(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マニピュレータの先端部に機械式切断機構を装着し、この機械式切断機構に機械式切断工具を設け、この機械式切断工具の切断反力よりマニピュレータの可搬質量を小さく設定したことを特徴とする機械式切断装置。
【請求項２】
前記マニピュレータは多関節アーム機構で構成し、前記マニピュレータの先端部に装着される機械式切断機構に駆動手段で駆動される機械式切断工具を設け、前記機械式切断機構に配管群の固定と機械式切断機構の移動ガイドを兼ねた拘束補助装置を設けた請求項１記載の機械式切断装置。
【請求項３】
前記拘束補助装置は、配管群を固定する配管固定装置を着脱可能に設ける一方、前記機械式切断機構に設けられた昇降機構および進退機構により機械式切断工具を、配管群に沿って昇降自在にかつ配管群に向って進退自在に設けた請求項１記載の機械式切断装置。
【請求項４】
前記拘束補助装置は、配管群を固定する配管固定装置と、この配管固定装置に沿って機械式切断機構を昇降自在に案内し、機械式切断機構の昇降方向以外の方向を拘束する拘束ガイド機構とを有する請求項２記載の機械式切断装置。
【請求項５】
前記配管固定装置は、固定フレームとこの固定フレームに対向して設けられた可動フレームとを有し、両フレーム間に配管群を一時的に挟み込んで固定された請求項３または４記載の機械式切断装置。
【請求項６】
前記配管固定装置は、フレームのサポート部にくし歯状あるいはノコギリ歯状のサポートピンあるいはサポート歯を所要の取付ピッチで設け、上記サポートピン間またはサポート歯間の係合保持溝に配管群の各配管を保持させた請求項３または４記載の機械式切断装置。
【請求項７】
前記配管固定装置は、左右のフレームの対向する部位にサポート部を形成し、左右フレームのサポート部に所要の取付ピッチで設けられたくし歯状のサポートピンおよびノコギリ歯状サポート歯を対向させ、あるいは左右のフレームで半ピッチ分ずらして設けた請求項５記載の機械式切断装置。
【請求項８】
前記配管固定装置は、配管群の各配管に接する部分に磁気を帯びさせ、配管群の固定に磁力を利用した請求項３ないし６記載の機械式切断装置。
【請求項９】
マニピュレータの先端部に機械式切断機構を装着し、この機械式切断機構を配管群等の機器または構造物に沿って、拘束補助装置により拘束して移動させ、
機械式切断工具の切断反力より小さな可搬質量のマニピュレータの遠隔操作により、切断作業を実施することを特徴とする機械式切断装置を用いた切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物や機器等の切断対象物を機械的に切断する機械的切断技術に係り、特に多関節アーム機構からなるマニピュレータの先端側に機械式切断工具を取り付けた機械式切断装置およびこの装置を用いた切断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力施設や化学関連施設では、施設の構造物や機器等に有害物質が付着する虞があり、有害物質が付着した機器や構造物はそのまま放置せず、改造を行なうことがある。有害物質には放射性物質や化学薬品などがある。機器や構造物の改造には、金属製のタンクや架台等の構造物、配管等の機器を切断する作業も含まれる。
【０００３】
これらの金属製構造物の中で熱交換器と呼ばれる機器は、内部に配管群が幾重にも整列配置された構造を有する。配管群は各配管が密に配設されるため、各配管間に形成されるスペースが狭隘である。各配管が密に配列された配管群を安定的に固定させることが困難で配管固定に困難さを伴ない、各配管の切断線が複雑になるため、配管切断作業が容易ではなく、困難さを伴なっていた。
【０００４】
また、機器の切断時には、機器に付着している有害物質が飛散して人体に悪影響を与えることを避ける必要がある。このため、有害物質が付着した構造物や機器の切断作業には、作業員が構造物や機器に近付くことなく、機械を遠隔操作させ、この遠隔操作で構造物や機器の切断作業が行なえることが望ましい。
【０００５】
原子炉施設や化学関連施設に設けられる構造物や機器を遠隔操作で切断作業を行なう切断装置として、特開２００２−１６００５５号公報（特許文献１）に記載された配管切断装置、特開平１１−３５２２９３号公報（特許文献２）に記載された原子炉構造物自動切断装置、および特開２００１−２４２２８９号公報に記載された床面配置型超音波研磨切断装置がある。
【０００６】
これらの切断装置には、容量の小さなマニピュレータの先端部にガスやアーク、プラズマ、レーザ等を利用した切断工具やウォータジェット切断を利用した切断工具が取り付けられ、切断反力が比較的小さな熱的切断工具や流体式切断工具が用いられるのが一般的である。
【特許文献１】特開２００２−１６００５５号公報
【特許文献２】特開平１１−３５２２９３号公報
【特許文献３】特開２００１−２４２２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ガスやアーク、プラズマ、レーザ等の熱的切断を行なう切断工具やウォータジェット切断を行なう切断工具は、容量の小さなマニピュレータに取り付けることができ、切断作業に切断工具から過大な反力を受けないので、多くの利点がある。
【０００８】
しかしながら、プラズマ切断やレーザ切断などの切断工具による熱的切断では、常温固体の金属を溶融させて構造物や機器を切断するので、表面に付着する有害物質までをも溶かし込み、一体溶融化させてしまうので、切断後の洗浄や切断材料のリサイクルといった工程を困難にしている。
【０００９】
また、ウォータジェット切断の切断工具を用いる場合には、多量の水を使用するために、切断により有害物質が混入し、この有害物質の混入した水の処理が困難である。さらに、気中に有害物質が飛散するのを防止し、有害物質の混入や拡散を防止しなければならないが、その防止は難しく容易ではなかった。
【００１０】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、構造物や機器の切断部付近への有害物質の溶かし込みがなく、切り屑等の切断生成物の回収が容易で、切断生成物の回収も容易な機械式切断装置およびこの装置に用いられる切断方法を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明の他の目的は、過大な切断反力が発生する可能性のある切断工具を容量の小さなマニピュレータに支持させ、切断工具を二次元あるいは三次元的に移動させて構造物や機器の切断を円滑かつスムーズに行なうことができる機械式切断装置およびこの装置に用いられる切断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】
【００１２】
本発明に係る機械式切断装置は、上述した課題を解決するために、請求項１に記載したように、マニピュレータの先端部に機械式切断機構を装着し、この機械式切断機構に機械式切断工具を設け、この機械式切断工具の切断反力よりマニピュレータの可搬質量を小さく設定したものである。
【００１３】
また、本発明に係る機械式切断装置を用いた切断方法は、上述した課題を解決するために、請求項９に記載したように、マニピュレータの先端部に機械式切断機構を装着し、この機械式切断機構を配管群等の機器または構造物に沿って、拘束補助装置により拘束して移動させ、機械式切断工具の切断反力より小さな可搬質量のマニピュレータの遠隔操作により、切断作業を実施する切断方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る機械式切断装置およびこの装置を用いた切断方法は、切断対象物を機械的に切断する機械式切断工具の切断反力よりマニピュレータ容量を小さくして切断作業を実施するので、マニピュレータのアームがたつきを効果的にかつ確実に防止し、安定した信頼性の高い切断作業を行なうことができる。
【００１５】
本発明は、切断対象物を機械式切断装置により機械的に切断するので、切断対象物に付着した有害物質が材料内に溶融するのを防止でき、切断生成物を効率よく簡単に回収して除去でき、切断後の洗浄や材料リサイクルを行なうことができ、材料の有効利用に供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係る機械式切断装置およびその切断方法の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１７】
［第１の実施形態］
図１は本発明に係る機械式切断装置の第１実施形態を示す全体的な構成図である。
【００１８】
この機械式切断装置１０には、原子炉施設や化学関連施設の固定設置台（基台）あるいは移動式設置台車等の取付ベース１１に設けられたマニピュレータ１２を有している。このマニピュレータ１２の節部には回転駆動モータ（図示せず）が設けられ、節部の支軸１３ａ，１３ｂ廻りに回転自在に支持されている。
【００１９】
図１に示されたマニピュレータ１２は、取付座としての取付ベース１１に設置された基部支柱を構成する基部アーム１５と、この基部アーム１５の先端部に回動自在に設けられた中間アーム１６と、この中間アーム１６の先端部（自由端部）に回転自在に設けられた先端アーム１７とを有し、先端アーム１７の自由端に取着アーム１８が設けられた多関節アーム機構を構成している。
【００２０】
多関節アーム機構を構成するマニピュレータ１２の取着アーム１８に機械式切断機構１４が装着される。機械式切断機構１４はマニピュレータ１２の先端部である取着アーム１８の取付軸１９に取り付けられる。基部アーム１５はほぼ垂直なアーム軸廻りに回動自在に支持されてもよい。
【００２１】
機械式切断機構１４は、マニピュレータ１２の先端部に取付軸１９に取り付けられる。機械式切断機構１４は、容量の小さなマニピュレータ１２先端部の取着アーム１８に装着される装置本体２０と、この装置本体２０に設けられる機械式切断工具２１と、この切断工具２１を出力軸であるスピンドル２２を介して駆動させる駆動モータ等の駆動手段２３とを有する。
【００２２】
機械式切断工具２１は、バンドソー、チップソー、メタルソー、切断バイト、切断ドリル、切断フライスあるいはエンドミルなどの切り刃を有する切断工具、切削砥石、弾性変形を利用した切断工具、または、押し切り工具や打ち抜き工具などの切断工具で構成される。
【００２３】
機械式切断機構１４は、多関節アーム機構のマニピュレータ１２の自由端部である先端部に装着される。マニピュレータ１２は複数の関節の節部に設けられた駆動モータ（図示せず）を遠隔操作で駆動することで、機械式切断機構１４に二次元（２Ｄ）あるいは三次元（３Ｄ）のある程度複雑な動きを与えることができる。
【００２４】
マニピュレータ１２の自由端部に装着された機械式切断機構１４は、有害物質が付着した構造物や機器等の切断対象物２６の切断作業に利用することができる。この機械式切断機構１４は、マニピュレータ１２の先端部に装着されることで、作業員が立ち入ることができない放射能の強い環境下や高温の環境下等の厳しい環境下での作業に適したものとなる。
【００２５】
図１は、マニピュレータ１２の先端部に機械式切断機構１４を装着し、この機械式切断工具２１を遠隔操作で移動制御し、厳しい環境下にある切断対象物２６としての熱交換器の配管群２７の切断作業に適用した例を示している。
【００２６】
機械式切断装置１０は、切断対象物２６である配管群２７の切断作業を直接行なう機械式切断機構１４を備え、この機械式切断機構１４をマニピュレータ１２の多関節アーム機構により所望の位置および角度に移動させることにより切断作業を行なう。多関節アーム機構のマニピュレータ１２は、取付ベース１１やアーム１５，１６，１７等の動きを、図示しない制御部の遠隔操作により制御させることができる。
【００２７】
マニピュレータ１２の先端部に装着される機械式切断機構１４は、切断対象物２６である配管群２７を切断する際、機械式切断工具２１のサイズや剛性などの容量が増加し、質量が増加すると、機械式切断機構１４を支えるアーム１５，１６，１７や取付ベース１１の容量を増加させる必要がある。
【００２８】
機械式切断機構１４やマニピュレータ１２全体の容量（可搬質量）を増加させると、イニシャルコスト、ランニングコストの両面で好ましくないので、マニピュレータ１２の質量を小さくし、小さな質量のマニピュレータ１２で大きな力、例えば切断力を発揮できることが好ましい。
【００２９】
マニピュレータ１２は、アーム容量である可搬質量が２５ｋｇから数百ｋｇの範囲、好ましくは、可搬質量が２５ｋｇ〜２００ｋｇの範囲、より好ましくは、２５ｋｇ〜１００ｋｇの範囲のものが用いられる。マニピュレータ１２は可搬質量が８０ｋｇ〜１００ｋｇの１００ｋｇ級、数百ｋｇを超える１トン級を対象としてもよい。
【００３０】
マニピュレータ１２はその容量（可搬質量）より切断工具２１の切断反力が大きなものが用いられる。通常のマニピュレータでは、マニピュレータの容量（例えば５００ｋｇ）が機械式切断工具２１としてバンドソーの切断反力（例えば８０ｋｇ）より大きなものが用いられるが、マニピュレータと切断装置の通常の使用態様である。
【００３１】
この実施形態に示される機械式切断装置１０は、機械式切断工具２１の切断反力より小さな容量のマニピュレータ１２を採用し、小さな容量のマニピュレータ１２に装着した機械式切断装置１０での切断作業を実施することにある。
【００３２】
小容量のマニピュレータ１２に装着した機械式切断機構１４での切断作業を実施するポイントは、機械式切断工具２１からの反力やモーメントを効果的に受ける手法を確立することである。切断中に様々な方向からの切断反力がマニピュレータ１２の多関節アーム機構に作用する。様々で多様な切断反力が作用すると、アーム１６，１７，１８がガタツキを増長させる原因となり、切断作業が不安定となる。
【００３３】
また、切断対象物２６が確実に固定されていないと、多関節アーム機構のアーム１６，１７，１８は、様々な方向から切断反力を受けることとなり、切断作業を不安定にする。
【００３４】
切断作業を安定化させ、安定した切断を実現するためには、
１）切断反力をマニピュレータ１２が効率的に受け、少なくとも切断反力が一方向を向くように限定させ得る処置を講じ、
２）切断対象物２６、例えば熱交換器の配管群２７の固定を確実に行なうこと、が必要である。
【００３５】
次に機械式切断装置１０の作用を説明する。
【００３６】
固定式あるいは移動式の取付ベース１１にマニピュレータ１２を設置する。マニピュレータ１２の先端部に機械式切断機構１４の装置本体２０を装着し、機械式切断機構１４の切断工具２１を二次元あるいは三次元移動自在に保持する。その際、マニピュレータ１２は、立設された基部アーム１５のアーム軸廻りに回動自在としてもよい。
【００３７】
機械式切断機構１４をマニピュレータ１２の先端部に装着された状態で、マニピュレータ１２を遠隔操作させ、マニピュレータ１２の先端に装着された機械式切断機構１４を切断対象物２６の切断箇所付近に移動させる。
【００３８】
続いて、機械式切断機構１４の駆動手段２３を動作させ、機械式切断機構１４を駆動させる。機械式切断工具２１、例えば回転式ディスク状切断工具は、駆動手段２３の駆動によりスピンドル２２を介して回転駆動される。
【００３９】
駆動手段２３に駆動される機械式切断工具２１を、固定された切断対象物２６に当てて昇降方向に移動させ、切断作業を行なう。機械式切断工具２１の動作は、切断工具が固定された切断対象物２６を切断するときのみ、駆動手段２３で回転駆動させてもよい。
【００４０】
このように、機械式切断機構１４をマニピュレータ１２の先端部に装着し、遠隔操作でマニピュレータ１２を駆動させて切断対象物２６に近付け、機械式切断機構１４の切断工具２１を切断方向に移動させつつ駆動手段２３から所要の駆動力で切断作業を行なうことで、切断対象物２６を円滑かつスムーズに切断することができる。
【００４１】
その際、機械式切断機構１４は複雑な２Ｄまたは３Ｄの動きが可能なマニピュレータ１２の先端部に装着されているので、ある程度複雑な形状の切断対象物２６に対しても、切断作業を単一の機械式切断工具２１で対応させることができる。切断対象物２６の各々に対して機械式切断工具２１を設けたり、また、切断対象物２６の各々に対する機械式切断工具２１の移動装置を用意する必要がない。
【００４２】
この機械式切断機構１４においては、１つの機械式切断工具２１で切断対象物２６の金属製配管群２７の切断作業を実施することができるので、切断対象物２６に付着された有害物質を金属材料内に溶かし込むことがなく、切断切屑あるいは切断粉とともに容易に回収することができ、周囲に有害物質を撒き散らすことがない。また、切断後の洗浄が容易となり、使用材料をリサイクルに供することができる。
【００４３】
［第２の実施形態］
図２および図３は、本発明に係る機械式切断装置の第２実施形態を示すものである。
【００４４】
この実施形態に示された機械式切断装置１０Ａは機械式切断機構１４Ａが多関節アーム機構からなるマニピュレータ１２の先端部に装着される構成は、第１実施形態に示された機械式切断装置１０と異ならないので、同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。
【００４５】
図２に示された機械式切断機構１４Ａは、マニピュレータ１２の先端部の取着アーム１８に装置本体３０が回動可能に装着される。この装置本体３０は昇降方向に延設された本体ベース３１を有し、この本体ベース３１に対し昇降機構３２により取付ベース（昇降ベース）３３が昇降自在に設けられる。
【００４６】
昇降機構３２は本体ベース３１の上部設置台３４に設けられた駆動モータ３５とこの駆動モータ３５の出力が減速機構３６を介して伝達される昇降スクリュシャフト３７とを有し、このスクリュシャフト３７に取付ベース３３に埋め込まれてナットあるいはボールナットがねじ結合される。スクリュシャフト３７は本体ベース３１にシャフト軸廻りに回転自在に立設され、このスクリュシャフト３７と並行にガイドシャフト３８がスライドシャフトとして設けられる。ガイドシャフト３８は複数本、例えば２本がスクリュシャフト３７の両側に対をなすように設けられる。
【００４７】
取付ベース３３はスクリュシャフト３７にネジ結合される一方、ガイドシャフト３８に係合しており、昇降が案内される。駆動モータ３５の駆動により取付ベース３３はガイドシャフト３８に沿って昇降され、上下方向に摺動せしめられる。このようにして、機械式切断機構１４Ａマニピュレータ１２の先端部に装着された装置本体３０の本体ベース３１に対し昇降ベースである取付ベース３３が昇降機構３２により昇降自在に案内される。
【００４８】
また、本体ベース３１に昇降自在に設けられた取付ベース３２にも駆動モータ４０にて減速機構４１を介して支持される進退スクリュシャフト４３が設けられる。このスクリュシャフト４３は昇降ベース（取付ベース）３３の昇降スクリュシャフト３７と略直交する横方向に設けられ、取付本体４５を、切断対象物２６である熱交換器の配管群２７に進退可能にねじ結合されている。
【００４９】
駆動モータ４０、減速機構４１およびスクリュシャフト４３により、取付本体４５を略水平方向に往復ストロークさせる進退機構４６が構成される。この進退機構４６により取付本体４５は切断対象物２６に進退自在に取り付けられる。
【００５０】
取付本体４５はスクリュシャフト４３と平行に、昇降ベース３３に設けられたガイドシャフト４７に沿って安定的に移動される。このガイドシャフト４７もスクリュシャフト４３の両側にスクリュシャフト４３を挟み込むように平行に設けられ、取付本体４５の進退移動をスムーズに案内している。
【００５１】
また、昇降ベースとしての取付ベース３３に進退機構４６を介して進退自在に取付本体４５が設けられ、この取付本体４５に機械式切断工具４８が支持される一方、この切断工具４８は駆動モータ等の駆動手段４９によりスピンドル５０を介して駆動される。この機械式切断工具４８および駆動手段４９はボックス状の取付本体４５の両側に設けられる。
【００５２】
図２および図３は、機械式切断機構１４Ａに備えられる機械式切断工具４８としてチップソーを設けた例を示す。チップソーは回転する円盤（ディスク）の円周上に多数の切削刃を取り付けた切断工具である。
【００５３】
機械式切断機構１４Ａは、取付本体４５と、この取付本体４５に設けられた駆動モータ等の駆動手段４９と、この駆動手段４９の出力軸（スピンドル）５０に装着された機械式切断工具４８としてのチップソーとを有する。
【００５４】
この機械式切断機構１４Ａにおいて、構造物、機器等の切断対象物２６は配管固定機構５３で固定される。この配管固定機構５３は切断対象物２６である例えば熱交換器の配管群２７を固定保持するもので、配管固定機構５３の本体プレート５４には、機械式切断工具の移動を案内する昇降方向のガイド溝５５が備えられる。
【００５５】
配管固定機構５３は機械式切断機構１４Ａの本体ベース３１に取り付けられ、昇降機構３２に設けられた取付ベース（昇降ベース）３３と切断対象物２６である配管群２７とを一時的に固定する役割を担っている。配管固定機構５３はマニピュレータ１２の先端部に装着された装置本体３０の本体ベース３１に取り付けられ、この取付状態で配管群２７の個々の配管同士が一時固定される。個々の配管同士の一時固定とは、切断作業中とその作業前後の短い時間、配管同士が固定状態にあることを示す。
【００５６】
この機械式切断機構１４Ａでは、昇降ベース３３の昇降を案内する昇降機構３２が設けられるが、この昇降機構３２のガイドシャフト３８は他のガイド部品であってもよく、スクリュシャフト３７は歯車やプーリ、タイミングベルト等の他の動力伝達部材であってもよい。進退機構３２を構成するガイドシャフト３８およびスクリュシャフト３７も同様である。
【００５７】
次に、第２実施形態に示された機械式切断装置１０Ａの作用を説明する。
【００５８】
この機械式切断装置１０Ａは、第１実施形態に示された機械式切断装置１０と同様に多関節アーム機構からなるマニピュレータ１２の先端部に装着され、マニピュレータ１２の遠隔操作により二次元あるいは三次元移動せしめられる。
【００５９】
一方、切断対象物２６である熱交換器の配管群２７は配管固定機構５３で固定される一方、この配管固定機構５３を機械式切断機構１４Ａの装置本体３０に必要に応じて取り付ける。
【００６０】
機械式切断機構１４Ａはマニピュレータ１２の先端部に装着された装置本体３０の本体ベース３１に対し、昇降ベース３３が昇降機構３２で昇降自在に設けられ、この昇降ベース３３に対し機械式切断機構３９の取付本体４５が進退機構４６により進退自在に設けられる。この取付本体４５には、駆動手段４９および機械式切断工具４８が取り付けられる。
【００６１】
このようにして、機械式切断機構１４Ａの切断工具４８は、昇降機構３２により昇降され、この昇降方向と直交する方向に進退機構４６により進退移動せしめられる。機械式切断工具４８はマニピュレータ１２の先端部領域で昇降かつ進退自在に支持される。
【００６２】
機械式切断機構１４Ａはマニピュレータ１２の先端部に装着され、遠隔操作により二次元あるいは三次元移動される一方、マニピュレータ１２に装着された機械式切断機構１４Ａは、昇降機構３２および進退機構４６の遠隔操作により、機械式切断工具４８を昇降移動あるいは進退移動させる。
【００６３】
機械式切断機構１４Ａが切断対象物２６付近で、配管固定機構５３を切断対象物２６に一時固定させる場所まで移動させる。配管固定機構５３が切断対象物２６を一時固定させる位置に来ても、機械式切断工具４８が切断対象物２６の配管群２７に触れない位置まで、図３において配管群２７の左側に移動させておく。
【００６４】
マニピュレータ１２の先端部に装着された機械式切断機構１４Ａを切断場所付近まで移動させた後、配管固定機構５３により機械式切断機構１４Ａと配管群２７とを一時固定させる。
【００６５】
その後、機械式切断機構１４Ａの駆動手段４９を動作させて機械式切断工具４８であるチップソーを回転駆動させ、進退機構４６および昇降機構３２を適宜動作させ、配管群２７に切断作業を実施する。機械式切断工具４８の動作タイミングは、他にも種々考えられ、配管群２７の切断時のみ、切断工具を駆動させる構成としてもよい。
【００６６】
この機械式切断装置１０Ａは、装置本体３０を配管固定機構５３に取付可能とし、機械式切断機構１４Ａに昇降機構３２と進退機構４６とを備え、マニピュレータ１２の先端部で、機械式切断工具４８を昇降および進退自在に支持したので、マニピュレータ１２に昇降機構３２および進退機構４６を持ち運ぶ能力、すなわち容量があれば、大きな切断反力が発生する切断作業を行なうことができる。
【００６７】
この場合、切断対象物２６である熱交換器の配管群２７を切断することに伴なう機械式切断工具４８の切断反力は、配管固定機構５３で受けて吸収され、マニピュレータ１２に伝達されるのが防止される。
【００６８】
また、機械式切断機構１４Ａは機械式切断工具４８を駆動させる駆動手段４９の出力軸であるスピンドル５０や昇降機構３２、進退機構４６、配管固定機構５３の剛性を向上させれば、切断反力負担能力や切断作業に伴なう振動をさらに抑え込むことができ、作業環境が悪い場所で行なっても、より過酷な切断作業に対応することができる。
【００６９】
マニピュレータ１２は、機械式切断装置１０Ａの（第１実施形態の機械式切断装置１０に較べて質量増加分のみを負担するだけの容量でよく、機械式切断工具４８の切断反力よりマニピュレータ１２の能力（容量）を小さくすることができ、マニピュレータ１２は小容量（可搬質量）のもので充分である。
【００７０】
［第３の実施形態］
図４および図５は、本発明に係る機械式切断装置１０Ｂの第３実施形態を示すものである。
【００７１】
図４は、第３実施形態に係る機械式切断装置１０Ｂの側面図、図５は機械式切断装置１０Ｂの平面図を示すものである。第３実施形態に示された機械式切断装置１０Ｂもマニピュレータ１２の先端部に機械式切断装置１０Ｂを装着したものであり、第１実施形態に示された機械式切断装置１０と同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。
【００７２】
図４に示された機械式切断機構１４Ｂは装置本体２０の背面側に係合突起６０を設け、この係合突起６０を切断対象物２６である熱交換器の両配管群２７を固定した拘束補助装置６１の係合ガイド溝６２に係合支持させたものである。
【００７３】
拘束補助装置６１は係合ガイド機構を構成する係合ガイド溝６２と配管群２７を固定する配管固定機構６３とを有し、配管固定機構６３には本体プレート６４の前面側に機械式切断工具２１の昇降を案内する切断ガイド溝６５が昇降方向に設けられる。この切断ガイド溝６５と平行に係合ガイド溝（スライド係合溝）６２が設けられ、係合ガイド機構５９が構成される。スライド係合溝６２は機構本体６６の本体プレート６４の表面から突出する対のカギ状ストッパ６７間に形成され、スライド係合溝６２に係合する係合突起６０を昇降方向にスライド自在に案内している。スライド係合溝６２と係合突起６０は、平面視において補形形状をなすように形成される。スライド係合溝６２に案内されて昇降スライドする係合突起６０は、昇降方向のスライドが安定し、係合突起６０がスライド係合溝６２から抜き出されるのが防止される。
【００７４】
係合突起６０はスライド係合溝６２に係合する係合ヘッド６８を有し、この係合ヘッド６８がスライド係合溝６２のカギ状ストッパ６７に係合して抜出が防止される。
【００７５】
第３実施形態に示された機械式切断装置１０Ｂは切断工具２１の一例としてチップソーを採り上げており、このチップソーの機械式切断工具２１で切断対象物２６である配管群２７を、配管群２７の中心付近の二点鎖線部に沿って切断する例を示している。
【００７６】
図４および図５に示された機械式切断機構１４Ｂはマニピュレータ１２の先端部に直接取り付けられる。この機械式切断機構１４Ｂでは、配管群２７を一時固定し、機械式切断工具２１の移動をガイドする拘束補助装置６１が用いられる。拘束補助装置６１は配管群２７を固定する配管固定機構６３と機械式切断工具２１を昇降方向に案内する拘束ガイド機構５９とを有する。
【００７７】
機械式切断機構１４Ｂは拘束補助装置６１のスライドガイド溝６２に沿って滑らかに摺動し、上下方向の昇降が案内される。このスライドガイド溝６２は昇降方向に形成され、機械式切断機構１４Ｂの昇降方向を一方向にのみ許容している。機械式切断機構１４Ｂの昇降方向以外の動きは、スライドガイド溝６２により拘束される。
【００７８】
第３実施形態では、拘束補助装置６１の配管固定機構６３にスライドガイド溝６２を設け、機械式切断機構１４Ｂの装置本体２０に係合突起６０を設けて拘束ガイド機構５９を構成した例を示したが、拘束補助装置６１側に係合突起６０を設け、装置本体２０にスライドガイド溝を設けてもよい。また、機械式切断機構１４Ｂは、機械式切断工具２１を昇降方向のみにガイドし、昇降方向以外の方向への動きを拘束するものである。この拘束を行なうものであれば、他の構造であってもよい。例えば、スライドレールとスライドレールに沿うスライダあるいはスライドブロックとの組合せた拘束ガイド機構で構成してもよい。
【００７９】
次に、機械式切断装置１０Ｂの作用を説明する。
【００８０】
第３実施形態に示された機械式切断装置１０Ｂもマニピュレータ１２の先端部に装着された機械式切断機構１４Ｂを有し、遠隔操作により機械式切断機構１４Ｂは二次元（２Ｄ）あるいは三次元（３Ｄ）移動せしめられる。
【００８１】
マニピュレータ１２に取り付けられた機械式切断機構１４Ｂが切断対象物２６である熱交換器の配管群２７近くに持ち来されても、機械式切断機構１４Ｂが配管群２７から離れているときに、配管群２７を拘束補助装置６１の配管固定機構６３により一時固定させる。
【００８２】
この配管群２７を配管固定機構６３で一時固定させた状態で機械式切断機構１４Ｂを動作させ、機械式切断工具２１である例えばチップソーを回転駆動させる。
【００８３】
次に、マニピュレータ１２を遠隔操作で動作させ、機械式切断機構１４Ｂに付随する係合突起６０を拘束補助装置６１のスライド係合溝６２に嵌合させ、係合させる。続いて、スライドガイド溝６２に沿ってマニピュレータ１２の先端部を移動させ、機械式切断工具２１により配管群２７の切断作業を行なう。機械式切断工具２１を駆動させるタイミングは、他にも種々考えられる。
【００８４】
第３実施形態に示された機械式切断装置１０Ｂによれば、マニピュレータ１２が負担するのは、機械式切断装置１０Ｂの自重のみである。第２実施形態に示された機械式切断装置１０Ａにより、昇降機構３２や進退機構４６」を不要となる分、マニピュレータ１２の一層軽量化を図ることができる。
【００８５】
また、機械式切断装置１０Ｂに備えられる切断工具２１が切断中に受ける切断反力も切断方向成分（昇降方向）のみの反力のみであり、切断速度を適切に設定することで、安定した切断が可能となる。
【００８６】
また、機械式切断工具２１の昇降移動による切断作業を、切断方向が天から地となるように、機械式切断機構１４Ｂおよび拘束補助装置６１、切断対象物２６を配置することにより、機械式切断機構１４Ｂ自重を、適当な重りの付加で調節することで、自重成分のみで切断することも可能である。
【００８７】
この機械式切断機構１４Ｂでは、機械式切断工具２１の切断に伴なう切断反力より容量の小さいマニピュレータ１２を用いて過酷な切断作業を実施することができる。
【００８８】
［第４の実施形態］
図６は、本発明に係る機械式切断装置１０Ｃの第４実施形態を示すものである。
【００８９】
この実施形態に示された機械式切断装置１０Ｃは、切断対象物２６である熱交換器の配管群２７をサポートする配管固定機構７０に特徴を有する。他の構成は第１実施形態に示される機械式切断装置１０と異ならないので、同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。
【００９０】
切断対象物２６としての配管群２７をサポートする配管固定機構７０は、固定させたベースフレーム７１上に立設された固定フレーム７２と、この固定フレーム７２に対向し、ベースフレーム７１に固定の水平支軸７３廻りに回動自在の可動フレーム７４とを有し、この可動フレーム７４を作動シリンダ７５アクチュエータ等の作動機構により、固定フレーム７２に対向する作動位置と固定フレーム７２から離れた不作動位置との間を揺動自在に支持させる。
【００９１】
可動フレーム７４が作動位置を取るとき、両フレーム７２，７４間に配管群２７を挟持させてサポートし、一時固定させる。
【００９２】
次に、第４実施形態に示された機械式切断装置１０Ｃの作用を説明する。
【００９３】
機械式切断装置１０Ｃは第１実施形態に示された機械式切断装置１０と同様に、マニピュレータ１２の先端部に装着された機械式切断機構１４Ｃを有し、マニピュレータ１２を遠隔操作することにより、二次元（２Ｄ）または三次元（３Ｄ）移動せしめられる。
【００９４】
機械式切断機構１４Ｃを取り付けたマニピュレータ１２は、遠隔操作により自由に移動せしめられる。
【００９５】
一方、作動シリンダ７５あるいはアクチュエータを動作させて可動フレーム７４を開き、可動フレーム７４が開いた状態で切断対象物２６の配管群２７が可動フレーム７４と固定フレーム７２の間に運び込まれる。配管群２７を両フレーム７２，７４間に運搬した状態で作動シリンダ７５あるいはアクチュエータを作動させて可動フレーム７４を閉じ、配管群２７を挟み込むことで両フレーム７２，７４間に配管群２７をサポートし、一時固定される。
【００９６】
図６に示された配管固定機構７０は、床に設置され、可動フレーム７４の上部が開く構造となっているが、可動フレーム７４の下部が開く構造の配管固定機構を採用してもよい。この場合には、配管固定機構を吊設支持すればよい。
【００９７】
また、第４実施形態に示された機械式切断装置１０Ｃにおいて、固定フレーム７２あるいは可動フレーム７４にスライド係合溝あるいは係合突起を設け、機械式切断工具２１の装置本体２０に係合突起あるいはスライド係合溝を設けることで、第３実施形態に示された拘束補助装置６１と同様な拘束補助装置を設けることができる。
【００９８】
この場合にも、第２実施形態、あるいは第３実施形態に示された機械式切断装置１０Ａ，１０Ｂと同様な作用効果を奏する。
【００９９】
［第１変形例］
図７は、機械式切断装置に備えられる配管固定機構８０の第１変形例を示すものである。
【０１００】
この配管固定機構８０は固定フレームおよび可動フレームの一方のフレーム８１にくし歯状のサポート部８２を備えたものである。このサポート部８２は拘束ピンとしてのサポートピン８３を所要の取付ピッチで設けたものである。このサポートピン８３間に形成される係合保持溝８４に配管群２７の各配管をそれぞれ収納させて保持させたものである。
【０１０１】
この変形例に示された配管固定機構８０のフレーム８１に設けられるくし歯状サポート部８２は、配管群２７が一列であるか、配管群２７の表面側一列のみを切断する場合に適したものである。
【０１０２】
配管固定機構８０は、サポートピン８３間の取付ピッチを、切断される配管群２７の配管ピッチと同じに設定され、サポートピン８３間の収納溝８４に配管群２７の各配管を案内して係合保持させたものである。
【０１０３】
この配管固定機構８０は、配管群２７に配管固定機構８０を当接させ、くし歯状のサポートピン８３を配管群２７の各配管間に挿入することで、各配管を係合保持させ、配管群２７を機械式切断工具２１（４８）移動方向に対して拘束させることができる。
【０１０４】
配管群２７の拘束は、機械式切断工具２１（４８）が移動する方向に実施することが有効であるから、図７に示された配管固定機構８０による配管群２７の拘束例では、機械式切断工具２１（４８）の移動方向が上から下（または下から上）であることが前提である。
【０１０５】
また、配管固定機構８０では、図７の右側から当接されるフレームを設け、このフレームと左側からのくし歯付きのフレーム８１とで配管群２７を挟み込むように保持してもよい。
【０１０６】
［第２変形例］
図８は配管固定機構の第２変形例を示すものである。
【０１０７】
この変形例に示された配管固定機構８０Ａは、図８に示された右側フレーム８１ｂおよび左側フレーム８１ａの対向部位をサポート部８２ａ，８２ｂをそれぞれ形成し、サポート部にくし歯状のサポートピン８３ａ，８３ｂを所要の取付ピッチで固定したものである。両フレーム８１ａ，８１ｂに形成される各サポートピン８３ａ，８３ｂは取付ピッチ如何では対向位置に設けてもよいが、図８に示すように、右側フレーム８１ｂのサポートピン８３ｂを左側フレーム８１ａのサポートピン８３ｂより半ピッチ分だけ相対的にずらして形成される。
【０１０８】
配管群２７が２列の場合に適する。２列の配管群２７の１列分の各配管を左側フレーム８１ａの収納溝（係合保持溝）８４ａと右側フレーム８１ｂのサポートピン８３ｂとの間で保持し、他列の配管群２７を右側フレーム８１ｂの収納溝８４ａと左側フレーム８１ａのサポートピン８２ａで保持するようにしてもよい。
【０１０９】
配管固定機構８０Ａは、対向部分にサポート部８２ａ，８２ｂを有する左右のフレーム８１ａ，８１ｂと、左右フレーム８１ａ，８１ｂのサポート部８２ａ，８２ｂに植設されたくし歯状のサポートピン８３ａ，８３ｂとから構成される。サポートピン８３ａ，８３ｂの取付ピッチは、切断される配管群２７の配管ピッチと等しく、また、隣り合うサポートピン８３ａ，８３ｂ同士の隙間寸法は、配管群２７の隣り合う管同士の隙間より若干小さな寸法に構成される。
【０１１０】
第２変形例に示された配管固定機構８０Ａは、配管群２７に配管固定機構８０Ａを当てる一方、配管群２７の各配管の隙間に、左右フレーム８１ａ，８１ｂのサポートピン８３ａ，８３ｂを挿入して各配管を保持することにより、２列の配管群２７を機械式切断工具２１の移動方向に対して拘束することができる。
【０１１１】
この配管固定機構８０Ａにおいては、配管群２７の各配管を機械式切断工具２１の切断方向に対し、簡易にかつスムーズに拘束して固定させることができる。
【０１１２】
［第３変形例］
図９は機械式切断装置に備えられる配管固定機構９０の第３変形例を示すものである。
【０１１３】
第３変形例に示された配管固定機構９０は左右フレーム９１ａ，９１ｂのサポート部９２ａ，９２ｂに設けられたノコギリ歯状のサポート歯９３ａ，９３ｂで１列の配管群２７を保持したものである。左右フレーム９１ａ，９１ｂは隣接するノコギリ歯状のサポート歯９３ａ，９３ｂ間に形成される係合保持溝９４ａ，９４ｂに１列の配管群２７の各配管
が係合保持される。
【０１１４】
配管固定機構９０に保持される配管群２７が１列の場合には、左右のフレーム９１ａ，９１ｂのサポート部９２ａ，９２ｂに形成されるサポート歯９３ａ，９３ｂの山および谷の縦方向位置が同じとなるように形成される。配管群２７が１列の場合には、左右のフレーム９１ａ，９１ｂのいずれか一方にノコギリ歯状のサポート歯９３ａまたは９３ｂを形成したものであってもよい。
【０１１５】
配管群２７が２列の場合には、配管固定機構９０は第４変形例を構成しており、左右のフレーム９１ａ，９１ｂのサポート部９２ａ，９２ｂに形成されるノコギリ歯状のサポート歯９３ａ，９３ｂは半ピッチ分昇降方向をずらすように設けられる。
【０１１６】
この配管固定機構９０では、左右のフレーム９１ａ，９１ｂを開いてフレーム間に配管群２７を位置させる。その後、左右のフレーム９１ａ，９１ｂを閉じることで配管群２７は左右のフレーム９１ａ，９１ｂのサポート部９２ａ，９２ｂ間に収まって一時固定が行なわれる。
【０１１７】
この配管固定機構９０は、配管群２７の管ピッチにバラツキがあったり、正確な位置合せが難しい場合に、有用な配管群２７の固定構造である。
【０１１８】
第３変形例に示された配管固定機構９０を用いても、配管群２７を機械式切断工具２１（４８）の切断方向に対して簡易に拘束させ、固定することができる。
【０１１９】
本発明の実施形態では、配管固定機構に配管群の各配管を両側から挟持させて固定した例を示したが、配管固定機構に配管群の各配管を安定的に拘束して保持させるために、配管群の各配管と接触する配管固定機構の各部位に磁気を帯びさせることが好ましい。配管固定機構の所要部位あるいは全体に磁気を帯びさせることに、例えば第４実施形態に示された可動フレーム７４を磁化し、この可動フレーム７４に金属製、例えば炭素鋼管製の配管群２７の各配管を当接させるだけで各配管の安定した固定を実施させることができる。図９および図１０に示された左右のフレーム９１ａ，９１ｂではサポート部９２ａ，９２ｂのフレーム表面起伏部を磁化させることで、配管群２７の固定を安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明に係る機械式切断装置の第１実施形態を示す概略的構成図。
【図２】本発明に係る機械式切断装置の第２実施形態を示す部分的側面図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図。
【図４】本発明に係る機械式切断装置の第３実施形態を示す部分的側面図。
【図５】図４に示された機械式切断装置の平面図。
【図６】本発明に係る機械式切断装置の第４実施形態を示す側面図。
【図７】本発明に係る機械式切断装置に備えられる配管固定装置の第１変形例を示す部分図。
【図８】配管固定装置の第２変形例を示す部分図。
【図９】配管固定装置の第３変形例を示す部分図。
【図１０】配管固定装置の第４変形例を示す部分図。
【符号の説明】
【０１２１】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ  機械式切断装置
１１  取付ベース（基台）
１２  マニピュレータ
１３ａ，１３ｂ  支軸
１４，１４ａ，１４ｂ  機械式切断機構
１５  基部アーム（基部支柱）
１６  中間アーム
１７  先端アーム
１８  取着アーム
２０  装置本体
２１  機械式切断工具
２２  スピンドル（出力軸）
２３  駆動手段（駆動モータ）
２６  切断対象物
２７  配管群
３０  装置本体（機構本体）
３１  本体ベース
３２  昇降機構
３３  取付ベース（昇降ベース）
３４  上部設置台
３５  駆動モータ
３６  減速機構
３７  昇降スクリュシャフト
３８  ガイドシャフト
４０  駆動モータ
４１  減速機構
４３  進退スクリュシャフト
４５  取付本体
４６  進退機構
４７  ガイドシャフト
４８  機械式切断工具
４９  駆動手段（駆動モータ）
５０  スピンドル（出力軸）
５３  配管固定機構
５４  本体プレート
５５  ガイド溝
５９  拘束ガイド機構
６０  係合突起
６１  拘束補助装置
６２  係合ガイド溝（スライド係合溝）
６３  配管固定機構
６４  本体プレート
６５  切断ガイド溝
６６  機構本体
６７  カバ状ストッパ
６８  係合ヘッド
７０  配管固定機構
７１  ベースフレーム
７２  固定フレーム
７３  支軸
７４  可動フレーム
７５  作動機構（作動シリンダ、アクチュエータ）
８０，８０Ａ，８０Ｂ  配管固定機構
８１，８１ａ，８１ｂ  フレーム
８２，８２ａ，８２ｂ  サポート部
８３，８３ａ，８３ｂ  サポートピン
８４，８４ａ，８４ｂ  係合保持溝
９１，９１ａ，９１ｂ  フレーム
９２，９２ａ，９２ｂ  サポート部
９３，９３ａ，９３ｂ  サポート歯
９４，９４ａ，９４ｂ  係合保持溝
【図１】
0004649307.tif 000002
【図２】
0004649307.tif 000003
【図３】
0004649307.tif 000004
【図４】
0004649307.tif 000005
【図５】
0004649307.tif 000006
【図６】
0004649307.tif 000007
【図７】
0004649307.tif 000008
【図８】
0004649307.tif 000009
【図９】
0004649307.tif 000010
【図１０】
0004649307.tif 000011