JP2001051092A - 水中構造物の固着ボルト除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水中構造物の固着ボルトなどを大きな加工反
力などを生ぜずに遠隔的に効率よく切断除去する。 【解決手段】 水中構造物の固着ボルト除去装置２０
は、水面上から吊り下げられる案内装置２１、案内装置
２１の下端に取り付けられる放電加工装置４０及び水面
上の適所に配置され放電加工装置４０に連絡する遠隔操
作装置３０を有し、放電加工装置４０は、案内装置２１
に固定され位置決め装置を備えた上フレームと、上フレ
ームの下方に位置し該上フレームに枢動自在に取り付け
られた下フレームと、下フレームに可動に支持され前記
位置決め装置に整列して上下される中空円筒形放電電極
とを有して構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水中構造物の固着
ボルト除去装置に関し、特に使用済燃料の貯蔵施設など
の取り付けボルトを遠隔的に切断除去する装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ボルトは機械装置、機械構造物などの構
成部材同士を締結する手段として一般的なものである
が、その取り外しは必ずしも簡単ではない。当初の締め
付け時のボルトとボルト孔の不整列等に起因する片当た
り、不適切な締め付けによるボルトの焼き付き、使用中
の腐食などによりボルトが固着することがあるためであ
る。ボルトが気中で使用されている場合には、人間のア
クセスも容易であり、又各種工具装置の使用も容易であ
る。このため、固着ボルトの除去は時間を掛ければ可能
であるが、一方水中構造物に使用されたボルトが固着し
た場合には、人間のアクセスも制限され、使用工具類の
制約があるから、水中固着ボルトの除去は極めて困難な
ことがある。

【０００３】例えば、原子力発電所等に設けられる使用
済燃料貯蔵設備は、水中構造物の一例であるが、貯蔵設
備のラック交換の必要性が生じたときのボルトの取り外
しについて説明する。先ず、図７を参照して使用済燃料
貯蔵設備の概略構造を説明すると、使用済燃料を個別に
受け入れるラック１は、二次元方向に並べられて貯蔵プ
ール３中の一体形保持プレート５に支持されている。そ
の保持プレート５は、貯蔵プール３の壁から突出した複
数のブラケット７のそれぞれの先端部に、２本一組の接
続ボルト９により締結固定されている。各接続ボルト９
は保持プレート５側のボルト孔を貫通し、ブラケット７
に削成されたねじ孔に螺合している。以上のような構造
の貯蔵設備の接続ボルト９を取り外すには、一般的には
図８に示すような取り外し工具１０が使用される。即
ち、ハンドル１１の着いた延長アーム１３の先端にソケ
ットレンチ１５を取り付け、貯蔵プール３の水面３ａよ
り上方にいる作業員が、延長アーム１３の基端を操作し
（必要によりクレーン等により上下方向に保持す
る。）、接続ボルト９の頭部にソケットレンチ１５を嵌
合し、ハンドル１１を操作して接続ボルト９を緩め、除
去する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】而して、前述のように
接続ボルト９が固着している場合には、次のような問題
が発生し、ボルトの取り外しが出来なくなる。 （１）強力なトルクでハンドル及び延長アームを回す
と、ボルトに強度以上の力が作用してボルト９が途中で
ねじ切れて切断され、切れたボルト部分がブラケット７
に残る。この場合、ブラケット７と保持プレート５との
分離が困難になったり、ブラケット７を再使用するには
残ったボルト部分の除去が必要になる。 （２）通常の人手作業によるボルトの除去作業も、ボル
ト９のある位置が、水面３ａより１０数メートル下方位
置にあるため行えない。 （３）ドリルを使用した機械加工も、ボルトの材質が難
切削材であるためと、加工されるボルトのある部分が水
深１０数メートルの位置のため加工反力を受けにくく、
加工が困難である。 （４）貯蔵プール３の水は、使用済燃料の貯蔵時の放射
線遮蔽機能を具備する必要があり、加工時に汚染すると
その機能の維持に支障を来すから許されない。従って、
本発明は、前述のような固着ボルトを大きな加工反力等
を生ぜずに容易に除去し得、且つ外部に加工屑等を飛散
して貯蔵プール水等の周囲の汚染を生じない水中構造物
の固着ボルト除去装置を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明によれば、原子炉の使用済燃料貯蔵設備など
の水中構造物の固着ボルトを除去する装置は、加工方法
として加工反力がほとんど無い放電加工を使用すること
とし、水面上から吊り下げられる案内装置、その案内装
置の下端に取り付けられる放電加工装置及び前記水面上
の適所に配置され該放電加工装置に連絡する遠隔操作装
置を有して構成され、その放電加工装置は、前記案内装
置に固定され位置決め装置を備えた上フレームと、該上
フレームの下方に位置し該上フレームに枢動自在に取り
付けられた下フレームと、該下フレームに可動に支持さ
れ前記位置決め装置に整列して上下される中空円筒形放
電電極とを有して構成され、更に前記放電電極の中空部
の下端が回収ホースを介して遠隔操作装置の吸引ポンプ
に連絡している。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の実施形態を説明する。図１に全体構成を示す固着ボ
ルト除去装置２０は、前述のような使用済燃料貯蔵設備
の保持プレート５とブラケット７を接続する接続ボルト
９のうち固着したボルトを除去するものである。固着ボ
ルト除去装置２０の全体構成は、図示しないクレーン等
により垂下保持される案内装置２１、貯蔵プール３に隣
接するコンクリート床上に配置される遠隔操作装置３０
及び案内装置２１の下端に取り付けられる放電加工装置
４０を有する。遠隔操作装置３０は、放電加工用電源３
１、制御盤３３、監視用モニタ３５、加工屑や加工廃液
の吸引回収用ポンプ３７等から構成され、詳細が後述さ
れる放電加工装置４０に対し、電源３１がパワーケーブ
ル２３を介し、制御盤３３が制御ケーブル２５を介し、
そしてポンプ３７が回収ホース２７を介しそれぞれ連絡
している。

【０００７】次に図２乃至図４を参照して放電加工装置
４０の構造を説明する。放電加工装置４０の上フレーム
４１は、上述のように垂下保持される案内装置２１の下
端に固定して取り付けられ、これは上下方向に延びる旋
回軸４３を回転自在に支持し、更に旋回シリンダ４５を
固定的に支持している。旋回シリンダ４５を駆動するた
めのエアホース４７が部分的に図示されているが、これ
は上フレーム４１にホースホルダー等により固定され、
図１の遠隔操作装置３０に連絡している。前述の旋回軸
４３と旋回シリンダ４５の関係が特に図３に明示されて
いる。即ち、旋回シリンダ４５のピストンロッドの先端
にはラック４９が取り付けられ、これは旋回軸４３の上
端部に取り付けられた歯車５１に噛み合っている。旋回
シリンダ４５は、前述したエアホース４７を介して給排
される圧縮空気により作動されるが、その作動速度はス
ピードコントローラ５４によって制御される。例えば、
圧縮空気によりピストンロッドが押し出されれば、図４
においてラック４９は左方向に動き、歯車５１即ち旋回
軸４３を反時計方向に旋回させ、反対にピストンロッド
が引き込まれれば、同様の原理で旋回軸４３は時計方向
に旋回される。

【０００８】特に図２を参照するに、上フレーム４１の
下面には除去すべき接続ボルト９に整列される円筒形状
の位置決めガイド５３が配設され、この開口に臨んで位
置決めカメラ５５が設けられている。位置決めカメラ５
５は水面より上方にある監視用モニタ３５に連絡してお
り、位置決めが遠隔で行えるようになっている。位置決
めガイド５３の下面にはスポンジパッド５７が設けら
れ、位置決め時の衝突緩衝に供され、ブラケット７に大
きな力が作用するのを防止する。このような位置決めガ
イド５３、位置決めカメラ５５及びスポンジパッド５７
は、位置決め装置を形成している。更に、制御ケーブル
２５用の中継ボックス５９が取り付けられている。

【０００９】前述のように回転駆動される旋回軸４３の
下端部には、特に図４に明らかなように、一対のガイド
６１及び上下シリンダ６３からなる上下駆動機構を介し
て下フレーム７１が取り付けられている。上下シリンダ
６３は前述の旋回シリンダ４５と同様に圧縮空気の給排
により伸縮駆動されるから、下フレーム７１は、図２及
び図４に示す実線位置と図３に示す２点鎖線位置との間
で９０度旋回すると共に上下方向に、即ち上フレーム４
１に対して接近離隔する方向に移動される。そして、下
フレーム７１の上面には、一対の接続ボルト９を取り囲
む大きさの遮断ボックス７５が設けられ、その中に位置
するように一対の貫通孔７３が穿設されている。貫通孔
７３の中心間距離と、接続ボルト９のピッチは一致して
いる。更には、特に図２に明らかなように、下フレーム
７１には上下モータ８１が取り付けられ、軸受８３を介
して支持された送りねじ８５がカップリング８７を介し
て上下モータ８１の出力軸に動力伝達的に連絡してい
る。送りねじ８５の先端即ち下端には端末プレート８９
が固定され、更に端末プレート８９の上方で送りねじ８
５に螺合した送りナット９１は、上下ステージ９３に取
り付けられている。又、上下ステージ９３はポテンシオ
メータ９５に連絡している。このような上下モータ８１
乃至ポテンシオメータ９５は後述する放電加工電極の送
り機構を形成している。即ち、上下モータ８１により送
りねじ８５が回転されると、送りねじ８５が取り付けら
れた上下ステージ９３が図において上下方向に動き、支
持する放電加工電極を移動する。上下ステージ９３即ち
放電加工電極の位置は、ポテンシオメータ９５により検
出される。尚、特に図４に明示されるように、送りねじ
８５の両側にはリニアガイド９７が設けられ、上下ステ
ージ９３の移動を安定的且つ滑らかに案内していて、送
りねじ８５には余分な力が作用しない。

【００１０】図２を参照するに、上下ステージ９３には
中空の支持パイプ１０１の下端が固定され、支持パイプ
１０１は下フレーム７１の貫通孔７３に選択的に取り付
けられる樹脂製ガイドカラー１０３を介して摺動自在に
支持される。更に、支持パイプ１０１の上端には、絶縁
カラー１０５を介して電極ホルダー１０７が取り付けら
れ、電極ホルダー１０７には中空管形状のカーボン製放
電電極１０９が上方に突出して取り付けられる。放電電
極１０９の内径は接続ボルト９の外径より小さく、その
外径は接続ボルト９の外径より大きい。又前述のパワー
ケーブル２３に電気的に連絡する導通ケーブル１１１が
電極ホルダー１０７に接続して遮断ボックス７５の中に
設けられている。本実施形態の除去装置では、固着した
接続ボルト９は一本づつ除去するようになっており、２
個の貫通孔７３には支持パイプ１０１が選択的に挿入さ
れ、使用されていない貫通孔７３には取り外し自在の蓋
（図示されていない。）が取り付けられる。更に、遮断
ボックス７５の中には、ストッパ７７が設けられ、その
外側には水中カメラ７９（図３及び図４参照）が設けら
れている。

【００１１】再び図２を参照するに、上下ステージ７３
の下面に支持パイプ１０１の下端開口を被うマニホール
ド２９が設けられ、これは回収ホース２７を介して吸引
ポンプ３７（図１参照）に連絡している。一方、図１に
示す制御ケーブル２５は、放電加工装置４０の中継ボッ
クス５９に水中コネクタで一旦接続し、中継ボックス５
９に供給されるパージエアと共にそこから各電気部品へ
分岐する。パージエアと共に各電気部品に制御ケーブル
２５を接続することで、水深十数メートルにおいて、水
の侵入を防止して装置の信頼性を向上している。

【００１２】次に上述の構成を有する固着ボルト除去装
置２０を用いて、固着した接続ボルト９を除去する手順
を説明する。先ず図１に示すように、下部に放電加工装
置４０を取り付けた案内装置２１を図示しないクレーン
などを使用して目的とする接続ボルト９の上にセットす
る。その際、下フレーム７１等は旋回軸４３及び旋回シ
リンダ４５などを作動させて図３の２点鎖線位置にして
おく。目的位置の接続ボルト９等は、照明付きの水中カ
メラ７９などで把握される。位置決めガイド５３が目的
の接続ボルト９の直上にきたか否かは、位置決めカメラ
５５を通して監視用モニタ３５上で確認される。水平方
向の位置決めができたら、案内装置２１をそのまま下降
させれば、放電加工装置４０の上フレーム４１が図２に
示す状態で保持プレート５上に載る。しかる後に、旋回
軸４３、旋回シリンダ４５、ラック４９，歯車５１を前
述のように作動させて、下フレーム７１を９０度旋回さ
せ、図２及び図４の実線位置に動かす。更に、上下シリ
ンダ６３を駆動して下フレーム７１を引き上げれば、こ
れは上フレーム４１に近づき、ストッパ７７がコ形断面
のブラケット７の天板下面に当たる。このようにして取
付が完了する。

【００１３】次に接続ボルト９の除去手順を図２乃至図
５を参照しながら説明する。上下モータ８１を駆動して
前述した要領で放電加工電極１０９を接続ボルト９に下
側から接近させる。この状況が図５の（ａ）に概念的に
示されている。電源３１から放電加工電極１０９に給電
する。図５の（ｂ）に示すように、放電加工電極１０９
が接続ボルト９に接触してアークが発生し、放電加工が
始まる。放電加工電極１０９の位置は、前述のようにポ
テンシオメータ９５を介して制御盤３３で把握され、放
電加工電極１０９を徐々に上昇させていけば、図５の
（ｃ）に示すように接続ボルト９の周囲のねじ部は溶融
していき、ブラケット７から切り離される。このよう
に、放電加工が進んでいくと、加工屑が発生するが、ポ
ンプ３７を作動させ、支持パイプ１０１，マニホールド
２９，回収ホース２７を経由して加工水流と共に吸引除
去される。万一、加工屑が吸引できずに放電加工電極１
０９の外側に落下しても、遮断ボックス７５内に落ち、
１００％の回収が可能で、貯蔵プール３内の水は汚染し
ない。加工完了は前述したように、制御盤３３により放
電加工電極１０９の送り量から判断されるが、水中カメ
ラ７９により遮断ボックス７５に設けた透明アクリル窓
を介して確認される。そして、前述の取り付け手順を遡
行することにより、接続ボルト９を放電加工装置４０と
共に回収する。

【００１４】尚、前述の実施形態では、固着した接続ボ
ルト９を除去する固着ボルト除去装置４０について説明
したが、ボルトの下穴加工中に折損したドリルの除去に
も本発明は適用できる。即ち、図６を参照するに、符号
６は保持プレート５及びブラケット７に残された折損ド
リルであり、その除去装置１４０は次のように構成され
る。即ち、固着ボルト除去装置４０の位置決めガイド５
３及びスポンジパッド５７の代わりに、上側遮断ボック
ス１４１，ホルダ１４３及びスプリング１４５が使用さ
れる。除去装置１４０のその他の構成部材は全て固着ボ
ルト除去装置４０と同じであるが、図６においては主要
部のみ符号を付している。除去装置４０の取付、取り外
し及び放電加工電極１０９による加工は同じであるの
で、説明は割愛する。ドリル６は、接続ボルト９と同様
にブラケット７から切り離され、遮断ボックス７５の中
に落下し、回収される。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
水中構造物である使用済燃料貯蔵設備の固着された接続
ボルトや折損ドリルも放電加工により大きな加工反力を
生ずることなく、又加工屑も飛散することなく、遠隔操
作により効率的に切断、除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の全体配置を示す全体図であ
る。

【図２】前記実施形態の要部を示す立断面図である。

【図３】図２のIII−IIIに沿う平断面図である。

【図４】図２に対応する側面図である。

【図５】前記実施形態の作用を説明する概念図である。

【図６】前記実施形態の一部を改変した改変実施形態の
立断面図である。

【図７】本発明が適用される水中構造物の一例を示す部
分平面図である。

【図８】前記水中構造物のボルトを取り外す状態を示す
全体図である。

【符号の説明】

５ 保持プレート ７ ブラケット ９ 接続ボルト ２０ 固着ボルト除去装置 ２１ 案内装置 ２３ パワーケーブル ２５ 制御ケーブル ２７ 回収ホース ３０ 遠隔操作装置 ３１ 電源 ３３ 制御盤 ３５ モニタ ３７ 吸引ポンプ ４０ 放電加工装置 ４１ 上フレーム ４３ 旋回軸 ４５ 旋回シリンダ ５３ 位置決めガイド ５５ 位置決めカメラ ６１ ガイド ６３ 上下シリンダ ７１ 下フレーム ８１ 上下モータ ８５ 送りねじ ９３ 上下ステージ ９５ ポテンシオメータ ９７ リニアガイド １０１ 支持パイプ １０９ 放電加工電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水面上から吊り下げられる案内装置、該
   案内装置の下端に取り付けられる放電加工装置及び前記
   水面上の適所に配置され該放電加工装置に連絡する遠隔
   操作装置を有し、該放電加工装置は、前記案内装置に固
   定され位置決め装置を備えた上フレームと、該上フレー
   ムの下方に位置し該上フレームに枢動自在に取り付けら
   れた下フレームと、該下フレームに可動に支持され前記
   位置決め装置に整列して上下される中空円筒形放電電極
   とを有することを特徴とする水中構造物の固着ボルト除
   去装置。
2. 【請求項２】 前記放電電極の中空部の下端が回収ホー
   スを介して前記遠隔操作装置の吸引ポンプに連絡してい
   ることを特徴とする請求項１記載の水中構造物の固着ボ
   ルト除去装置。