(57)【要約】【課題】砲弾を安全に切断できる切断位置を精度よく定め、定められた切断位置を効率良く切断することを可能にする。【解決手段】解体装置１は、砲弾２の内部構造に関する位置情報を少なくとも２方向から非破壊的に検出する非破壊位置検出手段２１と、非破壊位置検出手段２１によって検出される位置情報に基いて砲弾２の切断位置を位置決めする位置決め手段２２と、切断位置の位置決めされた砲弾２を保持する保持手段２４と、砲弾２を切断位置で切断する切断手段２５とを含んで構成される。このように構成される解体装置１は、少なくとも２以上の方向から得る砲弾２の内部構造に関する位置情報と、砲弾２の外観形状に関する位置情報とに基づいて切断位置を高い精度で定めることができるので、安全かつ効率のよい切断を実現できる。【選択図】　　　図１
2004003741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内容物を有する被解体物を解体する解体装置において、
前記被解体物の内部構造に関する位置情報を少なくとも２方向から非破壊的に検出する非破壊位置検出手段と、
前記非破壊位置検出手段によって検出される位置情報に基づき、被解体物の切断位置を位置決めする位置決め手段と、
前記位置決め手段によって切断位置の位置決めされた被解体物を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持される被解体物を前記切断位置で切断する切断手段とを含むことを特徴とする解体装置。
【請求項２】
前記非破壊位置検出手段によって検出される位置情報に基づき、被解体物の回転軸線を位置決めするもう一つの位置決め手段をさらに含み、
前記保持手段は、
前記被解体物を保持した状態で回転させる回転駆動手段と、
前記回転駆動手段による回転中心と前記被解体物の回転軸線とを一致させるように装着する装着手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の解体装置。
【請求項３】
前記非破壊位置検出手段は、
前記被解体物に対して放射線を照射する放射線発生手段と、
前記放射線発生手段からの放射線を検知する放射線検知手段と、
前記放射線検知手段による検知出力を画像処理することによって前記被解体物の内部構造に関する位置情報を検出する画像処理部とを含むことを特徴とする請求項１または２記載の解体装置。
【請求項４】
前記切断手段によって被解体物に形成される開口部をとおして前記被解体物の内部を洗浄する洗浄手段をさらに含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の解体装置。
【請求項５】
前記切断手段および洗浄手段は、
ウォータージェット装置であることを特徴とする請求項４記載の解体装置。
【請求項６】
前記被解体物は、
砲弾であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の解体装置。
【請求項７】
内容物を有する被解体物を解体する解体方法において、
前記被解体物の内部構造に関する位置情報を少なくとも２方向から非破壊的に検出し、
前記位置情報に基づき、被解体物の切断位置および回転軸線を位置決めし、
前記切断位置および回転軸線の位置決めされた被解体物を回転軸線まわりに回転可能に保持し、
前記被解体物を前記回転軸線まわりに回転しながら前記切断位置で切断することを特徴とする解体方法。
【請求項８】
内容物を有する被解体物を解体する解体方法において、
前記被解体物の内部構造に関する位置情報を少なくとも２方向から非破壊的に検出し、
前記位置情報に基づき、被解体物の切断位置および回転軸線を位置決めし、
前記切断位置および回転軸線の位置決めされた被解体物を保持し、
前記被解体物の切断に用いる切断ノズルを、前記回転軸線まわりに回転または前記回転軸線に直交する方向に移動しながら前記切断位置で前記被解体物を切断することを特徴とする解体方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内容物を有するたとえば砲弾などを解体する解体装置および解体方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業技術の発達に伴い、危険物や有害物が工業的に生産され、これらの内在する製品が使用されるようになっている。たとえば原子力発電の燃料に用いられる核燃料は、容器内に危険かつ有害な放射性物質を内蔵している。また戦争などにおいて弾薬として用いられる砲弾は、容器内に炸薬や有害化学物質を内蔵している。
【０００３】
前述の核燃料や砲弾などは解体処理されることがある。たとえば使用済み核燃料には再処理されるものがあり、使用済み核燃料を再処理するときには一旦解体する必要がある。使用済み核燃料を解体のために切断するとき、切断位置をあやまたずに切断しなければ、内部の放射性物質を効率良く回収できない。
【０００４】
また砲弾は、世界各地で発生した紛争において大量に使用され、不発弾として残るものもあり、また生産されたものの使用されずに遺棄されたものも大量に存在する。このような砲弾を放置したままにしておくと、万一爆発事故が発生したとき大惨事を招く恐れがあるので、安全かつ迅速に解体処理することが強く望まれている。
【０００５】
このような砲弾を解体の対象とする先行技術には、たとえば特開２００２−４８４９９および特開２００２−４８５００などがある。特開平２００２−４８４９９は、複数のウォータージェットを砲弾の径方向に沿って砲弾に当てることによって、１度の機会で砲弾を複数の輪切りにする技術を開示する。特開２００２−４８５００は、砲弾頭部に設けられる弾頭部近傍を横切断して炸薬を除去した後、砲弾を形成する外筒部に開口部を形成して内蔵される化学物質を除去する技術が開示される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
砲弾を解体処理するとき、信管等を含む弾頭（着火剤）部に対して不用意に衝撃を与えると爆発する恐れがあるので、衝撃が少なくなるように抑制し、かつ爆発を惹起する恐れのない位置で切断しなければならない。特に、炸薬と有害化学物質とをともに内蔵する種類の砲弾では、有害化学物質が炸薬に混入すると、炸薬を燃焼や中和によって処理するとき有毒ガスが発生するなどの危険性があるので、解体処理時に炸薬と有害化学物質とが混じらないようにすることが必要であり、安全性を確保するためには、切断位置を一層厳密に定めて切断しなければならない。
【０００７】
しかしながら、前述の特開２００２−４８４９９には、砲弾の解体作業効率を向上する技術が開示されているのみであり、砲弾を安全に解体するべく適切な切断位置を定める技術が開示されていない。また特開２００２−４８５００には、弾頭部近傍を切断するに際して、たとえばレントゲン撮影して内部構造を認識したうえで、爆発のおそれのない部位を決定することができるという技術思想が開示されているけれども、砲弾解体方法において切断位置を定めるための単なる思想の開示にとどまり、砲弾の内部構造に関する精度の高い情報を得る手段、また内部構造の認識をいかにして切断位置の決定に結びつけるかという手段の具体的な構成は、何ら明らかにされていない。
【０００８】
本発明の目的は、危険物および／または有害物などの内容物を有する被解体物を安全に切断できる切断位置を精度よく定めることができ、定められた切断位置を効率良く切断することのできる解体装置および解体方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、内容物を有する被解体物を解体する解体装置において、
前記被解体物の内部構造に関する位置情報を少なくとも２方向から非破壊的に検出する非破壊位置検出手段と、
前記非破壊位置検出手段によって検出される位置情報に基づき、被解体物の切断位置を位置決めする位置決め手段と、
前記位置決め手段によって切断位置の位置決めされた被解体物を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持される被解体物を前記切断位置で切断する切断手段とを含むことを特徴とする解体装置である。
【００１０】
本発明に従えば、解体装置は、内容物を有する被解体物の内部構造に関する位置情報を少なくとも２方向から非破壊的に検出する非破壊位置検出手段と、非破壊位置検出手段によって検出される位置情報に基づき、被解体物の切断位置を位置決めする位置決め手段と、位置決め手段によって切断位置の位置決めされた被解体物を保持する保持手段と、保持手段に保持される被解体物を切断位置で切断する切断手段とを含んで構成される。
【００１１】
このように構成される解体装置は、少なくとも２方向から得られる被解体物の内部構造に関する位置情報に基づいて、被解体物を解体するために切断する切断位置を適切な位置に精度よく定めることができる。このことによって、被解体物の切断時において内容物であるたとえば危険物や有害物の爆発、漏出および混入等を防止し、被解体物切断後における洗浄および回収処理を容易に行うことが可能になるので、安全かつ効率的に被解体物を解体できる解体装置の提供が実現される。
【００１２】
また本発明は、前記非破壊位置検出手段によって検出される位置情報に基づき、被解体物の回転軸線を位置決めするもう一つの位置決め手段をさらに含み、
前記保持手段は、
前記被解体物を保持した状態で回転させる回転駆動手段と、
前記回転駆動手段による回転中心と前記被解体物の回転軸線とを一致させるように装着する装着手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明に従えば、解体装置は、非破壊位置検出手段によって検出される位置情報に基づき、被解体物の回転軸線を位置決めするもう一つの位置決め手段をさらに含み、保持手段には、被解体物を保持した状態で回転させる回転駆動手段と、回転駆動手段による回転中心と被解体物の回転軸線とを一致させるように装着する装着手段とが備えられる。このように構成される解体装置は、回転駆動手段による保持手段の回転中心と被解体物の回転軸線とを一致させた状態で、被解体物を回転軸線まわりに回転させながら切断することができる。
【００１４】
このように、非破壊位置検出手段による内部構造に関する位置情報に基づいて被解体物の回転軸線を位置決めするので、被解体物がたとえば腐食や変形している状態であっても、その回転軸線を正確に位置決めし、回転軸線まわりに回転しながら切断することが可能になる。また切断手段を被解体物のまわりに回転させるという大掛かりな回転駆動手段を設ける必要がなくなるので、装置価格を低く抑制することができるとともに装置をコンパクトにすることができる。また切断手段を被解体物のまわりに回転させて切断する場合に比べて、切断効率を向上し解体処理能力を高めることができる。
【００１５】
また本発明は、前記非破壊位置検出手段は、
前記被解体物に対して放射線を照射する放射線発生手段と、
前記放射線発生手段からの放射線を検知する放射線検知手段と、
前記放射線検知手段による検知出力を画像処理することによって前記被解体物の内部構造に関する位置情報を検出する画像処理部とを含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明に従えば、非破壊位置検出手段は、被解体物に対して放射線を照射する放射線発生手段と、放射線発生手段からの放射線を検知する放射線検知手段と、放射線検知手段による検知出力を画像処理して前記被解体物の内部構造に関する位置情報を検出する画像処理部とを含む。被解体物に放射線を透過させることによって得られる内部構造に関する位置情報は、精度が高く、容易に可視化され得るとともに、制御信号に変換することも容易である。
【００１７】
また本発明は、前記切断手段によって被解体物に形成される開口部をとおして前記被解体物の内部を洗浄する洗浄手段をさらに含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明に従えば、解体装置は、被解体物の内部を洗浄する洗浄手段を含む。このことによって、被解体物の内容物を除去または回収することが可能になる。
【００１９】
また本発明は、前記切断手段および洗浄手段は、ウォータージェット装置であることを特徴とする。
【００２０】
本発明に従えば、切断手段および洗浄手段は、ウォータージェット装置である。ウォータージェットは、被解体物に与える衝撃力が小さいので、被解体物が不所望に損壊することを防止でき、また使用される水が冷却効果を有するので、被解体物の内容物の不所望な反応を防止することができる。このように、ウォータージェット装置は、切断および洗浄手段として好適に用いられる。
【００２１】
また本発明は、前記被解体物は、砲弾であることを特徴とする。
本発明に従えば、炸薬や有害化学物質などの内在する砲弾を、安全かつ効率的に解体処理することができる。
【００２２】
また本発明は、内容物を有する被解体物を解体する解体方法において、
前記被解体物の内部構造に関する位置情報を少なくとも２方向から非破壊的に検出し、
前記位置情報に基づき、被解体物の切断位置および回転軸線を位置決めし、
前記切断位置および回転軸線の位置決めされた被解体物を回転軸線まわりに回転可能に保持し、
前記被解体物を前記回転軸線まわりに回転しながら前記切断位置で切断することを特徴とする解体方法である。
【００２３】
また本発明は、内容物を有する被解体物を解体する解体方法において、
前記被解体物の内部構造に関する位置情報を少なくとも２方向から非破壊的に検出し、
前記位置情報に基づき、被解体物の切断位置および回転軸線を位置決めし、
前記切断位置および回転軸線の位置決めされた被解体物を保持し、
前記被解体物の切断に用いる切断ノズルを、前記回転軸線まわりに回転または前記回転軸線に直交する方向に移動しながら前記切断位置で前記被解体物を切断することを特徴とする解体方法である。
【００２４】
本発明に従えば、内容物を有する被解体物の内部構造に関する位置情報を少なくとも２方向から非破壊的に検出し、その位置情報に基づいて被解体物の切断位置および回転軸線を位置決めし、切断位置および回転軸線の位置決めされた被解体物を、回転軸線まわりに回転しながら切断位置で切断、または前記被解体物の切断に用いる切断ノズルを前記回転軸線まわりに回転もしくは前記回転軸線に直交する方向に移動しながら前記切断位置で切断するので、被解体物を安全に切断できる切断位置を精度よく定めることができ、定められた切断位置を効率良く切断することのできる解体方法が実現される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の一形態である解体装置１の構成を簡略化して示す図であり、図２は図１に示す解体装置１によって解体される被解体物の１例である砲弾２の構成を簡略化して示す断面図である。本実施の形態では、解体装置１を用いて解体される対象物である被解体物として炸薬や有害化学物質等の内在する砲弾２について例示する。図２には、砲弾２の１例について、その構造を簡略化して示す。
【００２６】
砲弾２は、外筒３と、内筒４とを備え、内筒４内に爆発物であるたとえばＴＮＴ火薬などの炸薬５が収納され、外筒３と内筒４とによって形成される間隙６に有害化学物質１３であるたとえばマスタードなどが収納される。外筒３の先端部には、着火剤部７が設けられ、着火剤部７は、信管８と伝火薬部９とを含む。伝火薬部９は、有底筒状に形成される伝火薬筒１０の内部に着火薬１１を収納し、信管８は、伝火薬筒１０の先端に装着される。なお、外筒３の基端部には羽根部材１２が連設されている
砲弾２の解体に際しては、砲弾２を切断して開口部を形成し、開口部から炸薬５と有害化学物質１３とが混じらないようにそれぞれを取出さなければならない。しかしながら、砲弾２には、一般的に信管８に衝撃力が加えられると発火して着火薬１１に着火し、着火薬１１の燃焼が内筒４内の炸薬５を爆発させ、有害化学物質１３が爆発によって飛散するという危険性が有る。したがって、砲弾２の解体作業時に、このような爆発事故の発生を防止するべく、たとえば切断線１４に示すような位置を正確に位置決めして砲弾２を切断し、信管８を傷つけることなく、また信管８に衝撃力を与えることなく除去することが求められる。
【００２７】
また、解体作業時に炸薬５と有害化学物質１３とが混じらないように有害化学物質１３を取出すためには、炸薬５の漏出しないような位置、たとえば図２中の切断線１５を正確に位置決めして切断することが求められる。解体装置１は、このような砲弾２の解体における切断時の正確な位置決めと、切断と、さらに洗浄とを実現することができる。
【００２８】
図１に戻り、解体装置１は、砲弾２の内部構造に関する位置情報を少なくとも２方向から非破壊的に検出する非破壊位置検出手段２１と、非破壊位置検出手段２１によって検出される位置情報に基づき、砲弾２の切断位置を位置決めする位置決め手段２２および砲弾２の回転軸線を位置決めするもう一つの位置決め手段２３と、位置決め手段２２およびもう一つの位置決め手段２３によって切断位置および回転軸線の位置決めされた砲弾２を保持する保持手段２４と、保持手段２４に保持される砲弾２を切断位置で切断する切断手段２５と、切断手段２５によって砲弾２に形成される開口部をとおして砲弾２の内部を洗浄する洗浄手段４８とを含む。
【００２９】
図１（ａ）には、解体装置１に備わる把持搬送装置２６によって、ステージ２７上に載置される砲弾２が把持される状態を示す。把持搬送装置２６は、いわゆるマニピュレータ型の操作ロボットであり、基台２８と、基台２８に対して回転自在に設けられるリンク部材２９ａ，２９ｂと、リンク部材２９ａ，２９ｂに装着されリンク部材相互の角変位によって進退自在であるアーム部材３０と、アーム部材３０の先端に回転自在に支持され、２本のフィンガー状部材の間隔を制御することによって砲弾２を把持することのできる把持機構を備える把持部材３１とを含む。
【００３０】
基台２８には、把持搬送装置２６の動作を制御する制御部が備えられる。制御部には、把持搬送装置２６の動作を制御する基本動作プログラムが備えられるとともに、リンク部材２９ａ，２９ｂおよびアーム部材３０の動作によって、３次元的に移動可能に構成される把持部材３１の位置を検知することのできる３次元座標系が、予め備えられる。また図示しないけれども基台２８には、電源スイッチ、制御部に対して制御信号を入力するための入力手段および操作ボタン等が設けられる。なお、制御部および操作ボタン等は、基台２８の代わりに、基台２８とは分離されリモート制御可能な操作盤などに設けられてもよい。
【００３１】
ステージ２７の上方に設けられる第１ＣＣＤカメラ３３は、砲弾２の外観を撮像し、接続線３４を介して撮像した画像情報を画像処理装置３５に入力する。砲弾２の外観形状には、画像処理装置３５によって座標が付与され、この座標情報が画像処理装置３５から接続線４７を介して把持搬送装置２６の制御部に入力される。制御部では、砲弾２の外観に対する座標情報と、把持部材３１の位置に関する座標情報とを合わせることによって、砲弾２の把持位置を定めて把持することができる。
【００３２】
このとき、把持されるべき砲弾２の載置されている位置は、次のようにして把持搬送装置２６に認識される。ステージ２７の寸法とステージ２７の基台２８に対する相対的な設置位置とを予め基台２８に備わる制御部に入力しておき、前述の第１ＣＣＤカメラ３３により撮像され画像処理装置３５から制御部に入力される砲弾２およびステージ２７の位置に関する座標情報と合わせることによって、把持搬送装置２６は、砲弾２の載置されている位置を認識する。また把持搬送装置２６は、把持した砲弾２を非破壊位置検出手段２１の検査位置まで搬送することができる。
【００３３】
図１（ｂ）には、非破壊位置検出手段２１の構成を簡略化して示す。非破壊位置検出手段２１は、砲弾２に対して放射線を照射する放射線発生手段３６と、放射線発生手段３６からの放射線を検知する放射線検知手段３７と、電源等を収容する放射線装置本体３８と、放射線検知手段３７によって検出される内部構造に関する画像情報を処理する画像処理部である前述の画像処理装置３５とを含む。なお支持部材３９に一体的に対向するように設けられる放射線発生手段３６と放射線検知手段３７とは、放射線装置本体３８に設けられる図示しない回転駆動手段によって、支持部材３９の支持軸４０まわりに相対的な位置関係を維持したまま回転可能に構成される。すなわちこのように構成される非破壊位置検出手段２１によれば、把持搬送装置２６によって放射線発生手段３６と放射線検知手段３７との間に配置される砲弾２を、任意の方向から放射線透過撮影することが可能になる。
【００３４】
本実施の形態では、放射線発生手段３６にＸ線発生器を用い、放射線検知手段３７にＩ．Ｉ．（Ｉｍａｇｅ　Ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ）を用いた。放射線発生手段３６は、一般的なＸ線管であり、装置本体３８にそなわる電源から供給される電力によって加熱されるフィラメントから発生する電子線が、ターゲットに衝突することによってＸ線を発生し放射する。
【００３５】
放射線検知手段３７に用いられるＩ．Ｉ．は、一種の受光器であり、放射線発生手段３６であるＸ線発生器によって発生され、Ｉ．Ｉ．３７との間に位置する砲弾２を透過したＸ線と、砲弾２の周辺を通過したＸ線とを受光し、受光したＸ線の線量に応じて砲弾２の透過画像情報を検出することができる。Ｉ．Ｉ．３７で検出される透過画像情報は、Ｘ線量に応じた電圧に変換するなどの方法によって、容易に電気信号に変換される。またこの電気信号を利用し、陰極線管や液晶ディスプレイを用いて砲弾２の内部構造を容易に可視化することも可能である。
【００３６】
Ｉ．Ｉ．３７で検出される砲弾２の透過画像情報は、接続線４１を介して画像処理装置３５に入力される。このとき、砲弾２の透過画像情報は、少なくとも２以上の方向から撮影されて画像処理装置３５に入力される。画像処理装置３５には、たとえばコンピュータ断層撮影（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ　Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＣＴ）解析機能が備えられ、２以上の方向からの透過画像情報が与えられることによって、透過画像情報を合わせ、人間が左右の目から得られる画像情報を合成して立体的画像としての情報を得るように、砲弾２の内部構造に関する正確な位置情報を立体的に得ることが可能になる。
【００３７】
砲弾２の透過画像情報を得るための２以上の撮像方向は、特に限定されることなく、６０度角変位方向からでもよく、９０度角変位方向からでもよい。また２方向を超えて９０度ピッチの４方向から撮像してもよく、また６０度ピッチの６方向から撮像してもよい。最も好ましくは、３６０度全周方向からの透過画像情報を得ることであり、このことによって内部構造に関する位置情報は極めて精度の高いものとなる。
【００３８】
以下参考までに砲弾の１方向における内部構造に関する位置情報の検出例を示す。図３は、模擬砲弾４２の透過画像であるＸ線写真を示す図である。非破壊位置検出手段２１では、砲弾２の内部構造に関する位置情報は、前述のように電気信号に変換して解析処理されるけれども、参考に模擬砲弾４２を用いてその内部構造を可視化した例を、Ｘ線透過写真で図３に示す。模擬砲弾４２は、前述の砲弾２に類似するので、対応する部分については同一の参照符号を付す。図３に示すように、模擬砲弾４２に備わる信管８および伝火薬筒１０が検出されている。画像処理装置３５では、図３に示すような透過画像情報の２以上を解析処理し、内部構造の位置情報として３次元座標を付与する。本実施の形態では、砲弾２の内部構造を非破壊的に検知する手段に放射線を用いるので、以後非破壊位置検出手段２１をＲＴ（Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｉｃ　Ｔｅｓｔｉｎｇ）装置と呼ぶことがある。
【００３９】
再び図１（ｂ）に戻り、図を参照して砲弾２の切断位置等の位置決めについて説明する。非破壊位置検出手段２１による砲弾２の内部構造に関する位置情報の検出と並行し、第２および第３ＣＣＤカメラ４３，４４によって砲弾２の外観画像情報が検出される。第２ＣＣＤカメラ４３は、砲弾２の長手方向の外観画像情報を検出する。第２ＣＣＤカメラ４３によって検出される外観画像情報は、接続線４５を介して画像処理装置３５に入力され、砲弾２の長手方向の外観形状に対して座標が付与される。
【００４０】
非破壊位置検出手段２１によって検出される内部構造に関する座標情報と、第２ＣＣＤカメラ４３によって検出される長手方向に関する外観形状の座標情報とが、画像処理装置３５において合成されることによって、たとえば信管８などを切断除去するべき位置が、内部構造に関する位置情報に基づいて砲弾２の外観上に正確に定められる。これら砲弾２の切断位置、内部構造に関する座標情報および外観形状に関する座標情報は、接続線４７を介して把持搬送装置２６の制御部に入力され、制御部では、さらに、砲弾２の外観上に定められる切断位置と、把持搬送装置２６によって把持されている位置との関係を、前述の砲弾２を把持する際と同様にして定めることができる。このことによって、把持搬送装置２６の制御部は、砲弾２の内部構造に関する位置情報に基づく正確な切断位置と把持位置との関係を得ることができる。
【００４１】
このように、第２ＣＣＤカメラ４３と、画像処理装置３５と、把持搬送装置２６とは、非破壊位置検出手段２１による砲弾２の内部構造に関する位置情報に基づいて切断位置を位置決めする位置決め手段を構成する。
【００４２】
なお砲弾２の切断位置は、画像処理装置３５に備えられるたとえば液晶ディスプレイなどに表示される砲弾２の透過画像に基づいて、解体操作者が、画像処理装置３５に備えられる入力手段によって指示入力してもよく、また砲弾の種類毎に、画像処理装置３５に備えられるメモリに予めストアされた切断位置の情報に従って画像処理装置３５が定めるように構成されてもよい。切断位置は、１個の砲弾について１箇所に限定されることなく、複数箇所が設定されてもよい。
【００４３】
第３ＣＣＤカメラ４４は、砲弾２の底面方向から見た外観画像情報を検出する。第３ＣＣＤカメラ４４によって検出される外観画像情報は、接続線４６を介して画像処理装置３５に入力され、砲弾２の底面方向からの外観形状に対して座標が付与される。非破壊位置検出手段２１によって検出される内部構造に関する位置情報に対して与えられる座標情報と、第２ＣＣＤカメラ４４によって検出される底面方向からの外観形状に対して与えられる座標情報とが、画像処理装置３５において合成されることによって、たとえば円筒形状に形成されている信管８の回転軸線位置や回転軸線まわりの切断位置などが、内部構造に関する位置情報に基づいて、砲弾２の底面方向から見た座標上に正確に定められる。
【００４４】
さらに、砲弾２の底面方向から見た座標上に定められる前記回転軸線位置や回転軸線まわりの切断位置と、把持搬送装置２６によって把持されている位置との関係は、前述の砲弾２を把持する際と同様にして定められるので、内部構造に関する位置情報に基づく信管８の正確な回転軸線位置や回転軸線まわりの切断位置と、把持位置との関係が定められる。
【００４５】
このように、第２ＣＣＤカメラ４４と、画像処理装置３５と、把持搬送装置２６とは、非破壊位置検出手段２１による砲弾２の内部構造に関する位置情報に基づいて回転軸線や切断位置を位置決めするもう一つの位置決め手段を構成する。
【００４６】
非破壊位置検出手段２１を用いて、２以上の方向から砲弾２の内部構造に関する位置情報を検出することによって、たとえば砲弾の外筒が錆びたり機械的な力を受けて変形して元の形状をとどめない場合、または外筒の中心と信管の中心とが偏心している場合などのように、砲弾の外観形状や外観寸法から切断するべき位置や切断時の回転軸線を定めることができない場合であっても、これらを正確に定めることができる。
【００４７】
図１（ｃ）には、砲弾２の保持手段２４、切断手段２５および洗浄手段４８の構成を簡略化して示す。保持手段２４は、砲弾２を保持した状態で回転させる回転駆動手段４９と、回転駆動手段４９による回転中心と砲弾２の回転軸線とを一致させるように装着する装着手段５０と、装着手段５０を回転自在に支持する軸受部５１とを備える。
【００４８】
図４は、装着手段５０の構成を簡略化して示す平面図である。装着手段５０は、円筒形状を有する金属製の装着枠部材５２と、装着枠部材５２に設けられる（本実施の形態では３つ）固定部材５３とを含む。固定部材５３は、略円柱状で一端部が半球状に形成された金属製部材であり、他端部付近に形成される雄ねじ部が装着枠部材５２を貫通して形成される雌ねじ部に螺合することによって、装着枠部材５２に装着される。固定部材５３は、装着枠部材５２に対してねじ部の螺合によって装着されているので、固定部材５３をその軸線まわりに回転させることによって、装着枠部材５２の半径方向に進退させることができる。
【００４９】
装着手段５０を回転自在に支持する軸受部５１は、スラスト軸受である。軸受部５１の内面側には、厚みの約半分程度の深さまで、装着枠部材５２の外径に等しいかまたはわずかに大きい内径を有する段状の凹部を形成し、凹部の装着枠部材５２の端面部に当接する面にはベアリングが設けられてスラスト軸受を構成する。このことによって、軸受部５１は、前述の凹部に装入される装着手段５０を回転自在に支持することができる。回転駆動手段４９は、たとえば電動機であり、歯車またはプーリなどを介して軸受部５１に支持される装着手段５０をその回転中心６１のまわりに回転させることができる。
【００５０】
図１（ｃ）に戻って、切断手段２５および洗浄手段４８は、ハウジング５４と、ハウジング５４内に設けられる第１ウォータージェットノズル５５（以後、ウォータージェットをＷＪと略記する）と第２ＷＪノズル５６と、第１および第２ＷＪノズル５５，５６に水を供給する水供給装置とを備える。なお図１（ｃ）では水供給装置は、省略されている。
【００５１】
ハウジング５４は、金属製の箱構造を有する外殻部材であり、ハウジング枠部材５７と、側板５８と、天板５９と、底板６０と、天板５９に設けられる間挿部材６３とを含んで構成される。前述の軸受部５１は、間挿部材６３の予め定められる位置に固設される。
【００５２】
第１および第２ＷＪノズル５５，５６は、水供給装置から供給される水をＷＪとして噴射し、砲弾２を切断および／または洗浄する。ＷＪは、衝撃力が小さいので被解体物が不所望に損壊することを防止でき、また使用される水が冷却効果を有するので、被解体物に内蔵される危険物や有害物の不所望な反応を防止することが可能であり、砲弾２の切断および洗浄に好適に用いることができる。第１および第２ＷＪノズル５５，５６は、その用途が切断または洗浄のいずれかに限定されるものではなく、切断または洗浄のいずれの用途に使用されてもよい。本実施の形態では、第１および第２ＷＪノズル５５，５６は、いずれもハウジング５４内の予め定められる位置に設置され、第１ＷＪノズル５５が切断に用いられ、第２ＷＪノズル５６が、切断と洗浄とに用いられる。
【００５３】
以下に砲弾２の切断位置および回転中心の、切断および洗浄手段２５，４８に対する位置決めについて説明する。前述のように、画像処理装置３５から入力される砲弾２の切断位置および回転軸線位置についての座標情報と把持搬送装置２６の制御部に備わる把持部材３１の位置についての３次元座標情報とによって、把持搬送装置２６は、砲弾の切断位置、回転軸線を３次元座標系の所望の位置に位置決めすることができる。本実施の形態における所望の位置とは、砲弾２の回転軸線を装着手段５０の回転中心６１に一致させる位置であり、また砲弾２の切断位置を第１および第２ＷＪノズル５５，５６のＷＪ噴射位置に一致させる位置である。
【００５４】
ハウジング５４の寸法およびハウジング５４の把持搬送装置２６に対する相対的な設置位置に関する座標情報、ハウジング５４に設けられる装着手段５０およびその回転中心６１の座標情報、第１および第２ＷＪノズル５５，５６の座標情報を予め把持搬送装置２６の制御部に入力しておくことによって、把持搬送装置２６は、把持している砲弾２の回転軸線を装着手段５０の回転中心６１に一致させ、切断位置を第１および第２ＷＪノズル５５，５６のＷＪ噴射位置に一致させるように位置決めすることができる。このようにして位置決めされた状態で、砲弾２は、装着手段５０の固定部材５３に締付けられ保持手段２４に保持される。
【００５５】
したがって、砲弾２は、図４（ａ）に示す砲弾２の外筒３が錆びて変形している場合や、図４（ｂ）に示す砲弾２の外筒３の中心と信管８の中心とが偏心している場合であっても、前述のように信管８の回転軸線６２と装着手段５０の回転中心６１とが一致するように位置決めされ、位置決めされた状態で保持される。
【００５６】
図５は、解体装置１を用いて砲弾２を解体する動作について説明するフローチャートである。図５を参照して解体装置１を用いた砲弾２の解体動作について説明する。
【００５７】
ステップａ１のスタートでは、前述のステージ２７、非破壊位置検出手段２１であるＲＴ装置、保持手段２４、切断および洗浄手段２５，４８の座標情報が予め把持搬送装置２６の制御部に入力されている状態である。ステップａ２では、ステージ２７上に載置される被解体物である砲弾２の外観を、第１ＣＣＤカメラ３３によって撮影し、第１ＣＣＤカメラ３３は撮影した画像情報を画像処理装置３５に送る。ステップａ３では、画像処理装置３５は、砲弾２の外観に対して座標情報を与える。
【００５８】
ステップａ４では、砲弾２の外観の座標情報に基づいて、把持搬送装置２６による砲弾２の把持位置を決定する。砲弾２の把持位置は、後の切断作業を阻害しないように、切断位置から離反した位置が選ばれる。この砲弾２の把持位置は、画像処理装置３５に備わるたとえば液晶ディスプレイの画像を参照して、解体操作者によって入力指示されてもよく、また前述のように砲弾の種類毎に予めメモリにストアされた切断位置情報と砲弾２の外観形状に関する座標情報とを照合することによって画像処理装置３５によって選定されてもよい。決定された把持位置の座標情報は、把持搬送装置２６の制御部に入力される。ステップａ５では、把持搬送装置２６が、定められた把持位置で砲弾２を把持する。ステップａ６では、把持搬送装置２６が、砲弾２をＲＴ装置まで搬送する。
【００５９】
ステップａ７では、ＲＴ装置によって砲弾２のＸ線透過画像を２以上の方向から撮影し、透過画像情報を画像処理装置３５に入力する。ステップａ８では、画像処理装置３５は、Ｘ透過画像情報に基づいて砲弾２の内部構造に関する位置情報を検出し、これに対して座標を与える。すなわち砲弾２内部の信管８の位置、信管８の回転軸線の位置および外筒３と内筒４との境界位置等に対して座標を付与し座標情報とする。
【００６０】
ステップａ９では、前述の第２および第３ＣＣＤカメラ４３，４４によって、検出される砲弾２の長手方向および底面方向の外観画像に基づく位置情報に対して画像処理装置３５で座標を与えて座標情報とし、ステップａ８において得られた内部構造に関する位置情報についての座標情報とを合成する。ステップａ１０では、砲弾２の外観形状に関する座標情報と内部構造に関する位置情報に与えられる座標情報とに基づいて、砲弾２の切断位置および回転軸線位置を決定する。この決定は、前述のように解体操作者の指示入力または砲弾の種類毎に予めストアされている砲弾の内部構造に関する位置情報との照合に従い画像処理装置３５によって決定される。
【００６１】
ステップａ１１では、把持搬送装置２６によって砲弾２が、切断および洗浄手段２５，４８（図５中では、切断装置と略記する）まで搬送される。ステップａ１２では、把持搬送装置２６は、砲弾２の切断位置および回転軸線６２位置を、第１および第２ＷＪノズル５５，５６の設置位置および保持手段２４に備わる装着手段５０の回転中心６１に対して位置決めする。ステップａ１３では、砲弾２が位置決めされた状態で、保持手段２４に備わる装着手段５０の固定部材５３を締付けて砲弾２を保持する。
【００６２】
ステップａ１４では、保持手段２４に備わる回転駆動手段４９を動作させて、装着手段５０に装着されている砲弾２を回転軸線６２まわりに回転させながら、第１ＷＪノズル５５からＷＪを噴射させて砲弾２を切断位置で輪切りにするように切断する。または第２ＷＪノズル５６からＷＪを噴射させて、砲弾２の先端部を回転軸線６２まわりに刳り貫くように切断してもよい。
【００６３】
ステップａ１５では、切断によって砲弾２に形成される開口部から砲弾２の内部を洗浄するか否かが判断される。このような判断は、切断および洗浄手段２５，４８に第１および第２ＷＪノズル５５，５６と水供給装置の動作を制御する制御回路を設け、砲弾２の解体作業の都度、解体作業者が判断して前記制御回路に判断結果を入力することによって実現できる。また制御回路にメモリを設け、メモリに砲弾の種類毎に切断および洗浄（洗浄不要の場合も含む）の解体動作プログラムを予めストアしておき、解体対象の砲弾の種類を選択することによって、動作プログラムに従い自動的に洗浄の要否が判断されるように構成されることによって実現されてもよい。判断結果が否定で、砲弾２の内部を洗浄しないとき、ステップａ１７へ進み、判断結果が肯定で砲弾２の内部を洗浄するとき、ステップａ１６に進む。
【００６４】
ステップａ１６では、前述の第１ＷＪノズル５５または第２ＷＪノズル５６による切断によって砲弾２に形成される開口部に対して、第２ＷＪノズル５６からＷＪを噴射し、砲弾２の内部を洗浄する。ステップａ１７では、砲弾２にさらなる切断位置があるか否かが判断される。判断結果が肯定で、別の切断位置が有るとき、ステップａ１２に戻り以降のステップに進む。判断結果が否定で、別の切断位置が無いとき、ステップａ１８に進み、把持搬送装置２６によって、砲弾２は切断装置から搬出される。ステップａ１９では、一連の砲弾２の解体動作が終了する。
【００６５】
このように解体装置１を用いて図５のフローに示すような砲弾２の解体方法を実行することによって、砲弾２の内部構造に関する位置情報に基づいて切断位置および回転軸線位置などを精度よく決定することが可能になるので、砲弾２の切断時における炸薬や有害化学物質の爆発、漏出および混入等を防止することができる。また砲弾２が正確な位置で切断されることによって、砲弾２の切断後における洗浄および回収処理を容易に行うことが可能になるので、安全かつ効率的に砲弾２を解体することができる。
【００６６】
図６は、本発明の実施のもう一つの形態である解体装置７０の構成を簡略化して示す図である。本実施の形態の解体装置７０は、前述の実施の形態である解体装置１に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。図６では、図６（ａ）においてのみ把持搬送装置２６を図示し、図６（ｂ）〜図６（ｄ）においては把持搬送装置２６は図示されていないけれども、これは図を簡素化するために省略したものであり、図６（ｂ）〜図６（ｄ）において把持搬送装置２６が砲弾２の把持搬送と位置決め手段の一部として作用することは、解体装置１と同様である。
【００６７】
解体装置７０において注目すべきは、砲弾２は、固定治具７１に固定されることである。砲弾２は、固定治具７１に固定されたまま、把持搬送装置２６によって把持および搬送され、非破壊位置検出手段２１で内部構造に関する位置情報が検出され、切断手段２５によって切断される。また保持手段２４は、砲弾２を固定治具７１に固定されたまま位置決めされた位置において保持するのみであり、砲弾２を回転させないことである。したがって、第１ＷＪノズル５５が、移動することによって、砲弾２を切断位置で切断する。
【００６８】
固定治具７１は、基板７２と、基板７２に固設されて砲弾２を乗載する台座部７３と、台座部７３に乗載される砲弾２が動かないように拘束固定する拘束部材７４とを含んで構成される。解体されるべくステージ２７上に載置される砲弾２は、一旦把持搬送装置２６によって把持された後、ステージ２７上に準備される固定治具７１の台座部７３に載せられ、拘束部材７４によって基板７２および台座部７３に固定される。このとき第１ＣＣＤカメラ３３は、砲弾２と固定治具７１との両者の外観画像情報を検出し、この外観画像情報に基づいて砲弾２を拘束部材７４によって固定治具７１に固定する位置を決定する。
【００６９】
把持搬送装置２６は、固定治具７１に固定されたままの砲弾２を非破壊位置検出手段２１まで搬送し、非破壊位置検出手段２１によって砲弾２の内部構造に関する位置情報が検出される。このとき画像処理装置３５は、第２および第３ＣＣＤカメラ４３，４４による砲弾２および固定治具７１の外観形状に関する画像情報と、非破壊位置検出手段２１による砲弾２の内部構造に関する画像情報とから得られる位置情報に対して座標を与え、座標情報として把持搬送装置２６の制御部に入力する。このことによって、把持搬送装置２６は、砲弾２の外観形状に関する位置と砲弾２を拘束している拘束部材７４の位置と、内部構造に関する位置情報に基づく砲弾２の切断位置および回転軸線との相対的な位置関係についての座標情報を得ることができる。
【００７０】
把持搬送装置２６は、把持部材３１によって固定治具７１の拘束部材７４の予め定められる位置を把持することによって、拘束部材７４の把持されている位置を把持部材３１の位置として扱うことができるので、自らが保有する３次元座標系における把持部材３１の位置情報と合わせ、前述の実施の形態である解体装置１の場合と同様にして、切断手段２５に対して砲弾２の切断位置および回転軸線位置を位置決めすることができる。
【００７１】
把持搬送装置２６によって、仮想平面上に投影される砲弾２の切断位置と第１ＷＪノズル５５の切断移動線とが一致するように、固定治具７１を位置決めした状態で、保持手段２４は固定治具７１を保持することによって砲弾２を保持する。保持手段２４は、たとえばクランプタイプの締付け具によって実現される。対を成して構成される保持手段２４のつかみ部を、固定治具７１の基板７２の幅よりも大きい距離だけ離反させた状態で、固定治具７１に固定される砲弾２を位置決めし、前記つかみ部の距離を狭めるように移動させて、基板７２を幅方向に締付けることによって砲弾２を保持することができる。このとき、前述のように砲弾２は保持手段２４によって回転されない。
【００７２】
第１ＷＪノズル５５による砲弾２の切断は、第１ＷＪノズル５５が、前述のようにして定められる砲弾２の切断位置（切断線）に沿って直線移動、すなわち砲弾２の回転軸線に直交する方向に直線移動するようにして切断される。また砲弾２は、第１ＷＪノズル５５が、砲弾２の回転軸線まわりに角変位移動することによって切断されてもよい。このとき第１ＷＪノズル５５が角変位する中心は、砲弾２の回転軸線位置に一致するように設定されることが望ましい。なお、図６では第１ＷＪノズル５５を移動させる移動手段は省略されている。
【００７３】
図７は、解体装置７０を用いて砲弾２を解体する動作について説明するフローチャートである。図７のフローチャートは、前述の図５に示す解体装置１による砲弾２の解体動作に類似するので、同一の動作を表すステップについては説明を省略する。
【００７４】
ステップｂ１〜ステップｂ５までは、前述の図５に示すフローチャートと同様にして進む。ステップｂ６では、固定治具７１をステージ２７上に準備する。ステップｂ７では、固定治具７１の外観を、第１ＣＣＤカメラ３３によって撮影し、第１ＣＣＤカメラ３３は撮影した画像情報を画像処理装置３５に送り、画像処理装置３５が固定治具７１の外観に対して座標情報を与える。ステップｂ８では、固定治具７１の外観座標情報に基づいて、把持搬送装置２６が固定治具７１の台座部７３に砲弾２を乗載させて拘束位置を決定し、拘束部材７４によって砲弾２を拘束する。
【００７５】
ステップｂ９では、固定治具７１の外観座標情報に基づいて、把持搬送装置２６による固定治具７１の把持位置を決定する。このとき把持位置は、固定治具７１の拘束部材７４の位置に定められる。ステップｂ１０では、砲弾２は固定治具７１に固定されたまま把持搬送装置２６によってＲＴ装置まで搬送される。
【００７６】
ステップｂ１１〜ステップｂ１７までは、前述の図５に示すフローチャートと同様にして進む。ステップｂ１８では、第１ＷＪノズル５５を砲弾２の回転軸線に直交する方向に移動、すなわち砲弾２を横断する方向に移動させながら、ＷＪを噴射させて砲弾２を切断位置で輪切りにするように横断切断する。ステップｂ１９〜ステップｂ２３までは、前述の図５に示すフローチャートと同様にして進み、一連の砲弾２の解体動作が終了する。ただし、ステップｂ２０における洗浄工程では、第１ＷＪノズル５５が、切断によって形成される開口部まで移動して砲弾２の内部を洗浄する。
【００７７】
このような解体装置７０および解体装置７０を用いる解体方法によれば、前述の実施形態である解体装置１および解体装置１を用いる解体方法と同様の作用効果を実現することができる。
【００７８】
以上のように本実施の形態では、放射線発生手段３６には、放射線源としてＸ線を用いるけれども、これに限定されることなく、放射性同位元素などを用いてもよい。また非破壊位置検出手段２１に放射線を用いるけれども、これに限定されることなく、たとえば超音波および磁気共鳴などを用いてもよい。しかしながら、位置情報の検出精度および装置価格などの観点から、放射線が最も好適に用いられる。また被解体物には砲弾２を例示するけれども、これに限定されることなく、使用済み核燃料またはその他の危険物や有害物質の内在するものであってもよい。また非破壊位置検出手段２１と切断手段２５とは別体に構成されているけれども、これに限定されることなく、非破壊位置検出手段２１と切断手段２５とが一体的に構成されてもよい。
【００７９】
【発明の効果】
本発明によれば、解体装置は、内容物を有する被解体物の内部構造に関する位置情報を少なくとも２方向から非破壊的に検出する非破壊位置検出手段と、非破壊位置検出手段によって検出される位置情報に基づき、被解体物の切断位置を位置決めする位置決め手段と、位置決め手段によって切断位置の位置決めされた被解体物を保持する保持手段と、保持手段に保持される被解体物を切断位置で切断する切断手段とを含んで構成される。
【００８０】
このように構成される解体装置は、少なくとも２方向から得られる被解体物の内部構造に関する位置情報に基づいて、被解体物を解体するために切断する切断位置を適切な位置に精度よく定めることができる。このことによって、被解体物の切断時において内容物であるたとえば危険物や有害物の爆発、漏出および混入等を防止し、被解体物切断後における洗浄および回収処理を容易に行うことが可能になるので、安全かつ効率的に被解体物を解体できる解体装置の提供が実現される。
【００８１】
また本発明によれば、解体装置は、非破壊位置検出手段によって検出される位置情報に基づき、被解体物の回転軸線を位置決めするもう一つの位置決め手段をさらに含み、保持手段には、被解体物を保持した状態で回転させる回転駆動手段と、回転駆動手段による回転中心と被解体物の回転軸線とを一致させるように装着する装着手段とが備えられる。このように構成される解体装置は、回転駆動手段による保持手段の回転中心と被解体物の回転軸線とを一致させた状態で、被解体物を回転軸線まわりに回転させながら切断することができる。このように、非破壊位置検出手段による内部構造に関する位置情報に基づいて被解体物の回転軸線を位置決めするので、被解体物がたとえば腐食や変形している状態であっても、その回転軸線を正確に位置決めし、回転軸線まわりに回転しながら切断することが可能になる。また切断手段を被解体物のまわりに回転させるという大掛かりな回転駆動手段を設ける必要がなくなるので、装置価格を低く抑制することができるとともに装置をコンパクトにすることができる。また切断手段を被解体物のまわりに回転させて切断する場合に比べて、切断効率を向上し解体処理能力を高めることができる。
【００８２】
また本発明によれば、非破壊位置検出手段は、被解体物に対して放射線を照射する放射線発生手段と、放射線発生手段からの放射線を検知する放射線検知手段と、放射線検知手段による検知出力を画像処理して前記被解体物の内部構造に関する位置情報を検出する画像処理部とを含む。被解体物に放射線を透過させることによって得られる内部構造に関する位置情報は、精度が高く、容易に可視化され得るとともに制御信号に変換することが容易である。
【００８３】
また本発明によれば、解体装置は、被解体物の内部を洗浄する洗浄手段を含む。このことによって、被解体物の内容物を除去または回収することが可能になる。
【００８４】
また本発明によれば、切断手段および洗浄手段は、ウォータージェット装置である。ウォータージェットは、被解体物に与える衝撃力が小さいので、被解体物が不所望に損壊することを防止でき、また使用される水が冷却効果を有するので、被解体物の内容物の不所望な反応を防止することができる。このように、ウォータージェット装置は、切断および洗浄手段として好適に用いられる。
【００８５】
また本発明によれば、炸薬や有害化学物質などの内在する砲弾を、安全かつ効率的に解体処理することができる。
【００８６】
また本発明によれば、内容物を有する被解体物の内部構造に関する位置情報を少なくとも２方向から非破壊的に検出し、その位置情報に基いて被解体物の切断位置および回転軸線を位置決めし、切断位置および回転軸線の位置決めされた被解体物を、回転軸線まわりに回転しながら切断位置で切断、または前記被解体物の切断に用いる切断ノズルを前記回転軸線まわりに回転もしくは前記回転軸線に直交する方向に移動しながら前記切断位置で切断するので、被解体物を安全に切断できる切断位置を精度よく定めることができ、定められた切断位置を効率良く切断することのできる解体方法が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である解体装置１の構成を簡略化して示す図である。
【図２】図１に示す解体装置１によって解体される被解体物の１例である砲弾２の構成を簡略化して示す断面図である。
【図３】模擬砲弾４２の透過画像であるＸ線写真を示す図である。
【図４】装着手段５０の構成を簡略化して示す平面図である。
【図５】解体装置１を用いて砲弾２を解体する動作について説明するフローチャートである。
【図６】本発明の実施のもう一つの形態である解体装置７０の構成を簡略化して示す図である。
【図７】解体装置７０を用いて砲弾２を解体する動作について説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１，７０　解体装置
２　砲弾
２１　非破壊位置検出手段
２２　位置決め手段
２３　もう一つの位置決め手段
２４　保持手段
２５　切断手段
２６　把持搬送装置
３３　第１ＣＣＤカメラ
３５　画像処理装置
４３　第２ＣＣＤカメラ
４４　第３ＣＣＤカメラ
４８　洗浄手段
【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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