(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遮蔽壁にトングマニプレータを取り付けるためのスイベルジョイントであって、
前記遮蔽壁の作業者空間側から隔離空間側に前記トングマニプレータのシャフトを通すための貫通孔が空いたボールと、
前記遮蔽壁に設置され前記隔離空間側に有する前開口部で前記ボールを回動可能に受け止めるボール受けと、
前記作業者空間側に後開口部を有し前記ボールを前記ボール受けとで挟むように押さえ付けるボール押さえと、を有し、
前記ボールは前記遮蔽壁の厚さよりも直径が長く、前記遮蔽壁の間隙において放射線が透過しにくいように、前記ボール受けは前記遮蔽壁に対してテーパ状に嵌合され、前記ボール押さえは前記ボール受けに対してテーパ状に嵌合される、
ことを特徴とするトングマニプレータ用スイベルジョイント。
【請求項２】
前記ボールは、前記ボール受けの前開口部及び前記ボール押さえの後開口部の下面に対して４点で接触し、当該４点に潤滑材が設けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のトングマニプレータ用スイベルジョイント。
【請求項３】
さらに、前記遮蔽壁の隔離空間側で前記トングマニプレータのシャフトを覆う蛇腹形ブーツを円錐状に拡げて嵌合させるためのエンクロージャーリングと、を有し、
前記エンクロージャーリングは、前記蛇腹形ブーツの端部を挟むためのサポートリングに設けた突条を前記遮蔽壁に向けて押し込むためのガイドが設けられ、
前記ボール受けの前開口部及び前記ボール押さえの後開口部の縁は、回動角度が拡がった前記トングマニプレータのシャフトと干渉しないように切欠きが設けられる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のトングマニプレータ用スイベルジョイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、隔離された空間内で危険物を取り扱うトングマニプレータを遮蔽壁に取り付けるためのスイベルジョイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
トングマニプレータ（ハンドマニプレータ）は、原子力発電関係施設などにおけるホットセル（隔離空間）内に存在する放射性物質などの危険物を取り扱う際に、作業者がホットセルの外側（作業者空間）から操作するための器具である。トングマニプレータは、ホットセルと作業者空間とを仕切る遮蔽壁（隔壁）に設けたスイベルジョイント（ボールジョイント）を介して取り付けられる。
【０００３】
特許文献１に記載されているように、核燃料再処理工場の高放射性物質等や各種化学プラントにおける猛毒の化学薬品等の危険物を取扱うに際して、遠距離からこれらの危険物をクランプ・アンクランプするためのトングの発明も開示されている。また、特許文献２に記載されているように、発明者は、コストが掛からない簡単な構造の進退動作規制手段を備えたハンドマニプレータの発明を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平１−１６６３３号公報
【特許文献２】特許第５８３０７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、トングマニプレータは、スイベルジョイントにおいて前後摺動又は回動させることが可能であるが、放射性物質などを遮断するために遮蔽壁を厚くする必要があり、さらに気密を維持するためにトングマニプレータに蛇腹形ブーツを被せることもあり、それらが干渉することで回動角度が制限される。また、スイベルジョイントが滑らかに回動しないと、操作性が悪くなり、作業者のストレスも増大する。
【０００６】
そこで、本発明は、トングマニプレータの回動角度を広くし、トングマニプレータを滑らかに回動させることが可能なスイベルジョイント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】
上記の課題を解決するために、本発明は、遮蔽壁にトングマニプレータを取り付けるためのスイベルジョイントであって、前記遮蔽壁の作業者空間側から隔離空間側に前記トングマニプレータのシャフトを通すための貫通孔が空いたボールと、前記遮蔽壁に設置され前記隔離空間側に有する前開口部で前記ボールを回動可能に受け止めるボール受けと、前記作業者空間側に後開口部を有し前記ボールを前記ボール受けとで挟むように押さえ付けるボール押さえと、前記遮蔽壁の隔離空間側で前記トングマニプレータのシャフトを覆う蛇腹形ブーツを円錐状に拡げて嵌合させるためのエンクロージャーリングと、を有し、前記エンクロージャーリングは、前記蛇腹形ブーツの端部を挟むためのサポートリングに設けた突条を前記遮蔽壁に向けて押し込むためのガイドが設けられ、前記ボール受けの前開口部及び前記ボール押さえの後開口部の縁は、回動角度が拡がった前記トングマニプレータのシャフトと干渉しないように切欠きが設けられる、ことを特徴とする。
【０００８】
前記トングマニプレータ用スイベルジョイントにおいて、前記ボール受けは、前記遮蔽壁に対してテーパ状に嵌合され、前記ボール押さえは、前記ボール受けに対してテーパ状に嵌合される、ことを特徴とする。
【０００９】
前記トングマニプレータ用スイベルジョイントにおいて、前記ボールは、前記ボール受けの前開口部及び前記ボール押さえの後開口部の下面に対して４点で接触し、当該４点に潤滑材が設けられる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、トングマニプレータの回動角度を広くし、トングマニプレータを滑らかに回動させることができる。トングマニプレータの気密を維持する蛇腹形ブーツを取り付けるための環状取付具を、遮蔽壁に寄せて固定し、さらにトングマニプレータを傾けたときに遮蔽壁と当たる箇所を切り欠くことにより、トングマニプレータの回動角度を広く確保することができる。また、スイベルジョイントのボールを３〜４箇所の潤滑材で支持することで、スイベルジョイントの回動を滑らかにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明であるトングマニプレータ用スイベルジョイントを備えたトングマニプレータの縦断面図である。
【図２】本発明であるトングマニプレータ用スイベルジョイントの縦断面図である。
【図３】本発明であるトングマニプレータ用スイベルジョイントに蛇腹形ブーツを取り付ける部分を拡大した縦断面図である。
【図４】本発明であるトングマニプレータ用スイベルジョイントの回動について説明するための縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
【実施例１】
【００１３】
本発明であるトングマニプレータ用スイベルジョイントについて説明する。図１は、スイベルジョイントを備えたトングマニプレータの縦断面図である。図２は、スイベルジョイントの縦断面図である。図３は、スイベルジョイントに蛇腹形ブーツを取り付ける部分を拡大した縦断面図である。図４は、スイベルジョイントの回動について説明するための縦断面図である。なお、隔離空間側を前側、作業者空間側を後側とする。
【００１４】
図１に示すように、放射性物質や危険なガス物質等を扱う隔離空間３４０内での危険物を扱う手段としてトングマニプレータ１００を使用するとき、隔離空間３４０内と作業者空間３５０における大気流体を遮蔽する機能を維持しながら、トングマニプレータ１００の前後摺動操作や角度動作を行う機能を備えたスイベルジョイント２００が必要となる。スイベルジョイント２００とトングマニプレータ１００の組合せ機構は、隔離空間３４０内と、トングマニプレータ１００を操作する作業者空間３５０との間で、放射線などを遮断する遮蔽壁３００に設置される。遮蔽壁３００は、トングマニプレータ１００の自由な動きを確保しながら、耐放射線遮蔽能力を確保している。
【００１５】
トングマニプレータ１００は、作業者が握るためのグリップ１１０、作業者が操作するためのレバー１２０、長い管状で作業者の操作を伝達するためのシャフト１３０、シャフト１３０の先端に爪先１５０を取り付けるための気密アダプタ１４０、作業者の操作により開閉して物を掴むための爪先１５０等からなる。なお、遮蔽壁３００に設けたスイベルジョイント２００にシャフト１３０を貫通させるが、気密アダプタ１４０からスイベルジョイント２００までシャフト１３０を被覆する蛇腹形ブーツ４００も備える。
【００１６】
蛇腹形ブーツ４００は、気密アダプタ１４０側がシャフト１３０に沿ったストレート部４１０であり、遮蔽壁３００側がストレート部４１０から円錐状に拡がったテーパ部４２０となる。爪先１５０は隔離空間３４０側であるが、シャフト１３０は蛇腹形ブーツ４００内となる。蛇腹形ブーツ４００で気密することにより、スイベルジョイント２００を介して隔離空間３４０側の放射性物質や危険なガス物質等が作業者空間３５０側に侵入することが防止される。また、蛇腹形ブーツ４００にテーパ部４２０を設けることで、シャフト１３０の角度動作を円滑にするとともに、蛇腹形ブーツ４００の破損を抑制している。
【００１７】
図２に示すように、スイベルジョイント２００は、遮蔽壁３００にトングマニプレータ１００を取り付けるためのものであり、遮蔽壁３００の作業者空間３５０側から隔離空間３４０側にトングマニプレータ１００のシャフト１３０を通すための貫通孔２２０が空いたボール２１０、遮蔽壁３００の取付部３１０に設置され隔離空間３４０側に有する前開口部２４０でボール２１０を回動可能に受け止めるボール受け２３０、作業者空間３５０側に後開口部２６０を有しボール２１０をボール受け２３０とで挟むように押さえ付けるボール押さえ２５０、遮蔽壁３００の隔離空間３４０側でトングマニプレータ１００のシャフト１３０を覆う蛇腹形ブーツ４００を円錐状に拡げて嵌合させるためのエンクロージャーリング３２０等を有する。
【００１８】
ボール２１０は、遮蔽壁３００の厚さよりも長い直径の球体である。ボール２１０の内部は、遮蔽壁３００と同様に放射線等の遮蔽能力に優れた鉛が充填され、表面は、ステンレス鋼で覆われている。前側から後側に空けた貫通孔２２０は、シャフト１３０を挿通可能であり、さらにシャフト１３０が前後に摺動可能である。なお、貫通孔２２０の後側に、シャフト１３０を挿入する際のガイドを設けても良い。
【００１９】
ボール受け２３０は、遮蔽壁３００と同じ材質かつ厚さであり、遮蔽壁３００に空けた取付部３１０に取り付けられる。ボール受け２３０は、直径の異なる円柱を重ねて横向きにした形状にして遮蔽壁３００に嵌合させても良いが、嵌合の間隙において放射線などが透過しにくいように、横向きの円錐台の形状にしてテーパ状に嵌合させても良い。ボール受け２３０の前側は、中心部に前開口部２４０が形成され、後側は中心部が中間の深さまで刳り抜かれる。後側からボール２１０を嵌め込んだときに、前側にボール２１０の一部が出るが抜け落ちず、ボール２１０を回動させることが可能である。
【００２０】
ボール押さえ２５０は、ボール受け２３０の後側を刳り抜いたのと同じ形状であり、横向き円柱状にしてボール受け２３０に嵌合させても良いが、横向き円錐台状にしてボール受け２３０にテーパ状に嵌合させても良い。ボール押さえ２５０は、中心部に後開口部２６０が形成され、ボール２１０に被せたときに、後側にボール２１０の一部が出る。ボール２１０をボール受け２３０とボール押さえ２５０とで挟み込み、ボール２１０を回動可能に支持する。なお、ボール押さえ２５０を外すことで、ボール２１０を交換可能であり、ボール押さえ２５０が鉛製で重量があっても嵌合がテーパ状であれば密着性が良く、位置合わせも容易である。
【００２１】
図３に示すように、エンクロージャーリング３２０は、蛇腹形ブーツ４００のテーパ部４２０を固定するために取付部３１０に沿って隔離空間３４０側に設置されるが、蛇腹形ブーツ４００の端部を挟むためのサポートリング４３０に設けた突条４４０を遮蔽壁３００に向けて押し込むためのガイド３３０が設けられる。
【００２２】
ボール２１０を回動させてシャフト１３０を傾けたとき、シャフト１３０がサポートリング４３０の縁に当たるところまでが、シャフト１３０の最大回動角度であり、可動範囲となる。すなわち、サポートリング４３０がスイベルジョイント２００から離れれば、最大回動角度が小さくなって可動範囲は狭くなり、逆にスイベルジョイント２００に近付けば（例えば、１００ｍｍ以下）最大回動角度が大きくなって（例えば、４０〜５０°）可動範囲は拡がる。
【００２３】
エンクロージャーリング３２０の内周と、サポートリング４３０の外周とで、テーパ部４２０の後端を挟み込んで蛇腹形ブーツ４００の端部を固定するが、エンクロージャーリング３２０の内周に形成したガイド３３０を、丸み（例えば、０．５〜２Ｒ）を帯びた凹凸状にすることで、サポートリング４３０の突条４４０がガイド３３０に接触したときに後方へ進みやすくすれば良い。突条４４０が楔状に食い込むと着脱時に破損しやすくなるが、丸みがあればサポートリング４３０をエンクロージャーリング３２０に圧送しやすく、かつ気密性も維持される。
【００２４】
図４に示すように、ボール受け２３０の前開口部２４０及びボール押さえ２５０の後開口部２６０の縁は、回動角度が拡がったトングマニプレータ１００のシャフト１３０と干渉しないように切欠き２７０が設けられる。サポートリング４３０によって可動範囲を拡げたときに、前開口部２４０と後開口部２６０も拡げておく。
【００２５】
また、ボール２１０は、ボール受け２３０とボール押さえ２５０に挟持されるが、前開口部２４０と後開口部２６０の下面に載っており、上面は必ずしも接触していない。ボール２１０が回動したとき、前開口部２４０及び後開口部２６０の下面との間に摩擦を生じるが、ボール２１０に重量があり摩擦抵抗が大きくなると回動しづらくなり操作性も悪くなる。
【００２６】
前開口部２４０と後開口部２６０の下面全体に潤滑材２８０を塗布しても良いが、ボール２１０と下面とは必ずしも全面で接触している訳ではなく、少なくとも下面の任意の３点又は４点で接触すれば、安定してボール２１０が支持されるので、その点に潤滑材２８０を設置すれば良い。潤滑材２８０としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂がある。例えば、ボール２１０の中心を垂直に通る中心線から所定の角度（例えば、２０°）の位置を繋いで形成される円に沿って等間隔に４点を取れば良い。
【００２７】
本発明によれば、トングマニプレータの回動角度を広くし、トングマニプレータを滑らかに回動させることができる。トングマニプレータの気密を維持する蛇腹形ブーツを取り付けるための環状取付具を、遮蔽壁に寄せて固定し、さらにトングマニプレータを傾けたときに遮蔽壁と当たる箇所を切り欠くことにより、トングマニプレータの回動角度を広く確保することができる。また、スイベルジョイントのボールを３〜４箇所の潤滑材で支持することで、スイベルジョイントの回動を滑らかにすることができる。
【００２８】
以上、本発明の実施例を述べたが、これらに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００２９】
１００：トングマニプレータ
１１０：グリップ
１２０：レバー
１３０：シャフト
１４０：気密アダプタ
１５０：爪先
２００：スイベルジョイント
２１０：ボール
２２０：貫通孔
２３０：ボール受け
２４０：前開口部
２５０：ボール押さえ
２６０：後開口部
２７０：切欠き
２８０：潤滑材
３００：遮蔽壁
３１０：取付部
３２０：エンクロージャーリング
３３０：ガイド
３４０：隔離空間
３５０：作業者空間
４００：蛇腹形ブーツ
４１０：ストレート部
４２０：テーパ部
４３０：サポートリング
４４０：突条
【要約】
【課題】トングマニプレータの回動角度を広くし、トングマニプレータを滑らかに回動させることが可能なスイベルジョイントを提供する。
【解決手段】遮蔽壁にトングマニプレータを取り付けるためのスイベルジョイントであって、前記遮蔽壁の作業者空間側から隔離空間側に前記トングマニプレータのシャフトを通すための貫通孔が空いたボールと、前記遮蔽壁に設置され前記隔離空間側に有する前開口部で前記ボールを回動可能に受け止めるボール受けと、前記作業者空間側に後開口部を有し前記ボールを前記ボール受けとで挟むように押さえ付けるボール押さえと、前記遮蔽壁の隔離空間側で前記トングマニプレータのシャフトを覆う蛇腹形ブーツを円錐状に拡げて嵌合させるためのエンクロージャーリングと、を有する。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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