(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠隔操作により対象物の切断を行う遠隔作業装置に於いて、前記対象物を把持する把持装置、前記把持装置を任意の空間位置に位置決めする移動装置、前記対象物を切断する切断工具、前記把持装置上に設置され前記把持装置に対し前記切断工具を相対位置決めする切断工具位置決め機構とを具備し、前記切断工具位置決め機構は対象物に対する切断方向を２方向以上切替えて切断するための自由度を有し、さらに切断に伴い発生する屑を回収する回収装置と、前記切断工具が対向する前記対象物の切断面の裏面に前記回収装置を位置決めするための回収装置位置決め装置を具備し、かつ前記把持装置とは独立に前記対象物上に前記回収装置位置決め装置を固定設置する手段を有し、前記把持装置と前記移動装置との間に両者を切り離しもしくは接続する第1の着脱機構を備え、前記回収装置位置決め装置と前記移動装置との間に両者を切り離しもしくは接続する第２の着脱機構を備え、前記対象物に対する前記把持装置及び前記回収装置位置決め装置の据付を、共通の前記移動装置により実施することを特徴とする遠隔作業装置。
【請求項２】
遠隔操作により対象物の切断を行う遠隔作業装置に於いて、前記対象物を把持する把持装置、前記把持装置を任意の空間位置に位置決めする移動装置、前記対象物を切断する切断工具、前記把持装置上に設置され前記把持装置に対し前記切断工具を相対位置決めする切断工具位置決め機構とを具備し、前記切断工具位置決め機構は対象物に対する切断方向を２方向以上切替えて切断するための自由度を有し、さらに切断に伴い発生する屑を回収する回収装置を具備し、前記切断工具が対向する前記対象物の切断面の裏面に前記回収装置を位置決めするための回収装置位置決め装置を前記把持装置に設置し、さらに第２の回収装置と、前記切断工具が対向する前記対象物の切断面の裏面に前記第２の回収装置を位置決めするための第２の回収装置位置決め装置とを具備し、前記第２の回収装置位置決め装置を前記把持装置とは独立に前記対象物上に固定設置する手段を有し、前記把持装置と前記移動装置との間に両者を切り離しもしくは接続する第1の着脱機構を備え、前記回収装置位置決め装置と前記移動装置との間に両者を切り離しもしくは接続する第２の着脱機構を備え、前記対象物に対する前記把持装置及び前記回収装置位置決め装置の据付を、共通の前記移動装置により実施することを特徴とする遠隔作業装置。
【請求項３】
板状の対象物を遠隔操作により切断する遠隔作業装置において、前記対象物を挟持する把持装置、前記把持装置を任意の空間位置に位置決めする移動装置、前記対象物を切断する２つ以上の切断工具、前記把持装置上に設置され前記把持装置に対し各々の異なった切断方向に前記切断工具を相対位置決め移動する切断工具位置決め機構とを具備し、さらに切断に伴い発生する屑を回収する回収装置と、前記切断工具が対向する前記対象物の切断面の裏面に前記回収装置を位置決めするための回収装置位置決め装置を具備し、この回収装置位置決め装置は前記把持装置に設置されており、前記回収装置は、切断工具により形成される切断線を覆うダクト状をしており、前記回収装置位置決め装置は、前記把持装置から前記対象物に対し前記回収装置を押付ける自由度を有していることを特徴とする遠隔作業装置。
【請求項４】
板状構造体にこれを貫通する複数の円筒管を備える前記対象物に対し、前記円筒管に挿入され、かつ前記円筒管内面に押付け力を発生するロック機構を備えた前記把持装置を具備し、かつ前記回収装置位置決め装置を前記把持装置に連結されるシャフト構造体とし、さらに前記円筒管を貫通可能な傘状の構造を持つ前記回収装置を具備したことを特徴とする請求項２記載の遠隔作業装置。
【請求項５】
板状構造体にこれを貫通する複数の円筒管を備え既に切抜かれた開口部を有する前記対象物に対し、前記開口部と前記把持装置に隣接した前記円筒管に挿入され、かつ前記円筒管内面に押付け力を発生するロック機構を備えた前記固定手段を具備し、かつ前記回収装置を前記開口部より挿入し前記切断工具が対向する前記対象物の切断面の裏面に前記回収装置を位置決めする自由度を備えた前記回収装置位置決め装置を具備したことを特徴とする請求項１記載の遠隔作業装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遠隔操作により対象物の切断及び除去を行う遠隔作業装置、特に原子炉の補修作業、解体作業等に好適な遠隔作業装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
炉内補修作業、原子炉解体作業等の構造物の切断作業を伴う原子炉内遠隔作業においては、構造物の切断作業と後続する切断片の搬送作業を交互に反復して作業を遂行する。従来の作業方法としては、構造物の近傍に遠隔切断工具を設置して切断を実施し、切断後に遠隔切断工具を退避し、クレーン装置等により切断片を把持し、所定の切断片集積領域に搬出するといった作業を反復するものであった。この場合、遠隔切断工具の開始作業及び退避作業切断の段取り、切断片の把持搬送作業の段取りが、切断片の切り出し作業毎に発生し、作業効率が悪いといった問題があった。
【０００３】
この対策として、対象物の把持固定と切断作業を並列に実施し、切断作業と切断片搬出作業を連続して行う作業形態が提案されている。例えば特開平10−90493号公報では、炉内に切断工具を備えた切断専用マニピュレータと把持装置を備えた搬送作業専用マニピュレータを投入し、対象物を搬送作業専用マニピュレータで把持固定した状態で、搬送作業専用マニピュレータにより切断を実施し、切断終了後、搬送作業専用マニピュレータにより、切断片を所定の集積領域に搬出するシステムが開示されている。また、例えば特開平5−171822号公報では、対象物に把持固定する機構に切断工具を装備し、切断作業と切断片搬出作業の連続化を図る装置が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記記載の特開平10−90493号公報で開示されるシステムでは、切断工具と把持装置を各々別個のマニピュレータに設置している。このため、システム運用上、相互のマニピュレータの動作干渉の管理が難しくなる。炉内の狭い環境内での構造物とマニピュレータの干渉によりフレキシブルな作業が難しくなる。さらに、複数のマニピュレータの各々につき作業開始前の、切断工具及び把持装置の位置決め段取り作業が必要となり作業効率が悪いという問題があった。
【０００５】
上記記載の特開平5−171822号公報で開示される装置では、切断工具が直線的な1方向のみの切断を行う構造となっており、円筒状の構造部の切断作業に於いて、縦方向の切断とこれに直交する方向の周方向の切断に対し、各々専用の装置を用いる構成となっている。このため、1つの切断片の切断のために、対象物に対する縦方向切断用装置及び周方向切断用装置の据え付け及び撤去作業をすることになり、作業効率が悪いという問題があった。
【０００６】
さらに、効率的な遠隔切断作業に於いては、切断作業中に性能劣化した切断工具の交換作業に要する時間の短縮、交換作業に伴う作業者の被曝低減が要求されるが、上記両従来技術に於いては、高効率な切断工具の遠隔交換手段に対し配慮されていない。
【０００７】
また、作業時の被曝の低減及び遠隔切断作業の工期短縮には、切断作業に伴い切断工具から発生するガス、切削用砥粒等の生成物及び切断作業に伴い発生する切断屑の拡散を防ぎ、切断と同時に回収、除去する必要があるが、上記両従来技術に於いては、生成物と切断屑の遠隔回収手段に対し配慮されていない。
【０００８】
本発明の目的は、対象物の1回の遠隔把持操作で切断片の切断切り離し作業が可能で、かつ単一のマニピュレータもしくはクレーン装置により遠隔把持、切断作業の両立が可能であり、かつ切断工具の遠隔交換作業が可能であり、かつ切断作業に伴う生成物及び切断屑の遠隔回収が可能な、切断作業効率が良く、被曝低減に好適な遠隔作業装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
１）本発明の目的は、対象物を把持する把持装置、把持装置を任意の空間位置に位置決めする移動装置、対象物を切断する切断工具、把持装置上に設置され把持装置に対し切断工具を相対位置決めする切断工具位置決め機構とを具備し、切断工具位置決め機構は対象物に対する切断方向を２方向以上切替えて切断するための自由度を有し、さらに切断工具が発生する生成物もしくは切断に伴い発生する切断屑を回収する回収装置と、切断工具が対向する対象物の切断面の裏面に回収装置を位置決めするための回収装置位置決め装置を具備し、かつ把持装置とは独立に対象物上に回収装置位置決め装置を固定設置する手段を有し、かつ把持装置と移動装置との間に両者を切り離しもしくは接続する第1の着脱機構を備え、かつ回収装置位置決め装置と移動装置との間に両者を切り離しもしくは接続する第２の着脱機構を備え、対象物に対する把持装置及び回収装置位置決め装置の据付を、共通の移動装置により実施するように遠隔作業装置を構成することで達成される。
【００１０】
２）本発明の目的は、対象物を把持する把持装置、把持装置を任意の空間位置に位置決めする移動装置、対象物を切断する切断工具、把持装置上に設置され把持装置に対し切断工具を相対位置決めする切断工具位置決め機構とを具備し、切断工具位置決め機構は対象物に対する切断方向を２方向以上切替えて切断するための自由度を有し、さらに切断工具が発生する生成物もしくは切断に伴い発生する切断屑を回収する回収装置を具備し、切断工具が対向する対象物の切断面の裏面に回収装置を位置決めするための回収装置位置決め装置を把持装置に設置し、さらに第２の回収装置と、切断工具が対向する対象物の切断面の裏面に第２の回収装置を位置決めするための第２の回収装置位置決め装置とを具備し、第２の回収装置位置決め装置を把持装置とは独立に対象物上に固定設置する手段を有し、かつ把持装置と移動装置との間に両者を切り離しもしくは接続する第1の着脱機構を備え、かつ回収装置位置決め装置と移動装置との間に両者を切り離しもしくは接続する第２の着脱機構を備え、対象物に対する把持装置及び回収装置位置決め装置の据付を、共通の移動装置により実施するように遠隔作業装置を構成することで達成される。
【００１１】
３）本発明の目的は、板状の対象物を遠隔操作により切断する遠隔作業装置において、対象物を挟持する把持装置、把持装置を任意の空間位置に位置決めする移動装置、対象物を切断する２つ以上の切断工具、把持装置上に設置され把持装置に対し各々の異なった切断方向に前記切断工具を相対位置決め移動する切断工具位置決め機構とを具備し、さらに切断に伴い発生する屑を回収する回収装置と、切断工具が対向する対象物の切断面の裏面に回収装置を位置決めするための回収装置位置決め装置を具備し、この回収装置位置決め装置は把持装置に設置されており、回収装置は、切断工具により形成される切断線を覆うダクト状をしており、回収装置位置決め装置は、把持装置から対象物に対し回収装置を押付ける自由度を有することで達成される。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図１から図6を用いて本発明の実施例について説明する。
【００３１】
図１は本実施の形態の全体構成図、図２は本実施の形態の動作を表す説明図である。図１及び図２において、同じ構成要素に対しては同じ構成番号を記してある。
【００３２】
遠隔作業装置１は、対象物２を把持する把持装置３と、把持装置３を任意の空間位置に移動し対象物２に対し位置決めする多関節マニピュレータから構成される移動装置４と、把持装置３と移動装置４とを遠隔操作により切り離しもしくは結合する着脱機構５と、対象物２を切断するための切断工具６を、対象物２に対し位置決めする切断工具位置決め機構７と、切断工具６が発生するガスや砥粒等の生成物や切断時に発生する切断屑を吸引回収する回収装置８を対象物２に対し位置決めする回収装置位置決め装置９とから構成される。
【００３３】
切断工具６としては、プラズマ切断工具、レーザー切断工具、ガス切断工具、放電加工装置、ウォータージェット切断工具、アブレイシブウォータージェット切断工具等の非接触型切断工具を用いる。
【００３４】
このような構成において、切断作業は次の手順で実行される。まず、移動装置４により把持装置３を対象物２の所定の把持位置に位置決めし、把持装置３により対象物２を把持固定する。この状態で、把持装置３に設置された切断工具位置決め機構７により切断工具６を、把持装置３の周囲に設定された切断目標軌跡に沿って移動させ、切断作業を実行する。同時に、回収装置８は、回収装置位置決め装置９により、切断工具６の先端位置に対向する対象物２の裏面位置に位置決めされ、対象物２を貫通する生成物及び切断屑を吸引回収する。切断作業が終了した後は、切断工具位置決め機構７により切断工具６を退避位置に移動し、切断された対象物２、すなわち切断片を把持装置３で把持したまま、移動機構４により所定の切断片集積領域まで搬送し、切断片を切断片集積領域で降ろした後、対象物２の次の切断個所に該当する把持位置に把持装置３を移動し、上記の切断、搬送作業を反復する。
【００３５】
切断工具６は切断作業の経過に伴い損耗等により切断効率が低下してくる。この場合は、図２に示す装置構成及び動作手順で把持装置３と抱き合わせで切断工具６の遠隔交換作業を実施する。遠隔作業環境には、把持装置３を仮置きするためのスタンド１２、１３が設置されている。まず、移動機構４により、使い古しの切断工具６を持つ把持装置３をスタンド１３に着座させ、着脱機構５の把持装置３側に設置された第２結合部１１と移動装置４側に設置された第１結合部１０とを切り離す。この後、移動装置４を、予めスタンド１２に着座させた整備済の把持装置３の上部に移動し、第１結合部１０と第２結合部１１とを接合し、切断作業に復帰させる。スタンド１３に残された把持装置３は、第１結合部１４を備えたクレーン装置等の移動装置１５により、遠隔作業領域から整備作業領域に搬出され、切断工具６の性能低下部分のメインテナンスを行った後、整備済の把持装置３として、再び移動装置１５により遠隔作業領域に搬入される。この作業は、原子炉内部等での遠隔作業環境下での作業を想定し移動装置１５としてクレーン装置を用いる構成としているが、例えば移動装置４を原子炉外に引き上げて把持装置３を交換する場合でも、移動装置１５として他のマニピュレータを用いて新旧の把持装置３を供給及び引き取り作業を実施する形態も可能であり、同様の被曝低減効果を期待できる。また、遠隔操作により把持装置３の着脱を可能とする構成は、切断工具６の交換だけでなく、遠隔作業環境での異なる種類の把持装置の使い分けを可能とするものである。
【００３６】
次に、把持装置３周辺の装置構成の詳細について、図３及び図４を用いて説明する。図３は本実施の形態の把持装置３周辺の側面図、図４は本実施の形態の把持装置３周辺の正面図である。図３及び図４において、図１と同じ構成要素に対しては同じ構成番号を記してある。
【００３７】
切断工具位置決め機構７は、把持装置３上に回転中心を設定した円筒座標型マニピュレータで構成されている。すなわち、切断工具位置決め機構７は、把持装置３上に設置された旋回駆動機構１６を備え、円筒座標系の半径方向の自由度を、旋回駆動機構１６上に設置された半径駆動機構１７により構成し、半径駆動機構１７の先端に切断工具６の先端を対象物２に接近もしくは遠ざけるための昇降駆動機構１８を備える。さらに、回収装置位置決め装置９は把持装置３の切断工具位置決め機構７の設置位置と対向する面に設置されており、機構構成は切断工具位置決め機構７と同様に円筒座標型マニピュレータであり、旋回駆動機構２１、半径駆動機構２２及び回収装置８の先端を対象物２に接近もしくは遠ざけるための昇降駆動機構２３から構成される。切断工具６への切断パワー供給及び制御に用いる電力ケーブル、圧力配管等のケーブル束６ａは、フレキシブルな構成とし、切断工具６から旋回駆動機構１６の固定部及び把持装置３内部を通過し、さらに着脱機構５を経由し、図には示していないが移動装置４上もしくは移動装置４につながる外部環境に設置する切断パワー源装置に接続される。同様に、回収装置８には吸引用のチューブ８ａが接続され、チューブ８ａは、回収装置８から旋回駆動機構２１の固定部及び把持装置３内部を通過し、さらに着脱機構５を経由し、図には示していないが移動装置４上もしくは移動装置４につながる外部環境に設置する吸引装置に接続される。
【００３８】
このような構成により、対象物２の面上の把持装置３を囲む任意の切断目標線２ａに対し、切断工具６の切断作業軌跡を設定することができる。さらに、半径駆動機構１７の縮退機能により、切断作業以外の搬送作業時等には、切断工具位置決め機構７を図４に示す退避位置７ａに退避し、周囲環境との衝突等を避ける。さらに、切断工具６の先端近傍には、対象物２と切断工具８先端の間のギャップを検出するセンサ１９を装備しており、この検出結果に基づき、常にギャップを一定にするよう昇降機構１８を制御することにより、切断工具６の切断性能を最適に維持でき、さらに、対象物２の任意の曲面に対し、切断工具６を追従位置決めすることができる。旋回駆動機構１６の把持装置３に直結する固定部には作業監視用のＴＶカメラ２０を備えており、遠隔目視確認により切断目標線２ａに対する切断工具６の位置決めを行う。
【００３９】
一方、回収装置８の対象物２の面に沿った位置は、常時切断工具６の先端位置と同様に保つよう追従制御される。この制御は、切断工具位置決め機構７と回収装置位置決め装置９駆動機構を独立に構成した場合は、切断目標軌跡情報を回収装置位置決め軌跡情報として従属的に用いることで達成できる。また、切断工具位置決め機構７と回収装置位置決め装置９の各自由度の駆動機構を各々共通にする機構構成を用いた場合は、特別な制御を必要とせず、切断工具位置決め機構７の動作に連動して、切断工具６に対する回収装置８の位置決めが実現できる。回収装置８は先端部を柔軟な構造としており、対象物２の裏面に密着して移動する。対象物２の裏面に対する回収装置８の先端位置は、切断工具６の場合と同様に一定に維持する。図３に示す例のように、対象物２の厚さがほぼ一定の場合は、切断工具６の対象物２の表面に対する追従制御の結果を昇降機構２３の位置決め制御目標に反映し、対象物２の裏面に対する回収装置８の追従制御を実施する。対象物２の厚さが不均一の場合は、図７には示していないが、回収装置８に、センサ１９と同様なセンサを設け、その検出情報に基づき、対象物２の裏面に対する回収装置８の距離を一定に維持する制御を行う。
【００４０】
旋回駆動機構２１の把持装置３に直結する固定部には作業監視用のＴＶカメラ２４を備えており、切断目標線２ａに沿って切断工具６により貫通切断した切断痕を遠隔目視監視し、切断作業の不良の有無を確認する。
【００４１】
次に、図５を用いて、着脱機構５の構成及び動作を説明する。図５において、図１と同じ構成要素に対しては同じ構成番号を記してある。
【００４２】
第１結合部１０は、移動装置４に接続するベース２５と、爪２６を備えたロック機構２７と、アラインメントピン２８と、把持装置３、切断工具位置決め機構７、切断工具６、回収装置位置決め装置、回収装置８、回収装置位置決め装置９等の動力供給及び制御用の電装ケーブル、圧力配管を接続するためのワンタッチ着脱型のコネクタ２９とから構成される。一方、第２結合部１１は、把持装置３に接続するベース３０と、爪２６を引掛けるステー３１と、アラインメントピン２８の差込穴を有する位置決めブロック３２と、コネクタ２９に接合するレセプタクル（図示していない）とから構成される。
【００４３】
本構成により、図５（ａ）に示すように、第２結合部１１に対し、第１結合部１０を接近させると、爪２６がステー３１の隙間を通過しつつ、先端がテーパー状に形成されたアラインメントピン２８が位置決めブロック３２に挿入され、第１結合部１０に対する第２結合部１１の位置及び姿勢が結合位置及び姿勢に修正される。詳細には示していないが、スタンド１２、１３に対する把持装置３の着座状態には所定の剛性を与えておき、移動装置４の位置決め操作に対し、柔軟性を持たせ、上記の遠隔接続をスムーズに行うようにする。
【００４４】
次に、図５（ｂ）に示すように、ロック機構２７により爪２６を旋回させ、さらに、図５（ｃ）に示すように、ロック機構２７により爪２６を引き込むことにより、旋回させ第１結合部１０と第２結合部１１の遠隔操作による結合を完了する。ロック機構２７としては、液圧もしくは空圧駆動のシリンダ機構で、伸縮ストローク運動に伴いロッドに旋回運動を発生させる形式の機構を採用することができる。
【００４５】
次に、図６を用いて、把持装置３の構成及び動作を説明する。図６において、図３と同じ構成要素に対しては同じ構成番号を記してある。
【００４６】
把持装置３は、シリンダ３５により回転する押し付けカム３３と、同様の構成で回転する押し付けカム３４とを備える。対象物２に把持装置３を位置決めする場合は、カム３３，３４は図６上で破線にて示すように把持装置３内部に引き込まれており、把持時には、シリンダ３５の推力によりカム３３，３４を対象物２に押し付け挟持する。この構成により、対象物２を鉛直方向に吊り下げる場合は、対象物２の自重により摩擦力を介しカム３３，３４が張り出し自律的に把持力を発生し、重量の重い対象物２を安定に把持できる。また、カム３３，３４の２箇所の把持により、把持装置３の姿勢を水平にしても安定に対象物２の姿勢を保持できる。
【００４７】
以上述べた本実施の形態によれば、対象物に対する把持装置の位置決め据付操作を１回実施することにより、把持装置を囲む任意の切断目標線に対し、連続して切断を実施し切断片の切り抜き作業を実施でき、その直後に切断片の搬送作業を実施することができる。さらに、把持装置を基準に切断工具の相対位置決めを行う構成から、把持装置の据付位置管理のみで、切断位置の管理を同時に行うことができる。さらに、切断工具の先端を対象物の表面に対し一定ギャップを保って追従制御する構成により任意の曲面の切断が可能となる。さらに、整備済把持装置と使用済把持装置の遠隔作業領域でのローテーションを伴う把持装置の遠隔交換作業により、切断工具の損耗部品交換に伴う、遠隔切断作業の停止期間を、移動装置に対する把持装置の遠隔着脱に要する時間のみに短縮できる。さらに、対象物を挟んで、切断工具と回収装置を常に対向する位置に位置決めできるため、切断に伴い対象物を貫通して飛散する発生物及び切断屑を効率良く吸引回収することができる。切断貫通時に大量の砥粒を発生するアブレイシブウォータジェット切断方式を、切断工具に適用した場合、特に効果を発揮する。
【００４８】
なお、本実施の形態においては、切断工具位置決め機構として円筒座標型のマニピュレータを用いる構成としているが、スカラ型等他の形式の多関節型マニピュレータを用いても同様の効果を得られることは明白である。
【００４９】
また、本実施の形態においては、移動装置として多関節型マニピュレータを用いる構成としているが、クレーン装置を用いても同様の効果を得られることは明白である。
【００５０】
次に、図７から図９を用いて本発明の他の実施例について説明する。図７から図９において、同じ構成要素に対しては同じ構成番号を記してある。
【００５１】
図７は本実施の形態の側面図及び正面図である。本実施の形態の遠隔作業装置３６は、複数の長尺の円筒管３７を貫通して取り付けた板状の対象物３８の切断を目的としたものである。
【００５２】
遠隔作業装置３６は、切断工具３９を対象物３８に対し位置決めする切断装置４０と、回収装置４１を、切断工具３９の先端位置に対向する対象物３８の裏面位置に位置決めする回収装置位置決め装置４２と、切断装置４０及び回収装置位置決め装置４２を遠隔作業環境に搬送、据付、撤去するための移動装置４から構成される。
【００５３】
切断装置４０と回収装置位置決め装置４２は、各々個別に円筒管３７上に着座し固定される。切断装置４０と回収装置位置決め装置４２の上端部は各々着脱機構４３を介して移動装置４に対し遠隔操作により分離結合できる構成となっている。
【００５４】
着脱機構４３は、移動機構４に結合された第１結合部４４と、切断装置４０の上端部に結合された第2結合部４５と、回収装置位置決め装置４２の上端部に結合された第2結合部４６とから構成され、第１結合部４４と第2結合部４５の間の接続構造は、第１結合部４４と第2結合部４６の間の接続構造と同一の構造となっており、共通の移動機構４を用いて、順次、回収装置位置決め装置４２と切断装置４０の、円筒管３７上への据え付け及び撤去が実施される。
【００５５】
遠隔作業装置３６を用いた、切断作業手順は次のようになる。
まず、移動装置４に回収装置位置決め装置４２を結合し、対象物３８に既に開けられた開口部３８ａに隣接する円筒管３７の上に回収装置位置決め装置４２を移動し着座させる。次に、遠隔制御により回収装置位置決め装置４２を操作し、回収装置４１を、開口部３８ａを通過させ、切断工具３９の先端位置に対向する対象物３８の裏面位置に位置決めする。
【００５６】
この後、後で詳細に説明するように、回収装置４１を開放状態として、切断作業に伴い発生する生成物及び切断屑の回収の準備をする。上記業終了後、移動装置４と回収装置位置決め装置４２を分離し、移動装置４と切断装置４０を結合し、開口部３８ａと回収装置位置決め装置４２に隣接する円筒管３７の上に切断装置４０を移動し着座させる。
【００５７】
以上の準備が整ったところで、切断装置４０が着座する円筒管３７を中心としてその周囲の対象物３８を切断工具３９により周回切断する。切断作業終了後、切断装置４０とこれに固定把持された対象物３８の切断片を共に、移動装置４により所定の切断片集積領域まで搬送し、切断片を切断片集積領域で降ろす。この後、移動装置４と切断装置４０を分離し、移動装置４と回収装置位置決め装置４２を再結合し、移動装置４により所定の切断生成物集積領域まで搬送し、回収蓄積した切断屑及び生成物を廃棄する。この後、対象物３８の次の切断個所に移動し、上記の据付、切断、搬送作業を反復する。
【００５８】
次に、切断装置４０の詳細構成を図８を用いて説明する。
切断装置４０は、把持装置４７と、切断工具位置決め機構４８から構成される。
【００５９】
把持装置４７は円筒管３７に挿入され、フランジ５４による円筒管３７上面への着座及び円筒管３７の内壁面のパッド５３による押付け把持により、切断装置４０を円筒管３７に据付固定し、切断片搬出時には切断片の把持手段となる。把持装置４７と着脱装置４３はマスト５５で結合されており、マスト５５を足場として、切断工具位置決め機構４８が動作する。
【００６０】
切断工具位置決め機構４８は、マスト５５の軸心を回転中心を設定した円筒座標型マニピュレータで構成されている。すなわち、切断工具位置決め機構４８は、マスト５５を中心して切断工具３９を周回移動させる旋回駆動機構４９と、円筒座標系の半径方向の自由度を構成する半径駆動機構５０と、半径駆動機構５０の先端で切断工具３９の先端を対象物３８に接近もしくは遠ざけるための昇降駆動機構５１とを備える。旋回駆動機構４９はマスト５５に固定設置され、マスト５５に回転結合し半径駆動機構５０を設置したシリンダ５６を旋回させる。半径駆動機構５０は、リンク５７、５８及び５９から構成される並行リンク機構により構成され、リンク５７及び５８を、シリンダ５６上に設置したモータ６２、ボールネジ６３により直動駆動される直動ガイド６１上を移動するブロック６０により駆動する事で、切断工具３９及び昇降駆動機構５１の高さを一定に保ち半径方向に移動させる。
【００６１】
このような構成により、切断装置４０が着座する円筒管３７を中心としてその周囲の対象物３８を周回切断する切断工具３９の切断作業軌跡を設定することができる。さらに、図３に示す実施例と同様に、切断工具３９の先端近傍には、対象物３８と切断工具３９先端の間のギャップを検出するセンサ５２を装備しており、この検出結果に基づき、常にギャップを一定にするよう昇降機構５１を制御することにより、切断工具３９の切断性能を最適に維持でき、さらに、対象物３８の任意の曲面に対し、切断工具３９を追従位置決めすることができる。
【００６２】
次に、回収装置位置決め装置４２の構成及び動作を図９を用いて説明する。
回収装置位置決め装置４２は、対象物３８に開けられた開口部３８ａと切断装置４０が着座する円筒管３７ａに隣接する円筒管３７ｂに着座し据え付けられる。回収装置位置決め装置４２は、回収装置４１を閉じた状態で周辺形状を縮小し開口部３８ａを通過させ垂直移動し、切断目標線３８ｂをカバーできる位置まで水平移動する。次に、回収装置４１を開放状態とし、コの字状の切断目標線３８ｂの全てをカバーするようにする。この後、回収装置位置決め装置４２の各可動部分をロック状態にして、移動装置４を分離する。
【００６３】
回収装置位置決め装置４２は、円筒管３７ｂに着座しパッド６５、６６により円筒管３７ｂの内壁面を押付け固定する固定装置６４を備える。固定装置６４の上端部には、着脱機構４０の一部の第2結合部４６が設置されている。回収装置４１の位置決め動作は、第1旋回駆動機構６８により固定装置６４を中心に旋回する第１ビーム６７と、第２旋回駆動機構７０により第１ビーム６７の先端で旋回する第２ビーム６９と、第２ビーム６９の先端で、回収装置４１を昇降及び旋回させる昇降旋回駆動機構７１とから構成されるスカラ型マニピュレータ機構及び回収装置４１の下部に設けられた水平直動機構７３により実施される。
【００６４】
回収装置４１は、既に開けられた切断目標線３８ｂと同じ形状の開口部３８ａを通過させるために、平面形状の大きさを、開口部３８ａの形状より小さくし、切断位置に移動した状態で、切断目標線３８ｂの範囲をカバーするように拡張する必要がある。このため、回収装置４１は、開閉機構７４によりフード７２を、閉じた状態のニの字状の形態から、開放状態のコの状の形態に変形させる構成となっている。回収装置４１の底部には、回収蓄積された生成物や切断屑を排出する排出機構７５が設けられている。
【００６５】
以上述べた本実施の形態によれば、原子炉内構造物に良くある複数の長尺の円筒管を貫通して取り付けた板状の対象物の切断について、図１に示す実施例と同様に、対象物に対する切断装置の位置決め据付操作を１回実施することにより、切断装置を囲む任意の切断目標線に対し、連続して切断を実施し切断片の切り抜き作業を実施でき、その直後に切断片の搬送作業を実施することができる。さらに、切断装置を基準に切断工具の相対位置決めを行う構成から、切断装置の据付位置管理のみで、切断位置の管理を同時に行うことができる。さらに、切断工程が進行する過程で形成される対象物の開口部を有効に利用し、切断目標線の直下に回収装置のフードを展開でき、切断に伴い対象物を貫通して飛散する発生物及び切断屑を効率良く回収することができる。さらに、切断装置と回収装置位置決め装置の搬送及び据付作業を、遠隔作業環境下で共通の移動装置を遠隔着脱することで交互に遂行でき、狭隘な遠隔作業環境での効率的な切断作業を展開しかつ作業者の被曝低減を図ることができる。
【００６６】
なお、本実施の形態においては、移動装置として多関節型マニピュレータを用いる構成としているが、クレーン装置を用いても同様の効果を得られることは明白である。
【００６７】
次に、図１０を用いて本発明の他の実施例について説明する。図１０は本実施の形態の側面図である。
【００６８】
本実施の形態の遠隔作業装置７６は、下端部が開放した複数の円筒管７７を貫通して取り付けた板状の対象物７８の切断を目的としたものである。
【００６９】
遠隔作業装置７６は、切断工具７９を対象物７８に対し位置決めし、かつ傘状構造の回収装置８０を備えた切断装置８１と、傘状構造の第２の回収装置８２を備えた補助回収装置８３と、切断装置８１及び補助回収装置８３を遠隔作業環境に搬送、据付、撤去するための移動装置４から構成される。
【００７０】
切断装置８１及び補助回収装置８３は、各々個別に円筒管７７上に着座し固定される。切断装置８１及び補助回収装置８３の上端部は各々着脱機構８４を介して移動装置４に対し遠隔操作により分離結合できる構成となっている。
【００７１】
着脱機構８４は、移動機構４に結合された第１結合部８５と、切断装置８１の上端部に結合された第2結合部８６と、補助回収装置８３の上端部に結合された第2結合部８７とから構成され、第１結合部８５と第2結合部８６の間の接続構造は、第１結合部８５と第2結合部８７の間の接続構造と同一の構造となっており、共通の移動機構４を用いて、順次、切断装置８１及び補助回収装置８３、円筒管７７上への据え付け及び撤去が実施される。
【００７２】
遠隔作業装置７６を用いた、切断作業手順は次のようになる。
まず、移動装置４に補助回収装置８３を結合し、補助回収装置８３を円筒管７７ａ上に移動し、閉じた状態で第２の回収装置８２を円筒管７７ａ内部を貫通させながら降下し、補助回収装置８３を円筒管７７ａ上に据え付け、第２の回収装置８２を開放状態にする。次に、移動装置４を補助回収装置８３から切り離し、切断装置８１に結合し、切断装置８１を円筒管７７ｂ上に移動し、閉じた状態で回収装置８０を円筒管７７ｂ内部を貫通させながら降下し、切断装置８１を円筒管７７ｂ上に据え付け、回収装置８０を開放状態にする。
【００７３】
以上の準備が整ったところで、切断装置８１が着座する円筒管７７ｂを中心としてその周囲の対象物７８を切断工具７９により周回切断する。切断作業終了後、切断装置８１とこれに固定把持された対象物７８の切断片を共に、移動装置４により所定の切断片集積領域まで搬送し、切断片を切断片集積領域で降ろす。
【００７４】
次に、切断装置８１を移動装置４により所定の切断生成物集積領域まで搬送し、回収装置８０内に回収蓄積した切断屑及び生成物を廃棄する。この後、移動装置４と切断装置８１を分離し、移動装置４と補助回収装置８３を再結合し、移動装置４により所定の切断生成物集積領域まで搬送し、回収蓄積した切断屑及び生成物を廃棄する。この後、対象物７８の次の切断個所に移動し、上記の据付、切断、搬送作業を反復する。
【００７５】
次に、切断装置８１の詳細構成について説明する。
切断装置８１は、把持装置８８と、切断工具位置決め機構８９と、回収装置８０から構成される。把持装置８８及び切断工具位置決め機構８９の構造及び機能は、図８に示す実施例の把持装置４７及び切断工具位置決め機構４８と同様である。
【００７６】
回収装置８０は、把持装置８８の直下にシャフト９０を介して設置されている。把持装置８８は、切断屑及び生成物を確保蓄積する可撓体からなるフード９１と、フード９１に放射状に取り付けられたリブ９２を傘状に開閉する開閉駆動機構９３により構成される。また、把持装置８８の底部には、フード９１内部に蓄積した切断屑及び生成物を排出するための排出機構９４が設けられている。
【００７７】
次に、補助回収装置８３の詳細構成について説明する。
補助回収装置８３は、第２の回収装置８２と、固定装置９５とから構成されている。
【００７８】
第２の回収装置８２の構造は、回収装置８０と同様である。固定装置９５は、把持装置８８と同様に、円筒管７７ａに着座しパッド９６の押付け力で円筒管７７ａの内壁面に固着する。固定装置９５の上端部には旋回機構９７を介して第２結合部８７が設けられている。ただし、図１０の例に示すような、第２結合部８７と切断装置８１の干渉を避けるための固定装置９５と第２結合部８７の中心位置のオフセットが無い場合、移動装置４の手先に旋回自由度が備わっている場合は、旋回機構９７は不要である。
【００７９】
以上述べた本実施の形態によれば、原子炉内構造物に良くある下端部が開放状態の複数の円筒管を貫通して取り付けた板状の対象物の切断について、図１に示す実施例と同様に、対象物に対する切断装置の位置決め据付操作を１回実施することにより、切断装置を囲む任意の切断目標線に対し、連続して切断を実施し切断片の切り抜き作業を実施でき、その直後に切断片の搬送作業を実施することができる。
【００８０】
さらに、切断装置を基準に切断工具の相対位置決めを行う構成から、切断装置の据付位置管理のみで、切断位置の管理を同時に行うことができる。さらに、回収装置及び第２の回収装置を円筒管を貫通して挿入及び据付できるため、切断作業の全行程に渡り、完全に切断屑及び生成物の回収蓄積が可能である。さらに、回収装置及び第２の回収装置により、回収可能領域を拡大し、広範囲な切断が可能となる。
【００８１】
さらに、図８に示す実施例と同様に、切断装置と補助回収装置の搬送及び据付作業を、遠隔作業環境下で共通の移動装置を遠隔着脱することで交互に遂行でき、狭隘な遠隔作業環境での効率的な切断作業を展開しかつ作業者の被曝低減を図ることができる。
【００８２】
なお、本実施の形態においては、移動装置として多関節型マニピュレータを用いる構成としているが、クレーン装置を用いても同様の効果を得られることは明白である。
【００８３】
また、本実施の形態においては、補助回収装置により、切断屑及び生成物の回収領域の拡大を図っているが、円筒管７７ｂの近傍である狭い範囲を切断する用途には、遠隔作業装置を、切断装置のみで構成して、切断作業を実施できることは明白である。
【００８４】
次に、図１１と図１２を用いて本発明の他の実施例について説明する。図１１と図１２において、同じ構成要素に対しては同じ構成番号を記してある。
【００８５】
図１１は本実施の形態の側面図、図１２は正面図である。
本実施の形態の遠隔作業装置９８は、板状の対象物９９の切断を目的とする。
【００８６】
遠隔作業装置９８は、対象物９９を把持する把持装置１００と、把持装置１００を任意の空間位置に移動し対象物９９に対し位置決めするクレーン装置から構成される移動装置１０１と、把持装置１００と移動装置１０１とを遠隔操作により切り離しもしくは結合する着脱機構１０２と、対象物９９を切断するための２つの切断工具１０３、１０４を、対象物９９に対し位置決めする切断工具位置決め機構１０５、１０６と、切断工具１０３、１０４に対向する対象物９９の裏面より切断屑を吸引回収する回収装置１０７から構成される。
【００８７】
切断工具１０３、１０４は切断工具として回転型の鋸刃１０８、１０９を用いており、切断時に発生する反力を支えるため、把持装置１００のフレームは対象物９９上の切断線９９ａ、９９ｂで形成される領域と同等の広さを持つ。把持装置１００はフレームの周辺に沿ってクランプ１１０、１１１を有し、対象物９９を挟持し把持する。把持装置１００には、切断片固定装置１１２が設けられており、クランプ１１３、１１４で対象物９９の切残し領域を把持固定することで、切断終了直後の切断片の倒れこみを防止する。
【００８８】
切断工具１０３は、回転型の鋸刃１０８と、その回転動力のモータ１１５と、鋸刃１０８を対象物９９に押し付けるためのアーム１１６及びアクチュエータ１１７とから構成される。切断工具位置決め機構１０５は、把持装置１００の垂直方向の端面に設置されたレール１１８、１１９と、ラックギア１２０と、レール１１８、１１９に沿ってラックギア１２０を駆動しつつ切断工具１０３を垂直方向に送る送り機構１２１とから構成される。切断工具１０４及び切断工具位置決め機構１０６は、把持装置１００のフレームの下端部に水平に設けられ、その構成は、切断工具１０３及び切断工具位置決め機構１０５と同様である。
【００８９】
回収装置１０７は、切断目標線９９ａ及び９９ｂをカバーする形のダクト構造となっており、対象物９９に接する部分は、可撓体からなるスカート１２２で接している。また、回収装置１０７は、把持装置１００に設置された押付け機構１２３により、切断時に対象物９９に対し押付ける構成となっている。
【００９０】
本実施例の形態では、対象物９９に、把持装置１００を把持固定した後、垂直方向の切断目標線９９ｂと水平方向の切断目標線９９ａを、切断工具１０３、１０４により並行して切断する。図１２に示すように、前回の切断で実施した垂直方向切断線につなげる形で、Ｌ字型の切断線を形成することで、１回の把持作業に伴い、切断片の切り出しが完了する。さらに、切断工具１０３、１０４の並行作業により切断時間の短縮を図れる。
【００９１】
本実施例の形態によれば、先の実施例の形態と同様に、１回の把持作業毎に、切断片の切り出し搬出が可能である。さらに、切断手段として鋸型工具を用いているため、切断に伴い切断屑以外の生成物の発生が少なく、さらに発生した切断屑は回収装置により吸引回収されるため、被爆低減及び放射性廃棄物発生の低減に効果をもつ。さらに、鋸刃の直径の選択により曲面を持つ対象物の切断に対して、先の実施例で提示した、切断工具の対象物表面への追従制御といった複雑な制御を必要としない。
【００９２】
なお、本実施の形態では、切断工具として、回転型の鋸刃を取り上げたが、これは、研削ディスク、ミーリング刃等他の回転型機械加工型工具を用いても、さらに往復型鋸刃の形態を取っても、同様の効果を得られることは明白である。
【００９３】
なお、本実施の形態では、移動装置としてクレーン装置を適用しているが、多関節型マニピュレータを用いても、同様な効果を得られることは明白である。
【００９４】
次に、図１３を用いて本発明の他の実施例について説明する。図１３において図１１及び図１２に示す構成要素と同じ構成要素に対しては同じ構成番号を記してある。
【００９５】
図１３は本発明の他の実施例における装置側面図である。
本実施の形態の遠隔作業装置１２４は、板状の対象物９９の切断を目的とする。
【００９６】
遠隔作業装置１２４において、回収装置を除く他の構成及び機能は、図１１に示す実施例と同一である。遠隔作業装置１２４においては、垂直切断用の切断工具１０３及び水平切断用の切断工具１０４に対応し、回収装置１２５及び１２６を設けている。回収装置１２５及び１２６は同一構造であり、切断に伴う切断工具１０３、１０４の移動に伴い、吸引ダクト１２７、１２８を追従移動させながら、切断屑を回収するものである。
【００９７】
垂直切断対応の回収装置１２５を例に、その構成と動作を説明する。
回収装置１２５は、可撓体からなるスカート１２９を設けた吸引ダクト１２７と、吸引ダクト１２７を対象物９９に押付ける押付け機構１３０と、把持機構１００に切断工具１０３の移動方向に平行に敷設されたレール１３１、１３２に沿いラックギア１３３を用いた推進により押付け機構１３０を移動する送り機構１３４とから構成される。
【００９８】
本実施例の形態によれば、図１１に示す実施例に比べ、切断屑の吸引回収を、切断中常時切断工具の近傍に集中できるので、切断屑の吸引回収の信頼性が高く、吸引回収に必要な真空吸引システムの規模を小さくできる。
【００９９】
以上のとおり、本発明の実施例を原子炉の解体作業に適用すると、内部構造物により作業環境が狭い原子炉内部での、フレキシブルかつ迅速な遠隔切断作業を実現できる。さらに、切断工具の交換作業と、切断装置及び周辺補助装置の原子炉内での据付、搬送、撤去作業を全て、原子炉遮蔽環境下で遠隔操作にて実施できるため、作業工数の低減を図れる共に、作業者の被曝低減を図ることができる。さらに、切断と並行して、切断に伴い発生する切断屑及び生成物を効率よく回収することができ、切断作業後の切断屑及び生成物の回収作業に要する工程の低減、切断屑及び生成物残留による後続作業の障害の防止、作業者の被曝低減を図ることが可能となる。
【０１００】
【発明の効果】
本発明によれば、１台のマニピュレータもしくはクレーン装置により、切断作業とそれに続く切断片の搬出作業を、段取り変え無しに連続して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の全体構成図。
【図２】本発明の実施例の動作を示す説明図。
【図３】本発明の実施例の側面図。
【図４】本発明の実施例の正面図。
【図５】本発明の実施例の着脱機構の構成及び動作を示す説明図。
【図６】本発明の実施例の把持装置の構成及び動作を示す説明図。
【図７】本発明の他の全体構成図。
【図８】本発明の他の実施例の側面図。
【図９】本発明の他の実施例の回収装置の構成及び動作を示す説明図。
【図１０】本発明の他の全体構成図。
【図１１】本発明の他の実施例の側面図。
【図１２】本発明の他の実施例の側面図。
【図１３】本発明の他の実施例における装置断面図。
【符号の説明】
１、３６、７６、９８、１２４…遠隔作業装置、
２、３８、７８、９９…対象物、
３、 ４７、８８、１００…把持装置、
４、１５、１０１…移動装置、
５、 ４３、８４、１０２…着脱機構、
６、３９、７９、１０３、１０４…切断工具、
７、４８、８９、１０５、１０６…切断工具位置決め機構、
８、 ４１、８０、１０７、１２５、１２６…回収装置、
１、 ４２…回収装置位置決め装置、
１０、１４、４４、８５…第１結合部、
１１、 ４５、４６、８６、８７…第２結合部、
１２、１３…スタンド、
１６、 ２１、４９…旋回駆動機構、
１７、 ２０、５０…半径駆動機構、
１８、２３、５１…昇降駆動機構、
１９、 ５２…センサ、
２０、 ２４…ＴＶカメラ、
２５、 ３０…ベース、
２６…爪、
２７…ロック機構、
２８…アラインメントピン、
２９…コネクタ、
３１…ステー、
３２…位置決めブロック、
３３、３４…カム、
３５…シリンダ、
３７、７７…円筒管、
４０、８１…切断装置、
５３、６５、６６、９６…パッド、
５４…フランジ、
５５…マスト、
５６…シリンダ、
５７、５８、５９…リンク、
６０…ブロック、
６１…直動ガイド、
６２、１１５…モータ、
６３…ボールネジ、
６４、９５…固定装置、
６７…第１ビーム、
６８…第1旋回駆動機構、
６９…第２ビーム、
７０…第２旋回駆動機構、
７１…昇降旋回駆動機構、
７２、９１…フード、
７３…水平直動機構、
７４…開閉機構、
７５、９４…排出機構、
８２…第２の回収装置、
８３…補助回収装置、
９０…シャフト、
９２…リブ、
９３…開閉駆動機構、
９７…旋回機構、
１０８、１０９…鋸刃、
１１０、１１１、１１３、１１４…クランプ、
１１２…切断片固定装置、
１１６…アーム、
１１７…アクチュエータ、
１１８、１１９、１３１、１３２…レール、
１２０、１３３…ラックギア、
１２１、１３４…送り機構、
１２２、１２９…スカート、
１２３、１３０…押付け機構、
１２７、１２８…吸引ダクト。
【図１】
0003765212.tif 000002
【図２】
0003765212.tif 000003
【図３】
0003765212.tif 000004
【図４】
0003765212.tif 000005
【図５】
0003765212.tif 000006
【図６】
0003765212.tif 000007
【図７】
0003765212.tif 000008
【図８】
0003765212.tif 000009
【図９】
0003765212.tif 000010
【図１０】
0003765212.tif 000011
【図１１】
0003765212.tif 000012
【図１２】
0003765212.tif 000013
【図１３】
0003765212.tif 000014