(57)【要約】【課題】変圧器鉄心を組立てるときの積層された脚部鉄心の継鉄部鉄心との突合せ接続端部など、側端部に複数の隙間を有する積層体における所定の隙間を確実に目開きすることができる目開き装置を提供する。【解決手段】外周方向の一部に、板材からなる積層体の側端部に形成された隙間Ｓの中に進入し得る隙間進入部２０ａが突出された回転体２０と、前記回転体の回転中心部を保持する回転体保持軸２１と、前記回転体を前記回転体保持軸の軸方向と平行に移動し得る軸方向移動装置と、前記回転体を所望の角度に回転駆動し得る回転駆動装置と、を備え、前記隙間の中に進入させた前記隙間進入部の前記軸方向への移動により前記隙間を広げるようにしたものである。【選択図】図１
2019016723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周方向の一部に、板材からなる積層体の側端部に形成された隙間の中に進入し得る隙間進入部が突出された回転体と、前記回転体の回転中心部を保持する回転体保持軸と、前記回転体を前記回転体保持軸の軸方向と平行に移動し得る軸方向移動装置と、前記回転体を所望の角度に回転駆動し得る回転駆動装置と、を備え、前記隙間の中に進入させた前記隙間進入部の前記軸方向への移動により前記隙間を広げるようにした目開き装置。
【請求項２】
前記回転体は軸方向から見て楕円板状に形成され、前記隙間進入部はその楕円板状の長軸側の端部を含む領域によって形成され、かつ、前記回転体は、その厚みを、外周縁部において前記隙間の内寸よりも薄く形成し、その内側部分において前記外周縁部よりも厚く形成することで、表面が放射方向に対して傾斜された傾斜面からなることを特徴とする請求項１記載の目開き装置。
【請求項３】
前記軸方向移動装置は、前記回転体を、回転自在に係止すると共に前記軸方向への移動を規制して保持する回転体保持部材を用いて構成したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の目開き装置。
【請求項４】
前記回転体保持部材は、基体に対して前記回転体保持軸の軸方向と平行となるように設けられた駆動ネジの回転運動を前記軸方向への直線運動に変換するボールネジのナット部材として構成したことを特徴とする請求項３記載の目開き装置。
【請求項５】
前記回転体保持軸は、前記基体に対して回転不能に固定され、前記ナット部材に前記軸方向と平行に設けられた貫通孔に対して遊嵌状に挿通され、かつ外周面にネジが螺設された全ネジボルトによって構成する一方、前記回転体の回転中心部に螺設された雌ネジを前記全ネジボルトに螺合させることにより、前記ナット部材の直線運動を前記回転体の回転運動に変換する前記回転駆動装置として構成したことを特徴とする請求項４記載の目開き装置。
【請求項６】
前記回転体保持軸を、基体に設けられた駆動源によって回転され、前記回転体保持部材に前記軸方向と平行に設けられた貫通孔に対して遊嵌状に挿通されたスプライン軸によって構成する一方、そのスプライン軸を前記回転体の回転中心部に設けられた前記スプライン軸に噛み合うスプライン穴に係合させることにより、前記回転駆動装置を構成したことを特徴とする請求項３記載の目開き装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は例えば外鉄形変圧器の積層された脚部鉄心の端部に継鉄部鉄心を突き合わせ接続する際に脚部鉄心の先端部を目開きする場合などに好適に使用できる目開き装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
外鉄形変圧器は、鉄心が外周に配置された構成であり、その外鉄形変圧器のコイルと鉄心部分の構成は例えば下記特許文献１の図７、図８に示されている。このような外鉄形変圧器の組立に関して、特許文献１には、外鉄形変圧器の三相５脚鉄心の相間鉄心がある場合の、主脚部鉄心および相間鉄心に接合される継鉄部鉄心の鉄心自動積み装置の相間鉄心端部を目開きする目開き装置として、前方が舌状に形成され、前方の上下稜線部が傾斜面に加工され、付け根部がツイスト機構に取り付けられた舌部と、この舌部を支持し、舌部が継鉄部鉄心が積層される位置において、一定の距離左右にツイスト動作して中央に停止し、継鉄部鉄心の積層位置の相間鉄心の端部を目開きするツイスト機構とを備えたことにより、継鉄部鉄心の積層時に相間鉄心の端部が確実に目開きできるようになり、三相５脚鉄心のような複雑な鉄心構造であっても、鉄心積み作業が全自動で行うことができる発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来の外鉄形変圧器の継鉄部鉄心の目開き装置では、相間鉄心を備えている場合に、その相間鉄心の端部が確実に目開きできるものの、端部脚鉄心と継鉄部鉄心との突き合わせ接続部に適用することは困難であり、また、主脚部鉄心と端部脚鉄心の所定の挿入位置ではない位置に継鉄部鉄心が積層されてしまうことがある、あるいは、継鉄部鉄心と脚部鉄心間の摩擦抵抗により挿入が不十分となる場合があるなどの問題があった。
【０００５】
本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたものであり、側端部に複数の隙間を有する積層体における所定の隙間を確実に目開きすることができる目開き装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目開き装置は、外周方向の一部に、板材からなる積層体の側端部に形成された隙間の中に進入し得る隙間進入部が突出された回転体と、前記回転体の回転中心部を保持する回転体保持軸と、前記回転体を前記回転体保持軸の軸方向と平行に移動し得る軸方向移動装置と、前記回転体を所望の角度に回転駆動し得る回転駆動装置と、を備え、前記隙間の中に進入させた前記隙間進入部の前記軸方向への移動により前記隙間を広げるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の目開き装置によれば、隙間進入部が設けられた回転体を、所定の隙間に対向する位置に移動させ、その隙間に進入させた回転体の隙間進入部の軸方向への移動により前記隙間を広げるようにしたので、隙間を間違いなく正確に目開きすることができ、大がかりな装置も必要としないという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る目開き装置の目開き時の状態を概念的に示す側面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る目開き装置の要部構成を示す側面図である。
【図３】図２の目開き装置の正面図である。
【図４】図２の目開き装置の上面図である。
【図５】本発明の実施の形態１による目開きの対象物である外鉄型変圧器の鉄心の配置例を示す構成図である。
【図６】図５に示された外鉄形変圧器の端部の積層状態を説明する拡大図である。
【図７】図２の目開き装置による目開きの動作を、外鉄形変圧器の端部脚鉄心を目開きして、継鉄部鉄心を挿入する場合について説明する図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る目開き装置に用いる回転体とその変形例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る目開き装置の動作を示す図である。
【図１０】図９に示す回転体の傾斜部が端部脚鉄心を持ち上げる動作の詳細を説明する図である。
【図１１】図９に示す動作における回転体の上下方向の中心から、端部脚鉄心との接点までの距離（高さｈ’）を説明する図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る目開き装置の回転体の回転角度（θ）に対する回転体と端部脚鉄心との接点の高さ（ｈ）の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る目開き装置の目開き時の状態を概念的に示す側面図、図２は本発明の実施の形態１に係る目開き装置の要部構成を示す側面図、図３は図２の目開き装置の正面図、図４は図２の目開き装置の上面図、図５は本発明の実施の形態１による目開きの対象物である外鉄型変圧器の鉄心の配置例を示す構成図、図６は図５に示された外鉄形変圧器の端部の積層状態を説明する拡大図、図７は図２の目開き装置による目開きの動作を、外鉄形変圧器の端部脚鉄心を目開きして、継鉄部鉄心を挿入する場合について説明する図である。なお、図１における外鉄形変圧器の端部脚鉄心１２の姿勢は、本発明の目開き装置の理解を容易にするために示されたもので、例えば図７における端部脚鉄心１２の姿勢とは一致しない。また、図４において、後述の回転機構部３０は図示していない。各図を通じて同一符号は同一または相当部材、相当部分を示すものとする。
【００１０】
始めに、図５、図６を用いて本発明が好適に使用される単相外鉄形変圧器の代表的な鉄心構成例について説明する。図５において、鉄心１０は、図における左右方向中心部に左右対称的に配設され、図示していない例えば高圧コイルと低圧コイルの２巻線で構成されたコイルが装着される主脚部鉄心１１と、この主脚部鉄心１１の下端部に水平方向に突き合わせるように左右対称的に直角に接続された下部側の継鉄部鉄心１３と、この継鉄部鉄心１３の左右両端部からそれぞれ上方向に向けて突き合わせるように直角に接合された端部脚鉄心１２と、この端部脚鉄心１２の各上端部と中央部の主脚部鉄心１１の上端部をそれぞれ接続する上部側の継鉄部鉄心１３からなっている。
【００１１】
通常の鉄心材料としては方向性珪素鋼板が使用されているので、組立後の鉄心の鉄心素材は圧延方向を、誘起される磁束の方向と一致させることが望ましく、直角となっている鉄心相互の突合せ接合部分においては磁気抵抗の増大を抑えるために、各鉄心板の端部が斜め４５°に切断されている。図６は、図５の鉄心構成を詳細に説明するために、左右対称的に配設された四角枠状の２つの要素を（ａ）、（ｂ）として左右に離して図示すると共に、各層の鉄心板相互の突合せ部分の間隙を誇張して示している。
突合せ接合部は、積層する鉄心板の端部を、積層する層毎に板面方向に交互に所定寸法ずらして積層し、直角をなす一方の鉄心板の隙間Ｓに他方の鉄心板の突出部が入り込むように構成される。これにより、ループ状に形成された鉄心内を流れる磁束の漏洩を抑制する周知の手法である。
【００１２】
図６（ａ）に示すように、紙面の最上層の主脚部鉄心板１１１は図の下方向に、端部脚鉄心板１２１は図の上方向にそれぞれずらし、さらに両者を接続する最上層の継鉄部鉄心板１３１は図の右方向にずらすことで積層方向の同一層内に位置され、斜めの切断部である主脚部鉄心板端１１１ａと継鉄部鉄心板端１３１ａ、及び継鉄部鉄心板端１３１ｂと端部脚鉄心板端１２１ｂが、それぞれ当接し得るように構成されている。その１層下側（紙面の奥行側）の主脚部鉄心板１１２は図の上方向に、端部脚鉄心板１２２は図の下方向にそれぞれずらされ、同じ層内で両者を接続する継鉄部鉄心板１３２は図の左方向にずらされ、斜めの切断部である主脚部鉄心板端１１２ａと継鉄部鉄心板端１３２ａ、及び継鉄部鉄心板端１３２ｂと端部脚鉄心板端１２２ｂがそれぞれ当接し得るように構成されている。更にその下側は、最上層と同じ方向にずらすようにして順次積層される。
【００１３】
次に、図１から図４を用いて本発明の実施の形態１に係る目開き装置１について説明する。図において、端部脚鉄心１２の隙間Ｓの目開きを行なわせる部材としては、該隙間Ｓの中に進入して鉄心板を積層方向に弾性変形させる回転体２０を用いることを特徴の一つとしている。回転体２０は、回転軸の方向に見て図４に示すように楕円板状で、目開きする対象の隙間Ｓの内寸に対応して設定された所定の厚さを有し、その厚さは、回転方向の先端縁部において隙間Ｓの内寸よりも薄く形成し、先端縁部に連なる回転方向の内側部分において先端縁部よりも厚く形成することで、表面が回転面の方向に対して傾斜され、また半径方向にも先端が薄くなるように全面が傾斜加工された傾斜面２０ｂとなっている。そして、回転したときに楕円の長軸側の端部を含む領域によって形成された隙間進入部２０ａが鉄心の隙間Ｓに入り込んで隙間Ｓを傾斜面２０ｂによって円滑に目開きするように形成され、楔と類似の機能をもつように構成されている。なお、隙間進入部２０ａは回転体２０を形成する楕円形の領域から、回転体２０の回転軸心から端部脚鉄心１２の端部までの距離を半径とする円の領域を差し引いた部分である。なお、傾斜面２０ｂは径方向または放射方向に直線のテーパ状に限定されない。
【００１４】
目開き装置１を構成する図１、図２に示す側面視「コ」字形状の基体４０における正面から見て中央部には、図３に示すように図の上端部側及び下端部側が基体４０に対して回転不能に固定され、外周面に雄ネジが螺設された全ネジボルトからなる回転体保持軸２１が設けられ、その回転体保持軸２１を中心としてボールネジを構成する２つの駆動ネジ３１が互いに平行に左右一対設けられている。そして、回転体２０は、その回転中心部を軸方向に貫く貫通孔に雌ネジ２０ｃが螺設され、回転体保持軸２１に螺合されている。また、駆動ネジ３１は基体４０の図の上部側に設置された回転機構部３０によって回転され、図示省略しているエンコーダと制御装置により駆動制御される。２つの駆動ネジ３１には、該駆動ネジ３１の回転運動を軸方向への直線運動に変換する共通の１つのナット部材３２が係合されている。
【００１５】
ナット部材３２は、回転体２０を回転自在に係止すると共に記軸方向への移動を規制して保持する回転体保持部材を構成しており、この例では四角いブロック状に形成されており、その上下方向中央部で、図３に示すように前方から見て左右方向中央部には、前述の回転体２０の過半部を収容して、その回転体２０の軸方向への移動を規制し、かつ回転自在に係止するための、前面側が開口された扁平状の四角い穴からなる回転体係止部３２ａが設けられている。そして、前述の全ネジボルトからなる回転体保持軸２１は、ナット部材３２に軸方向に貫通された保持軸挿通孔３２ｂ対して遊嵌状に挿通されており、回転体保持軸２１とナット部材３２とが相互に干渉しないように構成されている。また、ナット部材３２の後部側は、基体４０に対して軸方向に平行に設けられた一対のガイドレール４１に摺動自在に係合されており、ナット部材３２が円滑に上下動できるように構成されている。なお、駆動ネジ３１とナット部材３２との間に介在されるボールネジを構成する複数のボールやその循環機構などは、慣用技術等を適宜利用できる部分であるので、簡素化のため図示を省略している。
【００１６】
次に、目開き装置１の基本的な動作について説明する。ナット部材３２が任意の位置にある時、回転機構部３０により一対の駆動ネジ３１を同時に回転させると、ガイドレール４１によって平面方向の動きを拘束されたナット部材３２は、回転方向に応じて上方向または下方向に移動する。このとき、ナット部材３２の回転体係止部３２ａに過半部が収容されてその回転体係止部３２ａと回転体保持軸２１に係合されている回転体２０は、ナット部材３２の上下動に伴って上下動を強制される。回転体２０は、基体４０に固定されている回転体保持軸２１に螺合するタップ加工がなされた雌ネジ２０ｃが螺設されているため、上下動によって時計方向または反時計方向に回転運動する。回転機構部３０はエンコーダを保有しているため、駆動ネジ３１の回転、ナット部材３２の上下動、回転体２０の回転を任意に制御することが出来る。
【００１７】
上記目開き装置１を用いて、外鉄形変圧器における鉄心積層作業を行うには、前工程で１層毎に交互に端部をずらして積層された主脚部鉄心１１および端部脚鉄心１２の挿入位置に対し、図１の下方から上方に向かって１層ずつ継鉄部鉄心１３を挿入する。このとき、主脚部鉄心１１、端部脚鉄心１２および継鉄部鉄心１３の鉄心板は同じ板厚であり、鉄心端部同士の干渉や間違った位置への挿入を防ぐため、所定の挿入位置の上にある鉄心を押し上げ、ないしは弾性変形によって隙間を広げる方向に湾曲させ、目開きをする。目開き装置１は、この目開き動作によって継鉄部鉄心１３の挿入動作を補助する。なお、鉄心部材の積層手順は特に限定されるものではないが、ここでは、図５に示された「日」字形状の鉄心の積層体における上部の２つの継鉄部鉄心１３を除く鉄心が積層され、中央部の左右一対の主脚部鉄心１１の周りにコイルを装着した状態まで組立が行われた後、左側の端部脚鉄心１２の上側角部に目開き装置１を用いて継鉄部鉄心１３を組み付ける場合について説明する。
【００１８】
目開き装置１を使用する際には、前段取として、回転体保持軸２１と回転体２０を鉄心板厚に合わせたものに取り換える。この回転体保持軸２１のネジピッチによって、ナット部材３２の上下幅に対する回転体２０の回転量を切り替えることができ、目開きする鉄心板厚の違いに対応が可能となる。また、回転機構部３０による駆動ネジ３１の回転速度を切り替えることにより、ナット部材３２の上下動の速さと、回転体２０の回転の速さを調整することができる。前段取の後、図７（ａ）に示すように、目開きの対象となる先に積層された端部脚鉄心１２の積層体の端部近傍に、鉄心端部の積層方向と回転体保持軸２１が平行となるように目開き装置１を設置する。なお、図７（ａ）〜（ｅ）における図の右側には積層済みの主脚部鉄心１１が配設され、目開き装置１は設置されておらず、その主脚部鉄心１１の隙間については従来技術による目開きが行われるものとする。
【００１９】
次に、図７を用いて端部脚鉄心１２の目開きと鉄心挿入の流れを説明する。なお、図７において、端部脚鉄心１２は積層済みで、目開きの対象となる鉄心板の積層体であり、板材（鉄心板）の端部は１枚ずつの層毎に板面と平行に図の上下方向に交互にずらされ、両端部に、積層方向に交互に形成された複数の隙間を有する。継鉄部鉄心１３は、紙面の奥側から手前方向に１枚ずつ積層され、図７（ａ）では、ｎ（ｎは整数）枚目の継鉄部鉄心板１３ｎまで積層され、その１層奥側の継鉄部鉄心板１３（ｎ−１）の左端部が一部見えていて、その左端が端部脚鉄心１２の斜めに切断された板材の隙間（目）の中に進入されていることと、その状態から（ｎ＋１）枚目の継鉄部鉄心板１３（ｎ＋１）を、前記継鉄部鉄心板１３ｎの手前側に積層するために、その左端部を端部脚鉄心１２の隙間Ｓに挿入するための工程が始まっている状態を示している。
【００２０】
図において、まず、回転体２０を時計回り（白抜きの矢印の方向）に回転させ、回転体２０を図７（ａ）に示すように所定の挿入位置に角度Ａ１程度（４５°）まで回動させてその隙間進入部２０ａを端部脚鉄心１２の図示されていない隙間Ｓ内に差し込む。さらに回転体２０を回転させて、図７（ｂ）に示すように楕円の長軸側の隙間進入部２０ａが最深部まで差し込まれる角度Ａ２（９０°）程度まで回動させることにより、回転体２０の表面の傾斜面２０ｂによって鉄心板相互間の隙間Ｓの目開きが進み、端部脚鉄心１２の所定の隙間内に継鉄部鉄心板１３（ｎ＋１）の左端部の突合せ部の挿入が可能となる。
【００２１】
この状態で、図７（ｃ）のように継鉄部鉄心板１３（ｎ＋１）の左端部を端部脚鉄心１２の目開きされた位置に白抜きの矢印Ｂ１の方向に挿入する。なお、図示の層において、継鉄部鉄心板１３（ｎ＋１）は図の左方向にずらして積層するので、図示されていない図の右側の主脚部鉄心１１に対して隙間の中に進入させる必要はない。
なお、図１では、端部脚鉄心１２の隙間Ｓに進入した隙間進入部２０ａが、図の上側の鉄心板を湾曲させ、目開きしているように図示しているが、目開きの際の隙間の拡大度合や状態は、回転体２０の特に隙間進入部２０ａの上下表面を形成する傾斜面２０ｂと、回転体２０の軸方向の位置及び回転角度によって決まるので、所望に応じて各パラメータを適宜決めることで種々の対象物に対応できる。
【００２２】
なお、回転体２０の軸方向の位置は、回転体２０自体の回転と共に常に上昇して行くので、隙間Ｓ内に進入した隙間進入部２０ａの傾斜面２０ｂは、上昇の程度と回転角度を考慮して適切に形成する必要がある。
前述の継鉄部鉄心板１３（ｎ＋１）の挿入と同時に回転体２０はさらに回転されて回転角度Ａ３となり、回転体２０の楕円の長軸が斜め下向きになり、継鉄部鉄心板１３（ｎ＋１）の挿入方向における図６（ａ）に示す継鉄部鉄心板端１３２ｂの傾斜方向と長軸の傾斜方向とが略平行となり、継鉄部鉄心板１３（ｎ＋１）は回転体２０と干渉することなく挿入される。
【００２３】
更に、図７（ｄ）のように回転体２０を角度Ａ４まで回転させると、上面からみた回転体２０と目開き対象である端部脚鉄心１２の重なりは回転角度に応じて０に近づく方向に小さくなるが、回転体２０はナット部材３２の上昇と回転体保持軸２１により、回転と共に上昇しており、重なりが外れるまで、目開き状態が継続される。これにより、回転体２０による目開きと、挿入される継鉄部鉄心板１３（ｎ＋１）の差し込みとが干渉することなく行うことができる。最後に、図７（ｅ）のように回転体２０の回転を角度Ａ５（１８０°）まで進めると、回転体２０が端部脚鉄心１２から離れることにより、所定の挿入位置の目開きが終わる。
これに合わせて、挿入している継鉄部鉄心板１３（ｎ＋１）を所定の位置まで押し込んで、この１層（１段）の鉄心積みを完了する。
【００２４】
なお、前述の過程における回転体２０に生じる回転エネルギーは、回転機構部３０による回転エネルギーが、ボールネジを構成している駆動ネジ３１を介してナット部材３２の上下方向の直線運動に変換され、その直線運動がナット部材３２に係止されている回転体２０に伝わるが、その回転体２０はナット部材３２に対して軸方向の移動が規制され、かつ回転自在に係止されていると共に、基体４０に対して回転不能に固定され、外周面にネジが螺設された全ネジボルトからなる回転体保持軸２１に螺合されていることにより、ナット部材３２に伝わった直線運動が回転体２０の回転駆動力となる。
【００２５】
継鉄部鉄心板１３（ｎ＋１）を前述のように積層した後、その上に積層する図示していない継鉄部鉄心板１３（ｎ＋２）は、左右方向の位置が図７（ａ）に示された継鉄部鉄心板１３（ｎ）と同じになるように右方向にずらして積層するため、その間、目開き装置１の動作は休止して、図の右側に配設された図示されていない主脚部鉄心１１の目開きを行い、継鉄部鉄心板１３（ｎ＋２）の右端部を目開きされた主脚部鉄心１１の隙間に挿入しつつ積層する。
その後、目開き装置１の回転体２０を回転させ、更に１つ上層の継鉄部鉄心板１３（ｎ＋３）の挿入位置の目開きに進む。この繰り返しで、必要な層数の鉄心積みを行う。
【００２６】
なお、ナット部材３２は回転機構部３０及び駆動ネジ３１と共にボールネジを構成してその機能によって直線移動させるようにしたが、これに限定されるものではなく、他の駆動源を用いた軸方向移動装置によって移動させるようにしても良い。
また、回転体２０の回転駆動力は、その回転中心に雌ネジ２０ｃを螺設し、その雌ネジ２０ｃを基体４０に固定され外周面に雄ネジが設けられた回転体保持軸２１に螺合させると共に、軸方向に直線駆動されるナット部材３２に対して回転自在に、かつ軸方向への移動を規制して保持させることにより発生するように構成したが、その構成に限定されるものではなく、ナット部材３２の直線運動を回転体２０の回転運動に変換する部分に別のボールネジを構成しても良い。
【００２７】
更に、回転体２０は、直線運動を回転運動に変換して回転させる代わりに、例えばステッピングモータなど他の回転駆動源によって回転駆動させる回転駆動装置を用いることもできる。例えば、回転体保持軸２１を、基体４０に対して回転自在なスプライン軸とする一方、回転体２０の雌ネジ２０ｃを、そのスプライン軸に噛み合うスプライン穴として前記スプライン軸に係合させ、スプライン軸を任意の所定角度回転させる回転駆動源を基体４０に設置することにより、楕円状の回転体２０を軸方向の任意の位置で、任意の角度回転させて隙間Ｓの目開きを行うようにすることもできる。この場合、回転体２０の回転はナット部材３２の軸方向への移動と同期させることも、独立させることも可能となり、必要に応じて隙間の検知手段を付加することで隙間Ｓの積層方向の位置のバラツキに対応することも容易となる。
【００２８】
上記のように、実施の形態１によれば、目開きを行う部材として、外周方向の一部に隙間Ｓの中に進入し得る隙間進入部２０ａが設けられ、回転体保持軸２１に螺合によって保持された回転体２０を用い、その回転体２０を回転体保持軸２１に螺合させた状態で回転自在に保持すると共に、軸方向への移動を規制するようにしたナット部材３２、駆動ネジ３１、及び回転機構部３０からなるボールネジを備え、そのボールネジのナット部材３２が、回転体２０を軸方向と平行に移動し得る軸方向移動装置、及び回転体２０を回転駆動する回転駆動装置の双方の機能を果たすようにしたことにより、構成が簡素で大がかりな装置を必要とせず、継鉄部鉄心１３を挿入する端部脚鉄心１２の隙間Ｓに回転体２０を容易に進入させてその隙間Ｓを確実に目開きすることができ、継鉄部鉄心の挿入作業を含む鉄心積みを容易にすることができる。
【００２９】
また、回転体２０は回転軸の方向から見て楕円板状に形成し、隙間進入部２０ａはその楕円板状の長軸側の端部を含む領域によって形成し、かつ、その回転体２０の厚みを、外周縁部において隙間Ｓの内寸よりも薄く形成し、その内側中央部分において外周縁部よりも厚く形成することで、表面が回転方向に対して傾斜された傾斜面２０ｂとなるようにしたので、隙間Ｓの積層方向の位置と、回転体２０の軸方向、即ち積層方向の位置との誤差やばらつきがあっても回転体２０の隙間進入部２０ａを確実に隙間Ｓ内に進入させることができる。
【００３０】
また、回転体保持軸２１は、一端部側及び他端部側が基体４０に対して回転不能に固定され、外周面に雄ネジが螺設され、かつボールネジのナット部材３２に軸方向と平行に設けられた貫通孔に対して遊嵌状に挿通された全ネジボルトからなり、回転体２０の回転中心部にはその全ネジボルトに螺合する雌ネジ２０ｃが螺設され、回転体２０は、ボールネジのナット部材３２に設けられた回転体係止部３２ａに対して、積層方向への移動が規制されかつ回転自在に係止するように構成したので、動力源を回転機構部３０の一か所にまとめることが可能となり、装置構成を簡素にすることができる。
【００３１】
実施の形態２．
図８は本発明の実施の形態２に係る目開き装置に用いる回転体とその変形例を示す図であり、（ａ）は楕円板状の回転体２０Ａにおける回転軸の位置を楕円の一端部側に偏倚して配設したもの、（ｂ）は回転体２０Ｂを楕円以外の形状とし、隙間進入部２０ａを周方向に３か所配設したもの、（ｃ）は回転体２０Ｃの側面から見たときの傾斜面２０ｂの形状を任意に設定し得るようにしたものである。その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００３２】
実施の形態１では、回転体２０を楕円板状にして、その回転軸を楕円の中心として、隙間進入部２０ａを長軸方向の両端部に設けて合計２か所としたものについて説明したが、本実施の形態２では、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、形状や隙間進入部２０ａの設置個数を変更することで、目開きの動きや頻度を自由に変えることが可能となる。また、例えば各回転体２０、２０Ａ〜２０Ｃについて、回転体保持軸２１と回転体２０、２０Ａ〜２０Ｃのネジピッチを変えたものを予め複数用意することにより、目開き対象となる積層鉄心の板厚に応じて適切に対応することができると共に、目開きの位置を例えば１段飛ばし、２段飛ばしなどと適宜に設定することが可能となる。
また、図８（ａ）に示す回転体２０Ａの場合、回転体２０Ａを１８０°回転させて一つの目開きを行った後、その上の層の鉄心板を板面方向に所定寸法ずらして積層する間、実施の形態１のように回転体の上昇、及び回転を停止させることなく連続的に動作させることができるので、制御を簡素化することが可能となる。
【００３３】
実施の形態３．
図９は本発明の実施の形態３に係る目開き装置の動作を示す図、図１０は図９に示す回転体の傾斜部が端部脚鉄心を持ち上げる動作の詳細を説明する図、図１１は図９に示す動作における回転体の上下方向の中心から、端部脚鉄心との接点までの距離（高さｈ’）を説明する図、図１２は本発明の実施の形態３に係る目開き装置の回転体の回転角度（θ）に対する回転体と端部脚鉄心との接点の高さ（ｈ）の関係を示す図である。なお、この実施の形態３は、回転体２０表面の傾斜面２０ｂの形状を簡素化したものである。具体的には回転体２０は、軸方向から見て実施の形態１と同様の楕円形状であり、図９〜図１１に示すように、側面から見てそろばんの珠のような形状で、菱形の上下の鈍角の頂点部を、それぞれ軸に直交する面で削ぎ落したときの形状であり、その傾斜面２０ｂは何れの回転角度の方向にも回転体２０の中心軸から放射方向に直線状のテーパ面となるようにしたものである。その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００３４】
以下、実施の形態３の動作を中心に説明する。なお、図９（ａ）〜（ｅ）各図における上側は平面図、下側は対応する側面図である。
図９に示すように、回転体２０が楕円形状のときの回転体２０の最厚部の板厚をＴ、短軸半径をａ、長軸半径をｂ、回転体２０の回転軸心から端部脚鉄心１２の端部までの距離をｋ、回転体２０を保持する回転体保持軸２１の直径をｄ、回転体２０の回転角度をθ、端部脚鉄心１２の板厚をｔ、及び回転体保持軸２１のネジピッチによって決まる回転体２０の１回転当たりの上昇幅をｐとする。なお、端部脚鉄心１２の板厚ｔは隙間Ｓの内寸に相当する。また、回転体保持軸２１の直径ｄは回転体２０の雌ネジ２０ｃの内径と同一と仮定する。
【００３５】
図９（ａ）のとき、回転体２０は端部脚鉄心１２の図における左側の端面の延在方向と楕円の長軸の方向とが平行となり、端部脚鉄心１２の隙間Ｓを押し上げる部分である隙間進入部２０ａが最も離れている。なお、スタート時における回転体２０の軸方向（厚み方向）の中心位置は、図９（ａ）、図１０（ａ）のように、最も下側の隙間Ｓを形成している下側の鉄心板の上面位置となるように、回転角度と共にナット部材３２の軸方向の位置がセットされているものとする。また、隙間進入部２０ａは、回転体２０を形成する楕円形の領域から回転体２０の回転軸心を中心として前記距離ｋを半径とする円の領域を差し引いた部分である。このとき、
ｋ＞ａ  
であるため、回転体２０と端部脚鉄心１２とは接触していない。この状態から回転機構部３０により駆動ネジ３１を所定方向に回転させてナット部材３２を上昇させると、図９（ｂ）の状態となる。
【００３６】
図９（ｂ）のとき、上側から見て回転体２０と端部脚鉄心１２の端部相互が重なるが、接触はしていない。このとき、楕円の回転体２０の厚さ方向（高さ方向）の中心が挿入位置の端部脚鉄心１２の板厚ｔに対し、「ｔ／２±ｔ／４」となるように目開き装置１の高さ方向の位置を調整しておく。これにより、端部脚鉄心１２の端部が垂れ下がっている場合や反りがある場合などにも、回転体２０と端部脚鉄心１２との干渉を防いで、回転体２０の隙間進入部２０ａをスムーズに挿入位置の隙間Ｓに挿入することが出来る。また、回転体２０の１回転当たりの上昇幅ｐと端部脚鉄心１２の板厚ｔとの関係は、楕円の長軸の両端部分で目開きをするために、「ｐ＝４ｔ」とする必要がある。この状態から更にナット部材３２を上昇させると、回転体２０が上昇しながらその隙間進入部２０ａが隙間Ｓの内部に挿入される。
【００３７】
その際、楕円長軸の傾斜部が挿入位置の上側に当たる端部脚鉄心１２に接触し、これを押し上げて挿入位置の目開きをする。これを進めていき、「回転角度θ＝９０°」となったとき、図９（ｃ）の状態となる。このとき、上部から見ると「回転体２０の長軸半径ｂ−回転体２０の回転中心から端部脚鉄心１２の端部までの距離ｋ」の分だけ端部脚鉄心１２と回転体２０が重なる。この後、更に回転体２０の回転と上昇を進めると、図９（ｄ）の状態となる。この状態は、上部から見て回転体２０と端部脚鉄心１２の重なりが解消する瞬間であり、挿入位置の目開きが行われている状態が解消される瞬間でもある。
【００３８】
目開きの状態が解消されると、挿入位置の上側の端部脚鉄心１２は元の位置に戻り、回転体２０は端部脚鉄心１２の影響を受けずに回転と上昇を続ける。最終的に、「回転角度θ＝１８０°」である図９（ｅ）となる。これは、図９（ａ）と同じ状態であり、これらの動きを繰り返して、１層置きに形成された端部脚鉄心１２の隙間Ｓの目開きを１段ずつ上方向に向かって進めていくことが出来る。
図１０に示すように、回転体２０と端部脚鉄心１２は、端部脚鉄心１２の端部であるＨ軸で接する。このとき、挿入位置の下側に位置する端部脚鉄心１２の上面をＨ軸の原点０とすると、回転体２０の回転角度θとこの接点の高さｈの関係は以下の計算により求めることができる。
【００３９】
図９（ａ）に示すように、短軸半径ａ、長軸半径ｂである楕円が中心を軸にθだけ回転したときの楕円のＸ軸方向（図の左右方向）の最大値ｘは下記の式１で表される。
【００４０】
【数１】
2019016723.tif 000003
【００４１】
さらに、
ＳＩＮ２θ＝（１−ＣＯＳ２θ）／２  と、
ＣＯＳ２θ＝（１＋ＣＯＳ２θ）／２  から、
上記のｘは下記の式２で求めることもできる。
【００４２】
【数２】
2019016723.tif 000004
【００４３】
前記式１または式２で求められた最大値ｘの値から、回転体２０の回転軸から端部脚鉄心１２の端部までの距離ｋを差し引いた分、
ｘ−ｋ  
だけ、上部から見て端部脚鉄心１２と回転体２０が重なることとなる。
【００４４】
このとき、図１１のように、回転体２０の上下方向の中心から、端部脚鉄心１２との接点（白抜きの丸印で示す）までの距離を高さｈ’とする。接点は回転体２０の回転軸から水平方向にｋだけ離れた位置の上表面である。この上表面は傾斜がかかっており、この傾きは傾斜の先端を原点とすると、プラス方向に「（Ｔ／２）／（ｘ−ｄ／２）」である。従って、回転軸の中心からｋの位置の高さｈ’は、
ｈ’＝（（Ｔ／２）／（ｘ−ｄ／２））×（ｘ−ｋ）  
で求めることが出来る。ただし、接点の高さを求める際には、回転体２０が端部脚鉄心１２に重なることが前提のため、「ｘ＞ｋ」という条件が必要になる。
【００４５】
なお、回転体２０は基体４０に固定されている回転体保持軸２１に螺合されていることにより、回転と同時に軸方向に上昇するため、Ｈ軸の原点から接点までの高さｈを算出するにはこの上昇幅も加算する必要がある。
ここで、回転体２０の１回転当たりの上昇幅ｐは、ここでは回転角度θ°（０°〜３６０°）との間に、「ｐ＝４ｔ」という関係があるため、
ｐ＝４ｔ（Ｆ＋θ／３６０）  という関係が存在する。
（但し、Ｆは回転体２０の回転数で０以上の整数、θは０°〜３６０°）。
【００４６】
これらを整理すると、Ｈ軸の原点（図１１に黒丸で示す）から接点までの高さｈは、
ｈ＝ｈ’＋ｐ
＝（（Ｔ／２）／（ｘ−ｄ／２））×（ｘ−ｋ）＋４ｔ（Ｆ＋θ／３６０）  
であり、ｘを上記式１で置き換えると、次式３で表すことが出来る。
【００４７】
【数３】
2019016723.tif 000005
【００４８】
次に、一具体例として、回転体２０の板厚Ｔ＝１（何れも寸法の単位はｍｍ、以下同じ）、回転体２０の短軸半径ａ＝１０、回転体２０の長軸半径ｂ＝２０、回転体２０の回転軸心から端部脚鉄心１２の端部までの距離ｋ＝１５、回転体２０の回転軸径ｄ＝４、端部脚鉄心１２を構成する鉄心板の板厚ｔ＝１、回転体２０の１回転当たりの上昇幅ｐ＝４とした場合の、１回転分の回転角度θと接点の高さｈの関係をプロットしたものが図１２となる（θは１°ずつ）。図９（ａ）と図１０（ａ）は、回転角度θが０°のときの状況を示しており、楕円の長軸が端部脚鉄心１２の端と並行になっている。このため、回転体２０と端部脚鉄心１２は接点を持っていないため、図１２のグラフ上にプロットされていない。ここから回転が進み、回転角度θが４１°となったときに「ｘ＞ｋ」となり、始めて回転体２０と端部脚鉄心１２が接点を持つ。図９（ｂ）と図１０（ｂ）はこのときの状況を表しており、接点の高さは０．４６であり、「ｔ／２±ｔ／４」の条件を満たしている。
【００４９】
更に回転が進み、回転角度θが９０°となったとき、図９（ｃ）と図１０（ｃ）に示すように、回転体２０の楕円の長軸の方向と端部脚鉄心１２の端面の方向が直角となる。このとき、原点（下側の端部脚鉄心板の上面）からの高さｈが１．１４となるため、上側の端部脚鉄心を０．１４押し上げていることとなる（板厚ｔ＝１のため）。このまま回転を続け、回転角度θが１４０°となったときに、押し上げていた端部脚鉄心１２から回転体２０の端部が外れる。この直前の回転角度θが１３９°のときに、最大押し上げ幅０．５５（原点から１．５５）となる。１４０°以降は回転体２０と端部脚鉄心１２は接点を持たずに回転角度θが１８０°まで達する。
【００５０】
このとき、回転体２０は半回転しており、楕円の長軸と端部脚鉄心１２の端部は再び平行となる。回転体２０は半回転により回転角度θ＝１８０°回転され、スタート位置から「ｐ／２」だけ上昇しており、ナット部材３２の移動によって回転を続けると、一つ上の隙間Ｓ、即ち鉄心板の積層数では２層上の挿入位置の目開きに移ることができるが、実施の形態１と同様、１層上の鉄心板を板面方向にずらして反対側の端部を図示されていない主脚部鉄心１１の隙間に挿入しつつ積層する工程が終了するのを待つために、動作を一時停止する。そして、前記工程が終了した後、回転体２０の回転を続け、前述の動作と同様に上の挿入位置の目開きに移る。
【００５１】
図１２に示すように、実施の形態３における目開き装置の回転体の回転角度（θ）に対する回転体と端部脚鉄心との接点の高さ（ｈ）の関係図にプロットされている接点の高さｈは放物線状であり、回転体２０の傾斜部の先端が端部脚鉄心１２の挿入位置に入ってから、接点位置の上昇が緩やかになっている。これにより、回転体２０による端部脚鉄心１２の変形を防ぐとともに、回転体２０と端部脚鉄心１２との接点の摩擦による回転への抵抗を防ぐことが可能である。
【００５２】
上記のように、実施の形態３によれば、構成が簡素で大がかりな装置を必要とせず、継鉄部鉄心１３を挿入する隙間Ｓに回転体２０を容易に進入させてその隙間Ｓを確実に目開きすることができ、継鉄部鉄心の挿入作業を容易にすることができる。
また、回転体２０は回転軸の方向から見て楕円板状に形成し、隙間進入部２０ａはその楕円板状の長軸側の端部を含む領域によって形成し、かつ、傾斜面２０ｂを側面から見たときの形状をそろばんの玉のような直線のテーパ状としたので、鉄心板との接触は点接触となる。そのため、目開き時に鉄心板を持ち上げた後、隙間進入部２０ａが隙間から抜ける際には、テーパ角度がより急になり、スムーズに動作する。また、回転体２０表面の傾斜面２０ｂの形状を簡素化によって、製造コストを削減できるなどの効果が得られる。
【００５３】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
例えば、目開き装置１の回転機構部３０を制御する図示省略している制御装置の動作を自動運転とすることにより、目開きが行われる時間間隔が一定となり、作業者が手で継鉄部鉄心１３を挿入する際には、ペースメーカとして活用が可能である。また、作業者の感覚に頼っていた目開きを含む挿入作業の自動化も可能となる。
また、１枚の板材を１つの層として端部を交互にずらしたが、複数枚からなる板材を１つの層として規則的に交互にずらすようにしても良い。
また、回転体２０の形状は楕円に限定されず、例えば長円状に形成するなど種々の変形が可能である。
【００５４】
また、実施の形態では、目開き装置１を用いる際に、Ｉ字型の主脚部鉄心１１と、下部側の継鉄部鉄心１３と、Ｉ字型の端部脚鉄心１２からなる「コ」字形状に組立てられた鉄心に対して、上部側の継鉄部鉄心１３を構成する鉄心板を積層するために、端部脚鉄心１２の側にのみ目開き装置１を設置したが、主脚部鉄心１１の周りがフリーの状態の場合、端部脚鉄心１２の側と、主脚部鉄心１１の側の双方に目開き装置１を設置して、左右交互に自動的に継鉄部鉄心１３を積層することもできる。
さらに、上記実施の形態１から実施の形態３では、外鉄形変圧器の鉄心積みにおける継鉄部鉄心１３の目開きを行う場合を例として説明したが、この目開き装置１は、対象となる積層品が外鉄形変圧器の鉄心、または変圧器の鉄心でなくとも、適用できる。
【符号の説明】
【００５５】
１  目開き装置、１０  鉄心、１１  主脚部鉄心、１１１  主脚部鉄心板、１１１ａ  主脚部鉄心板端、１１２  主脚部鉄心板、１１２ａ  主脚部鉄心板端、１２  端部脚鉄心、１２１  端部脚鉄心板、１２１ｂ  端部脚鉄心板端、１２２  端部脚鉄心板、１２２ｂ  端部脚鉄心板端、１３  継鉄部鉄心、１３１  継鉄部鉄心板、１３１ａ  継鉄部鉄心板端、１３１ｂ  継鉄部鉄心板端、１３２  継鉄部鉄心板、１３２ａ  継鉄部鉄心板端、１３２ｂ  継鉄部鉄心板端、２０  回転体、２０ａ  隙間進入部、２０ｂ  傾斜面、２０ｃ  雌ネジ、２１  回転体保持軸、３０  回転機構部、３１  駆動ネジ、３２  ナット部材、３２ａ  回転体係止部、３２ｂ  保持軸挿通孔、４０  基体、４１  ガイドレール、ａ  短軸半径、ｂ  長軸半径、ｄ  回転体保持軸の直径、ｋ  回転軸心と鉄心端部との距離、ｔ  鉄心板の板厚、Ｔ  最厚部の板厚、θ  回転角度、ｐ  １回転当たりの上昇幅、Ｓ  隙間。
【図１】
2019016723.tif 000006
【図２】
2019016723.tif 000007
【図３】
2019016723.tif 000008
【図４】
2019016723.tif 000009
【図５】
2019016723.tif 000010
【図６】
2019016723.tif 000011
【図７】
2019016723.tif 000012
【図８】
2019016723.tif 000013
【図９】
2019016723.tif 000014
【図１０】
2019016723.tif 000015
【図１１】
2019016723.tif 000016
【図１２】
2019016723.tif 000017