(57)【要約】【課題】簡素な構成で、水中構造物の表面を容易にエッチングできるようにする。【解決手段】遠隔操作で水中の構造物の表面をエッチングするエッチング装置は、エッチング容器１１と、このエッチング容器に嵌合され貫通穴１２ａが形成されたシリンダ１２とを有する。この穴はエッチング液を排出および回収するのに用いる弁１５により、閉塞可能である。シリンダはエアシリンダ１６Ｂにより、弁はエアシリンダ１６Ａにより共に横方向に移動可能である。気密性を保つために構造物１に対向する面には、緩衝材２０が取付けられている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠隔操作で水中の構造物の表面をエッチングするエッチング装置において、エッチング容器と、このエッチング容器に移動可能に嵌合され貫通穴が形成されたシリンダと、この穴を閉塞可能でありエッチング液を排出および回収するのに用いる弁とを備えたことを特徴とするエッチング装置。
【請求項２】
前記シリンダを移動させるアクチュエータを前記容器に取付け、このアクチュエータを前記シリンダに接続させたことを特徴とする請求項１に記載のエッチング装置。
【請求項３】
前記容器を区画する区画手段を設け、この区画手段により区画された部分の少なくとも１つに洗浄用液を保持させたことを特徴とする請求項２に記載のエッチング装置。
【請求項４】
エッチング時に発生するガスを、外部に放出する手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載のエッチング装置。
【請求項５】
前記ガス放出手段は、エッチングで発生したガスを一時溜めるガス溜まり容器と、ガス圧の上昇によりガスを移動させるガス抜きシリンダと、このガス抜きシリンダを支持するシリンダ支持手段と、エッチングで発生したガスを流通させる逆止弁とを備えていることを特徴とする請求項４に記載のエッチング装置。
【請求項６】
構造物の表面凹凸形状を緩衝する緩衝材を前記エッチング容器端部であって構造物に対向する面に設けたことを特徴とする請求項１に記載のエッチング装置。
【請求項７】
構造物との間にエッチング液を介して電位を発生させる電極を設けたことを特徴とする請求項１に記載のエッチング装置。
【請求項８】
前記シリンダを移動させて形成された容器とシリンダ間の空間にエッチング液を保持したことを特徴とする請求項２に記載のエッチング装置。
【請求項９】
水中の構造物を遠隔操作でエッチングするエッチング方法であって、エッチング液を内蔵したエッチング容器とこの容器に弁を介して接続されたシリンダとを有するエッチング装置を水中構造物のエッチング対象部に押付けたまま前記弁を開いてシリンダをエッチング対象部から離れさせ、シリンダとエッチング容器間に貯留したエッチング液をエッチング対象部に接触させ、所定時間経過後にシリンダを逆方向に移動させ、エッチング液をシリンダとエッチング容器間に回収することを特徴とするエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造物の表面性状を検査するのに用いるエッチング装置およびエッチング方法に係り、特に水中に設置された構造物に有効なエッチング装置およびエッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人が容易に接近できないところや狭隘な個所を、遠隔操作により検査する例が特許文献１に記載されている。この文献に記載の装置では、孔の内面を粒界エッチングするために、筒状体のロボットの先端にエッチング液を噴出するエッチングヘッドを、このエッチング液を循環させる液循環ユニットをそれぞれ設け、エッチングヘッドへのエッチング液の給排やエッチング施行面の洗浄および乾燥、エッチング液の温度制御等を制御する制御手段をエッチング装置が有している。
【０００３】
また水中に設置された構造物等を遠隔操作によりエッチングする例が、特許文献２に記載されている。この公報では、金属表面の鋭敏化度を測定するために、金属表面に着脱自在かつ水密に密着して金属表面回りの水を排水して気中状態に保持するハウジングと、研磨面を気中でエッチングする装置と、エッチング面を観察する拡大カメラとを設けている。さらに、特許文献３および特許文献４にも、水中での金属表面性状の検査方法が示されている。
【特許文献１】
特許第２８５８０４９号公報
【特許文献２】
特開平９−８９７８６号公報
【特許文献３】
特開平１１−２７１４８７号公報
【特許文献４】
特開２００１−１９４４８２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術の項に示した特許文献１ないし特許文献４に記載のものは、いずれもエッチング水中構造物の表面性状を検査するために、気相空間を形成してエチング液を供給および回収している。しかしながら、気相空間の形成およびエッチング液の供給と回収を全てエッチング装置が実行しているので、装置本体が大型化して狭隘部等への適用が制限されるという不具合を生じる。さらに装置の大型化に伴い作業手順が複雑化し、遠隔操作を余儀なくされる水中構造物の場合には遠隔操作の操作性が低下する。
【０００５】
また原子力関連の水中構造物では、エッチング用に気相空間を形成して密閉空間とする必要があるが、溶接部や角部等の構造不連続部では、密閉空間を形成させることが困難である。そのため、この密閉空間の形成には、複雑な機構を必要とする。
【０００６】
本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は簡素な構成で水中構造物をエッチングすることにある。本発明の他の目的は、水中構造物の表面性状の検査を容易にすることにある。本発明の他の目的は、周囲への汚染を低減したエッチングを実現することにある。そして本発明は少なくともこれらいずれかの目的を達成することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の特徴は、遠隔操作で水中の構造物の表面をエッチングするエッチング装置において、エッチング容器と、このエッチング容器に移動可能に嵌合され貫通穴が形成されたシリンダと、この穴を閉塞可能でありエッチング液を排出および回収するのに用いる弁とを備えたものである。
【０００８】
そしてこの特徴において、シリンダを移動させるアクチュエータを容器に取付け、このアクチュエータをシリンダに接続させるのが好ましく、容器を区画する区画手段を設け、この区画手段により区画された部分の少なくとも１つに洗浄用液を保持させるようにしてもよい。また、シリンダを移動させて形成された容器とシリンダ間の空間にエッチング液を保持するのが好ましい。
【０００９】
さらに、エッチング時に発生するガスを、外部に放出する手段を設けるのが好ましく、ガス放出手段は、エッチングで発生したガスを一時溜めるガス溜まり容器と、ガス圧の上昇によりガスを移動させるガス抜きシリンダと、このガス抜きシリンダを支持するシリンダ支持手段と、エッチングで発生したガスを流通させる逆止弁とを備えているのがよい。さらにまた、構造物の表面凹凸形状を緩衝する緩衝材をエッチング容器端部であって構造物に対向する面に設けるのが望ましい。さらにまた、構造物との間にエッチング液を介して電位を発生させる電極を設けてもよい。
【００１０】
上記目的を達成するための本発明の他の特徴は、水中の構造物を遠隔操作でエッチングするエッチング方法であって、エッチング液を内蔵したエッチング容器とこの容器に弁を介して接続されたシリンダとを有するエッチング装置を水中構造物のエッチング対象部に押付けたまま前記弁を開いてシリンダをエッチング対象部から離れさせ、シリンダとエッチング容器間に貯留したエッチング液をエッチング対象部に接触させ、所定時間経過後にシリンダを逆方向に移動させ、エッチング液をシリンダとエッチング容器間に回収するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るエッチング装置の一実施例を、図面を用いて説明する。図１は、エッチング装置の側面図とそのＡ−Ａ断面図である。エッング装置１０は、図示しないマニピュレータ装置の一部をなす操作ポール１９の先端に取付けられている。そして、これも図示しない制御装置により、遠隔操作されている。
【００１２】
エッチング装置１０は円筒形をしたエッチング容器１１と、容器１１内部に収容されたシリンダ１２とを有している。シリンダ１２の中央より上方に偏位して、穴１２ａが形成されている。この穴１２ａには、エッチング液を排出または回収するのに使用する弁１５が嵌合されている。弁１５は、横方向に移動可能になっている。シリンダ１２の背面側には、エッチング液１３を収容するエッチング液溜り１４が形成されている。つまり、エッチング液溜り１４は、シリンダ１２及び弁１５により、気密となっている。
【００１３】
弁１５の穴１２ａへの取付け側と反対端側には、エアシリンダ１６Ａのピストン１６ＡＡが接続されている。このエアシリンダ１６Ａは、容器１１の他の側面に取り付けられている。容器１１のこの側面には、エアシリンダ１６Ａと上下方向に他のエアシリンダ１６Ｂも取り付けられている。このエアシリンダ１６Ｂのピストン１６ＢＢは、シリンダ１２の背面に接続されている。シリンダ１２は、容器１１の横方向に移動可能になっている。エアシリンダ１６Ａ，１６Ｂには、エアホース１７が接続されており、図示しない駆動装置から供給された空気により遠隔駆動される。容器１１の下部側面は、一端側が操作ポール１９に接続された固定治具１８に取付けられている。エッチング装置１０の構造物１に対向する面には、弁１５部に対応した位置にエッチング液排出及び回収口２２が形成された緩衝材２０が取り付けられている。この緩衝材２０はほぼ容器１１の外径と同じ大きさであり、構造物表面の凹凸が大きいときに凹凸による干渉を吸収する。
【００１４】
このように構成したエッチング装置を用いた、エッチング作業の詳細を図２に示す。本実施例は、水中に浸漬した構造物１の表面を遠隔操作でエッチングする場合である。エッチング装置１０を遠隔操作するために、エッチング装置１０の下部を固定治具１８に取付け、固定治具１８を操作ポール１９の先端に取り付ける。エッチング装置１０のエッチング液溜り１４にはエッチング液１３を充填しておく。シリンダ１２を構造物１と接触させるために、エアシリンダ１６Ｂのピストン１６ＢＢを最大長側まで伸ばして、シリンダ１２をエッチング容器１１の前面側に位置させる。エッチング液１３がエッチング液溜まり１４から漏洩しないように、エアシリンダ１６Ａのピストン１６ＡＡを最大長側まで伸ばして、エッチング液排出および回収弁１５でエッチング液排出および回収口２１を塞ぐ。
【００１５】
初めに、制御装置を用いて操作ポール１９を遠隔操作し、エッチング装置１０を構造物１のエッチング近傍位置まで誘導する。次いで、エッチング装置１０を構造物１のエッチング対象部に対向配置する（図２（ａ）参照）。図２（ｂ）に示すように、操作ポール１９を横方向に動かして、エッチング装置１０を構造物１に押付ける。エッチング容器１１の表面には、構造物１と接触する側に緩衝材２０が配置されているので、溶接余盛等がに起因する構造物１の表面の凹凸があっても、エッチング容器１１を構造物１に隙間なく接触させることが可能である。緩衝材としては、スポンジ、ゴムまたは樹脂材を用いる。
【００１６】
エッチング装置１０を構造物１に押付けたまま、エッチング液排出および回収弁１５に接続されたエアシリンダ１６Ａにエアを供給する。図２（ｃ）に示すように、供給されたエアによりエアシリンダ１６Ａのピストン１６ＡＡは最小長さ側まで引っ込められ、それに伴いエッチング液排出および回収弁１５がピストン軸方向に移動する。弁１５が軸方向（横方向）に移動したので穴１２ａが開き、構造物１表面側とエッチング液溜り１４とが連通し、穴１２ａにもエッチング液が充満する。
【００１７】
その後、シリンダ１２側のエアシリンダ１６Ｂにエアを供給する。シリンダ１２に供給されたエアにより、シリンダ１２はエッチング液溜り１４内のエッチング液１３を押す。このとき、穴１２ａを塞いでいた弁１５が軸方向に移動して穴１２ａを開口させるので、シリンダ１２により加圧されたエッチング液１３は、エッチング液排出および回収口２１を経て、構造物のエッチング対象部１とエッチング容器１１間に排出される。エッチング液１３がシリンダ１２の前面側に移動したので、シリンダ１２は構造物１から離れる（図２（ｄ）参照）。シリンダ１２が容器１１の背面にほぼ接触するまでシリンダ１２を構造物１から後退させる。
【００１８】
エッチングに必要な時間だけ、この図２（ｄ）に示した状態を保持する。構造物１のエッチング対象部の表面が腐食されたら、シリンダ１２側のエアシリンダ１６Ｂにエアを供給する（図２（ｅ）参照）。エアシリンダ１６Ｂのピストン１６ＢＢが伸長するので、シリンダ１２は構造物１側に移動していたエッチング液１３を加圧する。加圧されたエッチング液１３は、エッチング液排出および回収口２１および穴１２ａを経由してシリンダ１２の背面側に移動する。シリンダ１２の前面側に移動していたエッチング液１３がすべてシリンダの背面側に戻るまでこの動作を続ける。シリンダ１２は、元の位置まで移動する。
【００１９】
エッチング液１３がシリンダ１２の背面側に戻ったら、エアシリンダ１６Ａにエアを供給する。エアシリンダ１６Ａのピストン１６ＡＡが伸長し、エッチング液排出および回収弁１５をピストン軸方向に移動させ、弁１５で穴１２ａを塞ぐ（図２（ｆ）参照）。この動作により、構造物１のエッチング対象部からエッチング液１３を取り除くことができるとともに、エッチング装置１０はエッチングに使用したエッチング液１３を回収できる。エッチング作業が終了したら、遠隔操作で操作ポール１９を駆動し、エッチング装置１０を構造物１のエッチング対象部から離隔させる（図２（ｇ）参照）。その後、エッチング装置１０を水面上まで引き上げ、エッチング液溜り１４に収納されたエッチング液１３を回収する。
【００２０】
本実施例によれば、構造物のエッチング対象部以外の部分を傷つけることなく、エッチングを実施できる。また、エッチング作業に要する手順を従来に比べて大幅に低減できる。その結果、作業時間を短縮できる。さらに、作業工程が単純であるので、作業ミスを低減できる。また実施例によれば、エッチング装置を容器とシリンダおよび弁等の数少ない部品だけで構成できるので、エッチング装置を簡素化できる。また、部品数が少ないので、装置を小型化できる。その結果、装置製造費用を低減できる。従来と同じ費用で広い面積をエッチングできる。
【００２１】
本発明の他の実施例を、図３に示す。図３は、本実施例にかかるエッチング装置の側面図およびそのＢ−Ｂ断面図である。本実施例が上記実施例と異なるのは、エッチング液に、粘性の高い溶液を使用することにある。エッチング液の粘性が高いと、エッチング作業後に表面を洗浄しなければならない。そのため、エッチング装置１０は、図１に示したエッチング機能の他に洗浄液を排出および回収する機能を有している。
【００２２】
具体的には、容器１１内を仕切り壁３２で上下に２分し、下側部分にはエッチング機能を果たすために図１に示したと同様のエッチング部品を配置し、上側部分には洗浄部品を配置している。エッチング部品は、エッチング液１３を加圧するシリンダ１２ｂと、シリンダ１２ｂに形成された穴２１ｂに嵌合する弁１５と、この弁１５を軸方向に移動させるエアシリンダ１６Ａと、シリンダ１２ｂを軸方向に移動させるエアシリンダ１６ｂと、各エアシリンダ１６ａ，１６ｂにエアを供給するエアホース１７等である。シリンダ１２ｂの背面には、エッチング液１３ｂを収容すエッチング液溜り１４ｂが形成される。
【００２３】
容器１１の上側部分に配置した洗浄部品もエッチング部品と同様の構成である。すなわち、仕切り壁３２で区画された容器１１の上側部分に、洗浄用シリンダ３０を容器１１に対して移動可能に配置する。洗浄用シリンダ３０を貫通して、穴３０ｂが形成されている。シリンダ３０の前面側であって構造物に対向する面には、洗浄液を排出および回収する口３４が形成された緩衝材２０ｃが貼り付けられている。シリンダ３０の穴３０ｂの背面側から嵌合可能に、洗浄液の排出および回収用の弁３１が設けられている。この弁３１にエアシリンダ１６Ｃのピストン１６ＣＣが接続されている。エアシリンダ１６Ｃは、容器１１の背面側に取付けられている。エアシリンダ１６Ｃと上下方向に並んでエアシリンダ１６Ｄが容器１１に取付けられている。このエアシリンダ１６Ｄのピストン１６ＤＤはシリンダ３０の背面に接続されている。シリンダ３０が移動して形成される洗浄液溜りには、洗浄液３３が充填されている。
【００２４】
このように構成した本実施例の動作を、以下に説明する。図２に示した実施例の動作と同様にエッチング処理する。その後、エアホース１７ｂからエアをエアシリンダ１６Ｃに供給してエアシリンダ１６Ｃを作動させ穴３０ｂを開く。次いで、エアシリンダ１６Ｄを作動させてシリンダ３０をピストン軸方向（横方向）に移動させる。これにより、洗浄液３３が開口３４から構造物１側に押し出される。構造物１の表面が洗浄されエッチング液１３ｂを取り去ることができたら、エアシリンダ１６Ｃを作動させて穴３０ｂを弁３２で塞ぐ。穴３０ｂが塞がれたら、エアシリンダ１６Ｄを作動させてシリンダ３０を元の位置へと戻す。
【００２５】
本実施例によれば、エッチング液の残留が気になるような環境、たとえば厳密に水質を管理している環境や食品を取扱う環境等に好適である。また本実施例によれば簡単な機構で、エッチング処理した後の洗浄が可能になるので、エッチングおよび洗浄処理装置を小型化できる。その結果、エッチング装置の製造費用を低減できる。
【００２６】
図４に、本発明のさらに他の実施例の側面図およびＣ−Ｃ断面図を示す。本実施例が図１に示した実施例と異なるのは、エッチング時に発生したガスを抜き去るガス抜き手段を有することにある。エッチング処理において、エッチング装置１０と構造物１のエッチング対象部との気密が破られるのを防止するものである。ガス抜き手段５０を、エッチング装置１０の使用状態で、エッチング装置１０の最上部に位置するように取付ける。ガス抜き手段５０が取付けられた位置に対応する容器１１ｃの位置には、容器１１ｃ内部と連通するガス抜き穴５１が形成されている。
【００２７】
ガス抜き手段５０は、エッチングで発生したガスを収容するガス溜り容器５６と、この容器５６内に移動可能に配置されたガス抜き用のシリンダ５２と、このシリンダ５２を所定の力で押し付けるシリンダ支持部材５３と、外部から流体が侵入するのを防止する逆止弁５４とを有している。ガス溜り容器５６には、ガスを矢印方向５５に流すことにより外部に逃すためのガス放出口５７が形成されている。シリンダ支持部材５３は、ガス圧の作用する方向と逆方向の力を発生する。
【００２８】
このように構成した本実施例によれば、エッチング処理で発生したガスは、ガス抜き穴５１を通ってガス抜き手段５０に導かれる。ガス圧が上昇すると、ガス抜きシリンダ５２が押し上げられる。ガス抜きシリンダ５２は、シリンダ支持部材５３により一定の力でガス圧と反対方向に押付けられている。シリンダ支持部材５３には、バネや水圧駆動部材、エア駆動部材を用いるのがよい。
【００２９】
ガスの発生量が増加すると、ガス抜きシリンダ５２の変位量が大きくなる。ガス抜きシリンダ５２の変位量が所定量以上になると、ガス溜まり容器５６に形成されたガス放出口５７から逆止弁５４を経てガスが外部に放出される。ガス抜きシリンダ５２がガス放出口５７よりも上方に変位してガスが放出され、ガス抜きシリンダ５２を押していたガス圧が低下すると、ガス抜きシリンダ５２は、シリンダ支持部材５３の押圧力により、再びガス放出口５７よりも下方に戻る。さらにガスが発生し続けると、ガス抜き手段５０では上記動作が繰返される。これにより、発生ガスが所定量に達する度にエッチング装置１０の外部に放出され、エッチング容器１１内の圧力が一定に保たれる。
【００３０】
水質を厳密に管理している環境中に可溶性ガスを放出する場合のような発生ガスを外部へ放出することができない環境で使用する場合は、ガス圧により伸び縮みする風船状の部材を取付けたり、ガスを地上の収納容器に導くチューブを接続するのがよい。なお、エッチング処理するためには気密性が必要であるが、ガス抜き手段を取付けてもエッチング容器の気密性は確保される。ガス抜き手段をエッチング装置に付設したので、エッチング装置の気密性を確保する構造材料やシール材の選定幅が広がり、装置の小型化や低コスト化が可能になる。
【００３１】
なお、上記各実施例に示したエッチング装置を用いてエッチング処理するときは、エッチング液を浸漬してもよく、またエッチング液を塗布してもよい。その他の方法として、エッチング液にエッチング処理部材を浸漬して電位を印加する電解エッチング方があるが、この電解エッチングを本発明に適用した例を、図５に側面図およびそのＤ−Ｄ断面図で示す。本実施例と図４に示した実施例とは、シリンダ１２に電位を印加する電解エッチング配線６０を取付けている点が相違する。
【００３２】
電解エッチングでは、緩衝材２０をシリンダ１２の表面には取付けない。その代わりに、シリンダ１２の表面を耐食性に優れた材料である白金や金、チタン等でコーティングする。また、対極であるシリンダ１２と構造物１間を、エッチング液１３を介して通電するので、構造物１にエッチング用アース６１を取付ける。
【００３３】
本実施例の作業手順は、図２に示したものとほぼ同じである。ただし、図２の（ｃ）または（ｄ）の段階、つまり、エッチング液１３が構造物１に接した段階で、シリンダ１２と構造物１間に流れる電流を安定させるために、シリンダ１２に電位を印加する。本実施例によれば、シリンダと構造物間の電位が安定するので、作業効率よく電解エッチング処理を実施できる。
【００３４】
なお上記各実施例のエッチング装置は、固定治具にねじ止めされているだけであるから、エッチング終了後にレプリカ等を作成するときは、固定治具のねじを緩めてエッチング装置を外し、レプリカ装置を取付けるだけで済みむ。したがって、エッチング処理からレプリカ作成までを完全に遠隔操作可能になる。また、操作ポールは１セットあればよく、狭い作業空間で使用する場合にも、容易にエッチング面にアクセス可能になる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、エッチング容器を気密にし、この容器にシリンダを遊嵌させたので、シリンダを介してエッチング液を移動させることが可能になり、簡単な構成でエッチング処理できると共に、エッチング処理後にエッチング液を回収できる。また、装置を小型化でき、製作費用を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエッチング装置の一実施例の側面図と縦断面図。
【図２】図１に示したエッチング装置を用いたエッチング方法を説明する図。
【図３】本発明に係るエッチング装置の他の実施例の側面図と縦断面図。
【図４】本発明に係るエッチング装置のさらに他の実施例の側面図と縦断面図。
【図５】本発明に係るエッチング装置のさらに他の実施例の側面図と縦断面図。
【符号の説明】
１…構造物、１０…エッチング装置、１１…エッチング容器、１２…シリンダ、１２ａ…貫通穴、１３…エッチング液、１４…エッチング液溜り、１５…エッチング液排出および回収弁、１６Ａ，１６Ｂ…エアシリンダ、１７…エアホース、１８…固定治具、１９…操作ポール、２０…緩衝材、２１…エッチング液排出および回収口、３０…シリンダ、３１…洗浄液排出および回収弁、３２…仕切り壁、３３…洗浄液溜り、３４…開口、５０…ガス抜き手段、５１…ガス抜き穴、５２…シリンダ、５３…シリンダ支持部材、５４…逆止弁、５５…ガス抜け方向、５６…ガス容器、５７…ガス放出口、６０…配線、６１…アース。
【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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