JP4045709B2

JP4045709B2 - 回路しゃ断器の熱動形過負荷引外し装置

Info

Publication number: JP4045709B2
Application number: JP35464999A
Authority: JP
Inventors: 勝典久保山; 直司内田; 永廣　　勇; 幸司樺澤; 直義小野寺
Original assignee: Fuji Electric FA Components and Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric FA Components and Systems Co Ltd
Priority date: 1999-04-02
Filing date: 1999-12-14
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2019-12-14
Also published as: CN1591732A; CN100466136C; TW444219B; CN1275786A; JP2000348597A; CN1201362C

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線用しゃ断器，電磁接触器などを対象に、電動機などの過電流保護，および欠相保護を行う回路しゃ断器に組み込んだバイメタル式の熱動形過負荷引外し装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、バイメタル式の熱動形過負荷引外し装置の従来例として、電磁接触器（３相用）に組合せて使用するサーマルリレーの全体構成，およびその主要部構造を図１０，図１１に示す。図１０において、１はケース、２はＵ，Ｖ，Ｗの各相に対応するバイメタル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗ，および各相のバイメタルに巻装して主回路電流を通流するヒータ４からなるヒートエレメント部、５はバイメタルの湾曲変位に従動する差動シフタ機構、６は接点機構、７は差動シフタ機構５に連動して接点機構６を開閉動作する反転ばね機構である。
【０００３】
ここで、各相のバイメタル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗは左右一列に等間隔で並び、その一端（図示の上端）が支持金具８を介してケース１に固定支持されている。一方、差動シフタ機構５は図１１で示すように、バイメタル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗの配列に沿ってその両側に布設した板状の第１シフタ（押しシフタ）５Ｉ，第２シフタ（引きシフタ）５II，およびシフタ５Ｉと５IIとの間に跨がって回動自在にリンク結合した作動レバー（釈放レバー）５III との組立体としてなり、第１シフタ５Ｉ，第２シフタ５IIからは各相のバイメタル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗの作動端となる先端部３ａを挟んで左右両側に対峙するようにＬ字形に屈曲した腕部５ａ，５ｂが側方に突き出している。また、かかる引外し装置の組立手順は、先にバイメタル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗをケース１に組み込み、その後に差動シフタ機構５を挿入して各相のバイメタル先端部に連繋させるように組み立てている。
【０００４】
かかる過電流引外し装置の動作は周知であり、主回路に過負荷電流が流れるとヒータ４の発熱によりバイメタル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗが湾曲変位して第１シフタ５Ｉを左方向に押し、これにより作動レバー５III が図１０の反転ばね機構７を反転させて接点機構６の接点を切換動作させる。また、主回路に欠相事故が発生した場合には、欠相の生じた相のバイメタル (湾曲変位しない) が第２シフタ５IIを待機位置に拘束保持したまま他相のバイメタルが第１シフタ５Ｉを左方向に押す。これにより、第１，第２シフタ５Ｉ，５IIの差動により作動レバー５III が反時計方向に揺動して前記と同様な接点切換え動作を行う。
【０００５】
なお、配線用回路しゃ断器に組み込んだ熱動形過負荷引外し装置では、前記したバイメタルの湾曲変位に従動する差動シフタ機構の動きで主回路接触子を閉極位置に拘束保持している開閉機構のラッチ受けを釈放し、主回路接触子を引外し動作させるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記した従来の構成では、各相のバイメタル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗ，および差動シフタ機構５を樹脂ケース１に組付けた製品の組立状態で、バイメタルの先端部３ａと第１，第２シフタ５Ｉ，５IIの腕部５ａ，５ｂの間に遊び間隙となるギャップｄ，ｅが残っていると、バイメタルに撓みロスが生じてバイメタルの変位量が正確に差動シフタ機構５に伝達されない。また、製品の組立工程でバイメタルの取付け姿勢（傾き），組立誤差などに起因してバイメタル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗの相間ピッチにばらつきが生じると、その動作特性が影響を受けて引外し装置が仕様通りに動作しなくなるおそれがある。
【０００７】
そこで、従来では製品組立後に行う検査工程で、図１１で表わすように基準点Ｏから各相のバイメタル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗの先端３ａまでの距離ａ，ｂ，ｃ，および第１，第２シフタ５Ｉ，５IIの腕部５ａ，５ｂと各相のバイメタル先端部３ａとの間に残存しているギャップｄ，ｅを測定し、このギャップが許容範囲を超えている場合には所定の位置精度（例えば±０．２mm）に納まるようにバイメタル３ｕ，３ｖ，３ｗを支持している支持金具８を折り曲げ矯正するなどして各相のバイメタル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗの先端とシフタＩ，IIの腕部５ａ，５ｂとの間のギャップｄ，ｅが許容範囲内に収まるようにギャップ調整を行っている。
【０００８】
しかしながら、バイメタルの支持金具８を折り曲げ矯正するには製品を組立ラインから別のラインに移して作業を行う必要があってギャップ調整に手間がかかるほか、折り曲げ矯正後も支持金具８のスプリングバックが生じるなどしてギャップ調整を高精度で行うことが困難であり、その改善策が強く望まれている。
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は前記課題を解決し、各相のバイメタル取付け姿勢，組立誤差などに起因する相間ピッチの誤差を製品の組立工程で巧みに吸収，修正し、バイメタル／シフタ間の相対的な位置精度を確保できるように改良した回路しゃ断器の熱動形過負荷引外し装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、過負荷電流，および欠相の検出手段として主回路の各相に対応するバイメタル，および各相のバイメタルの作動端に対向させた差動シフタ機構を備え、該シフタ機構の動作により接触子開閉機構に連係させたラッチ受けを釈放位置に移動して主回路の接触子を開極させるようにした回路しゃ断器の熱動形過負荷引外し装置であり、前記差動シフタ機構が前後一列に並ぶ各相バイメタルに沿ってその両側に布設した第１，第２のシフタと、第１，第２シフタの間に跨がってリンク結合した作動レバーとからなり、かつ第１，第２のシフタからそれぞれ側方に突き出した腕部を各相のバイメタル先端部を挟んでその両側に対峙させたものにおいて、
前記第１のシフタと第２のシフタは分割されており、該第１および第２シフタの腕部の初期寸法を、トリミング領域となる延長部を含めて各シフタの腕部先端部分が互いに重なり合う長さに設定し、回路しゃ断器に組み込んだバイメタルの組立位置データを基に、前記第１，第２シフタの腕部先端をトリミングしてその相互間にバイメタルの板厚に相応した間隔を形成する（請求項１）ことにより、回路しゃ断器の熱動形過負荷引外し装置を製造する。
また前記第１，および第２シフタは、プレス加工によるトリミングが可能なプラスチック成形品で構成する（請求項２）、あるいはその腕部の延長部分に薄い金属板をインサート成形したプラスチック成形品で構成する（請求項３）ことができる。
【００１３】
これにより、回路しゃ断器に組み込んだ各相のバイメタル取付け姿勢，組立誤差などに起因する相間ピッチのばらつきを製品の組立工程で個々に吸収し、バイメタル／シフタ間の相対的な位置精度を確保できる。特に、シフタの腕部に薄い金属板をインサート成形することで、トリミングの精度向上化が図れる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示実施例に基づいて説明する。なお、各実施例の図中で図１１に対応する部材には同じ符号を付して説明は省略する。
〔実施例１〕
図１〜図５は本発明の一実施例を示すものであり、まず装置全体の組立構造を図１(a) 〜(c) に示す。なお、図示例はケース９に、主回路の各相に対応するバイメタル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗ、差動シフタ機構５、主回路接触子の開閉機構部１０、差動シフタ機構５の作動レバー５III と開閉機構部１０のラッチ受け１１との間を連繋する連桿を兼ねた補償バイメタル１２，および可調整ダイヤル１３を組付けて構成した配線用しゃ断器用の過負荷引外しユニットを示しており、当該ユニットは主回路端子，接触子機構などを装備した回路しゃ断器の本体に組み込んで使用される。
【００１５】
ここで、各相のバイメタル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗ，および差動シフタ機構５は基本的に図１１と同様であるが、バイメタル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗ（図示例ではバイメタルの下端が支持金具８を介してユニットケース９に支持されている）はその下端が支持金具８を介してケース９に組付けられており、バイメタルの作動端となる上部側の先端部３ａには本発明によるアダプタ１４（アダプタの詳細構造については後記する）が新たに追加装備されている。
【００１６】
一方、前記した補償バイメタル１２はヘアピン状になり、その一端がユニットケース９に前記可調整ダイヤル１３と組合せて組付けたホルダ部部品９ａに支軸１２ａを介して回動可能に軸支されており、他端が差動シフタ機構５の作動レバー５III の先端に対向している。また、補償バイメタル１２には駆動片１２ｂが取付けてあり、該駆動片１２ｂがラッチ受け１１を釈放位置に駆動して開閉機構部１０をトリップ動作させるようにしている。
【００１７】
かかる構成で、過電流の通電，ないし欠相発生に伴うバイメタル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗの湾曲変位で差動シフタ機構５の作動レバー５III が作動すると、作動レバー５III が補償バイメタル１２の先端を左方に押す。これにより、補償バイメタル１２は支軸１２ａを中心に時計方向に回動してラッチ受け１１を釈放位置に押し、開閉機構部１０のラッチを釈放する。その結果、開閉機構１０がトリップしてしゃ断器本体の主回路接触子が開極動作する。
【００１８】
次に、前記したアダプタ１４の構造について述べる。アダプタ１４は図４(a) 〜(c) で示すように金属のプレス加工品，もしくはプラスチック成形品として作られた角形のリング状枠体であり、バイメタル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗの頂部に形成した狭幅な突起３ｂに圧入して締まり嵌め式に固定されている。ここで、図４(b) に表したアダプタ１４の各寸法ｐ，ｑ，ｒは次のように設定する。まず、外形幅ｐは差動シフタ機構５の第１シフタ５Ｉの腕部５ａと第２シフタ５IIの腕部５ｂとの間の間隔に合わせ、内形幅ｑは後記のようにバイメタルの相間ピッチ誤差を見込んでバイメタルの板厚よりも０．５mm程度大きい寸法に定めてある。また、寸法ｒはバイメタルの頂部に形成した突起３ｂの幅よりも締めしろ分だけ狭く設定しておく。そして、バイメタル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗに対し、前記アダプタ１４が図示の組立位置で差動シフタ機構５の第１シフタ５Ｉの腕部５ａと第２シフタ５IIの腕部５ｂとの間の間隔に殆ど隙間なく納まるような位置に位置決めして装着される。
【００１９】
次に、製品の組立工程で行うアダプタの装着手順を図２，図３で説明する。すなわち、ユニットケース９にバイメタル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗ，開閉機構部１０，ラッチ受け１１，補償バイメタル１２の各部品を組付けた組立段階で、差動シフタ機構５をセットする前にアダプタ１４を装着する。この場合に、組立後の状態で図１で述べたバイメタル／差動シフタ機構の相対位置関係が正しく再現できるように、例えばユニットケース９に組付けられているラッチ受け１１を計測基準点Ｏとして利用し、この基準点Ｏから各相のバイメタル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗに装着するアダプタ１４の後端面位置までの基準距離Ａ，Ｂ，Ｃ（距離Ｂはバイメタルの相間ピッチ）を定め、アダプタの装着時には組立製品ごとに前記基準距離と一致するようにアダプタ１４を位置決めしてバイメタル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗの頂部突起３ｂに圧入して固定する。これにより、図３で示すようにバイメタル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗの取付姿勢の傾きなどに起因して各相バイメタルの先端位置と所定の相間ピッチに対応した基準位置との間にずれ（誤差）ｔ_1,ｔ_2,ｔ₃が生じていても、この誤差分がアダプタ１４の枠内幅ｑ（図４(b) 参照）の範囲で吸収される。
【００２０】
なお、実際の組立工程では、自動組立用ロボットのハンドリングヘッドに３個のアダプタ１４を所定の相間ピッチに合わせて吸着保持しておき、前記のようにケース９に組付けたラッチ受け１１を計測基準点Ｏとして吸着保持した各アダプタ１４が前記の距離Ａ，Ｂ，Ｃと一致する位置にハンドリングヘッドを移動して位置決めし、続いてハンドリングヘッドを下降操作して各アダプタ１４を一括してバイメタル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗの頂部突起３ｂに圧入する。
【００２１】
これにより、続く組立工程で差動シフタ機構５を組付けた状態では、図１で示すように各相のバイメタル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗがアダプタ１４を介して第１シフタ５Ｉの腕部５ａと第２シフタ５IIの腕部５ｂの端面と殆ど隙間なく当接し合うようになる。したがって、製品の組立後は従来のような手間のかかる調整作業が不要であり、しかも実使用時における過負荷電流の通電時にはバイメタルの湾曲変位が撓みロスなく差動シフタ機構５に伝達して安定した動作特性が得られる。
【００２２】
次に、前記アダプタに関する応用実施例を図５(a) 〜(c) に示す。すなわち、この実施例においては、先記した角形のリング状枠体としてなるアダプタ１４（図４参照）に代えて、平板状のアダプタ１５がバイメタル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗの頂部に接着固定されている。なお、アダプタ１５の外形幅ｐは図４のアダプタ１４と同じ寸法に定め、縦幅ｓは広い接着面積を確保するためにバイメタルの板幅と同じ寸法とし、バイメタルの頂部端面も平坦面としてここに接着剤で固着する。また、接着剤としてはバイメタルの温度上昇を考慮して熱硬化性接着剤を用いるのがよい。
【００２３】
〔実施例２〕
次に、本発明の一実施例を図６〜図９に基づいて説明する。まず、差動シフタ機構５の構成部品である第１シフタ５Ｉ，第２シフタ５IIについて、その組立前の形状を図６(a),(b) に示す。すなわち、シフタ本体からブランチしてＬ字形に突出した腕部５ａ，５ｂの初期長さ寸法Ｌは、トリミング領域（トリミング法については後述する）となる延長部を含めて基準寸法（従来品）よりも長くし、第１シフタ５Ｉ，第２シフタ５IIを差動レバー５III と組み合わせた状態では互いに向かい合う腕部５ａと腕部５ｂの先端部分が互いに重なり合うように設定されている。なお、シフタ５Ｉ，５IIはプレス加工によるトリミングが可能なプラスチック成形品（絶縁材）とするか、あるいは図７(a),(b) で示すようにプラスチックを母材として各相に対応する腕部５ａ，５ｂの部分に肉厚の薄い金属板５ｃをインサート成形したものを用いる。なお、腕部５ａ，５ｂに金属板５ｃをインサート成形しておくことにより、プレス加工などによるトリミングの寸法精度を高めることができる。
【００２４】
そして、差動シフタ機構５を回路しゃ断器に組み込む際には、次に述べるような手順を経て各相のバイメタルとの間でギャップ調整を行う。すなわち、各相のバイメタル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗ，およびラッチ受け１１，補償バイメタル１２などの各部品をしゃ断器ケースに組付けた半完成の各製品について、図８で示すように位置測定器１６Ｘ，１６Ｙを用いて縦横の２軸方向からバイメタル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗ，および補償バイメタル１２の位置を計測し、計測基準線Ｏから各相のバイメタル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗの先端部までの距離Ａ，Ｂ，Ｃ，および補償バイメタル１２の先端に差動シフタ機構５の差動レバー５III が当接する地点Ｐまでの距離Ｄと、前記Ｐ点と補償バイメタル１２の支軸１２ａとの間の距離Ｅを測定し、これらを部品の位置データとして読み込む。
【００２５】
次に、前記の位置データを基に、差動シフタ機構５のシフタ５Ｉ，５IIに対して図６に表したトリミング距離Ｆ，Ｇ（このトリミング距離Ｆ，ＧはＵ，Ｖ，Ｗ相のうちＶ相に対応する中央の腕部に対する距離を表している）を定め、この距離に合わせて腕部５ａ，５ｂの先端部分（斜線で表した部分５ａ-1，５ｂ-1）を重ね合わせたままプレス加工により一括切断してトリミングする。ここで、トリミング距離Ｆは、図８に示した測定距離Ｂ，Ｄ、および既知なバイメタルの板厚ｔとから、Ｆ＝Ｂ−Ｄ−ｔ，Ｇ＝Ｂ−Ｄとして決める。なお、Ｕ相，Ｗ相に対応する各腕部についても、前記と同様な方法でトリミングを行う。
【００２６】
このように、個々の製品ごとに差動シフタ機構５をしゃ断器ケースへ組み込み前の工程で、あらかじめ初期寸法Ｌを長めに設定した腕部５ａ，５ｂの先端部分をトリミングすることにより、第１シフタ５Ｉの腕部先端と第２シフタ５IIの腕部先端の間には、しゃ断器ケースに組み込んだ各相のバイメタル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗの先端位置に対応した間隔が確保される。これにより、差動シフタ機構５をしゃ断器ケースに組み込んだ状態では、各相のバイメタル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗの組立姿勢にばらつきがあっても、そのバイメタル先端部と、これを両側から挟んで対峙するシフタ５Ｉ，５IIの腕部５ａ，５ｂとの間には、図１１に示したような遊びギャップｄ，ｅを残すことなく、バイメタルと差動シフタ機構５との間が殆ど密着した状態に当接し合って連繋されることになる。
【００２７】
なお、図９は前記のような手順を経て組立てた配線用回路しゃ断器の構成図であり、差動シフタ機構５は、しゃ断器ケース１７に組み込んだ位置で図示のようにバイメタル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗに対して適正にギャップ調整された位置に収まるようになる。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の構成によれば、第１のシフタと第２のシフタは分割されており、該第１および第２シフタの腕部の初期寸法を、トリミング領域となる延長部を含めて各シフタの腕部先端部分が互いに重なり合う長さに定め、回路しゃ断器に組み込んだバイメタルの組立位置データを基に、前記第１，第２シフタの腕部先端をトリミングしてその相互間にバイメタルの板厚に相応した間隔を形成して組立てたことにより、回路しゃ断器に組み込んだ各相のバイメタル取付け姿勢，組立誤差などに起因する相間ピッチのばらつきを前記した腕部先端のトリミングで個々に吸収し、バイメタル／シフタ間の相対的な位置精度を確保できる。また、シフタの腕部の延長部分に薄い金属板をインサート成形することで、トリミング精度をより一層高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に対応する熱動形過負荷引外しユニットの構成図であり、(a) は平面図、(b) の正面図、(c) は側面図
【図２】図１の構成で各相のバイメタルにアダプタを装着した組立段階の状態を表す図であり、(a) は平面図、(b) は正面図
【図３】図２(b) に対応する模式図で表したバイメタル相間ピッチ誤差の吸収原理の説明図
【図４】図１における要部部品の詳細構造図であり、(a) はアダプタを装着したバイメタルの側面図、(b) はアダプタ部品の平面図、(c) は同側面図
【図５】図４の応用実施例を示す要部部品の詳細構造図であり、(a) はアダプタを装着したバイメタルの側面図、(b) はアダプタ部品の平面図、(c) は同側面図
【図６】本発明の実施例２に対応する差動シフタ機構の構成部材である第１，第２シフタのトリミング前の初期形状を表す図であり、(a),(b) はそれぞれ第１シフタ，第２シフタの平面図
【図７】図６の応用実施例を示す差動シフタ機構の構成図であり、(a) は組立状態の平面図、(b) は(a) 図におけるシフタ腕部部分の拡大断面図
【図８】図６，図７の差動シフタ機構に対するギャップ調整手順としてバイメタルの位置データを得るための測定図
【図９】実施例２の熱動形過負荷引外し装置を組み込んだ配線用回路しゃ断器の内部構造を表す平面図
【図１０】熱動形過負荷引外し装置の従来例として示したサーマルリレーの全体構成図
【図１１】バイメタルと差動シフタ機構を組合せた過負荷，欠相検出部の従来構造図
【符号の説明】
２ヒートエレメント部
３Ｕ，３Ｖ，３Ｗバイメタル
３ｂ先端部の突起
４ヒータ
５差動シフタ機構
５Ｉ第１シフタ
５II 第２シフタ
５III 作動レバー
５ａ，５ｂ腕部
５ａ-1，５ｂ-1 トリミング部分
５ｃシフタにインサート成形した金属板
８バイメタルの支持金具
１０開閉機構部
１１ラッチ受け
１４，１５アダプタ
１６Ｘ，１６Ｙ位置測定器

Claims

過負荷電流，および欠相の検出手段として主回路の各相に対応するバイメタル，および各相のバイメタルの作動端に対向させた差動シフタ機構を備え、該シフタ機構の動作により接触子開閉機構に連係させたラッチ受けを釈放位置に移動して主回路の接触子を開極させるようにした回路しゃ断器の熱動形過負荷引外し装置であり、
前記差動シフタ機構が前後一列に並ぶ各相バイメタルに沿ってその両側に布設した板状になる第１，第２のシフタと、第１，第２シフタの間に跨がってリンク結合した作動レバーとからなり、かつ第１，第２のシフタからそれぞれ側方に突き出した腕部を各相のバイメタル先端部を挟んでその両側に対峙させたものにおいて、
前記第１のシフタと第２のシフタは分割されており、該第１および第２シフタの腕部の初期寸法を、トリミング領域となる延長部を含めて各シフタの腕部先端部分が互いに重なり合う長さに設定し、
回路しゃ断器に組み込んだバイメタルの組立位置データを基に、前記第１，第２シフタの腕部先端をトリミングしてその相互間にバイメタルの板厚に相応した間隔を形成したことを特徴とする回路しゃ断器の熱動形過負荷引外し装置の製造方法。
請求項１記載の熱動形過負荷引外し装置の製造方法において、第１，および第２シフタは、プレス加工によるトリミングが可能なプラスチック成形品で構成されていることを特徴とする回路しゃ断器の熱動形過負荷引外し装置の製造方法。
請求項１記載の熱動形過負荷引外し装置の製造方法において、第１，および第２シフタは、その腕部の延長部分に薄い金属板をインサート成形したプラスチック成形品で構成されていることを特徴とする回路しゃ断器の熱動形過負荷引外し装置の製造方法。