５ａ、６５ｂ、６５ｃのばね力の合力の作用点は回転中心４６にあることになり、ばねロッドの作用力の作用点と一致する。
【００４８】
さらに蓄勢状態から放勢状態の間で作用点が変化しないように、蓄勢状態での可動ばね受けの当接面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３とフレーム１の間隔をＬ１、Ｌ２、Ｌ３とし、蓄勢ばね６５ａ、６５ｂ、６５ｃの無荷重での長さをＲ１、Ｒ２、Ｒ３との差が一定になるように蓄勢ばね６５ａ、６５ｂ、６５ｃの長さを決めた。その結果、力のモーメントは放勢状態でも零近傍となり、蓄勢ばね力の合力の作用点とばねロッドの作用力の作用点が一致したままで駆動する。
【００４９】
したがって、可動ばね受け６６に発生するモ−メントはほぼ零になり、蓄勢ばね６５ａ、６５ｂ、６５ｃが放勢するとき、可動ばね受け６６の傾きが小さくなり、案内装置４５と可動ばね受け６６の貫通孔との摩擦抵抗を小さく抑えられる。このように、蓄勢ばね６５ａ、６５ｂ、６５ｃとして円筒形コイルばねを同心円状に配置し、回転中心４６の回りの力のモーメントを零にすることで、案内装置４５と可動ばね受け６６の摺動部にベアリング等を設けることなく、安定な速度を有する遮断器の投入機構として蓄勢ばね装置が得られる。
【００５０】
なお、実施の形態５においても、蓄勢ばね６５ａ、６５ｂ、６５ｃと、可動ばね受け６６等から構成する機構を投入ばね機構として用いていたが、同様な構成であれば、遮断ばね機構にも適用可能である。
【００５１】
さらに、ｎ個の蓄勢ばね６５ｉ（ｉ＝１〜ｎ）が同心に配置されているとき、可動ばね受け６６の当接面Ｓｉ（ｉ＝１〜ｎ）と回転中心４６との距離をそれぞれＸｉ（ｉ＝１〜ｎ）とし、蓄勢ばね６６ｉ（ｉ＝１〜ｎ）の荷重をそれぞれＦｉ（ｉ＝１〜ｎ）とする。そこで蓄勢ばね６５ｉ毎に、距離Ｘｉと荷重Ｆｉの積を計算し、次にそれらの積をすべて加えて和が求められる。このように求めた和が零になるように、Ｘｉ（ｉ＝１〜ｎ）、Ｆｉ（ｉ＝１〜ｎ）を設計すると、可動ばね受け６６に発生するモ−メントはほぼ零になる。
さらに蓄勢状態から放勢状態の間で作用点が変化しないように、蓄勢状態での可動ばね受けの当接面Ｓｉ（ｉ＝１〜ｎ）とフレーム１の間隔をＬｉ（ｉ＝１〜ｎ）とし、蓄勢ばね６５ｉ（ｉ＝１〜ｎ）の無荷重での長さをＲｉ（ｉ＝１〜ｎ）との差が一定になるように蓄勢ばね６５ｉ（ｉ＝１〜ｎ）の長さを決めた。その結果、力のモーメントは放勢状態でも０となり、蓄勢ばね力の合力の作用点とばねロッドの作用力の作用点が一致したままで駆動する。
【００５２】
そこで可動ばね受け６６の傾きが少ないので、案内装置４８と可動ばね受け６６の貫通孔との摩擦抵抗を小さく抑えられ、ベアリングなど特別な摺動部材を追加しなくても、安定な速度等の駆動特性を有する遮断器の投入機構として蓄勢ばね装置が得られる。
【００５３】
また複数の蓄勢ばねのばね特性を色々組み合わせることで遮断器の投入操作に適した蓄勢ばね装置が得られる。
上記のように複数の蓄勢ばねを同心円状に配置することにより、蓄勢ばね装置が小形化する効果がある。
【００５４】
【発明の効果】
以上の如くこの発明の蓄勢ばね装置による効果は次の通りである。
（１）蓄勢ばね装置は、フレームと、フレームに一端で支持された蓄勢ばねと、蓄勢ばねの他端に設けられ、蓄勢ばねのばね作用力を受ける可動ばね受けと、フレームに設けられたクランク軸と、一端でクランク軸に回転可能に連結され、他端で可動ばね受けに回転可能に連結され、クランク軸の回転に応じて可動ばね受けに作用力を加えて蓄勢ばねに蓄勢するばねロッドと、フレームに取り付けられて可動ばね受けが直線運動をするように案内する案内装置とを備え、蓄勢ばねのばね作用力の可動ばね受け上の作用点と、ばねロッドの作用力のばね受け上の作用点とが一致した位置に在るので、可動ばね受けが受ける蓄勢ばねのばね作用力とばねロッドの作用力のモーメントが零近傍になるので、可動ばね受けの傾きが少なくなり、可動ばね受けと案内装置の摩擦抵抗が減少することから、ベアリング等を用いなくても安定な速度を有した蓄勢ばね装置が得られる。
さらに複数の蓄勢ばねを組み合わせることで小形化、高蓄勢が可能になる。
さらに蓄勢ばねのばね力と作用点を組み合わせることで、ばねロッドの作用力の可動ばね受け上の自由な位置に作用点を設けることができる。
【００５５】
（２）蓄勢ばね装置は、フレームと、クランク軸と、一端でクランク軸に回転可能に連結されたばねロッドと、ばねロッドの他端に回転中心回りに回転可能に連結された可動ばね受けと、フレームに取り付けられて可動ばね受けが直線運動をするように案内する案内装置と、可動ばね受けおよびフレーム間に設けられ、中心軸を有する蓄勢ばねとを備え、回転中心が、蓄勢ばねの中心軸上に在り、かつ蓄勢ばねが当接する可動ばね受けの当接面内に在るので、ばねロッドが可動ばね受けから受ける力の方向が蓄勢ばねの中心軸からずれることによる可動ばね受けが受けるモ−メントが零近傍であるので、可動ばね受けが傾くことが少なくなるので可動ばね受けと案内装置の摩擦抵抗が減少することにより、ベアリング等を用いなくても安定な速度が得られる。
【００５６】
（３）蓄勢ばね装置は、フレームと、クランク軸と、一端でクランク軸に回転可能に連結されたばねロッドと、ばねロッドの他端に回転中心回りに回転可能に連結された可動ばね受けと、フレームに取り付けられて可動ばね受けが直線運動をするように案内する案内装置と、可動ばね受けおよびフレーム間に設けられ、中心軸を有する蓄勢ばねとを備え、蓄勢ばねが、互いに同軸に重ねて配置され、それぞれ異なる当接面を持つ複数のコイルばねであり、回転中心が、蓄勢ばねの中心軸上に在り、かつ回転中心から蓄勢ばねの軸方向に見た各当接面までの距離と各蓄勢ばねの蓄勢荷重との積の和が零近傍になる位置に在るので、複数の蓄勢ばねを採用して、可動ばね受けが蓄勢ばねとばねロッドから受けるモーメントを零近傍になるので、可動ばね受けの傾きが少なくなり、可動ばね受けと案内装置の摩擦抵抗が減少することから、ベアリング等を用いなくても安定な速度が得られる。
さらに複数の蓄勢ばねを組み合わせることで小形化、高蓄勢が可能になる。
【００５７】
（４）ばねロッドが蓄勢ばねを貫通することなく配置され、フレ−ムに固定された案内装置が蓄勢ばねの軸方向に可動ばね受けを貫通しているので、蓄勢ばねを空間的に最大限使用することが出来て、小形化、高蓄勢が可能になる。
さらに可動ばね受けが蓄勢ばねの軸方向に垂直の姿勢に配置出来て、蓄勢ばねが軸方向に安定して運動出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の形態１の蓄勢状態の蓄勢ばね装置の要部断面図である。
【図２】この発明の形態１の放勢途中の蓄勢ばね装置の要部断面図である。
【図３】この発明の形態１の放勢状態の蓄勢ばね装置の要部断面図である。
【図４】この発明の形態２の蓄勢状態の蓄勢ばね装置の要部断面図である。
【図５】この発明の形態３の蓄勢状態の蓄勢ばね装置の要部断面図である。
【図６】この発明の形態４の蓄勢状態の蓄勢ばね装置の要部断面図である。
【図７】この発明の形態５の蓄勢状態の蓄勢ばね装置の要部断面図である。
【図８】従来の技術の蓄勢ばね装置の要部断面図である。
【図９】従来の技術の蓄勢ばね装置の投入機構部分の要部断面図である。
【符号の説明】
１　　フレ−ム、４１　クランク軸、４２、６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ、６３ａ、６３ｂ、６５ａ、６５ｂ、６５ｃ　蓄勢ばね、４３、６２、６４、６６可動ばね受け、４４　ばねロッド、４７　回転軸、４９　クランクアーム、５０　ピン、５１　固定ばね受け。
【図１】
2004055269.tif 000003
【図２】
2004055269.tif 000004
【図３】
2004055269.tif 000005
【図４】
2004055269.tif 000006
【図５】
2004055269.tif 000007
【図６】
2004055269.tif 000008
【図７】
2004055269.tif 000009
【図８】
2004055269.tif 000010
【図９】
2004055269.tif 000011