(57)【要約】  実施形態の極限タップ制限装置は、送りねじ機構と、コマと、回転停止ユニットと、を持つ。送りねじ機構は、主動軸に連動して回転する送りねじ軸を含む。前記主動軸は、モータから負荷時タップ切換器へのトルク伝達経路に配置される。コマは、前記送りねじ機構により前記送りねじ軸の軸方向に移動する。回転停止ユニットは、前記負荷時タップ切換器の極限タップに対応する前記軸方向の位置で前記コマに当接し、前記主動軸の回転を停止させることが可能である。
2020152775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータから負荷時タップ切換器へのトルク伝達経路に配置される主動軸に連動して回転する送りねじ軸を含む送りねじ機構と、
前記送りねじ機構により前記送りねじ軸の軸方向に移動するコマと、
前記負荷時タップ切換器の極限タップ位置に対応する前記軸方向の位置で前記コマに当接し、前記主動軸の回転を停止させることが可能な回転停止ユニットと、を有する、
極限タップ制限装置。
【請求項２】
前記モータから前記主動軸へのトルク伝達を制限するトルクリミッタを有する、
請求項１に記載の極限タップ制限装置。
【請求項３】
前記コマは、高位側コマと、低位側コマと、を有し、
前記回転停止ユニットは、
前記負荷時タップ切換器の高位側極限タップ位置に対応する前記軸方向の位置で前記高位側コマに当接し、回動可能な高位側アームと、
前記負荷時タップ切換器の低位側極限タップ位置に対応する前記軸方向の位置で前記低位側コマに当接し、回動可能な低位側アームと、
前記高位側アームおよび前記高位側アームに係合し、前記高位側アームおよび前記高位側アームの回動に伴ってスライド可能なスライダと、
前記スライダのスライドにより前記主動軸の回転を停止させることが可能な回転停止機構と、
を有する、
請求項１または２に記載の極限タップ制限装置。
【請求項４】
前記高位側アームは、高位側回動中心から前記高位側コマとの当接位置にかけて伸びる高位側短アームと、前記高位側回動中心から前記スライダとの係合位置にかけて伸びる高位側長アームと、を有し、
前記高位側長アームは、前記高位側短アームより長く、
前記低位側アームは、低位側回動中心から前記低位側コマとの当接位置にかけて伸びる低位側短アームと、前記低位側回動中心から前記スライダとの係合位置にかけて伸びる低位側長アームと、を有し、
前記低位側長アームは、前記低位側短アームより長い、
請求項３に記載の極限タップ制限装置。
【請求項５】
前記回転停止機構は、
前記主動軸の回転を停止させる停止位置と、前記主動軸の回転を許容する退避位置との間を移動可能であり、前記停止位置に向かって付勢されるストッパと、
前記ストッパを前記退避位置に保持し、前記スライダのスライドにより前記ストッパの保持を解除することが可能なストッパ保持機構と、
を有する、
請求項３または４に記載の極限タップ制限装置。
【請求項６】
前記ストッパ保持機構は、第１アームと、第２アームと、を有し、
前記第２アームは、前記ストッパと係合し、
前記第１アームは、前記第２アームと係合した状態で前記ストッパを前記退避位置に保持し、前記第２アームとの係合を保持する方向に付勢され、前記スライダのスライドにより前記第２アームとの係合を解除することが可能である、
請求項５に記載の極限タップ制限装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の極限タップ制限装置と、
前記モータと、
前記モータから負荷時タップ切換器へのトルク伝達経路に配置される前記主動軸と、を有する、
負荷時タップ切換器の電動操作装置。
【請求項８】
前記主動軸の回転位置を検出する多回転絶対位置検出型の回転検出器を有する、
請求項７に記載の負荷時タップ切換器の電動操作装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、極限タップ制限装置および負荷時タップ切換器の電動操作装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
負荷時タップ切換器は、運転状態において変圧器の巻数比（変圧比）を変えることで電圧を調整する装置である。負荷時タップ切換器の電動操作装置は、モータにより主動軸を回転させて負荷時タップ切換器の切換操作を行う。電動操作装置は、主動軸の回転位置を検出して負荷時タップ切換器のタップ位置を把握する。負荷時タップ切換器が極限タップ位置に到達した場合に、電動操作装置は電気的に主動軸の回転を停止させる。電動操作装置は、極限タップ制限装置を有する。極限タップ制限装置は、電気的な主動軸の回転停止が機能しない場合に、機械的に主動軸の回転を停止させる。
極限タップ制限装置には、小型化をすることが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公昭５８−４８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、小型化をすることができる極限タップ制限装置および負荷時タップ切換器の電動操作装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の極限タップ制限装置は、送りねじ機構と、コマと、回転停止ユニットと、を持つ。送りねじ機構は、主動軸に連動して回転する送りねじ軸を含む。前記主動軸は、モータから負荷時タップ切換器へのトルク伝達経路に配置される。コマは、前記送りねじ機構により前記送りねじ軸の軸方向に移動する。回転停止ユニットは、前記負荷時タップ切換器の極限タップ位置に対応する前記軸方向の位置で前記コマに当接し、前記主動軸の回転を停止させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態の負荷時タップ切換器の電動操作装置の斜視図。
【図２】駆動機構部の斜視図。
【図３】実施形態の極限タップ制限装置の斜視図。
【図４】送りねじナット部の斜視図。
【図５】図４のＦ５−Ｆ５線におけるコマの断面図。
【図６】アームスライダ部の斜視図。
【図７】図６のＦ７−Ｆ７線におけるアームスライダ部の断面図。
【図８】実施形態の極限タップ制限装置の第１動作説明図。
【図９】実施形態の極限タップ制限装置の第２動作説明図。
【図１０】実施形態の極限タップ制限装置の第３動作説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態の極限タップ制限装置および負荷時タップ切換器の電動操作装置を、図面を参照して説明する。
図１は、実施形態の負荷時タップ切換器の電動操作装置の斜視図である。負荷時タップ切換器ＬＴＣは、運転状態において変圧器の巻数比（変圧比）を変えることで電圧を調整する装置である。電動操作装置１は、負荷時タップ切換器ＬＴＣのタップ位置を高位側（昇圧側）および低位側（降圧側）に切り換える。電動操作装置１は、主動軸１０を回転させることにより、伝動軸（不図示）を介して負荷時タップ切換器ＬＴＣの切換操作を行う。電動操作装置１は、筐体１ａと、駆動機構部２と、制御基板部３と、を有する。筐体１ａは、駆動機構部２および制御基板部３を収容する。制御基板部３は、駆動機構部２の動作を制御する。
【０００８】
図２は、駆動機構部の斜視図である。本願において、直交座標系のＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向が以下のように定義される。Ｚ方向は、主動軸１０の軸方向である。＋Ｚ方向は、主動軸第２プーリ２３から主動軸第１プーリ１３に向かう方向である。Ｘ方向は、送りねじ軸３２の軸方向である。＋Ｘ方向は、負荷時タップ切換器ＬＴＣ（図１参照）を低位側タップから高位側タップに切り換えるときに、送りねじ軸３２に沿って送りねじナット４２（図４参照）が進む方向である。Ｙ方向は、Ｘ方向およびＺ方向に垂直な方向である。＋Ｙ方向は、送りねじ軸３２から主動軸１０に向かう方向である。例えば、Ｚ方向は鉛直方向であり、Ｘ方向およびＹ方向は水平方向である。
【０００９】
駆動機構部２は、モータ５と、主動軸１０と、トルクリミッタ１２と、回転検出器１８と、極限タップ制限装置１５と、を有する。
モータ５の回転軸は、Ｚ方向と平行に配置される。モータ５の回転軸には、モータプーリ６が装着される。
【００１０】
主動軸１０は、モータ５から負荷時タップ切換器ＬＴＣ（図１参照）へのトルク伝達経路に配置される。主動軸１０は、モータ５の−Ｙ方向に配置される。主動軸１０の軸方向は、Ｚ方向と平行に配置される。主動軸１０の＋Ｚ方向には、主動軸第１プーリ１３が装着される。主動軸第１プーリ１３とモータプーリ６との間には、第１タイミングベルト８が掛け渡される。モータ５から、モータプーリ６、第１タイミングベルト８および主動軸第１プーリ１３を介して、主動軸１０へのトルク伝達が可能である。第１タイミングベルト８を利用することにより、トルク伝達経路の潤滑が不要になる。
【００１１】
トルクリミッタ１２は、外周側と内周側との間の伝達トルクを所定トルク以下に制限する。トルクリミッタ１２の外周側（入力側）は、主動軸第１プーリ１３に接続される。トルクリミッタ１２の内周側（出力側）は、主動軸１０に接続される。後述されるように、極限タップ制限装置１５は、主動軸１０の回転を停止させることが可能である。極限タップ制限装置１５が主動軸１０の回転を停止させているとき、モータ５から主動軸１０への伝達トルクが所定トルクに制限される。
【００１２】
回転検出器１８は、主動軸１０の−Ｚ方向の端部に配置される。回転検出器１８は、多回転絶対位置検出型の回転検出器（多回転型エンコーダ）である。多回転型エンコーダは、主動軸に対してｎ（ｎ＞１）倍の回転をする多回転部材を有する。多回転型エンコーダは、多回転部材の回転位置を検出することで、主動軸１０の回転位置を精度良く検出する。回転検出器１８は、主動軸１０の回転位置に相当する信号を制御基板部３（図１参照）に出力する。
【００１３】
図１に示される制御基板部３は、主動軸１０の回転位置に基づいて、負荷時タップ切換器ＬＴＣのタップ位置を把握する。負荷時タップ切換器ＬＴＣが極限タップ位置に到達したとき、制御基板部３は電気信号を出力してモータ５を停止させる。すなわち、電動操作装置１は、電気的に主動軸１０の回転を停止させる。回転検出器１８、制御基板部３またはモータ５が故障したとき、電気的な主動軸１０の回転停止が機能しない。極限タップ制限装置１５は、電気的な主動軸１０の回転停止が機能しないとき、機械的に主動軸１０の回転を停止させる。
【００１４】
極限タップ制限装置１５は、図２に示されるように、ユニットとして主動軸１０の−Ｙ方向に配置される。極限タップ制限装置１５は、一対のフレーム１６，１６を有する。極限タップ制限装置１５の構成要素は、一対のフレーム１６，１６に直接的または間接的に支持される。一対のフレーム１６，１６は、図１に示される電動操作装置１の筐体１ａに固定される。
【００１５】
図３は、実施形態の極限タップ制限装置の斜視図である。極限タップ制限装置１５は、動力伝達部２０と、送りねじ軸部３０と、送りねじナット部４０と、回転停止ユニット１５ａと、を有する。回転停止ユニット１５ａは、アームスライダ部５０と、回転停止機構１５ｂと、を有する。回転停止機構１５ｂは、ストッパ保持機構１５ｃと、ストッパ１００と、ストッパ受け１１０と、を有する。ストッパ保持機構１５ｃは、中継アーム７０と、第１アーム８０と、第２アーム９０と、を有する。
【００１６】
動力伝達部２０は、主動軸第２プーリ２３と、ウォーム軸２８と、ウォームプーリ２５と、第２タイミングベルト２４と、を有する。
主動軸第２プーリ２３は、主動軸１０に装着される。主動軸第２プーリ２３は、主動軸第１プーリ１３（図２参照）の−Ｚ方向に配置される。
ウォーム軸２８は、主動軸１０の−Ｙ方向に配置される。ウォーム軸２８の軸方向は、Ｚ方向と平行に配置される。ウォーム軸２８は、−Ｚ方向の端部にウォーム２９を有する。
ウォームプーリ２５は、ウォーム軸２８の＋Ｚ方向に装着される。
【００１７】
第２タイミングベルト２４は、主動軸第２プーリ２３とウォームプーリ２５との間に掛け渡される。主動軸１０から、主動軸第２プーリ２３、第２タイミングベルト２４およびウォームプーリ２５を介して、ウォーム軸２８にトルクが伝達される。主動軸１０の回転に伴って、ウォーム軸２８が回転する。第２タイミングベルト２４を利用することにより、トルク伝達経路の潤滑が不要になる。
【００１８】
送りねじ軸部３０は、送りねじ軸３２と、ウォームホイール３４と、を有する。
送りねじ軸３２は、ウォーム軸２８の−Ｙ方向に配置される。送りねじ軸３２の軸方向は、Ｘ方向と平行に配置される。送りねじ軸３２は、−Ｘ方向の領域に送りねじ３６を有する。送りねじ３６は、送りねじ軸３２の外周面に形成された雄ねじである。送りねじ３６の長さは、送りねじ軸３２の長さの半分以上である。送りねじ３６のＸ方向の両端部に、一対の軸受３１ａ，３１ｂが配置される。一対の軸受３１ａ，３１ｂは、送りねじ軸３２を支持する。
ウォームホイール３４は、送りねじ軸３２の＋Ｘ方向の端部付近に装着される。ウォームホイール３４は、ウォーム軸２８のウォーム２９と噛み合う。ウォーム軸２８の回転に伴って、送りねじ軸３２が回転する。
【００１９】
図４は、送りねじナット部の斜視図である。送りねじナット部４０は、送りねじナット４２と、コマ支持板４４（４４ａ，４４ｂ）と、コマ４８（４８ａ，４８ｂ）と、を有する。送りねじ軸部３０の送りねじ軸３２と、送りねじナット部４０の送りねじナット４２とにより、送りねじ機構４０ａが形成される。
【００２０】
送りねじナット４２は、送りねじ軸３２の送りねじ３６と噛み合う雌ねじを有する。送りねじナット４２は、雌ねじの＋Ｚ方向に貫通孔を有する。貫通孔は、送りねじナット４２をＸ方向に貫通する。貫通孔には、回転規制シャフト３７が挿入される。回転規制シャフト３７は、送りねじ軸３２と平行に並んで配置される。回転規制シャフト３７のＸ方向の両端部は、一対の軸受３１ａ，３１ｂに固定される。回転規制シャフト３７は、送りねじ軸３２の周方向における送りねじナット４２の回転を規制する。これにより、送りねじ軸３２が回転すると、送りねじナット４２はＸ方向に移動する。
【００２１】
負荷時タップ切換器ＬＴＣのタップ位置を高位側に切り換えるとき、主動軸１０は−Ｚ方向に向かって左回りに回転する。このとき、送りねじ軸３２は−Ｘ方向に向かって左回りに回転し、送りねじナット４２は＋Ｘ方向に移動する。すなわち、送りねじナット部４０の＋Ｘ方向が、負荷時タップ切換器ＬＴＣの高位側に対応する。逆に、送りねじナット部４０の−Ｘ方向が、負荷時タップ切換器ＬＴＣの低位側に対応する。
【００２２】
コマ支持板４４（４４ａ，４４ｂ）は、送りねじナット４２に固定される。コマ支持板４４は、送りねじナット４２の−Ｙ方向に配置される。コマ支持板４４は、ＸＺ平面と平行に配置される。コマ支持板４４は、高位側支持板４４ａと、低位側支持板４４ｂと、を有する。
【００２３】
高位側支持板４４ａは、送りねじナット４２の＋Ｘ方向に配置される。高位側支持板４４ａは、高位側支持板４４ａをＹ方向に貫通するコマ位置調整孔４５ａを有する。コマ位置調整孔４５ａは、Ｘ方向に伸びる長円形状に形成される。
低位側支持板４４ｂは、送りねじナット４２の−Ｘ方向に配置される。低位側支持板４４ｂは、コマ位置調整孔４５ａと同様のコマ位置調整孔４５ｂを有する。
【００２４】
コマ４８（４８ａ，４８ｂ）は、コマ支持板４４の−Ｙ方向に配置される。コマ４８は、Ｙ方向から見て矩形状に形成される。コマ（押圧コマ）４８は、高位側コマ４８ａと、低位側コマ４８ｂと、を有する。
高位側コマ４８ａは、立方体状に形成される。高位側コマ４８ａの＋Ｘ方向の表面は、ＹＺ平面と平行であり、後述される高位側アームのコマ受け部と当接する。
低位側コマ４８ｂは、高位側コマ４８ａと同様に形成される。
【００２５】
図５は、図４のＦ５−Ｆ５線におけるコマの断面図である。高位側コマ４８ａは、＋Ｙ方向に突出する取付軸４６ａを有する。取付軸４６ａは、コマ位置調整孔４５ａに挿入され、高位側支持板４４ａの＋Ｙ方向に突出する。取付軸４６ａの基端部は、コマ位置調整孔４５ａの内側に配置される。取付軸４６ａの基端部の断面は、矩形状に形成される。高位側支持板４４ａの＋Ｙ方向に突出する取付軸４６ａの外周には、雄ねじが形成される。高位側支持板４４ａの＋Ｙ方向には、コマ固定ナット４７ａが配置される。コマ固定ナット４７ａは、取付軸４６ａの雄ねじに装着される。これにより、高位側コマ４８ａが高位側支持板４４ａに固定される。
【００２６】
高位側コマ４８ａのＸ方向の位置は、以下のように調整される。負荷時タップ切換器ＬＴＣが高位側極限タップ位置に到達するとき、高位側コマ４８ａは＋Ｘ方向に移動して高位側アーム６０ａのコマ受け部６８ａに当接する。高位側アーム６０ａは、後述される第１アーム８０の係合凸部８８と第２アーム９０の係合凹部９３とが係合した状態でのコマ受け部６８ａと当接する。この当接が実現するように、高位側コマ４８ａがＸ方向の所定位置に配置される。高位側コマ４８ａのＸ方向の位置は、コマ位置調整孔４５ａに沿って変更可能である。高位側コマ４８ａは、Ｘ方向の所定位置で高位側支持板４４ａに固定される。
【００２７】
高位側コマ４８ａと同様に、低位側コマ４８ｂは取付軸４６ｂを有する。低位側コマ４８ｂは、コマ固定ナット４７ｂにより低位側支持板４４ｂに固定される。
負荷時タップ切換器ＬＴＣが低位側極限タップ位置に到達するとき、低位側コマ４８ｂは−Ｘ方向に移動して低位側アーム６０ｂのコマ受け部６８ｂに当接する。この当接が実現するように、低位側コマ４８ｂがＸ方向の所定位置に配置される。
【００２８】
図３に示されるように、回転停止ユニット１５ａは、極限タップ位置に対応するＸ方向の位置でコマ４８ａ，４８ｂに当接し、主動軸１０の回転を停止させることが可能である。回転停止ユニット１５ａは、アームスライダ部５０と、回転停止機構１５ｂと、を有する。
【００２９】
図６は、アームスライダ部の斜視図である。アームスライダ部５０は、基板５２と、スライダ５６と、高位側アーム６０ａと、低位側アーム６０ｂと、を有する。
基板５２は、送りねじナット部４０の−Ｙ方向に配置される。基板５２は、ＸＹ平面と平行に配置される。基板５２は、Ｘ方向を長手方向とする長板状に形成される。
【００３０】
スライダ５６は、基板５２の＋Ｚ方向の表面上に配置される。スライダ５６は、基板５２のＸ方向の中央部に配置される。基板５２のＸ方向の中央部には、基板５２をＺ方向に貫通するスリット５３が形成される。スリット５３は、Ｙ方向に伸びる長円形状に形成される。
【００３１】
図７は、図６のＦ７−Ｆ７線におけるアームスライダ部の断面図である。スライダ５６は、一対のガイドピン５７，５７を有する。一対のガイドピン５７，５７は、Ｙ方向に離間して配置される。一対のガイドピン５７，５７は、基板５２の−Ｚ方向からスリット５３を貫通してスライダ５６に固定される。一対のガイドピン５７，５７がスリット５３に沿って移動することにより、スライダ５６はＹ方向に移動可能である。スライダ５６は、スライダ５６をＺ方向に貫通するスライダ孔５９を有する。スライダ孔５９は、Ｙ方向に伸びる長方形状に形成される。スライダ孔５９には、後述される中継アーム７０の第１突起７２が挿入される。
【００３２】
高位側アーム６０ａは、図６に示されるように、基板５２およびスライダ５６の＋Ｚ方向に配置される。高位側アーム６０ａは、Ｚ方向から見てＬ字状に形成される。高位側アーム６０ａは、Ｘ方向に伸びる長アーム６２ａと、Ｙ方向に伸びる短アーム６７ａと、を有する。長アーム６２ａは、基板５２の−Ｙ方向の端辺に沿って配置される。短アーム６７ａは、基板５２の＋Ｘ方向の端辺に沿って配置される。長アーム６２ａの＋Ｘ方向の端部および短アーム６７ａの−Ｙ方向の端部が、高位側アーム６０ａの屈曲部である。高位側アーム６０ａの屈曲部には、アームピン６１が配置される。アームピン６１ａは、基板５２の＋Ｘ方向および−Ｙ方向の角部に固定される。高位側アーム６０ａは、Ｚ方向に伸びるアームピン６１ａを中心に回動可能である。
【００３３】
長アーム６２ａの−Ｘ方向の端部には、長アーム６２ａをＺ方向に貫通するアーム孔６３ａが形成される。アーム孔６３ａは、Ｘ方向に伸びる長円形状に形成される。図７に示されるように、スライダ５６の＋Ｚ方向には、スライダピン５８が配置される。スライダピン５８は、Ｚ方向と平行に配置される。スライダピン５８は、スライダ５６の−Ｙ方向のガイドピン５７に固定される。スライダピン５８は、長アーム６２ａのアーム孔６３ａの内側に配置される。
【００３４】
図６に示されるように、短アーム６７ａの＋Ｙ方向の端部には、コマ受け部６８ａが形成される。コマ受け部６８ａは、短アーム６７ａの＋Ｙ方向および−Ｘ方向の角部に形成された矩形状の切り欠きである。コマ受け部６８ａの−Ｘ方向の表面は、ＹＺ平面と平行であり、高位側コマ４８ａの＋Ｘ方向の表面と当接する。
【００３５】
高位側コマ４８ａは、コマ受け部６８ａを＋Ｘ方向に押す。高位側アーム６０ａは、アームピン６１ａを中心に、−Ｚ方向に向かって右回りに回動する。高位側アーム６０ａは、アーム孔６３ａに配置されたスライダピン５８を＋Ｙ方向に押す。これにより、スライダ５６が＋Ｙ方向に移動する。ここで、長アーム６２ａのＸ方向の長さは、短アーム６７ａのＹ方向の長さより長い。アーム孔６３ａの＋Ｙ方向への移動量は、コマ受け部６８ａの＋Ｘ方向への移動量より大きい。これにより、スライダ５６の＋Ｙ方向への移動量が、高位側コマの＋Ｘ方向への移動量に対して増幅される。
【００３６】
低位側アーム６０ｂは、基板５２のＸ方向の中心に配置されるＹＺ平面を対称面として、高位側アーム６０ａに対して略面対称に形成される。ただし、スライダピン５８の位置において、高位側アーム６０ａの−Ｘ方向の端部が＋Ｚ方向にオフセットして配置され、低位側アーム６０ｂの＋Ｘ方向の端部が−Ｚ方向にオフセットして配置される。これにより、高位側アーム６０ａと低位側アーム６０ｂとの干渉が回避される。
【００３７】
低位側コマ４８ｂは、低位側アーム６０ｂのコマ受け部６８ｂを−Ｘ方向に押す。低位側アーム６０ｂは、アームピン６１ｂを中心に、−Ｚ方向に向かって左回りに回動する。低位側アーム６０ｂは、アーム孔６３ｂ（図７参照）に配置されたスライダピン５８を＋Ｙ方向に押す。これにより、スライダ５６が＋Ｙ方向に移動する。
【００３８】
図３に示されるように、回転停止機構１５ｂは、スライダ５６のスライドにより主動軸１０の回転を停止させることが可能である。回転停止機構１５ｂは、ストッパ保持機構１５ｃと、ストッパ１００と、ストッパ受け１１０と、を有する。ストッパ保持機構１５ｃは、ストッパ１００を退避位置に保持し、スライダ５６のスライドにより前記保持を解除することが可能である。ストッパ保持機構１５ｃは、中継アーム７０と、第１アーム８０と、第２アーム９０と、を有する。
【００３９】
中継アーム７０は、図６に示されるように、アームスライダ部５０の＋Ｚ方向に配置される。中継アーム７０は、Ｚ方向に伸びる長板状に形成され、ＹＺ平面と平行に配置される。中継アーム７０のＺ方向の中心より−Ｚ方向に、アームピン７１が配置される。中継アーム７０は、Ｘ方向に伸びるアームピン７１を中心に回動可能である。中継アーム７０は、−Ｚ方向の端部に第１突起７２を有する。第１突起７２は、スライダ５６に形成されたスライダ孔５９に挿入される。中継アーム７０は、＋Ｚ方向の端部に第２突起７８を有する。第２突起７８は、後述される第１アーム８０の第１アーム孔８３に挿入される。
【００４０】
スライダ５６が＋Ｙ方向に移動すると、スライダ孔５９が第１突起７２を＋Ｙ方向に押す。中継アーム７０は、アームピン７１を中心に、−Ｘ方向に向かって左回りに回動する。第２突起７８は、第１アーム孔８３を−Ｙ方向に押す。ここで、アームピン７１から第２突起７８までの長さは、アームピン７１から第１突起７２までの長さより長い。第２突起７８の−Ｙ方向への移動量は、第１突起７２の＋Ｙ方向への移動量より大きい。これにより、第１アーム８０の−Ｙ方向への移動量が、スライダ５６の＋Ｙ方向への移動量に対して増幅される。
【００４１】
第１アーム８０は、図６に示されるように、中継アーム７０の＋Ｚ方向に配置される。第１アーム８０は、Ｚ方向から見てＬ字状に形成される。第１アーム８０は、Ｘ方向に伸びる短アーム８２と、Ｙ方向に伸びる長アーム８７と、を有する。短アーム８２の＋Ｘ方向の端部および長アーム８７の−Ｙ方向の端部が、第１アーム８０の屈曲部である。第１アーム８０の屈曲部には、アームピン８１が配置される。第１アーム８０は、Ｚ方向に伸びるアームピン８１を中心に回動可能である。
【００４２】
短アーム８２の−Ｘ方向の端部には、短アーム８２をＺ方向に貫通する第１アーム孔８３が形成される。第１アーム孔８３は、Ｙ方向に伸びる長方形状に形成される。第１アーム孔８３には、中継アーム７０の第２突起７８が挿入される。
長アーム８７の＋Ｙ方向の端部には、係合凸部８８が形成される。係合凸部８８は、＋Ｙ方向に向かって先細りの形状に形成される。係合凸部８８は、長アーム８７の＋Ｘ方向および＋Ｙ方向の角部を、−Ｘ方向および＋Ｙ方向の角部より＋Ｙ方向に延長して形成される。係合凸部８８の＋Ｙ方向の端辺は、Ｘ方向に対して傾斜する直線である。係合凸部８８は、後述される第２アーム９０の係合凹部９３と係合する。
【００４３】
長アーム８７の＋Ｘ方向には、弾性部材であるばね８４が配置される。ばね８４は、Ｘ方向に沿って配置される。ばね８４の−Ｘ方向の端部は、長アーム８７に接続される。ばね８４は、長アーム８７を＋Ｘ方向に付勢する。ばね８４は、第１アーム８０の係合凸部８８を、第２アーム９０の係合凹部９３と係合した状態に保持する。
【００４４】
中継アーム７０の第２突起７８が−Ｙ方向に移動すると、第２突起７８が第１アーム孔８３を−Ｙ方向に押す。第１アーム８０は、アームピン８１を中心に、−Ｚ方向に向かって左回りに回動する。第１アーム８０は、ばね８４の付勢力に抗って回動する。係合凸部８８は、−Ｘ方向に移動して、第２アーム９０の係合凹部９３から離脱する。これにより、係合凸部８８と係合凹部９３との係合が解除される。
【００４５】
第２アーム９０は、図３に示されるように、第１アーム８０の＋Ｘ方向に配置される。第２アーム９０は、Ｘ方向に伸びる長板状に形成され、ＸＹ平面と平行に配置される。第２アーム９０のＸ方向の中央部には、アームピン９１が配置される。第２アーム９０は、Ｚ方向に伸びるアームピン９１を中心に回動可能である。
【００４６】
第２アーム９０の−Ｘ方向の端部には、係合凹部９３が形成される。係合凹部９３は、第１アーム８０の係合凸部８８の外形に倣って、係合凸部８８を覆うように形成される。第２アーム９０の−Ｘ方向の先端部は、係合凸部８８の＋Ｙ方向の先端部より、−Ｘ方向および−Ｙ方向に配置される。これにより、係合凸部８８と係合凹部９３とが係合状態に保持される。
第２アーム９０の＋Ｘ方向の端部には、切り欠き９８が形成される。切り欠き９８は、第２アーム９０のＹ方向の中央に、矩形状に形成される。切り欠き９８は、ストッパ１００のストッパピン１０３と係合する。
【００４７】
ストッパ１００は、図３に示されるように、第２アーム９０の＋Ｘ方向、＋Ｙ方向および＋Ｚ方向に配置される。ストッパ１００は、主動軸１０と同じＸ方向の位置に配置される。ストッパ１００は、Ｙ方向に伸びる直方体状に形成される。図２に示されるように、ストッパ１００の＋Ｘ方向および−Ｘ方向には、Ｙ方向に伸びるストッパガイド１０６が配置される。ストッパ１００は、ストッパガイド１０６に沿ってＹ方向に移動可能である。ストッパ１００の＋Ｚ方向の面には、復帰レバー１０９が立設される。後述されるように、復帰レバー１０９は、電動操作装置１を平常動作可能な状態に復帰させる作業に使用される。
【００４８】
図３に示されるように、ストッパ１００の−Ｙ方向の端部には、ストッパピン１０３が設置される。ストッパピン１０３は、ストッパ１００の−Ｚ方向に突出する。ストッパピン１０３は、第２アーム９０の切り欠き９８に係合する。ストッパ１００の−Ｚ方向には、弾性部材であるばね１０４が配置される。ばね１０４は、Ｙ方向に沿って伸びる。ばね１０４の−Ｙ方向の端部は、ストッパピン１０３に接続される。ばね１０４は、ストッパピン１０３およびストッパ１００を＋Ｙ方向に付勢する。
【００４９】
ストッパ１００の＋Ｙ方向の端部付近には、係合凹部１０８が形成される。係合凹部１０８は、ストッパ１００のＸ方向の両端部から中央部に向かって窪む。係合凹部１０８の＋Ｙ方向には、ストッパ１００の＋Ｘ方向および−Ｘ方向に突出する凸部が形成される。
【００５０】
ストッパ受け１１０は、主動軸１０に装着される。ストッパ受け１１０は、ストッパ１００と同じＺ方向の位置に配置される。ストッパ受け１１０は、円盤状に形成され、外周上の２か所に切り欠き１１２を有する。ストッパ受け１１０の周方向における切り欠き１１２の幅は、ストッパ１００のＸ方向の幅より大きい。ストッパ受け１１０の径方向における切り欠き１１２の外側端部には、切り欠き１１２の開口幅を周方向に縮小するように係合凸部１１３が形成される。ストッパ受け１１０の径方向における係合凸部１１３の内側には、切り欠き１１２を周方向に拡大するように凹部が形成される。
【００５１】
第１アーム８０の係合凸部８８と第２アーム９０の係合凹部９３とが係合した状態では、第２アーム９０の切り欠き９８がストッパピン１０３を−Ｙ方向に保持する。第２アーム９０は、ばね１０４の付勢力に抗って、ストッパピン１０３を−Ｙ方向に保持する。これにより、ストッパ１００は、ストッパ受け１１０から−Ｙ方向に退避した位置に保持される。ストッパ１００は、主動軸１０の回転を許容する退避位置に配置される。
【００５２】
係合凸部８８が−Ｘ方向に移動して係合凹部９３から離脱すると、係合状態が解除される。これにより、第２アーム９０が回動可能な状態になる。第２アーム９０の切り欠き９８は、ストッパピン１０３と係合している。ストッパピン１０３は、ばね１０４により＋Ｙ方向に付勢される。第２アーム９０は、ばね１０４の付勢力により、アームピン９１を中心に、−Ｚ方向に向かって左回りに回動する。ストッパピン１０３およびストッパ１００は、ばね１０４の付勢力により、＋Ｙ方向に移動する。ストッパ受け１１０は、主動軸１０とともに回転している。ストッパ１００は、ストッパ受け１１０の切り欠き１１２に進入する。ストッパ１００の係合凹部１０８が、ストッパ受け１１０の係合凸部１１３に係合する。ストッパ１００は、主動軸１０の回転を停止させる停止位置に配置される。これにより、ストッパ受け１１０および主動軸１０の回転が停止する。
【００５３】
極限タップ制限装置１５の動作について説明する。ここでは、極限タップ制限装置１５が負荷時タップ切換器ＬＴＣを高位側極限タップ位置において停止させる動作を例にして説明する。
【００５４】
図１に示される電動操作装置１において、制御基板部３がモータ５を回転させる。制御基板部３は、負荷時タップ切換器ＬＴＣのタップ位置が高位側にシフトする方向に、モータ５を回転させる。モータ５のトルクは、図２に示されるモータプーリ６、第１タイミングベルト８および主動軸第１プーリ１３を介して、トルクリミッタ１２の外周側（入力側）に伝達される。トルクリミッタ１２の内周側（出力側）には主動軸１０が接続され、主動軸１０に負荷時タップ切換器ＬＴＣが接続される。負荷時タップ切換器ＬＴＣの負荷トルクは、トルクリミッタの制限トルク（所定トルク）より小さい。そのため、トルクリミッタ１２を介してトルクが伝達され、主動軸１０が回転する。
【００５５】
主動軸１０の回転により、図１に示される負荷時タップ切換器ＬＴＣのタップ位置が高位側にシフトする。例えば、主動軸１０が３３回転すると、負荷時タップ切換器ＬＴＣのタップ位置が１段階シフトする。制御基板部３は、回転検出器１８により検出した主動軸１０の回転位置に基づいて、負荷時タップ切換器ＬＴＣのタップ位置を把握する。制御基板部３は、負荷時タップ切換器ＬＴＣのタップ位置が１段階シフトする度に、モータ５を停止させる。負荷時タップ切換器ＬＴＣが高位側極限タップ位置に到達したとき、制御基板部３は電気信号を出力してモータ５を停止させる。すなわち、電動操作装置１は、電気的に主動軸１０の回転を停止させる。
極限タップ制限装置１５は、電気的な主動軸１０の回転停止が機能しないとき、機械的に主動軸１０の回転を停止させる。
【００５６】
図３に示されるように、主動軸１０の回転により、主動軸第２プーリ２３、第２タイミングベルト２４およびウォームプーリ２５を介して、ウォーム軸２８が回転する。ウォーム軸２８の回転により、ウォームホイール３４を介して、送りねじ軸３２が回転する。例えば、主動軸１０が３３回転すると、送りねじ軸３２が１回転する。送りねじ軸３２の回転により、送りねじナット４２がＸ方向に移動する。タップ位置を高位側にシフトさせる方向に主動軸１０が回転するとき、送りねじナット４２は＋Ｘ方向に移動する。
【００５７】
図８は、実施形態の極限タップ制限装置の第１動作説明図である。送りねじナット４２に連結された高位側コマ４８ａは、送りねじナット４２と共に＋Ｘ方向に移動する。負荷時タップ切換器ＬＴＣが高位側極限タップ位置に到達するとき、高位側コマ４８ａは、高位側アーム６０ａのコマ受け部６８ａに当接する。負荷時タップ切換器ＬＴＣが高位側極限タップ位置に到達しても、電気的な主動軸１０の回転停止が機能しないとき、主動軸１０は回転を続ける。高位側コマ４８ａは、さらに＋Ｘ方向に移動し、コマ受け部６８ａを＋Ｘ方向に押す。高位側アーム６０ａは、アームピン６１ａを中心に、−Ｚ方向に向かって右回りに回動する。高位側アーム６０ａは、スライダピン５８を＋Ｙ方向に押す。これにより、スライダ５６が＋Ｙ方向に移動する。
【００５８】
スライダ５６が＋Ｙ方向に移動すると、中継アーム７０は、アームピン７１を中心に、−Ｘ方向に向かって左回りに回動する。中継アーム７０に連動して、第１アーム８０は、アームピン８１を中心に、−Ｚ方向に向かって左回りに回動する。第１アーム８０の係合凸部８８は、ばね８４の付勢力により、第２アーム９０の係合凹部９３と係合した状態に保持されている。第１アーム８０は、ばね８４の付勢力に抗って回動する。
【００５９】
図９は、実施形態の極限タップ制限装置の第２動作説明図である。第１アーム８０の係合凸部８８は、第２アーム９０の係合凹部９３と係合している。第２アーム９０の切り欠き９８は、ストッパ１００のストッパピン１０３と係合している。ストッパ１００は、ストッパ受け１１０から−Ｙ方向に退避した退避位置に保持される。
第１アーム８０が回動すると、係合凸部８８は−Ｘ方向に移動する。図９は、係合凸部８８が係合凹部９３から離脱する直前の状態を示している。
【００６０】
図１０は、実施形態の極限タップ制限装置の第３動作説明図である。第１アーム８０がさらに回動すると、第１アーム８０の係合凸部８８が第２アーム９０の係合凹部９３から離脱する。これにより、係合凸部８８と係合凹部９３との係合が解除されて、第２アーム９０が回動可能な状態になる。第２アーム９０の切り欠き９８は、ストッパピン１０３と係合している。ストッパピン１０３は、ばね１０４により＋Ｙ方向に付勢される。第２アーム９０は、ばね１０４の付勢力により、アームピン９１を中心に、−Ｚ方向に向かって左回りに回動する。ストッパピン１０３およびストッパ１００は、ばね１０４の付勢力により、＋Ｙ方向に移動する。ストッパ受け１１０は、主動軸１０とともに回転している。ストッパ１００は、ストッパ受け１１０の切り欠き１１２に進入する。ストッパ１００の係合凹部１０８が、ストッパ受け１１０の係合凸部１１３と係合する。ストッパ１００は、主動軸１０の回転を停止させる停止位置に配置される。以上により、極限タップ制限装置１５は、機械的に主動軸１０の回転を停止させる。
【００６１】
負荷時タップ切換器ＬＴＣが高位側極限タップ位置に到達してから、高位側極限タップ位置の１段階高位のタップ位置に到達する前に、主動軸１０の回転が停止される。例えば、高位側極限タップ位置に到達してから、主動軸１０が約５回転した時点で、主動軸１０の回転が停止される。これにより、負荷時タップ切換器ＬＴＣが高位側極限タップ位置を越えたタップ位置に切り換えられることがない。
【００６２】
極限タップ制限装置１５が主動軸１０の回転を停止させても、電動操作装置１のモータ５は回転を続ける。この場合でも、図２に示されるトルクリミッタ１２が、モータ５から主動軸１０へのトルク伝達を所定トルクに制限する。これにより、主動軸１０の回転を停止させている極限タップ制限装置１５に対して過大なトルクが作用するのを抑制できる。
【００６３】
極限タップ制限装置１５が機械的に主動軸１０の回転を停止させた後に、電動操作装置１を平常動作可能な状態に復帰させる作業について説明する。
作業者が、図２に示される復帰レバー１０９を操作して、ストッパ１００を−Ｙ方向に移動させる。図９に示されるように、第２アーム９０は、アームピン９１を中心に、−Ｚ方向に向かって右回りに回動する。作業者は、負荷時タップ切換器ＬＴＣのタップ位置が低位側にシフトする方向に、モータ５または手動により主動軸１０を回転させる。これにより、高位側コマ４８ａが−Ｘ方向に移動して、高位側アーム６０ａのコマ受け部６８ａから離れる。高位側アーム６０ａ、スライダ５６、中継アーム７０および第１アーム８０は、回動または移動可能な状態になる。第１アーム８０は、ばね８４の付勢力により、アームピン８１を中心に、−Ｚ方向に向かって右回りに回動する。これにより、第１アーム８０の係合凸部８８が、第２アームの係合凹部９３に係合する。ストッパ１００は、ストッパ受け１１０から−Ｙ方向に退避した退避位置に保持される。以上により、電動操作装置１が平常動作可能な状態に復帰する。
【００６４】
以上に詳述されたように、実施形態の極限タップ制限装置１５は、送りねじ機構４０ａと、コマ４８ａ，４８ｂと、回転停止ユニット１５ａと、を持つ。送りねじ機構４０ａは、主動軸１０に連動して回転する送りねじ軸３２を含む。主動軸１０は、モータ５から負荷時タップ切換器ＬＴＣへのトルク伝達経路に配置される。コマ４８ａ，４８ｂは、送りねじ機構４０ａにより送りねじ軸３２の軸方向に移動する。回転停止ユニット１５ａは、負荷時タップ切換器ＬＴＣの極限タップ位置に対応する前記軸方向の位置でコマ４８ａ，４８ｂに当接し、主動軸１０の回転を停止させることが可能である。
【００６５】
送りねじ機構４０ａによりコマ４８ａ，４８ｂを移動させて主動軸１０の回転を停止させるので、極限タップ制限装置１５が小型化される。コマ４８ａ，４８ｂのＸ方向の位置の調整のみにより主動軸１０の回転停止のタイミングが調整されるので、極限タップ制限装置１５の調整作業が容易になる。
【００６６】
極限タップ制限装置１５は、モータ５から主動軸１０へのトルク伝達を制限するトルクリミッタ１２を有する。
極限タップ位置において、極限タップ制限装置１５は主動軸１０の回転を停止させる。このとき、トルクリミッタ１２はモータ５から主動軸１０への伝達トルクを所定トルクに制限する。これにより、極限タップ制限装置１５に過大なトルクが作用するのを抑制できる。なお、トルクリミッタ１２が伝達トルクを制限するのは、極限タップ位置に到達してもモータ５が停止しない異常時のみである。
【００６７】
これにより、極限タップ位置に到達してもモータ５が停止しない異常時に、モータ５から主動軸１０へのトルク伝達を遮断することが不要になる。これに伴って、トルク伝達を遮断するための滑り機構が不要になる。モータ５の回転方向を反転させてタップ切換の進行方向を反転させる場合でも、主動軸１０は滑り機構を介することなく回転する。そのため、滑り機構の摩擦による消耗を考慮する必要がない。また、滑り機構の摩擦バランスを考慮する必要がない。すなわち、滑り機構の部品の精度への特別な配慮が不要である。また、極限タップ制限装置１５の組み立てが容易になる。したがって、極限タップ制限装置１５の信頼性が向上し、製造コストが抑制される。
【００６８】
コマ４８ａ，４８ｂは、高位側コマ４８ａと、低位側コマ４８ｂと、を有する。回転停止ユニット１５ａは、高位側アーム６０ａと、低位側アーム６０ｂと、スライダ５６と、回転停止機構１５ｂと、を有する。高位側アーム６０ａは、負荷時タップ切換器ＬＴＣの高位側極限タップ位置に対応するＸ方向の位置で高位側コマ４８ａに当接し、回動可能である。低位側アーム６０ｂは、負荷時タップ切換器ＬＴＣの低位側極限タップ位置に対応するＸ方向の位置で低位側コマ４８ｂに当接し、回動可能である。スライダ５６は、高位側アーム６０ａおよび低位側アーム６０ｂに係合する。スライダ５６は、高位側アーム６０ａおよび低位側アーム６０ｂの回動に伴ってスライド可能である。回転停止機構１５ｂは、スライダ５６のスライドにより主動軸１０の回転を停止させることが可能である。
これにより、高位側極限タップ位置および低位側極限タップ位置において、スライダ５６および回転停止機構１５ｂの動作が同じになる。したがって、極限タップ制限装置１５の調整作業が容易になる。
【００６９】
高位側アーム６０ａは、短アーム６７ａと、長アーム６２ａと、を有する。短アーム６７ａは、高位側回動中心であるアームピン６１ａから高位側コマ４８ａとの当接位置であるコマ受け部６８ａにかけて伸びる。長アーム６２ａは、アームピン６１ａからスライダ５６との係合位置であるアーム孔６３ａにかけて伸びる。長アーム６２ａは、短アーム６７ａより長い。
低位側アーム６０ｂは、短アーム６７ｂと、長アーム６２ｂと、を有する。短アーム６７ｂは、低位側回動中心であるアームピン６１ｂから低位側コマ４８ｂとの当接位置であるコマ受け部６８ｂにかけて伸びる。長アーム６２ｂは、アームピン６１ｂからスライダ５６との係合位置であるアーム孔６３ｂにかけて伸びる。長アーム６２ｂは、短アーム６７ｂより長い。
これにより、高位側コマ４８ａの移動量が小さくても、低位側コマ４８ｂの移動量が小さくても、スライダ５６の移動量が大きくなる。したがって、回転停止機構１５ｂの動作の精度が向上する。
【００７０】
回転停止機構１５ｂは、ストッパ１００と、ストッパ保持機構１５ｃと、を有する。ストッパ１００は、主動軸１０の回転を停止させる停止位置と、主動軸１０の回転を許容する退避位置との間を移動可能である。ストッパ１００は、停止位置に向かって付勢される。ストッパ保持機構１５ｃは、ストッパ１００を退避位置に保持し、スライダ５６のスライドによりストッパ１００の保持を解除することが可能である。
ストッパ１００は、主動軸１０の回転を停止させる停止位置に向かって付勢される。ストッパ保持機構１５ｃによるストッパ１００の保持が解除されると、ストッパ１００は瞬時に停止位置に移動して主動軸１０の回転を停止させる。これにより、極限タップ制限装置１５の動作の精度が向上する。
【００７１】
ストッパ保持機構１５ｃは、第１アーム８０と、第２アーム９０と、を有する。第２アーム９０は、ストッパ１００と係合する。第１アーム８０は、第２アーム９０と係合した状態でストッパ１００を退避位置に保持する。第１アーム８０は、第２アーム９０との係合を保持する方向に付勢される。第１アーム８０は、スライダ５６のスライドにより第２アーム９０との係合を解除することが可能である。
これにより、ストッパ保持機構１５ｃは、ストッパ１００を退避位置に安定した状態で保持できる。ストッパ保持機構１５ｃは、スライダ５６のスライドにより、ストッパ１００の退避位置での保持を解除することが可能になる。
【００７２】
実施形態の負荷時タップ切換器ＬＴＣの電動操作装置１は、モータ５と、主動軸１０と、前述された極限タップ制限装置１５と、を有する。主動軸１０は、モータ５から負荷時タップ切換器ＬＴＣへのトルク伝達経路に配置される。
極限タップ制限装置１５は、小型のユニットとして主動軸１０の近くに配置される。これにより、負荷時タップ切換器ＬＴＣの電動操作装置１が小型化される。
【００７３】
電動操作装置１は、主動軸１０の回転位置を検出する多回転絶対位置検出型の回転検出器１８を有する。
多回転絶対位置検出型の回転検出器１８は、主動軸１０の回転位置を精度良く検出する。そのため、主動軸１０の停止精度が向上する。これにより、極限タップ位置における極限タップ制限装置１５の動作の精度が向上する。
【００７４】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、送りねじ機構４０ａと、コマ４８ａ，４８ｂと、を持つ。これにより、極限タップ制限装置を小型化することができる。
【００７５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７６】
ＬＴＣ…負荷時タップ切換器、１…電動操作装置、５…モータ、８…第１タイミングベルト、１０…主動軸、１２…トルクリミッタ、１５…極限タップ制限装置、１５ａ…回転停止ユニット、１５ｂ…回転停止機構、１５ｃ…ストッパ保持機構、１８…回転検出器、３２…送りねじ軸、４０ａ…送りねじ機構、４８ａ…高位側コマ、４８ｂ…低位側コマ、５６…スライダ、６０ａ…高位側アーム、６０ｂ…低位側アーム、６２ａ…長アーム（高位側長アーム）、６２ｂ…長アーム（低位側長アーム）、６７ａ…短アーム（高位側短アーム）、６７ｂ…短アーム（低位側短アーム）、８０…第１アーム、９０…第２アーム、１００…ストッパ。
【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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【図１０】
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【国際調査報告】
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