(57)【要約】【課題】保護部材挿入システム及び方法において、保護部材挿入作業の作業性の向上を図る。【解決手段】ネジ穴４３ｂの保護部材５０を保持する保持工具Ｔ１，Ｔ２と、保持工具Ｔ１，Ｔ２をネジ穴４３ｂの中心軸ＢＸを中心として回転可能なる工具駆動装置７１と、保持工具Ｔ１，Ｔ２をネジ穴４３ｂの中心軸ＢＸに沿って移動可能であると共にネジ穴４３ｂの中心軸ＢＸに対する保持工具Ｔ１，Ｔ２の角度を調整する多関節ロボット（挿入装置１０３）と、保持工具Ｔ１，Ｔ２の角度をネジ穴４１ｂの中心軸ＢＸに対して予め設定された初期挿入角度θだけ傾斜させた状態で保持工具Ｔ１，Ｔ２を回転すると共に保持工具Ｔ１，Ｔ２をネジ穴４３ｂの中心軸ＢＸに沿って移動して保持工具Ｔ１，Ｔ２が保持した保護部材５０をネジ穴４３ｂに挿入する制御装置１０７とを設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネジ穴の保護部材を保持する保持工具と、
前記保持工具を前記ネジ穴の中心軸を中心として回転可能な駆動装置と、
前記保持工具を前記ネジ穴の中心軸に沿って移動可能な移動装置と、
前記ネジ穴の中心軸に対する前記保持工具の角度を調整する角度調整装置と、
前記角度調整装置により前記保持工具の角度を前記ネジ穴の中心軸に対して予め設定された初期挿入角度だけ傾斜させた状態で前記駆動装置により前記保持工具を回転すると共に前記移動装置により前記保持工具を前記ネジ穴の中心軸に沿って移動して前記保持工具が保持した前記保護部材を前記ネジ穴に挿入する制御装置と、
を備えることを特徴とする保護部材挿入システム。
【請求項２】
前記保持工具に作用する回転反力を検出する反力検出装置が設けられ、前記制御装置は、前記保持工具が保持した前記保護部材を前記ネジ穴に挿入するとき、前記反力検出装置が検出した回転反力が予め設定された挿入基準反力よりも小さいとき、前記初期挿入角度を予め設定された変更角度だけ小さく変更することを特徴とする請求項１に記載の保護部材挿入システム。
【請求項３】
前記初期挿入角度は、前記変更角度の整数倍に設定されることを特徴とする請求項２に記載の保護部材挿入システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記反力検出装置が検出した回転反力が前記予め設定された挿入基準反力よりも小さいとき、前記駆動装置による前記保持工具の回転を停止すると共に前記移動装置により前記保持工具を前記ネジ穴の中心軸に沿って移動して前記保持工具が保持した前記保護部材を前記ネジ穴から抜き取ってから、前記初期挿入角度を変更することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の保護部材挿入システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記反力検出装置が検出した回転反力が前記予め設定された挿入基準反力よりも小さいとき、前記駆動装置により前記保持工具を回転したままで前記初期挿入角度を変更することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の保護部材挿入システム。
【請求項６】
前記制御装置は、前記反力検出装置が検出した回転反力が前記予め設定された挿入基準反力よりも小さいとき、前記角度調整装置による前記保持工具の傾斜方向を変更することを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の保護部材挿入システム。
【請求項７】
前記制御装置は、前記反力検出装置が検出した回転反力が前記予め設定された挿入基準反力よりも小さいとき、前記角度調整装置による前記保持工具の傾斜方向を前記ネジ穴の周方向に９０度だけ変更することを特徴とする請求項６に記載の保護部材挿入システム。
【請求項８】
保持工具にネジ穴を保護する保護部材を保持させる工程と、
前記ネジ穴の中心軸に対する前記保持工具の角度を予め設定された初期挿入角度だけ傾斜させる工程と、
前記保持工具を回転すると共に前進させて前記保持工具が保持した前記保護部材を前記ネジ穴に挿入する工程と、
を有することを特徴とする保護部材挿入方法。
【請求項９】
前記保持工具に作用する回転反力を検出する工程と、
前記回転反力が予め設定された挿入基準反力よりも小さいときに前記初期挿入角度を予め設定された変更角度だけ小さく変更する工程と、
を設ける、
ことを特徴とする請求項８に記載の保護部材挿入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、放射性廃棄物を収納して搬送や貯蔵を行う放射性物質収納容器において、胴体に形成されたネジ穴に保護部材を挿入する保護部材挿入システム及び保護部材挿入方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電プラントの原子炉などで発生した放射性廃棄物は、放射性物質収納容器に収納され、貯蔵施設や再処理施設などに搬送され、貯蔵または再処理される。このような放射性物質収納容器は、上部が開口した底付きの円筒形状をなす胴部と、この胴部の上部に固定される蓋部とから構成される。そして、この胴部は、胴本体の外周側に伝熱フィンが周方向に所定間隔で複数溶接により固定され、その外側に外筒が溶接により固定されており、胴本体と外筒との間に中性子遮蔽材が充填されて構成されている。
【０００３】
この放射性物質収納容器を構成する胴部は、上部に開口部が形成された胴本体と、胴本体の開口部に固定される蓋部とから構成され、蓋部は、複数のボルトにより胴本体に固定されている。そのため、胴本体は、開口部の周縁部には、蓋部固定用のネジが螺合するネジ穴が周方向に均等間隔で複数形成されている。そして、各ネジ穴は、ネジ部を保護するための保護部材が配置されている。この保護部材は、螺旋状に形成され、ネジ穴の内周とネジの外周との間に配置される。この構成では、ネジ穴に配置された保護部材の内周が、蓋部固定用のネジに対して雌ネジとなる。従来の保護部材挿入システムとしては、下記特許文献１に記載されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１５９３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した保護部材挿入システムは、保護部材を胴本体のネジ穴に挿入するとき、挿入装置のハンド部に取付けられた保持工具が保護部材を保持し、この保護部材を回転しながらネジ穴内に押し込んでいく。このとき、保護部材は、螺旋状をなすことから、保護部材の外周がネジ穴のネジ部に螺合して装着される。このとき、保持工具の中心線をネジ穴の中心線と一致させ、保護部材を回転しながらネジ穴の中心線に沿って移動することで、保護部材をネジ穴内に挿入する。しかし、ネジ穴や保護部材などの製作精度にばらつきが発生すると、保護部材を回転しながらネジ穴内に挿入しても、保護部材がネジ穴に適正に螺合しないことがある。この場合、保持工具の位置や角度、挿入方向を調整した後、再度保護部材の挿入作業を実施することとなるが、その調整作業に戸惑い、作業時間が長くなってしまうという課題がある。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、保護部材挿入作業の作業性の向上を図る保護部材挿入システム及び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】
【０００７】
上記の目的を達成するための本発明の保護部材挿入システムは、ネジ穴の保護部材を保持する保持工具と、前記保持工具を前記ネジ穴の中心軸を中心として回転可能な駆動装置と、前記保持工具を前記ネジ穴の中心軸に沿って移動可能な移動装置と、前記ネジ穴の中心軸に対する前記保持工具の角度を調整する角度調整装置と、前記角度調整装置により前記保持工具の角度を前記ネジ穴の中心軸に対して予め設定された初期挿入角度だけ傾斜させた状態で前記駆動装置により前記保持工具を回転すると共に前記移動装置により前記保持工具を前記ネジ穴の中心軸に沿って移動して前記保持工具が保持した前記保護部材を前記ネジ穴に挿入する制御装置と、を備えることを特徴とするものである。
【０００８】
従って、保持工具の角度をネジ穴の中心軸に対して初期挿入角度だけ傾斜させた状態で、保持工具を回転すると共にネジ穴の中心軸に沿って移動することで、保持工具が保持した保護部材をネジ穴に挿入する。保持工具の中心軸とネジ穴の中心軸が一致していたとしても、ネジ穴や保護部材などの製作精度のばらつきにより保護部材をネジ穴に適切に挿入できない可能性がある。そのため、まず、保持工具を初期挿入角度だけ傾斜させた状態でネジ穴に挿入し、保護部材をネジ穴に挿入することができなかったときは、保持工具の角度を調整して再挿入する。その結果、保護部材挿入作業の作業性の向上を図ることができる。
【０００９】
本発明の保護部材挿入システムでは、前記保持工具に作用する回転反力を検出する反力検出装置が設けられ、前記制御装置は、前記保持工具が保持した前記保護部材を前記ネジ穴に挿入するとき、前記反力検出装置が検出した回転反力が予め設定された挿入基準反力よりも小さいとき、前記初期挿入角度を予め設定された変更角度だけ小さく変更することを特徴としている。
【００１０】
従って、保持工具が保持した保護部材をネジ穴に挿入するとき、回転反力が挿入基準反力よりも小さくて保護部材が空回りしているとき、初期挿入角度を変更角度だけ小さく変更する。即ち、保持工具を初期挿入角度だけ傾斜させた状態でネジ穴に挿入することができなかったときは、保持工具の角度をネジ穴の中心軸と平行になる側に調整して再挿入する。そのため、保持工具の角度の調整方向を規定することで、保護部材挿入作業の作業性の向上を図ることができる。
【００１１】
本発明の保護部材挿入システムでは、前記初期挿入角度は、前記変更角度の整数倍に設定されることを特徴としている。
【００１２】
従って、初期挿入角度を変更角度の整数倍に設定することから、保持工具の角度を細かく調整することができると共に、保持工具の中心軸とネジ穴の中心軸が一致した角度に調整することができ、保護部材挿入作業の作業性の向上を図ることができる。
【００１３】
本発明の保護部材挿入システムでは、前記制御装置は、前記反力検出装置が検出した回転反力が前記予め設定された挿入基準反力よりも小さいとき、前記駆動装置による前記保持工具の回転を停止すると共に前記移動装置により前記保持工具を前記ネジ穴の中心軸に沿って移動して前記保持工具が保持した前記保護部材を前記ネジ穴から抜き取ってから、前記初期挿入角度を変更することを特徴としている。
【００１４】
従って、回転反力が挿入基準反力よりも小さくて保護部材が空回りしているとき、保持工具の回転を停止して保持工具をネジ穴から抜き取った後、初期挿入角度を変更して再挿入することから、保持工具とネジ穴との挿入位置関係を解消してから、ネジ穴への挿入部材の再挿入を実施することとなり、保持工具やネジ穴の損傷を抑制することができる。
【００１５】
本発明の保護部材挿入システムでは、前記制御装置は、前記反力検出装置が検出した回転反力が前記予め設定された挿入基準反力よりも小さいとき、前記駆動装置により前記保持工具を回転したままで前記初期挿入角度を変更することを特徴としている。
【００１６】
従って、回転反力が挿入基準反力よりも小さくて保護部材が空回りしているとき、保持工具を回転したままで初期挿入角度を変更して再挿入することから、ネジ穴への挿入部材の挿入作業を継続して実施することとなり、保護部材挿入作業の作業時間を短縮することができる。
【００１７】
本発明の保護部材挿入システムでは、前記制御装置は、前記反力検出装置が検出した回転反力が前記予め設定された挿入基準反力よりも小さいとき、前記角度調整装置による前記保持工具の傾斜方向を変更することを特徴としている。
【００１８】
従って、回転反力が挿入基準反力よりも小さくて保護部材が空回りしているとき、保持工具の傾斜方向を変更して再挿入することから、ネジ穴への挿入部材の挿入作業を自動的に継続して行うことができ、作業性の向上を図ることができる。
【００１９】
本発明の保護部材挿入システムでは、前記制御装置は、前記反力検出装置が検出した回転反力が前記予め設定された挿入基準反力よりも小さいとき、前記角度調整装置による前記保持工具の傾斜方向を前記ネジ穴の周方向に９０度だけ変更することを特徴としている。
【００２０】
従って、回転反力が挿入基準反力よりも小さくて保護部材が空回りしているとき、保持工具の傾斜方向をネジ穴の周方向に９０度だけ変更して再挿入することから、ネジ穴への挿入部材の挿入作業を自動的に継続して行うことができる。
【００２１】
また、本発明の保護部材の挿入方法は、保持工具にネジ穴を保護する保護部材を保持させる工程と、前記ネジ穴の中心軸に対する前記保持工具の角度を予め設定された初期挿入角度だけ傾斜させる工程と、前記保持工具を回転すると共に前進させて前記保持工具が保持した前記保護部材を前記ネジ穴に挿入する工程と、を有することを特徴とするものである。
【００２２】
従って、保持工具を初期挿入角度だけ傾斜させた状態でネジ穴に挿入し、保護部材をネジ穴に挿入することができなかったときは、保持工具の角度を調整して再挿入する。その結果、保護部材挿入作業の作業性の向上を図ることができる。
【００２３】
本発明の保護部材の挿入方法では、前記保持工具に作用する回転反力を検出する工程と、前記回転反力が予め設定された挿入基準反力よりも小さいときに前記初期挿入角度を予め設定された変更角度だけ小さく変更する工程と、を設ける、ことを特徴とする請求項１に記載の保護部材挿入方法。
【００２４】
従って、保持工具が保持した保護部材をネジ穴に挿入するとき、回転反力が挿入基準反力よりも小さくて保護部材が空回りしているとき、初期挿入角度を変更角度だけ小さく変更する。即ち、保持工具を初期挿入角度だけ傾斜させた状態でネジ穴に挿入することができなかったときは、保持工具の角度をネジ穴の中心軸と平行になる側に調整して再挿入する。そのため、保持工具の角度の調整方向を規定することで、保護部材挿入作業の作業性の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の保護部材挿入システム及び方法によれば、保護部材挿入作業の作業性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本実施形態に係る保護部材挿入システムの一例を示す斜視図である。
【図２】図２は、放射性物質収納容器を表す縦断面図である。
【図３】図３は、回転支持装置の一例を示す概略図である。
【図４】図４は、挿入装置のハンド部の一例を示す平面図である。
【図５】図５は、供給装置の一例を示す概略図である。
【図６】図６は、保護部材挿入方法の一例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、挿入動作の一例を示すフローチャートである。
【図８】図８は、挿入動作時の挿入角度調整作業の一例を示すフローチャートである。
【図９】図９は、保護部材の挿入角度の調整方法の一例を示す説明図である。
【図１０】図１０は、挿入動作時の挿入角度調整作業の別の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る保護部材挿入システム及び方法の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。
【００２８】
図１は、本実施形態に係る保護部材挿入システム一例を示す斜視図である。
【００２９】
本実施形態において、図１に示すように、保護部材挿入システム１００は、回転支持装置１０１と、検出装置１０２と、挿入装置１０３と、供給装置１０４と、塗布装置１０５と、工具保管装置１０６とを備えている。保護部材挿入システム１００を構成するこれら各装置は、例えば工場等において同一階の床面１１３上に設けられている。また、保護部材挿入システム１００は、上記各装置を統括的に制御する制御装置１０７を備えている。
【００３０】
保護部材挿入システム１００は、円筒状に形成された胴本体２１のネジ穴４１ｂ，４２ｂ，４３ｂに対して保護部材５０を挿入するものである。ここで、保護部材挿入システム１００の各装置の構成を説明する前に、胴本体２１について説明する。この胴本体２１は、放射性物質収納容器としてのキャスク１１の一部を構成する。
【００３１】
図２は、放射性物質収納容器を表す縦断面図である。
【００３２】
図２に示すように、キャスク１１は、胴部１２と蓋部１３とバスケット１４とを有している。胴部１２は、上記の胴本体２１と、外筒２５と、底板２８とを有している。胴本体２１は、円筒状に形成され、中心軸ＡＸの軸線方向の一端部に開口部２２を有し、他端部に底部２３を有する。以下、胴本体２１のうち開口部２２が形成された側の端部を開口側端部２１ａと表記し、底部２３が形成された側の端部を底部側端部２１ｂと表記する。胴本体２１の内部には、キャビティ２４が形成されている。胴本体２１の内面は、バスケット１４の外周形状に合わせた形状となっている。バスケット１４は、例えば、使用済燃料集合体である放射性物質（図示略）を個々に収納するセルを複数有している。底部２３を含む胴本体２１は、γ線遮蔽機能を有する炭素鋼製の鍛造品となっている。
【００３３】
また、外筒２５は、胴本体２１の外周側に設けられている。外筒２５は、胴本体２１の外周面との間に所定の隙間を空けて配置されている。この胴本体２１の外周面と外筒２５の内周面との隙間には、熱伝導を行う不図示の伝熱フィンが周方向に所定間隔で複数溶接されている。また、この隙間には、レジン（中性子遮蔽体）２７が充填されている。レジン２７としては、例えば水素を多く含有する高分子材料が用いられる。このような高分子材料には、例えば中性子遮蔽機能を有するボロン又はボロン化合物が含有されてもよい。
【００３４】
また、底板２８は、胴本体２１の底部側端部２１ｂに連結されている。底板２８は、底部２３との間に所定の隙間を空けて配置されている。底部２３と底板２８との隙間には、レジン（中性子遮蔽体）２９が設けられている。また、胴部１２の側面には、トラニオン３０が固定されている。
【００３５】
胴本体２１の開口側端部２１ａには、第１段部４１と、第２段部４２と、第３段部４３とが形成されている。第１段部４１は、中心軸ＡＸの軸線方向に垂直な円環状の第１端面４１ａを有する。第１端面４１ａには、複数のネジ穴４１ｂが胴本体２１の周方向に等間隔で形成されている。ネジ穴４１ｂには、当該ネジ穴４１ｂを錆等から保護する保護部材５０が挿入されている。保護部材５０は、例えばステンレス等の材料を用いて螺旋状に形成されている。保護部材５０の内周面は、雌ねじを構成している。本実施形態では、保護部材５０として、端部から径方向の内側に突出する突出部を有しない保護部材が用いられるが、これに限定するものではなく、端部から径方向の内側に突出する突出部を有する保護部材が用いられてもよい。
【００３６】
第２段部４２は、第１段部４１よりも開口部２２の外側に形成されている。第２段部４２は、第１端面４１ａに平行な円環状の第２端面４２ａを有する。第２端面４２ａには、複数のネジ穴４２ｂが胴本体２１の周方向に等間隔で形成されている。例えばネジ穴４２ｂは、ネジ穴４１ｂと等しい径となるように形成される。第３段部４３は、第２段部４２よりも開口部２２の外側に形成されている。ネジ穴４２ｂには、当該ネジ穴４２ｂを錆等から保護する保護部材５０が挿入されている。
【００３７】
第３段部４３は、第１端面４１ａ及び第２端面４２ａに平行な円環状の第３端面４３ａを有する。第３端面４３ａには、複数のネジ穴４３ｂが胴本体２１の周方向に等間隔で形成されている。例えばネジ穴４３ｂは、ネジ穴４１ｂ及び４２ｂよりも径が小さくなるように形成される。ネジ穴４３ｂには、当該ネジ穴４３ｂを錆等から保護する保護部材５０が挿入されている。ネジ穴４３ｂに挿入する保護部材５０は、ネジ穴４１ｂ及び４２ｂに挿入される保護部材５０よりも径が小さくなるように形成される。
【００３８】
蓋部１３は、一次蓋３１と、二次蓋３２と、三次蓋３３とを有している。一次蓋３１は、胴本体２１の第１段部４１に対して着脱可能に取付けられる。一次蓋３１は、第１段部４１に嵌合され、第１端面４１ａに密着する。一次蓋３１は、ボルト５１により第１段部４１に締結される。ボルト５１は、一次蓋３１を貫通し、ネジ穴４１ｂ内の保護部材５０の内周に螺合される。一次蓋３１は、キャビティ２４側の負圧を維持してキャビティ２４内に充填されたガスの漏洩を防ぐ。また、一次蓋３１は、キャビティ２４内に収納された放射性物質から出る放射線（γ線）を遮蔽する。また、一次蓋３１の外側（二次蓋３２側）には、レジン（中性子遮蔽体）が設けられている。一次蓋３１と二次蓋３２との間には、大気に対して加圧された圧力監視境界が形成される。
【００３９】
二次蓋３２は、胴本体２１の第２段部４２に対して着脱可能に取付けられる。二次蓋３２は、第２段部４２に嵌合され、第２端面４２ａに密着する。二次蓋３２は、ボルト５２により第２段部４２に締結される。ボルト５２は、二次蓋３２を貫通し、ネジ穴４２ｂ内の保護部材５０の内周に螺合される。二次蓋３２は、一次蓋３１からのガスの漏洩を阻止する。また、二次蓋３２は、キャビティ２４側の圧力を担保する。
【００４０】
三次蓋３３は、胴本体２１の第３段部４３に対して着脱可能に取付けられる。三次蓋３３は、第３段部４３に嵌合され、第３端面４３ａに密着する。三次蓋３３は、ボルト５３により第３段部４３に締結される。ボルト５３は、三次蓋３３を貫通し、ネジ穴４３ｂ内の保護部材５０の内周に螺合される。三次蓋３３は、胴本体２１の開口部２２における第３段部４３に固定される。三次蓋３３は、外部の衝撃から二次蓋３２を防御する。
【００４１】
続いて、保護部材挿入システム１００の各装置の構成を説明する。図３は、回転支持装置１０１の一例を示す図である。なお、図３では、胴本体２１の３つの端面のうち第３端面４３ａのみを示しており、第１端面４１ａ及び第２端面４２ａについては図示を省略している。また、ネジ穴についても、第３端面４３ａに形成されたネジ穴４３ｂのみを示しており、ネジ穴４１ｂ及びネジ穴４２ｂについては省略している。
【００４２】
図３に示すように、回転支持装置１０１は、開口側端部２１ａが水平方向を向くように胴本体２１を横倒し状態で支持する。また、回転支持装置１０１は、胴本体２１を支持した状態で周方向に回転可能である。回転支持装置１０１としては、例えばターニングローラなどが用いられる。
【００４３】
回転支持装置１０１は、支持台１１１と、複数の脚部１１２と、一対の支持ローラ１１４，１１５とを有している。支持台１１１は、複数の脚部１１２により床面１１３に設置されている。一対の支持ローラ１１４，１１５は、それぞれ回転可能に設けられている。各支持ローラ１１４，１１５は、胴本体２１の開口側端部２１ａ及び底部側端部２１ｂをそれぞれ支持するように、中心軸ＡＸの軸線方向の２箇所に配置されている。各支持ローラ１１４，１１５には、駆動装置１１６が連結されている。駆動装置１１６は、支持ローラ１１４，１１５を周方向の一方向及び他方向に回転駆動する。
【００４４】
なお、図３に示すように、胴本体２１には、位置決め用穴４４が形成されている。位置決め用穴４４は、検出装置１０２（図１参照）によって検出される基準位置として用いられる。この位置決め用穴４４は、三次蓋３３を第３段部４３に固定するときに位置合わせ用として使用されるものである。位置決め用穴４４は、胴本体２１の周方向に等間隔で複数形成されている。複数の位置決め用穴４４は、ネジ穴４３ｂに対応付けた位置に形成されている。複数の位置決め用穴４４は、例えば６つのネジ穴４３ｂ毎に１つずつ設けられている。この位置決め用穴４４を検出することにより、位置決め用穴４４と複数のネジ穴４３ｂとの位置関係から、複数のネジ穴４３ｂの位置が認識可能である。この基準位置は、位置決め用穴４４に限定されるものではなく、別の部材でもよい。また、位置決め用穴４４に代えて、別途、基準位置となる部材をマグネットやボルト溶接などにより固定して構成してもよい。また、位置決め用穴４４の配置については、５つ以下又は７つ以上のネジ穴４３ｂ毎に１つ設けられてもよい。なお、図示を省略しているが、第１端面４１ａ及び第２端面４２ａについても、位置決め用穴４４と同様の構成が設けられている。
【００４５】
続いて、挿入装置１０３を説明する。挿入装置１０３は、例えば、６軸の多関節ロボットなどが用いられる。図１に示すように、挿入装置１０３は、基部６１と、アーム支持部６２と、アーム部６３と、ハンド部６４とを有している。挿入装置１０３は、保護部材５０を保持して挿入可能領域に搬送する。挿入装置１０３は、挿入可能領域に配置されるネジ穴４１ｂ，４２ｂ，４３ｂに保護部材５０を挿入可能である。この挿入可能領域とは、胴本体２１を回動することなく、挿入装置１０３の作動だけで保護部材５０を挿入可能な複数のネジ穴４１ｂ，４２ｂ，４３ｂがある領域である。
【００４６】
基部６１は、床面１１３に固定されている。アーム支持部６２は、基部６１に支持されている。アーム支持部６２は、鉛直方向に沿った中心軸の軸線周りに回転可能に設けられる。アーム部６３は、アーム支持部６２に支持されている。アーム部６３は、水平方向に伸縮可能に設けられる。ここで、挿入装置１０３は、後述する保持工具Ｔ１，Ｔ２をネジ穴４１ｂ，４２ｂ，４３ｂの中心軸ＢＸに沿って移動可能な移動装置と、ネジ穴４１ｂ，４２ｂ，４３ｂの中心軸ＢＸに対する保持工具Ｔ１，Ｔ２の角度を調整する角度調整装置とを有している。この移動装置と角度調整装置は、多関節ロボットのアーム支持部６２とアーム部６３とハンド部６４により構成される。
【００４７】
図４は、挿入装置のハンド部の一例を示す平面図である。
【００４８】
図４に示すように、ハンド部６４は、アーム部６３の先端に設けられている。ハンド部６４は、フレーム６５を有している。フレーム６５は、アーム部６３から伸びた支持部材の中心軸ＡＸ２の軸線回りに回転可能に設けられる。フレーム６５は、先端部にチャック６６が中心軸ＣＸの軸線回りに回転自在に設けられ、工具駆動装置７１により回転可能となっている。チャック６６は、工具保管装置１０６に配置された各種工具を着脱可能である。
【００４９】
また、フレーム６５は、気体ノズル６７と、洗浄液ノズル６８が支持されている。気体ノズル６７は、気体を噴射可能である。気体ノズル６７は、チューブ等の気体供給管を介して気体供給部６９に接続されている。気体供給部６９は、アーム支持部６２に設けられている。洗浄液ノズル６８は、洗浄液を噴射可能である。洗浄液ノズル６８は、チューブ等の洗浄液供給管を介して洗浄液供給部に接続されている。
【００５０】
また、フレーム６５には、検出装置１０２が取り付けられている。検出装置１０２は、胴本体２１の第１端面４１ａ、第２端面４２ａ及び第３端面４３ａに設けられた複数のネジ穴４１ｂ，４２ｂ，４３ｂの位置を検出する。検出装置１０２は、ハンド部６４と一体で移動する。更に、フレーム６５には、チャック６６の回転トルクを検出するトルクセンサ（反力検出装置）７２が設けられている。トルクセンサ７２は、チャック６６が回転するときに受ける抵抗反力を検出する。
【００５１】
検出装置１０２は、ＣＣＤカメラ１２２と、レーザセンサ１２３とを有している。ＣＣＤカメラ１２２は、第１端面４１ａ、第２端面４２ａ及び第３端面４３ａを撮影する。この撮影画像を二値化処理することにより、ネジ穴４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ又は上記の位置決め用穴４４の内部が黒色となり、ネジ穴４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ又は位置決め用穴４４の外部（各端面の表面）が白色となった画像が生成される。このため、ネジ穴４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ又は位置決め用穴４４の輪郭が認識可能となる。この輪郭により、ネジ穴４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ又は位置決め用穴４４の中心位置（中心点）が検出可能である。
【００５２】
レーザセンサ１２３は、各端面に対してレーザ光を照射し、反射光を検出することにより、対象物との間の距離を測定する。ネジ穴４１ｂ，４２ｂ，４３ｂにレーザ光が照射された場合、各端面の表面よりも距離が長くなる。このため、距離の変化を検出することでネジ穴４１ｂ，４２ｂ，４３ｂが検出可能である。なお、レーザセンサ１２３に代えて、例えば超音波センサや赤外線センサ等、対象物までの距離を測定可能なセンサであれば他のセンサを用いてもよい。
【００５３】
続いて、供給装置１０４を説明する。図５は、供給装置の一例を示す図である。
【００５４】
図５に示すように、供給装置１０４は、挿入装置１０３に保護部材５０を供給する。供給装置１０４は、保護部材５０を供給する。供給装置１０４は、基台８０と、ストッカ８１と、送出機構８２と、クランプ機構８３とを有している。
【００５５】
基台８０は、床面１１３上に固定されている。ストッカ８１は、複数の保護部材５０を保管する。ストッカ８１の内部は、仕切り部材８１ａによって複数段（図５では３段）に形成されている。ストッカ８１及び仕切り部材８１ａは、基台８０に対して傾いて配置されている。保護部材５０は、仕切り部材８１ａに沿って段毎に配置される。ストッカ８１は、保護部材５０を排出する排出口８１ｂを有している。排出口８１ｂは、基台８０側（図５の下方）に向けられている。排出口８１ｂからは、保護部材５０が１つずつ排出される。ストッカ８１内の各段と排出口８１ｂとの間には、ストッパ８１ｃが設けられている。ストッパ８１ｃは、各段の保護部材５０の落下を規制する。ストッパ８１ｃは、開閉可能に設けられる。ストッパ８１ｃが開状態になった場合、各段の保護部材５０が仕切り部材８１ａに沿って落下するようになっている。ストッパ８１ｃの開閉は、不図示の開閉駆動機構によって行われる。ストッカ８１には、保護部材５０を段毎に検出する不図示のセンサが設けられる。このセンサにより、保護部材５０が無くなったと検出された場合、ストッパ８１ｃの開閉対象となる段が変更される。このように、段毎に保護部材５０を供給可能であるため、ストッカ８１内での保護部材５０の詰まり等を抑制することができる。
【００５６】
送出機構８２は、排出口８１ｂから排出位置Ｐ１に排出された保護部材５０を供給位置Ｐ２に送り出す。供給位置Ｐ２には、保護部材５０を載置する載置部８４が設けられる。送出機構８２としては、例えばエアシリンダ機構などが用いられる。クランプ機構８３は、載置部８４との間で、供給位置Ｐ２に送り出された保護部材５０を保持する。クランプ機構８３としては、例えば電動シリンダ機構などが用いられる。クランプ機構８３により保護部材５０を保持することで、保護部材５０の位置ズレが抑制される。
【００５７】
また、図１に示すように、塗布装置１０５は、保護部材５０に潤滑剤を塗布する。塗布装置１０５は、吐出部９１と、受部９２と、待機部９３とを有している。吐出部９１は、潤滑剤を下方に吐出する。受部９２は、吐出部９１から吐出された潤滑剤を受ける。受部９２は、吐出部９１の吐出方向に配置される。待機部９３は、吐出部９１の先端を収容する。待機部９３に収容されることにより、吐出部９１の先端の乾燥が抑制される。吐出部９１は、移動機構９４によって受部９２の上部と待機部９３との間を移動可能である。
【００５８】
また、工具保管装置１０６には、保持工具Ｔ１，Ｔ２と、リタップ工具Ｔ３，Ｔ４と、抜き取り工具Ｔ５，Ｔ６と、が配置されている。保持工具Ｔ１，Ｔ２は、先端部において保護部材５０を保持する。保持工具Ｔ１，Ｔ２は、それぞれ異なる径の保護部材５０を保持可能である。例えば保持工具Ｔ１は、ネジ穴４３ｂに挿入される保護部材５０を保持する際に用いられる。また、保持工具Ｔ２は、ネジ穴４１ｂ及び４２ｂに挿入される保護部材５０を保持する際に用いられる。
【００５９】
リタップ工具Ｔ３，Ｔ４は、ネジ穴４１ｂ，４２ｂ，４３ｂに挿入し、各ネジ穴の内周面をリタップする。リタップ工具Ｔ３，Ｔ４は、それぞれ異なる径のネジ穴に挿入可能である。例えば、リタップ工具Ｔ３はネジ穴４３ｂに挿入する際に用いられる。また、リタップ工具Ｔ４は、ネジ穴４１ｂ、４２ｂに挿入する際に用いられる。
【００６０】
抜き取り工具Ｔ５，Ｔ６は、ネジ穴４１ｂ，４２ｂ，４３ｂに挿入された保護部材５０を抜き取る際に用いられる。抜き取り工具Ｔ５，Ｔ６は、それぞれ異なる径の保護部材５０を抜き取り可能である。例えば、抜き取り工具Ｔ５は、ネジ穴４３ｂに挿入された保護部材５０を抜き取る際に用いられる。また、抜き取り工具Ｔ６は、ネジ穴４１ｂ及び４２ｂに挿入された保護部材５０を抜き取る際に用いられる。なお、抜き取り工具Ｔ５，Ｔ６については、設けられなくてもよい。
【００６１】
続いて、本実施形態に係る保護部材挿入システム１００を用いて保護部材５０を挿入する保護部材挿入方法を説明する。この保護部材挿入方法は、図１に示すように、胴本体２１を回転支持装置１０１によって周方向に回転可能に支持させた状態で、検出装置１０２によってネジ穴４１ｂ，４２ｂ，４３ｂを検出する工程と、挿入装置１０３の挿入可能領域にネジ穴４１ｂ，４２ｂ，４３ｂが配置されるように、検出装置１０２の検出結果に基づいて回転支持装置１０１によって胴本体２１を回転する工程と、挿入装置１０３によって、挿入可能領域に配置されたネジ穴４１ｂ，４２ｂ，４３ｂに保護部材５０を挿入する工程とを有する。
【００６２】
具体的に、保護部材挿入方法は、保持工具Ｔ１，Ｔ２にネジ穴４１ｂ，４２ｂ，４３ｂを保護する保護部材５０を保持させる工程と、ネジ穴４１ｂ，４２ｂ，４３ｂの中心軸ＢＸに対する保持工具Ｔ１，Ｔ２の角度を予め設定された初期挿入角度θだけ傾斜させる工程と、保持工具Ｔ１，Ｔ２を回転すると共に前進させて保持工具Ｔ１，Ｔ２が保持した保護部材５０をネジ穴４１ｂ，４２ｂ，４３ｂに挿入する工程とを有する。そして、保護部材挿入方法は、保持工具Ｔ１，Ｔ２に作用する回転反力を検出する工程と、回転反力が予め設定された挿入基準反力よりも小さいときに初期挿入角度θを予め設定された変更角度θ１だけ小さく変更する工程とを有する。
【００６３】
図６は、保護部材挿入方法の一例を示すフローチャートである。以下、胴本体２１の第３端面４３ａに形成されるネジ穴４３ｂに保護部材５０を挿入する場合を例に挙げて説明する。なお、第１端面４１ａに形成されるネジ穴４１ｂに保護部材５０を挿入する場合、また、第２端面４２ａに形成されるネジ穴４２ｂに対して保護部材５０を挿入する場合についても、同様の説明が可能である。
【００６４】
図１及び図６に示すように、ステップＳ１１にて、不図示のクレーンなどを用いて胴本体２１を搬送し、この胴本体２１を横倒し状態で、回転支持装置１０１の支持ローラ１１４，１１５上に載置する。第３端面４３ａが床面１１３に沿った方向に向けられた状態で胴本体２１が４つの支持ローラ１１４，１１５に載置されることにより、胴本体２１は回転支持装置１０１に回転可能に支持される。
【００６５】
また、胴本体２１が回転支持装置１０１に支持された後、制御装置１０７は、検出装置１０２のＣＣＤカメラ１２２及びレーザセンサ１２３が第３端面４３ａに対向するように、挿入装置１０３のハンド部６４を移動させる。このとき、制御装置１０７は、検出装置１０２を胴本体２１の中心軸ＡＸの水平方向上に配置させておく。そして、ステップＳ１２にて、制御装置１０７は、回転支持装置１０１を駆動制御することで胴本体２１を回転させる。そして、ステップＳ１３にて、胴本体２１の回転の後、制御装置１０７は、検出装置１０２（ＣＣＤカメラ１２２及びレーザセンサ１２３）を用いてネジ穴４３ｂの位置を検出させる。
【００６６】
ステップＳ１４では、予め胴本体２１の中心軸ＡＸの水平方向上に配置された検出装置１０２により、第３端面４３ａ上の位置決め用穴４４を検出する。このとき、検出装置１０２の位置は固定させておく。即ち、検出装置１０２によって位置決め用穴４４が検出されると、制御装置１０７は、回転支持装置１０１に胴本体２１の回転を停止させる。この場合、制御装置１０７は、位置決め用穴４４が胴本体２１の中心軸ＡＸの水平方向上の位置に配置されるように胴本体２１の回転量を調整する。第３端面４３ａでは、位置決め用穴４４の位置と各ネジ穴４３ｂの位置とが対応付けられている。位置決め用穴４４が位置に配置されることにより、所定数のネジ穴４３ｂが挿入装置１０３の挿入可能領域に配置される。このように、検出装置１０２が位置決め用穴４４を検出することにより、挿入装置１０３の挿入可能領域に所定数のネジ穴４３ｂが配置されたことを認識できる。
【００６７】
ステップＳ１６にて、制御装置１０７は、挿入装置１０３を用いて保護部材５０の挿入動作を行わせる。図７は、保護部材５０の挿入動作の手順を示すフローチャートである。
【００６８】
図７に示すように、ステップＳ２１にて、制御装置１０７は、挿入可能領域の所定数のネジ穴４３ｂに対してエアを噴出させる。ここで、制御装置１０７は、第３端面４３ａの周方向に沿って検出装置１０２を移動させつつネジ穴４３ｂを検出させる。検出装置１０２によってネジ穴４３ｂが検出された場合、制御装置１０７は、検出結果に基づいてネジ穴４３ｂの位置を求め、気体ノズル６７の先端がネジ穴４３ｂに対向するように挿入装置１０３のハンド部６４を移動させる。気体ノズル６７の先端をネジ穴４３ｂに対向させた後、制御装置１０７は、気体ノズル６７から気体を噴射させる。気体ノズル６７から噴射された気体により、ネジ穴４３ｂの内部の異物が除去される。制御装置１０７は、このエアブロー動作を６つのネジ穴４３ｂに対して１つずつ連続して行わせる。
【００６９】
ステップＳ２２にて、制御装置１０７は、所定数のネジ穴４３ｂに対してリタップを行わせる。ここで、制御装置１０７は、挿入装置１０３のハンド部６４を工具保管装置１０６に移動させ、リタップ工具Ｔ３を選択してチャック６６に装着させる。なお、ネジ穴４１ｂ又は４２ｂに保護部材５０を挿入する場合、制御装置１０７は、リタップ工具Ｔ４を選択してチャック６６に装着させる。
【００７０】
リタップ工具Ｔ３がチャック６６に装着された後、制御装置１０７は、ステップＳ２１の処理と同様に、検出装置１０２によってネジ穴４３ｂを検出させる。検出装置１０２によってネジ穴４３ｂが検出された場合、制御装置１０７は、ネジ穴４３ｂの位置を求め、リタップ工具Ｔ３の先端がネジ穴４３ｂに対向するように挿入装置１０３のハンド部６４を移動させる。その後、制御装置１０７は、リタップ工具Ｔ３の先端をネジ穴４３ｂに挿入し、リタップを行わせる。リタップ工具Ｔ３により、ネジ穴４３ｂの内部の形状が調整され、異物が除去される。制御装置１０７は、このリタップ動作を６つのネジ穴４３ｂに対して１つずつ連続して行わせる。リタップ動作の終了後、制御装置１０７は、リタップ工具Ｔ３を工具保管装置１０６に戻すようにしてもよい。
【００７１】
ステップＳ２３にて、制御装置１０７は、所定数のネジ穴４３ｂに対して洗浄を行わせる。ここで、制御装置１０７は、ステップＳ２１の処理と同様に、検出装置１０２によってネジ穴４３ｂを検出させ、洗浄液ノズル６８の先端がネジ穴４３ｂに対向するように挿入装置１０３のハンド部６４を移動させる。洗浄液ノズル６８の先端をネジ穴４３ｂに対向させた後、制御装置１０７は、洗浄液ノズル６８から洗浄液を噴射させる。洗浄液ノズル６８から噴射された洗浄液により、ネジ穴４３ｂの内部が洗浄される。制御装置１０７は、この洗浄動作を６つのネジ穴４３ｂに対して１つずつ連続して行わせる。
【００７２】
ステップＳ２４にて、制御装置１０７は、挿入装置１０３に保護部材５０を保持させる。ここで、制御装置１０７は、挿入装置１０３のハンド部６４を工具保管装置１０６に移動させ、保持工具Ｔ１を選択してチャック６６に装着させる。保持工具Ｔ１がチャック６６に装着された後、制御装置１０７は、保持工具Ｔ１を供給装置１０４の供給位置に移動させ、保持工具Ｔ１の先端に保護部材５０を保持させる。
【００７３】
ステップＳ２５にて、制御装置１０７は、保護部材５０に潤滑剤を塗布させる。ここで、制御装置１０７は、挿入装置１０３のハンド部６４を塗布装置１０５に移動させ、保持工具Ｔ１に保持された保護部材５０を吐出部９１の下方に配置させる。その後、制御装置１０７は、吐出部９１から潤滑剤を吐出させる。吐出された潤滑剤は、保護部材５０の表面に塗布される。
【００７４】
ステップＳ２６にて、制御装置１０７は、保護部材５０を回転しながらネジ穴４３ｂに挿入させる。ここで、制御装置１０７は、挿入装置１０３のハンド部６４を第３端面４３ａに移動させ、ステップＳ２１の処理と同様に、検出装置１０２によってネジ穴４３ｂを検出させる。検出装置１０２によってネジ穴４３ｂが検出された場合、制御装置１０７は、保持工具Ｔ１の先端をネジ穴４３ｂに対向させ、回転させながら先端を保護部材５０ごとネジ穴４３ｂに挿入させる。保護部材５０には潤滑剤が塗布されているため、ネジ穴４３ｂと保護部材５０との間の摩擦が低減され、保護部材５０がスムーズにネジ穴４３ｂに挿入される。
【００７５】
ステップＳ２７にて、制御装置１０７は、１つのネジ穴４３ｂに保護部材５０を挿入した後、挿入可能領域に配置された所定数のネジ穴４３ｂの全部に保護部材５０が挿入されたか否かを判断する。ここで、所定数のネジ穴４３ｂのうち１つでも保護部材５０が挿入されていないと判定（Ｎｏ）した場合、制御装置１０７は、ステップＳ２４に戻って処理を継続する。一方、所定数のネジ穴４３ｂの全部に保護部材５０が挿入されたと判定（Ｙｅｓ）した場合、制御装置１０７は、挿入動作を完了させる。
【００７６】
ところで、保持工具Ｔ１に保持した保護部材５０を回転しながらネジ穴４３ｂに挿入するとき、保護部材５０は、螺旋状をなすことから、保護部材５０の外周がネジ穴４３ｂの雌ネジ部に螺合することとなる。しかし、ネジ穴４３ｂや保護部材５０などに製造誤差があると、保護部材５０がネジ穴４３ｂに適正に螺合しないことがある。本実施形態では、この場合、保持工具Ｔ１に保持した保護部材５０の角度を変更して再挿入させる。
【００７７】
図８は、挿入動作時の挿入角度調整作業の一例を示すフローチャート、図９は、保護部材の挿入角度の調整方法の一例を示す説明図である。
【００７８】
図４及び図８に示すように、ステップＳ３１にて、制御装置１０７は、保持工具Ｔ１（保護部材５０）の挿入開始角度を設定する。即ち、図９に示すように、胴本体２１の中心軸ＡＸとネジ穴４３ｂの中心軸ＢＸは、平行をなしており一般的に、保護部材５０をネジ穴４３ｂに挿入するとき、挿入装置１０３のハンド部６４の中心軸ＣＸとネジ穴４３ｂの中心軸ＢＸとが平行をなし、且つ、一直線上に位置する。本実施形態では、保護部材５０をネジ穴４３ｂに挿入する初期時、ネジ穴４３ｂの中心軸ＢＸに対する保持工具Ｔ１，Ｔ２の角度を初期挿入角度θだけ傾斜させておく。つまり、ハンド部６４の中心軸ＣＸとネジ穴４３ｂの中心軸ＢＸとが一致した状態から、保持工具Ｔ１，Ｔ２の角度をハンド部６４の中心軸ＣＸ上に設定された仮想支点Ｏを中心として初期挿入角度θだけ傾斜させる。そのため、ハンド部６４の中心軸ＣＸは、初期挿入角度θだけ傾斜した中心軸ＣＸ−１の位置となる。
【００７９】
ここで、保持工具Ｔ１，Ｔ２を傾斜させる方向は、胴本体２１における径方向の内方（中心軸ＡＸ）側であるが、胴本体２１における径方向の外方側であってもよい。また、保持工具Ｔ１，Ｔ２を傾斜させる方向は、胴本体２１における周方向の一方側または他方側であってもよいし、胴本体２１における径方向と周方向の間でその一方側または他方側であってもよい。また、保持工具Ｔ１，Ｔ２の初期挿入角度θは、例えば、２度であるが、ネジ穴４３ｂの形状や寸法により設定される。即ち、ネジ穴４３ｂの寸法公差に基づいて保持工具Ｔ１，Ｔ２が傾斜していても、保持した保護部材５０をネジ穴４３ｂに挿入することが可能な最大角度である。
【００８０】
図４及び図８に戻り、ステップＳ３２にて、制御装置１０７は、工具駆動装置７１により保持工具Ｔ１，Ｔ２を回転することで保持した保護部材５０を回転し、ステップＳ３３にて、ハンド部６４をネジ穴４３ｂの中心軸ＢＸに沿って前進することで、保持工具Ｔ１，Ｔ２が保持した保護部材５０をネジ穴４３ｂに挿入を開始する。そして、ステップＳ３４にて、トルクセンサ７２が保持工具Ｔ１，Ｔ２に作用する回転反力、つまり、回転トルクを検出する。ステップＳ３５にて、制御装置１０７は、トルクセンサ７２が検出した回転トルクが挿入基準反力以上であるかどうかを判定する。
【００８１】
ステップＳ３５で、回転トルクが挿入基準反力以上であると判定（Ｙｅｓ）されると、保護部材５０がネジ穴４３ｂに適正に螺合して挿入されていると判定し、ステップＳ３６にて、保護部材の挿入完了を認識し、所定時間の経過後に、保持工具Ｔ１，Ｔ２による保護部材５０の保持を解除し、保持工具Ｔ１，Ｔ２の回転を停止すると共に、ハンド部６４を後退させる。一方、回転トルクが挿入基準反力以上でないと判定（Ｎｏ）されると、保護部材５０がネジ穴４３ｂ内で空回りして適正に螺合していないと判定する。そして、ステップＳ３７にて、保護部材５０の挿入開始から所定時間が経過したかどうかを判定する。
【００８２】
ステップＳ３７で、保護部材５０の挿入開始から所定時間が経過していないと判定（Ｎｏ）されると、ステップＳ３４に戻って処理を継続する。一方、保護部材５０の挿入開始から所定時間が経過したと判定（Ｙｅｓ）と、ステップＳ３８にて、保持工具Ｔ１，Ｔ２の回転を停止し、ステップＳ３９にて、ハンド部６４により保持工具Ｔ１，Ｔ２を後退させることで、ネジ穴４３ｂから保護部材５０を抜き取る。そして、ステップＳ４０にて、制御装置１０７は、保持工具Ｔ１，Ｔ２の角度（初期挿入角度θ）を予め設定された変更角度θ１だけ小さく変更する。
【００８３】
即ち、図９に示すように、一度、保護部材５０をネジ穴４３ｂに挿入したが、適正に挿入できずに抜き取った保持工具Ｔ１，Ｔ２は、中心軸ＣＸが初期挿入角度θだけ傾斜した中心軸ＣＸ−１の位置にある。そのため、この中心軸ＣＸ−１を中心軸ＣＸ側に変更角度θ１だけ移動することで、ハンド部６４の中心軸ＣＸを、初期挿入角度θから変更角度θ１を減算した角度（θ−θ１）だけ傾斜した中心軸ＣＸ−２の位置となる。ここで、初期挿入角度θは、変更角度θ１の整数倍に設定されている。例えば、θ＝３θ１に設定するが、この倍率は、３に限らず適宜設定すればよいものである。なお、変更角度θ１は、上述したように、一定値に設定する必要はなく、徐々に小さくしたり、徐々に大きくしたりしてもよく、好ましくは、保持工具Ｔ１，Ｔ２における挿入角度の変更は、一方向であり、逆戻りや行ったり来たりはしない。
【００８４】
図４及び図８に戻り、ステップＳ４１にて、制御装置１０７は、保持工具Ｔ１，Ｔ２の角度の変更回数が予め設定された所定回数に到達したかどうかを判定する。例えば、上述したように、θ＝３θ１に設定されると、保持工具Ｔ１，Ｔ２の調整角度が２θであることから、所定回数は、６回となり、中心軸ＣＸ−６（中心軸ＣＸ−ｎ）の位置となる。但し、所定回数を２θ分の６回とせずに、それより少ない５回以下としてもよい。ステップＳ４１で、保持工具Ｔ１，Ｔ２の角度の変更回数が所定回数に到達していないと判定（Ｎｏ）されると、ステップＳ３２に戻り、ステップＳ３２からステップＳ４１の処理を再度実行する。
【００８５】
そして、保持工具Ｔ１，Ｔ２の角度を何度か変更した後、ネジ穴４３ｂへの保護部材５０の再挿入により保護部材５０がネジ穴４３ｂに適正に螺合して挿入されると、ステップＳ３６にて、保護部材の挿入完了を認識して処理を終了する。一方、保持工具Ｔ１，Ｔ２の角度を何度か変更した後、ネジ穴４３ｂへ保護部材５０を再挿入しても保護部材５０がネジ穴４３ｂに適正に螺合されず、ステップＳ４１で、保持工具Ｔ１，Ｔ２の角度の変更回数が所定回数に到達したと判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ４２にて、保護部材５０をネジ穴４３ｂに挿入できなかったことをエラー表示し、処理を中止する。
【００８６】
なお、保持工具Ｔ１，Ｔ２が保持した保護部材５０のネジ穴４３ｂへの再挿入処理は、上述した処理に限定されるものではない。図１０は、挿入動作時の挿入角度調整作業の別の例を示すフローチャートである。
【００８７】
図４及び図１０に示すように、ステップＳ３１にて、制御装置１０７は、保持工具Ｔ１（保護部材５０）の挿入開始角度を設定する。ステップＳ３２にて、制御装置１０７は、工具駆動装置７１により保持工具Ｔ１，Ｔ２を回転することで保持した保護部材５０を回転し、ステップＳ３３にて、ハンド部６４をネジ穴４３ｂの中心軸ＢＸに沿って前進することで、保持工具Ｔ１，Ｔ２が保持した保護部材５０をネジ穴４３ｂに挿入を開始する。そして、ステップＳ３４にて、トルクセンサ７２が保持工具Ｔ１，Ｔ２に作用する回転反力、つまり、回転トルクを検出する。ステップＳ３５にて、制御装置１０７は、トルクセンサ７２が検出した回転トルクが挿入基準反力以上であるかどうかを判定する。
【００８８】
ステップＳ３５で、回転トルクが挿入基準反力以上であると判定（Ｙｅｓ）されると、保護部材５０がネジ穴４３ｂに適正に螺合して挿入されていると判定し、ステップＳ３６にて、保護部材の挿入完了を認識する。一方、回転トルクが挿入基準反力以上でないと判定（Ｎｏ）されると、保護部材５０がネジ穴４３ｂ内で空回りして適正に螺合していないと判定する。そして、ステップＳ３７にて、保護部材５０の挿入開始から所定時間が経過したかどうかを判定する。
【００８９】
ステップＳ３７で、保護部材５０の挿入開始から所定時間が経過していないと判定（Ｎｏ）されると、ストップＳ３４に戻って処理を継続する。一方、保護部材５０の挿入開始から所定時間が経過したと判定（Ｙｅｓ）と、ステップＳ４０にて、制御装置１０７は、保持工具Ｔ１，Ｔ２の角度（初期挿入角度θ）を予め設定された変更角度θ１だけ小さく変更する。即ち、制御装置１０７は、工具駆動装置７１により保持工具Ｔ１，Ｔ２を回転し、且つ、保持した保護部材５０をネジ穴４３ｂに押付けたままで初期挿入角度θを変更する。
【００９０】
ステップＳ４１にて、制御装置１０７は、保持工具Ｔ１，Ｔ２の角度の変更回数が予め設定された所定回数に到達したかどうかを判定する。ここで、保持工具Ｔ１，Ｔ２の角度の変更回数が所定回数に到達していないと判定（Ｎｏ）されると、ステップＳ３２に戻り、ステップＳ３２からステップＳ４１の処理を再度実行する。一方、保持工具Ｔ１，Ｔ２の角度の変更回数が所定回数に到達したと判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ４２にて、保護部材５０をネジ穴４３ｂに挿入できなかったことをエラー表示し、処理を中止する。
【００９１】
また、上述したステップＳ４１にて、制御装置１０７は、保持工具Ｔ１，Ｔ２の角度の変更回数が予め設定された所定回数に到達したと判定（Ｙｅｓ）すると、ステップＳ４２にて、エラー表示して処理を中止するようにした。しかし、制御装置１０７は、保持工具Ｔ１，Ｔ２の回転反力が挿入基準反力よりも小さく、角度の変更回数が所定回数に到達したとき、保持工具Ｔ１，Ｔ２の傾斜方向を変更し、保護部材５０の再挿入処理を実行してもよい。例えば、保持工具Ｔ１，Ｔ２を胴本体２１における径方向の内方側から外方側へ角度を調整した後、保持工具Ｔ１，Ｔ２を傾斜させる方向を、例えば、９０度ずらし、胴本体２１における周方向の一方側または他方側に傾斜された後、同様の処理を実行してもよい。
【００９２】
図６に戻り、ステップＳ１６で、制御装置１０７は、挿入装置１０３を用いて保護部材５０の挿入動作を行うと、ステップＳ１７にて、制御装置１０７は、第３端面４３ａに形成された全部のネジ穴４３ｂに保護部材５０が挿入されたか否かを判断する。ここで保護部材５０が挿入されていないネジ穴４３ｂが１つ以上あると判定（Ｎｏ）した場合、制御装置１０７は、ステップＳ１２に戻って処理を継続する。一方、第３端面４３ａの全部のネジ穴４３ｂに保護部材５０が挿入されたと判定（Ｙｅｓ）場合、制御装置１０７は、動作を終了させる。その後、第１端面４１ａのネジ穴４１ｂや第２端面４２ａのネジ穴４２ｂに保護部材５０を挿入する動作を行わせてもよい。
【００９３】
このように本実施形態の保護部材挿入システムにあっては、ネジ穴４３ｂの保護部材５０を保持する保持工具Ｔ１，Ｔ２と、保持工具Ｔ１，Ｔ２をネジ穴４３ｂの中心軸ＢＸを中心として回転可能なる工具駆動装置７１と、保持工具Ｔ１，Ｔ２をネジ穴４３ｂの中心軸ＢＸに沿って移動可能であると共にネジ穴４３ｂの中心軸ＢＸに対する保持工具Ｔ１，Ｔ２の角度を調整する多関節ロボット（挿入装置１０３）と、保持工具Ｔ１，Ｔ２の角度をネジ穴４１ｂの中心軸ＢＸに対して予め設定された初期挿入角度θだけ傾斜させた状態で保持工具Ｔ１，Ｔ２を回転すると共に保持工具Ｔ１，Ｔ２をネジ穴４３ｂの中心軸ＢＸに沿って移動して保持工具Ｔ１，Ｔ２が保持した保護部材５０をネジ穴４３ｂに挿入する制御装置１０７とを設けている。
【００９４】
従って、保持工具Ｔ１，Ｔ２の角度をネジ穴１３ｂの中心軸ＢＸに対して初期挿入角度θだけ傾斜させた状態で、保持工具Ｔ１，Ｔ２を回転すると共にネジ穴４３ｂの中心軸ＢＸに沿って移動することで、保持工具Ｔ１，Ｔ２が保持した保護部材５０をネジ穴４３ｂに挿入する。保持工具Ｔ１，Ｔ２の中心軸ＣＸとネジ穴４３ｂの中心軸ＢＸが一致していたとしても、ネジ穴４３ｂや保護部材５０などの製作精度のばらつきにより保護部材５０をネジ穴４３ｂに適切に挿入できない可能性がある。そのため、まず、保持工具Ｔ１，Ｔ２を初期挿入角度θだけ傾斜させた状態でネジ穴４３ｂに挿入し、保護部材５０をネジ穴４３ｂに挿入することができなかったときは、保持工具Ｔ１，Ｔ２の角度を調整して再挿入する。その結果、保護部材挿入作業の作業性の向上を図ることができる。また、作業者の手を煩わせることなく、自動的に複数のネジ穴４３ｂに保護部材５０を挿入することができ、作業時間を短縮化し、作業者の負担を軽減することができる。
【００９５】
本実施形態の保護部材挿入システムでは、保持工具Ｔ１，Ｔ２に作用する回転反力を検出するトルクセンサ（反力検出装置）７２を設け、制御装置１０７は、保持工具Ｔ１，Ｔ２が保持した保護部材５０をネジ穴４３ｂに挿入するとき、回転反力が予め設定された挿入基準反力よりも小さいとき、初期挿入角度θを予め設定された変更角度θ１だけ小さく変更する。従って、保持工具Ｔ１，Ｔ２が保持した保護部材５０をネジ穴４３ｂに挿入するとき、回転反力が挿入基準反力よりも小さくて保護部材５０が空回りしているとき、初期挿入角度θを変更角度θ１だけ小さく変更する。即ち、保持工具Ｔ１，Ｔ２を初期挿入角度θだけ傾斜させた状態でネジ穴４３ｂに挿入することができなかったときは、保持工具Ｔ１，Ｔ２の角度をネジ穴４３ｂの中心軸ＢＸと平行になる側に調整して再挿入する。そのため、保持工具Ｔ１，Ｔ２の角度の調整方向を規定することで、保護部材挿入作業の作業性の向上を図ることができる。
【００９６】
本実施形態の保護部材挿入システムでは、初期挿入角度θを変更角度θ１の整数倍に設定している。従って、保持工具Ｔ１，Ｔ２の角度を細かく調整することができると共に、保持工具Ｔ１，Ｔ２の中心軸ＣＸとネジ穴４３ｂの中心軸ＢＸが一致した角度に調整することができ、保護部材挿入作業の作業性の向上を図ることができる。
【００９７】
本実施形態の保護部材挿入システムでは、制御装置１０７は、回転反力が挿入基準反力よりも小さいとき、保持工具Ｔ１，Ｔ２の回転を停止すると共に保持工具Ｔ１，Ｔ２をネジ穴４３ｂの中心軸ＢＸに沿って移動して保持工具Ｔ１，Ｔ２が保持した保護部材５０をネジ穴４３ｂに抜き取ってから、初期挿入角度θを変更する。従って、回転反力が挿入基準反力よりも小さくて保護部材５０が空回りしているとき、保持工具Ｔ１，Ｔ２の回転を停止してネジ穴に抜き取った後、初期挿入角度θを変更して再挿入することから、保持工具Ｔ１，Ｔ２とネジ穴４３ｂとの挿入位置関係を解消してから、ネジ穴４３ｂへの挿入部材の再挿入を実施することとなり、保持工具Ｔ１，Ｔ２やネジ穴４３ｂの損傷を抑制することができる。
【００９８】
本実施形態の保護部材挿入システムでは、制御装置１０７は、回転反力が挿入基準反力よりも小さいとき、保持工具Ｔ１，Ｔ２を回転したままで初期挿入角度θを変更する。従って、回転反力が挿入基準反力よりも小さくて保護部材５０が空回りしているとき、保持工具Ｔ１，Ｔ２を回転したままで初期挿入角度θを変更して再挿入することから、ネジ穴４３ｂへの保護部材５０の挿入作業を継続して実施することとなり、保護部材挿入作業の作業時間を短縮することができる。
【００９９】
本実施形態の保護部材挿入システムでは、制御装置１０７は、回転反力がた挿入基準反力よりも小さいとき、保持工具Ｔ１，Ｔ２の傾斜方向を変更する。従って、回転反力が挿入基準反力よりも小さくて保護部材５０が空回りしているとき、保持工具Ｔ１，Ｔ２の傾斜方向を変更（好ましくは、ネジ穴の周方向に９０度だけ変更）して再挿入することから、ネジ穴４３ｂへの保護部材５０の挿入作業を自動的に継続して行うことができ、作業性の向上を図ることができる。
【０１００】
また、本実施形態の構造物の角度測定方法にあっては、保持工具Ｔ１，Ｔ２にネジ穴４１ｂ，４２ｂ，４３ｂを保護する保護部材５０を保持させる工程と、ネジ穴４１ｂ，４２ｂ，４３ｂの中心軸ＢＸに対する保持工具Ｔ１，Ｔ２の角度を予め設定された初期挿入角度θだけ傾斜させる工程と、保持工具Ｔ１，Ｔ２を回転すると共に前進させて保持工具Ｔ１，Ｔ２が保持した保護部材５０をネジ穴４１ｂ，４２ｂ，４３ｂに挿入する工程とを有する。そして、保護部材挿入方法は、保持工具Ｔ１，Ｔ２に作用する回転反力を検出する工程と、回転反力が予め設定された挿入基準反力よりも小さいときに初期挿入角度θを予め設定された変更角度θ１だけ小さく変更する工程とを有する。
【０１０１】
従って、保持工具Ｔ１，Ｔ２を初期挿入角度θだけ傾斜させた状態でネジ穴４３ｂに挿入し、保護部材５０をネジ穴４３ｂに挿入することができなかったときは、保持工具Ｔ１，Ｔ２の角度を調整して再挿入する。その結果、保護部材挿入作業の作業性の向上を図ることができる。
【０１０２】
本実施形態の保護部材挿方法では、保持工具Ｔ１，Ｔ２に作用する回転反力を検出する工程と、回転反力が予め設定された挿入基準反力よりも小さいときに初期挿入角度θを予め設定された変更角度だけ小さく変更する工程とを設ける。従って、保持工具Ｔ１，Ｔ２が保持した保護部材５０をネジ穴４３ｂに挿入するとき、回転反力が挿入基準反力よりも小さくて保護部材５０が空回りしているとき、初期挿入角度θを変更角度θ１だけ小さく変更する。即ち、保持工具Ｔ１，Ｔ２を初期挿入角度θだけ傾斜させた状態でネジ穴４３ｂに挿入することができなかったときは、保持工具Ｔ１，Ｔ２の角度をネジ穴４３ｂの中心軸ＢＸと平行になる側に調整して再挿入する。そのため、保持工具Ｔ１，Ｔ２の角度の調整方向を規定することで、保護部材挿入作業の作業性の向上を図ることができる。
【０１０３】
なお、上述した実施形態では、本発明の移動装置と角度調整装置を多関節ロボットのアーム支持部６２とアーム部６３とハンド部６４により構成したが、この構成に限定されるものではない。例えば、移動装置と角度調整装置を多関節ロボットではなく、単独の独立した装置により構成してもよい。
【０１０４】
また、上述した実施形態では、各蓋３１，３２，３３を固定するためのネジ穴４１ｂ，４２ｂ，４３ｂを用いて胴本体２１の位置を検出したが、ネジ穴４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ以外の構成部材（例えば、トラニオンなど）を用いて胴本体２１の位置を検出してもよい。
【０１０５】
また、上述した実施形態では、本発明の保護部材挿入システム及び方法として、キャスク１１の胴本体２１に設けられたネジ穴４１ｂ，４２ｂ，４３ｂに保護部材５０を挿入するものとして説明したが、この構成に限定されるものではない。また、挿入部材を挿入するネジ穴がキャスク（放射性物質収納容器）１１の胴本体２１に設けられたものとしたが、これに限らず、熱交換器の胴体などに設けたられたネジ穴に挿入部材を挿入するものとしてもよい。
【符号の説明】
【０１０６】
１１  キャスク（放射性物質収納容器）
１２  胴部
１３  蓋部
１４  バスケット
２１  胴本体
２１ａ  開口側端部
２１ｂ  底部側端部
２２  開口部
２３  底部（閉塞部）
２４  キャビティ
２５  外筒
２７，２９  レジン（中性子遮蔽体）
２８  底板
３０  トラニオン
３１  一次蓋
３２  二次蓋
３３  三次蓋
４１  第１段部
４１ａ  第１端面
４１ｂ  ネジ穴
４２  第２段部
４２ａ  第２端面
４２ｂ  ネジ穴
４３  第３段部
４３ａ  第３端面
４３ｂ  ネジ穴
４４  位置決め用穴
５０  保護部材
５１，５２，５３  ボルト
６１  基部
６２  アーム支持部（移動装置、角度調整装置）
６３  アーム部（移動装置、角度調整装置）
６４  ハンド部（移動装置、角度調整装置）
６５  フレーム
６６  チャック
６７  気体ノズル
６８  洗浄液ノズル
６９  気体供給部
７１  工具駆動装置
７２  トルクセンサ（反力検出装置）
１００  保護部材挿入システム
１０１  回転支持装置
１０２  検出装置
１０３  挿入装置
１０４  供給装置
１０５  塗布装置
１０６  工具保管装置
１０７  制御装置
１１１  支持台
１１２  脚部
１１３  床面
１１４，１１５  支持ローラ
１１６  駆動装置
１２２  ＣＣＤカメラ
１２３  レーザセンサ
ＡＸ，ＡＸ２，ＢＸ，ＣＸ，ＣＸ−１，ＣＸ−ｎ  中心軸
Ｔ１，Ｔ２  保持工具
Ｔ３，Ｔ４  リタップ工具
Ｔ５，Ｔ６  抜き取り工具
【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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