(57)【要約】【課題】研磨開始から終了までの研磨状況を精度よく確認、監視ができる簡便で低コストの研磨装置及び研磨方法を提供する。【解決手段】駆動部３と、前記駆動部に軸支され、当該駆動部により駆動される研磨部２と、前記駆動部を移動可能に支持するとともに、前記研磨部を研磨対象部２０に押圧する支柱５と、前記研磨部近傍に設置された第１の音響受信素子４ａと、前記駆動部近傍に設置された第２の音響受信素子４ｂと、前記第１の音響受信素子及び第２の音響受信素子で集音された信号を処理、分析する制御装置３０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動部と、前記駆動部に軸支され、当該駆動部により駆動される研磨部と、前記駆動部を移動可能に支持するとともに、前記研磨部を研磨対象部に押圧する支柱と、前記研磨部近傍に設置された第１の音響受信素子と、前記駆動部近傍に設置された第２の音響受信素子と、前記第１の音響受信素子及び第２の音響受信素子で集音された信号を処理、分析する制御装置と、を備えた研磨装置。
【請求項２】
前記駆動部は、エアモータをその駆動源とする請求項１記載の研磨装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記第１の音響受信素子で集音した第１の音響信号と、前記第２の音響受信素子で集音した第２の音響信号の各々について、相互の音響信号の影響を消去する集音処理部を備えた請求項１又は２に記載の研磨装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記集音処理部から出力された音響信号の音量及び周波数の解析処理、並びにパターン解析処理を行う音響信号処理部と、前記音響信号処理部からの出力信号と、前記研磨部、駆動部及び遠隔操作装置からの制御情報に基づいて研磨状態の分析を行う研磨状態分析部を備えた請求項３に記載の研磨装置。
【請求項５】
周囲の環境音を第３の音響信号として集音する第３の音響受信素子をさらに備え、前記集音処理部は、前記第１乃至第３の音響信号の各々について、相互の音響信号の影響を消去する請求項３又は４に記載の研磨装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の研磨装置を用いて、研磨対象部の研磨状態を分析しながら研磨を行う研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、研磨装置及び研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、作業員が立ち入ることが困難な狭隘な場所、災害現場、又は原子力発電所の事故現場等の過酷な環境では、遠隔操作装置を用いた作業が行われている。
【０００３】
例えば、原子力発電所等に設置されている配管等の補修を行う場合、配管の金属表面等を遠隔操作装置により研磨加工する状況が想定される。その際、研磨加工の進捗状況や研磨状況等を確認、監視する必要があるが、その手法の一つとして、作業員が目視確認できない環境下では、研磨状況をカメラによって確認、監視することが行われている。
また、研磨装置から出音される研磨音を検出して研磨状況を確認、監視する研磨装置も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３-１５４７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来のカメラによる研磨状況監視手段では、研磨状況をすべて画像として入手するために、研磨加工部の移動に追従してカメラも移動させるための移動機構等が必要となり、装置構成が複雑化及び大型化するという課題がある。また、研磨状態を撮像する際、研磨された粉体が舞い上がり研磨加工部の画像の解像度が劣化するという課題がある。
【０００６】
さらに、従来の研磨音を利用した研磨状況監視手段では、研磨装置の研磨音だけではなく周囲の環境音も併せて集音してしまい、研磨装置からの研磨音のみを集音することができないため、研磨状況を的確に確認、監視することができないという課題がある。
【０００７】
本発明の実施形態は、上記課題を解決するためになされたものであり、研磨開始から終了までの研磨状況を高精度で確認、監視ができる簡便で低コストの研磨装置及び研磨方法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】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明の実施形態に係る研磨装置は、駆動部と、前記駆動部に軸支され、当該駆動部により駆動される研磨部と、前記駆動部を移動可能に支持するとともに、前記研磨部を研磨対象部に押圧する支柱と、前記研磨部近傍に設置された第１の音響受信素子と、前記駆動部近傍に設置された第２の音響受信素子と、前記第１の音響受信素子及び第２の音響受信素子で集音された信号を処理、分析する制御装置と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施形態に係る研磨装置及び研磨方法によれば、研磨開始から終了までの研磨状況を高精度で確認、監視ができる簡便で低コストの研磨装置及び研磨方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る研磨装置の構成図。
【図２】第２の実施形態に係る研磨装置の構成図。
【図３】第３の実施形態に係る研磨装置の構成図。
【図４】第１の実施形態に係る研磨装置の動作フロー図。
【図５】第３の実施形態に係る研磨装置の動作フロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態に係る研磨装置及び研磨方法について、図１、図４を参照して説明する。
【００１２】
（構成）
本実施形態に係る研磨装置１は、図１に示すように、研磨布を放射状に束ねて固定したフラップホイール等からなる研磨部２、研磨部２に軸支されるとともに研磨部２を回転駆動するエアモータ等からなる駆動部３、駆動部３を把持固定する固定部６、固定部６を移動可能に保持する支柱５、支柱５を回動させるために支柱５の端部が固定された回動部１１、回動部１１が取付けられたロボットアーム等からなる遠隔操作装置１０、研磨部２の近傍に設けられ、研磨部２近傍の音を集音する第１の音響受信素子４ａ（「研磨音マイク」）、駆動部３の近傍に設けられ、駆動部３近傍の音を集音する第２の音響受信素子４ｂ（「駆動音マイク」）、信号ケーブル１６に接続され駆動部３の駆動制御、固定部６の移動制御、音響等各種信号の送受信及び解析処理を行う制御装置３０から構成される。
【００１３】
駆動部３を把持固定する固定部６は、支柱５に設けられたスリット７内を移動可能に取り付けられ、制御装置３０により固定部６を移動調整することで、駆動部３に軸支された研磨部２を研磨対象部２０に対し最適な圧力で押圧する。
また、研磨部２及び駆動部３には、それぞれの振動をモニターするための振動センサ８ａ、８ｂが設けられている。
【００１４】
（作用）
本実施形態では、研磨対象部２０として円筒状の配管の表面を研磨する例について説明するが、他の構造物についても適用できることはもちろんである。
まず、遠隔操作装置１０を操作することにより、研磨装置１を配管等の研磨対象部２０へ移動させ、位置合わせ後、研磨部２を研磨対象部２０にセットする（図１参照）。
【００１５】
次に、駆動部３により研磨部２を回転させるとともに、固定部６を移動調整することで、研磨部２が予め定められた目標研磨量となるように、研磨対象部２０に対し所定の押圧力で研磨部２を押圧する。同時に研磨音マイク４ａにより研磨部２近傍の音響を集音し、駆動音マイク４ｂにより駆動部３近傍の音響を集音し、それぞれの音響信号を制御装置３０の集音処理部３０ａへ出力する（図４参照）。
【００１６】
ところで、研磨部２及び駆動部３はそれぞれ周波数帯域の異なる研磨音及び駆動音を発生させるが、研磨音マイク４ａと駆動音マイク４ｂは近接して配置されているため、研磨音マイク４ａで集音された音響信号には研磨音のみならず駆動音も混入し、一方、駆動音マイク４ｂには駆動音のみならず研磨音も混入している。
【００１７】
そこで、集音処理部３０ａでは、研磨音マイク４ａで集音された音響信号（第１の音響信号）から、駆動音の周波数帯域に対応する音響信号に逆位相の波形を重畳処理し、駆動音に対応する音響信号を消去する。同様に、駆動音マイク４ｂで集音された音響信号（第２の音響信号）から、研磨音の周波数帯域に対応する音響信号に逆位相の波形を重畳処理し、研磨音に対応する音響信号を消去する。
【００１８】
その結果、集音処理部３０ａは、近接する音源からの音響信号を消去した研磨部２の音響信号（研磨音）及び駆動部３の音響信号（駆動音）を得ることができる。
次に、集音処理部３０ａで処理された研磨部２の音響信号及び駆動部３の音響信号は、音響信号処理部３０ｂに出力され、各音響信号の音量及び周波数解析処理、時系列的なパターン解析処理等が行われ、研磨状態分析部３０ｃに出力される。
【００１９】
そして、研磨状態分析部３０ｃでは、振動センサ８ａ、８ｂにより測定された研磨部２及び駆動部３の振動情報や負荷情報等が入力される制御情報部３０ｆと、遠隔操作装置１０の位置情報等が入力される制御情報部３０ｇからの情報も入力され、研磨開始時から研磨終了時までの研磨状態の分析が行われる。その詳細については後述する。
分析結果は適宜表示部３０ｄに出力表示されるとともに、研磨部２、駆動部３、固定部６、及び遠隔操作装置１０等の制御のためにフィードバックされる。
【００２０】
（効果）
以上説明したように、本実施形態によれば、他の音源からの音響信号が消去された駆動音及び研磨音、研磨部２及び駆動部３の振動情報や負荷情報、並びに遠隔操作装置１０の位置情報等を研磨状態分析部３０ｃで解析することで、研磨開始から研磨完了まで、研磨が順調に進捗しているか否か、研磨ムラがあるか否か、研磨部２が異常であるか否か、等、研磨状況を高精度で確認、監視することができる。
【００２１】
特に、駆動源がエアモータである場合は、駆動音が大きく変化や異常を検出しやすい一方で、駆動音を消去して駆動音が大きくとも研磨音を精度よく検出することができ、本実施形態が特に有効である。
【００２２】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る研磨装置について、図２を参照して説明する。
本実施形態は、図２に示すように、研磨対象部２０が金属板であり、支柱５の端部は遠隔操作装置１０の先端部に固定され、箱体１３に設けられた溝部１４を直線移動させる構成となっている。そして、遠隔操作装置１０により研磨部２を前後左右に移動させることで研磨対象部２０を研磨する。その他の構成、及び作用、効果は第１の実施形態と同様である。
【００２３】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態に係る研磨装置について、図３、図５を参照して説明する。
【００２４】
本実施形態は、遠隔作業を行う場所の周囲の騒音（環境音）が大きい場合、図３に示すように、外筒１２に周囲の環境音を集音する環境音マイク４ｃ（第３の音響受信素子）を設ける構成としている。
【００２５】
制御装置３０の集音処理部３０ａは、第１の実施形態と同様に、研磨音マイク４ａ、駆動音マイク４ｂ及び環境音マイク４ｃで得られた音響信号について、それぞれ相互に逆位相の音響信号を重畳し、環境音を含めた他の音源からの音響信号を消去した研磨音及び駆動音を得ることができる（図５参照）。
【００２６】
これにより、環境音や他の音源からの影響を排除した研磨音及び駆動音を得ることができるため、研磨開始時から研磨終了時まで研磨状況を高精度で確認、監視することができる。
【００２７】
［研磨状況解析結果の具体例］
以下、上記実施形態に係る研磨装置１を用いた研磨状態の解析結果の具体例について説明する。
【００２８】
（研磨開始状況の把握）
まず、研磨開始時に、研磨部２は予め定められた目標研磨量となるように、研磨対象部２０に対し所定の押圧力で研磨部２に押圧されている。その際、研磨部２を駆動部３により回転させながら研磨対象部２０に当接、押圧するため、当初は駆動部３の負荷が大きく研磨が進まないが、徐々に駆動部３の駆動力により研磨部２の研磨が進み始める。このときの駆動音及び研磨音の変化等を研磨状態分析部３０ｃで解析することで研磨開始を把握することができる。
なお、この駆動音及び研磨音は、集音処理部３０ａで相互の音源からの影響を消去した後の音響信号である。
【００２９】
（研磨状況の把握〉
研磨が進捗していく過程で、研磨部２の往復移動や回転移動により、研磨対象部２０を繰り返し研磨する場合がある。その際、移動直後は駆動部３の負荷のため研磨が進まず、その後徐々に研磨が進捗するが、このような研磨状況を、駆動音、研磨音、振動センサ８ａ、８ｂ及び駆動部３の負荷信号、並びに遠隔操作装置１０の位置情報等に基づいて研磨状態分析部３０ｃで解析することで、正常に研磨が行われているか否かを把握できる。
【００３０】
また、研磨対象部２０の表面に小規模の凹凸が存在する場合や研磨対象部２０が僅かに傾いて設置されている場合、又は研磨対象部２０の中心が僅かにずれている場合、等では、特定の領域が先に研磨される状態が発生することがある。その場合、研磨された箇所と研磨されていない箇所とによって研磨音や駆動音が変化するので、その変化等を研磨状態分析部３０ｃで解析することで研磨ムラ等を把握できる。
【００３１】
さらに、遠隔操作装置１０の位置情報等から研磨対象部２０の各領域での研磨状況が把握できるので、研磨状況が何ら変化しない領域があれば、研磨部２が研磨対象部２０に当接していない等の異常を把握できる。
また、研磨部２が摩耗等により劣化した場合、研磨音が変化することから、研磨音等を研磨状態分析部３０ｃで解析することで研磨部２の異常を把握できる。
【００３２】
（研磨完了状況の把握）
最終的には設定された目標研磨量まで研磨対象部２０の研磨を行うが、目標研磨量まで研磨が進むと、それ以上は研磨部２を押圧する力が発生しないため、研磨部２は空転に近い状態になる。このような研磨状況を、駆動音、研磨音、振動センサ８ａ、８ｂ及び駆動部３の負荷信号、継続時間、並びに遠隔操作装置１０の位置情報等に基づいて研磨状態分析部３０ｃで解析することで、研磨完了を把握できる。
【００３３】
また、研磨対象部２０の塗装が一部の場所で盛り上がっている場合、その場所を研磨する際に研磨音の音量や周波数が変化するので、その場所では目標研磨量を達成することができないことがわかる。一方、研磨対象部２０の全領域にわたって研磨音の音量や周波数が変化しなくなると全領域で目標研磨量を達成できたことが把握できる。
【００３４】
以上、本発明を説明したが、上述した実施形態は、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。これら新規な実施形態は、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、当業者の技術常識を加味して種々の省略、置き換え、変更、組合せ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ともに、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。
【符号の説明】
【００３５】
１…研磨装置、２…研磨部（フラップホイール）、３…駆動部（エアモータ）、４ａ…第１の音響受信素子（研磨音マイク）、４ｂ…第２の音響受信素子（駆動音マイク）、４ｃ…第３の音響受信素子（環境音マイク）、５…支柱、６…固定部、７…スリット、８ａ、８ｂ…振動センサ、１０…遠隔操作装置（ロボットアーム）、１１…回動部、１２…外筒、１３…箱体、１４…溝部、１６…信号ケーブル、２０…研磨対象部、３０…制御装置
【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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