JP2009028849A - 鉄芯切断装置および鉄芯切断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】切断刃の位置を確実に検出しつつ、変形や損傷が生じにくい切断完了スイッチを用いて切断刃を適切な位置で停止させる鉄芯切断装置および鉄芯切断方法を提供する。
【解決手段】鉄芯切断装置１００は、切断刃１７０の移動方向の力を受けて変位するセンサピン３００と、センサピン３００の変位に連動して切断刃１７０の移動方向とは異なる方向に変位することにより、切断刃１７０が積層鉄芯１３０の切断を完了したことを検知する切断完了スイッチ３２０と、切断完了スイッチ３２０によって切断の完了が検知されると切断刃１７０の移動を停止させる切断刃駆動装置１９０とを含む。このように、切断刃の移動方向と異なる方向に切断完了スイッチ３２０を変位させることにより、切断完了スイッチ３２０は、切断刃の移動方向の力を直接受けない。これにより、切断完了スイッチ３２０にもたらされる衝撃が抑制される。
【選択図】図８

Description

本発明は、変圧器等に用いられる積層鉄芯を切断する鉄芯切断装置および鉄芯切断方法に関するものである。

ポリ塩化ビフェニル（以下ＰＣＢと略称する）は、化学的に安定している、熱により分解しにくい、電気絶縁性に優れている、沸点が高い、不燃性であるなどの性質を有する物質である。このため、変圧器、安定器、開閉器、計器用変成器、コンデンサ、サージアブソーバ、遮断器、整流器、放電コイル、リアクトル等に使用する絶縁油、ボイラーや熱交換器の熱媒体等幅広い分野で使用されてきた。わが国では、これまで約５９、０００トンのＰＣＢが生産され、このうち約５４，０００トンが国内で使用された（例えば非特許文献１）。

しかし、近年ＰＣＢの人体への有毒性が明らかになり、わが国では１９７２年からは、ＰＣＢの新たな製造はなされなくなった。さらに、１９７３年に制定された「化学物質の審査及び製造等の規制に関する法律」に基づき、１９７４年からは、その製造、輸入等が事実上禁止となった。その後、我が国においては、高圧変圧器及び高圧コンデンサを始めとしたＰＣＢ廃棄物について、その処理体制の整備が著しく停滞していたため、長期にわたり処分がなされず、事業者において保管が行われてきた。このように処分のめどが立たないまま長期にわたる保管が継続する中で、ＰＣＢ廃棄物の紛失等が発生し、環境汚染の進行が懸念される状況となっている。

そこで「ポリ塩化ビフェニル廃棄物の適正な処理の推進に関する特別措置法」が２００１年に施行され、ＰＣＢおよびＰＣＢを含む廃油等を１５年以内に処分するよう義務付けた（例えば非特許文献１）。

従来からのＰＣＢの処理法としては様々なものが提唱されていて、代表的なものとしては、脱塩素化分解法、水熱酸化分解法、還元熱分解法、光分解法、プラズマ分解法などがある。しかし、ＰＣＢそれ自体を処理する前段階として、ＰＣＢを使用した機器を部材ごとに解体する必要がある。例えば、特許文献１には、ＰＣＢ混入絶縁油を含有する変圧器の解体および洗浄方法が開示されている。

特許文献１によれば、まずＰＣＢ混入絶縁油を含有する変圧器からＰＣＢ混入絶縁油を抜く油抜き工程、次に油抜きされた変圧器内に洗浄溶剤を導入して循環し、残存ＰＣＢ混入絶縁油を洗浄除去する浸漬・循環洗浄工程、変圧器を洗浄装置に入る大きさに粗解体する粗解体工程、解体単位で１次洗浄する１次洗浄工程、解体単位をケース、金属、アルミナ、碍子、電線、積層鉄芯（コア）、木、パッキンおよびその他部材にそれぞれ分別解体する解体工程、分別された各部材を２次洗浄する２次洗浄工程を経て、ＰＣＢを使用した機器を部材ごとに解体および洗浄できるとしている。

これら部材のうち、積層鉄芯は、鋼板が積層された状態で環状に巻かれた構造となっている。このような状態のままでは、積層された鋼板間のＰＣＢを洗浄除去することは困難である。したがって、かかる積層鉄芯を効率よく確実に切断し、その鋼板間に付着しているＰＣＢ等を除去することが容易な状態に変形して洗浄その他の処理を進めうる状態とする必要がある。

ここで積層鉄芯は中空であることから、切断しようとしても変形してしまうため、そのままでは切断しにくい。特許文献２には、積層鉄芯の内部に鋼板からなる中子を挿入し、この中子によって切断刃の押圧力を受け止めることによって積層鉄芯を切断する構成が開示されている。換言すれば、中子は、包丁に対するまな板と同様の作用をする。

しかし、切断刃が中子に到達すると、中子は鉄芯の鋼板よりも厚く、剛性が高いため、切断刃が損傷してしまうおそれがある。そのため切断刃が鉄芯の切断を完了した位置で、中子に食い込まないように確実に停止することが重要である。

そこで従来からも、切断刃の停止位置を感知するためのセンサが設けられていた。従来のセンサは、上記切断刃と共に移動し、切断の終了位置を示す当接部に突き当たってスライドするリンク部材と、押圧されたことを検知し、上記切断刃の移動を停止するスイッチとからなり、リンク部材がスライドしてスイッチを押圧することによって切断刃の駆動を停止するものであった。
特開２００６−３３４５７２号公報 特開２００２−８９５４０号公報 環境省 「ポリ塩化ビフェニル廃棄物処理基本計画」＜インターネットＵＲＬ http://www.env.go.jp/recycle/poly/plan/180320.pdf＞

しかし上述のような構成を有する従来のセンサは、切断刃の移動方向と同じ方向に切断刃からの力を受け止めるため、損傷することが多かった。すなわち、切断刃を備えた基体への油圧力が過度の力としてリンク部材に作用し、リンク部材はスイッチに必要以上に押し込まれてしまう場合があった。このような過負荷が数次にわたってかけられると、スイッチは早期に変形や損傷などの故障を発生してしまうという問題が生じた。

故障の防止を鑑みれば、光センサのように非接触式のセンサを用いることも考えられる。しかし鉄芯切断装置においては切断する際に粉塵が発生するため、光センサでは発光部や受光部に塵埃が付着して機能しなくなってしまう。またスプリングなどを用いた緩衝機構を設けることも考えられるが、可動部はやはり粉塵によって動きが悪くなるため、できる限り可動部は少ないことが好ましく、動作の確実性を弾性力に頼るのでは信頼性に欠ける。

本発明はこのような課題に鑑み、切断刃の停止位置を確実に検出しつつ、スイッチに変形や損傷を生じさせることを防止した鉄芯切断装置および鉄芯切断方法を提供することを目的とする。

本発明による鉄芯切断装置は上述の課題を解決するために、環状の積層鉄芯の内側中空部に配置される中子と、積層鉄芯の外側から中子に向かって移動して積層鉄芯を切断する切断刃と、切断刃の移動によって生じる切断刃の移動方向に平行な力を受けて変位するリンク部材と、リンク部材の変位に連動して切断刃の移動方向とは異なる方向に変位することにより、切断刃が積層鉄芯の切断を完了したことを検知する切断完了スイッチと、切断完了スイッチによって切断の完了が検知されると切断刃の移動を停止させる切断刃停止手段とを含むことを特徴とする。

このように、切断刃の移動方向と異なる方向に切断完了スイッチを変位させることにより、切断完了スイッチは、切断刃の移動方向の力を直接受けない。これにより、切断完了スイッチにもたらされる衝撃が抑制される。なぜなら、仮に切断刃が、予定されたストロークを逸脱して移動しても、切断刃の移動方向とは異なる方向に変位する切断完了スイッチは、予定された範囲を逸脱して変位しないからである。

上述のリンク部材の変位は、切断刃と一体的に移動するリンク部材が中子に接触することによって生じる、切断刃との相対的な位置の変化としてよい。

上述の切断完了スイッチは、切断完了スイッチとリンク部材とが接触する部位の形状に案内されて、切断刃の移動方向とは異なる方向に変位するとよい。ここで「接触する部位」は、切断完了スイッチまたはリンク部材のいずれの部位でもよい。

また、上述の接触する部位は、くさび機構としてよく、このくさび機構に案内されて切断完了スイッチが変位することとしてよい。

上述の異なる方向は、切断刃の移動方向に直交する方向としてよい。

また、本発明による鉄芯切断方法は上述の課題を解決するために、環状の積層鉄芯の外側から積層鉄芯の内側中空部に配置される中子に向かって切断刃を移動させて積層鉄芯を切断する鉄芯切断工程と、切断刃の移動によって生じる切断刃の移動方向に平行な力をリンク部材に受けさせて変位させる変位工程と、リンク部材の変位に連動させて切断完了スイッチを切断刃の移動方向とは異なる方向に変位させることにより、切断刃が積層鉄芯の切断を完了したことを検知させる検知工程と、切断完了スイッチが切断の完了を検知した場合に切断刃の移動を停止させる切断刃停止工程とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、鉄芯切断装置の切断完了スイッチの変形や損傷が防止され、これらに起因する不具合を生じない、メンテナンス性に優れた切断完了スイッチを備えた鉄芯切断装置および鉄芯切断方法を提供できる。

次に添付図面を参照して本発明による鉄芯切断装置および鉄芯切断方法の実施形態を詳細に説明する。図中、本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。また、同様の要素は同一の参照符号によって表示する。

図１は、本発明の実施形態である鉄芯切断装置の概略図である。鉄芯切断装置１００は、作業台としての役割を果たすワーク設置部１１０上に、水平面内で回転可能なターンテーブル１２０を有する。ターンテーブル１２０は、水平面内で回転することにより、その上に載置された積層鉄芯１３０の位置を変更する。なお、積層鉄芯１３０は、実際は、中子１４０を包囲しているところ、図１では積層鉄芯１３０の断面のみ、一点鎖線で示している。これは、他の要素の図示の明確化のためである。以下、本願において、一点鎖線で積層鉄芯１３０を図示するときは、すべて断面を示す形式とする。

図２は、図１に示す積層鉄芯１３０の概略図である。使用済みの変圧器を解体して取り出された積層鉄芯１３０は、鋼板が積層された環状構造となっている。積層鉄芯の種類としては、一般に、Ｃ型鉄芯、ラップ鉄芯、巻鉄芯が知られている。Ｃ型鉄芯は、連続的に鋼板を巻いて成型した後に切断した２つの半環状鉄芯をワニス等で固定したものである。ラップ鉄芯は、継目がほぼ同じ位置（ある範囲内であり、同一の位置ではない）になるように鋼板を一周ずつ巻いて成型したものである。巻鉄芯は、数周毎に鋼板を継ぎ足しながら巻いて成型したものであり、鋼板の継目が鉄芯の全周又は、特定の位置範囲内に散在している。

本実施形態にて用いる積層鉄芯１３０は、上述のいずれの型の積層鉄芯でもよいが、いずれの型の積層鉄芯も、鋼板が積層された環状構造となっているため、このままの状態では、鋼板間のＰＣＢなどの有害物質を除去することが困難である。そこで、鋼板が環状に積層された積層鉄芯１３０を、まず分離切断する必要がある。

図３は図２に示す積層鉄芯の平面図である。積層鉄芯１３０を切断するときは、図３に示すように、環状の積層鉄芯１３０の内側中空部に、金属等で構成された中子１４０を配置する。中子１４０は、切断時に積層鉄芯１３０を支持し、積層鉄芯１３０の変形を防止する。

図４は図１のターンテーブル１２０上に積層鉄芯１３０を設置した様子を示す平面図である。積層鉄芯１３０を設置する際には、ターンテーブル１２０に載置した環状の積層鉄芯１３０の内側中空部に中子１４０を挿通して、ターンテーブル１２０に設けられた溝１４２に中子１４０を嵌合固定するとよい。

図４に示すように、鉄芯切断装置１００は、積層鉄芯１３０が切断される矢印１５０方向（切断刃１７０の移動方向）に対向する方向の力を中子１４０に加えて中子１４０を押さえる対向押さえ部材１６０をさらに含む。対向押さえ部材１６０は、図１に示すように、略Ｃ字型の形状を有し、Ｃ字の下方の端部には、溝１４２を介して中子１４０の下側を押さえる下側押さえ部１６０Ａを有し、積層鉄芯１３０をまたいだＣ字の上方の端部には、中子１４０の上側を押さえる上側押さえ部１６０Ｂを有する。下側押さえ部１６０Ａと上側押さえ部１６０Ｂとはほぼ平行に設けられている。

積層鉄芯１３０を切断する際には、図１に示す対向押さえ部材駆動装置１８０により対向押さえ部材１６０を溝１４２に沿って駆動する。これにより、下側押さえ部１６０Ａは、溝１４２に収容されつつ中子１４０の下側を押さえ、上側押さえ部１６０Ｂは、中子１４０の上側を押さえることができる。

垂直固定部材２００は、それが接続されているエアシリンダ２２０によって、鉛直方向に駆動可能である。なお垂直固定部材２００を駆動する手段はエアシリンダ２２０に限られるものではなく、液圧シリンダ、ステッピングモータなどの電動機など、あらゆる駆動手段を用いてよい。

鉄芯切断装置１００は、カメラ２３０を装置上部に固定して備えていて、積層鉄芯１３０の切断の様子を撮影可能であるが、カメラ２３０は、エアシリンダ２２０の駆動領域に干渉しないよう、エアシリンダ２２０の直上部より若干、切断刃１７０が設けられている側にずらして設置されている。

なおカメラ２３０を鉄芯切断装置１００に固定する固定具２４０の底部には、エアシリンダ２２０、対向押さえ部材１６０および切断刃１７０の駆動によって生じる振動を吸収する防振ゴム２５０が取り付けられている。これによって、切断の様子を撮影した画像が乱れることを防止している。

図５は図１に示す垂直固定部材２００を利用して積層鉄芯１３０の切断を行う様子を示す図である。図５に示すように、対向押さえ部材１６０によって中子１４０を押さえる前または後に、エアシリンダ２２０によって垂直固定部材２００を矢印１９２で示す下方に駆動し、垂直固定部材２００は中子１４０の上端部に嵌合し、中子１４０をターンテーブル１２０に対して圧接することによって、中子１４０の転倒を防止する。

図６〜図８は、図１に示す鉄芯切断装置１００が積層鉄芯１３０の切断の完了を検知して切断刃１７０を停止する過程を示す図６（ａ）、図７（ａ）、図８（ａ）はそれぞれ図１の切断刃１７０の近傍の部分拡大図、図６（ｂ）、図７（ｂ）、図８（ｂ）はそれぞれ後述のセンサピン３００および切断完了スイッチ３２０から成る連動体３３０の平面図、図６（ｃ）、図７（ｃ）、図８（ｃ）はそれぞれ連動体３３０の左側面図である。

図６は積層鉄芯１３０の切断が行われる前の状態を示す図である。図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、鉄芯切断装置１００は、切断刃駆動装置１９０に設置されたセンサピン３００と、切断完了スイッチ３２０とを含み、これらセンサピン３００および切断完了スイッチ３２０は連動体３３０を構成する。

センサピン３００は、切断刃１７０の移動方向の力を受けて変位し、切断刃１７０の移動を後述の切断完了スイッチ３２０に伝達するリンク部材である。センサピン３００は、変位方向と略平行な側面を備えた長尺形状である。センサピン３００のうち、積層鉄芯１３０側の端部は、センサピン３００に接続された調整ネジ３１０によって、切断刃１７０より若干、積層鉄芯１３０の方向に突出した位置に位置決めされる。また、センサピン３００は、切断刃１７０が取り付けられた基体において、切断刃１７０より上方に位置し、切断刃１７０が積層鉄芯１３０を切断するべく移動しても、積層鉄芯１３０には衝突せず、積層鉄芯１３０の内側中空部に挿通され積層鉄芯１３０より高い位置まで延伸している中子１４０の上部に衝突することとなる。

センサピン３００は、切断刃駆動装置１９０に、弾性体（図示は省略する）等の手段によって、積層鉄芯１３０の方向に付勢されていて、中子１４０の上部に衝突することにより、逆方向にスライド移動可能である。

一方、切断完了スイッチ３２０は、センサピン３００の変位に連動して切断刃１７０の移動方向とは異なる方向に変位することにより、切断刃１７０が積層鉄芯１３０の切断を完了したことを位置の変化によって検知する位置センサである。

図７は、積層鉄芯１３０の切断が完了する直前の状態を示す図である。切断刃１７０は殆ど積層鉄芯１３０を切断し終わっている。上述のセンサピン３００および切断完了スイッチ３２０は、切断刃１７０に追従して移動する。しかし、このときは、センサピン３００は、中子１４０の上部に接触した瞬間であり、図７（ｂ）に示すように、未だ、切断刃１７０との相対的な位置は変化していない。

図８は、積層鉄芯１３０の切断が完了した状態を示す図である。このとき、センサピン３００の端部が中子１４０に接触することで、センサピン３００の変位が、以下のようにして生じる。すなわち、センサピン３００は切断刃１７０の移動方向の力を受け、切断刃１７０の移動方向に沿って、切断刃１７０とセンサピン３００との相対的な位置が変化する。当初は切断刃１７０より若干、積層鉄芯１３０の方向に突出していたセンサピン３００は、矢印３４０で示す方向に変位することにより、切断刃１７０の刃先とほぼ同様の位置にある。

切断完了スイッチ３２０は、センサピン３００の上記の変位に連動して、切断刃１７０の移動方向とは異なる方向に変位する。本実施形態では、上述の「異なる方向」は、切断刃１７０の移動方向に直交する方向、すなわち矢印３６０の方向である。センサピン３００の端部３００Ａが矢印３４０方向に移動すると、切断完了スイッチ３２０の頭部３２０Ａが矢印３６０方向に押され、これにより、切断完了スイッチ３２０は、切断刃１７０が積層鉄芯１３０の切断を完了したことを検知する。

切断完了スイッチ３２０は、切断完了スイッチ３２０とセンサピン３００とが接触する部位、すなわち頭部３２０Ａまたはセンサピン３００の端部３００Ａの形状に案内されて、切断刃１７０の移動方向とは異なる方向、すなわち矢印３６０方向に変位する。本実施形態では、頭部３２０Ａの形状を略半球形状とすることにより、この形状に案内されて、矢印３４０方向にスライド変位するセンサピン３００の変位を、切断完了スイッチ３２０の頭部３２０Ａによる矢印３６０方向への変位に変換している。この頭部３２０Ａの変位の方向は、切断完了スイッチ３２０のシャフトの方向である。

上記構成によれば、仮に切断刃が、予定されたストロークを逸脱して移動しても、切断刃の移動方向とは異なる方向に変位する切断完了スイッチは、予定された範囲を逸脱して変位しない。すなわち切断完了スイッチ３２０の頭部３２０Ａは、センサピン３００の端部３００Ａに倣った後に、センサピン３００の側面へと到る。センサピン３００の側面は変位方向と略平行となっているため、仮にさらにセンサピン３００が変位したとしても、切断完了スイッチの頭部３２０Ａはそれ以上変位しない。したがって切断完了スイッチ３２０が必要以上に押し込まれることがなく、これを損傷することを防止することができる。

図９は上述の接触する部位の形状の他の例を示す原理図である。図９に示すように、テーパ形状の端部３００Ｂを有するセンサピンを矢印３２２方向に変位させることにより、くさび作用により，切断完了スイッチ３２０の頭部３２０Ａは矢印３２４方向へ変位して切断完了を検知する。この場合、頭部３２０Ａは、テーパ面３２６と接触する部分に、回転自在な車輪３２８を設けておくとよい。これにより、摩擦を生じることなく、センサピンと切断完了スイッチ３２０とは連動可能となるからである。このほか、切断完了スイッチ３２０は、いかなる形状によって案内してもよい。

切断完了スイッチ３２０によって切断の完了が検知されると、切断刃１７０の移動を停止させる。かかる停止処理は、切断完了スイッチ３２０からケーブル３５０を通して切断刃停止手段としての役割を果たす切断刃駆動装置１９０へ停止信号が伝達されることにより、実行される。

このように、切断刃１７０の移動方向と異なる方向に切断完了スイッチ３２０を変位させることにより、切断完了スイッチ３２０は、切断刃１７０の移動方向の力を直接受けない。これにより、切断完了スイッチ３２０にもたらされる衝撃が抑制される。

切断後、対向押さえ部材１６０を駆動装置１８０により、溝１４２に沿ってターンテーブル１２０外に移動する。また、切断刃１７０を切断刃駆動装置１９０により元の位置に戻す。さらに、垂直固定部材２００をエアシリンダ２２０によって上方に戻し、中子１４０と垂直固定部材２００との嵌合を解除する。

次いで、積層鉄芯１３０のはじめに切断した部分と対向する部分を切断する場合には、ターンテーブル１２０を１８０°回転させ、上述と同様の作業を繰り返せばよい。こうして、積層鉄芯１３０が互いに対向する部分で切断され、２つの半環状鉄芯に分割される。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、変圧器等に用いられる積層鉄芯を切断する鉄芯切断装置および鉄芯切断方法に適用可能である。

本発明の実施形態である鉄芯切断装置の概略図である。 図１に示す積層鉄芯の概略図である。 図２に示す積層鉄芯の平面図である。 図１のターンテーブル上に積層鉄芯を設置した様子を示す図である。 図１に示す垂直固定部材を利用して積層鉄芯の切断を行う様子を示す図である。 図１に示す積層鉄芯の切断が行われる前の状態を示す図である。 図１に示す積層鉄芯の切断が完了する直前の状態を示す図である。 図１に示す積層鉄芯の切断が完了した状態を示す図である。 図６〜図８に示す接触する部位の形状の他の例を示す原理図である。

符号の説明

１００ 鉄芯切断装置
１１０ ワーク設置部
１２０ ターンテーブル
１３０ 積層鉄芯
１４０ 中子
１６０ 対向押さえ部材
１７０ 切断刃
１９０ 切断刃駆動装置
２００ 垂直固定部材
２２０ エアシリンダ
３００ センサピン
３２０ 切断完了スイッチ
３３０ 連動体

Claims (6)

1. 環状の積層鉄芯の内側中空部に配置される中子と、
   前記積層鉄芯の外側から前記中子に向かって移動して該積層鉄芯を切断する切断刃と、
   前記切断刃の移動によって生じる該切断刃の移動方向に平行な力を受けて変位するリンク部材と、
   前記リンク部材の変位に連動して前記切断刃の移動方向とは異なる方向に変位することにより、前記切断刃が前記積層鉄芯の切断を完了したことを検知する切断完了スイッチと、
   前記切断完了スイッチによって切断の完了が検知されると前記切断刃の移動を停止させる切断刃停止手段とを含むことを特徴とする鉄芯切断装置。
2. 前記リンク部材の変位は、前記切断刃と一体的に移動するリンク部材が前記中子に接触することによって生じる、前記切断刃との相対的な位置の変化であることを特徴とする請求項１に記載の鉄芯切断装置。
3. 前記切断完了スイッチは、該切断完了スイッチと前記リンク部材とが接触する部位の形状に案内されて、前記切断刃の移動方向とは異なる方向に変位することを特徴とする請求項１または２に記載の鉄芯切断装置。
4. 前記接触する部位はくさび機構であることを特徴とする請求項３に行き際の鉄芯切断装置。
5. 前記異なる方向は、前記切断刃の移動方向に直交する方向であることを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の鉄芯切断装置。
6. 環状の積層鉄芯の外側から該積層鉄芯の内側中空部に配置される中子に向かって切断刃を移動させて該積層鉄芯を切断する鉄芯切断工程と、
   前記切断刃の移動によって生じる該切断刃の移動方向に平行な力をリンク部材に受けさせて変位させる変位工程と、
   前記リンク部材の変位に連動させて切断完了スイッチを前記切断刃の移動方向とは異なる方向に変位させることにより、前記切断刃が前記積層鉄芯の切断を完了したことを検知させる検知工程と、
   前記切断完了スイッチが切断の完了を検知した場合に前記切断刃の移動を停止させる切断刃停止工程とを含むことを特徴とする鉄芯切断方法。

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