JP2004347349A - 水中解体装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】原子力発電所等から排出される放射能に汚染された管状構造物を水中で安全に効率よく切断して解体する。
【構成】水中解体装置は、水中で、管状構造物の下端を着脱自在に支持する回転テーブル１４と、中間部を回転自在に支持する中間支持体１６と、上端を押圧する上端抑え体８と、管状構造物を回転駆動する回転駆動部６と、エンドミル切断ユニット７とを備え、前記エンドミル切断ユニット７に設けたエンドミルバイト９は上下方向および水平方向に移動できるように設けられ、そのエンドミルバイト９により管状構造物３を周方向および軸方向に切断する。
【選択図】 図１
【構成】水中解体装置は、水中で、管状構造物の下端を着脱自在に支持する回転テーブル１４と、中間部を回転自在に支持する中間支持体１６と、上端を押圧する上端抑え体８と、管状構造物を回転駆動する回転駆動部６と、エンドミル切断ユニット７とを備え、前記エンドミル切断ユニット７に設けたエンドミルバイト９は上下方向および水平方向に移動できるように設けられ、そのエンドミルバイト９により管状構造物３を周方向および軸方向に切断する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は原子力発電所等の改修工事などにより発生する放射能汚染された管状構造物をプール等の水中で解体する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電所やその他の放射線を取り扱う施設では、配管やタンク、容器等の管状構造物が寿命時期に達したとき、または劣化したときに交換等の改修工事が行われる。解体されたそれら管状構造物の切断片は放射能が安全レベルに低下するまで、特別な貯蔵所に長期間貯蔵される。
【０００３】
貯蔵は周囲に放射能が漏洩しない材料もしくは構造の容器内に収容して行われるが、その際、規定容積の容器内に効率よく収容するため、管状構造物は出来るだけ細かく解体される。管状構造物を解体する際には作業環境が放射能に曝されないようにプール等の水中で行われ、例えばガス切断、プラズマ切断、放電加工を利用した切断等の方法で解体される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしガス切断やプラズマ切断による解体方法では、切断時の溶融金属で生成されるドロスの付着が障害になる事が多く、作業中断や、綺麗に切断されないために解体物の処理がしにくいという問題がある。さらにガスの火口やトーチ、プラズマ用電極等の消耗部品は定期的に交換する必要があるが、従来の解体装置ではそれらの交換作業時に被爆しやすいという問題もあった。
【０００５】
一方、一般的な機械加工の分野ではエンドミルを使用した加工法がある。エンドミルは回転するエンドミルバイトで加工物を切削加工するもので、一般にはフライス、マシニングセンター等の工作機械に取り付け、加工物の正面や側面の切削加工、段加工、溝切削等を行う。しかしエンドミルを使用して放射能汚染された管状構造物を水中で効率よく切断加工する方法は知られていない。
【０００６】
そこで本発明は、従来の放射能汚染された管状構造物を解体する際の問題を解決することを課題とし、そのためのエンドミルを使用した新しい水中使用型の解体装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明は、放射能汚染された管状構造物３を水中で、支持して解体する装置であって、
水中に設置可能な装置架台２と、
その装置架台２上に配置され、その軸線が重力方向に位置されて管状構造物３の下端部外周を着脱自在に支持する下部支持部１５を有する回転テーブル１４と、
回転テーブル１４に連結され、その軸線の回りに回転駆動する回転駆動部６と、
回転テーブル１４上に支持された管状構造物３の軸線方向の中間部の外周を着脱自在に且つ、その管状構造物を軸線の回りに回転自在に支持する中間支持体１６と、
回転テーブル１４上に支持された管状構造物３の上端面を下方に着脱自在に押圧支持する上端抑え体８と、
エンドミルバイト９を前記軸線に直交して水平に保持すると共に、そのエンドミルバイト９を上下方向および前記軸線に直交する水平方向に駆動するエンドミル切断ユニット７と、を備え、
エンドミルバイト９により、水中で管状構造物３を周方向および軸線方向に切断するように構成された水中解体装置である（請求項１）。
【０００８】
上記構成において、回転テーブル１４に支持された管状構造物３の外周に孔を穿設する穴開けユニット５を設けることができる（請求項２）。
【０００９】
上記構成において、前記上端抑え体８は管状構造物３を上方から覆うようにして抑える抑えプレート４６を有し、その抑えプレート４６にエンドミルバイト９が上下に通過できるスリット４８を設けることができる（請求項３）。
【００１０】
上記いずれかの構成において、水中にある前記エンドミルバイト９を遠隔操作により交換する交換ユニット７０を設けることができる（請求項４）。
【００１１】
上記構成において、前記交換ユニット７０は、バイト支持体１０との間でエンドミルバイト９を交換する交換機構７１と、交換機構７１との間でエンドミルバイト９の送受を行うバイト送受体７２と、バイト送受体７２の水平移動および垂直移動を行う移送装置７３を備えることができる（請求項５）。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面により説明する。図１は本発明に係る解体装置の正面図、図２は図１の右側面図（一部省略）、図３は図１の平面図である。これらの図において、解体装置１はその回転部分その他が防水型であり、それが水中に設置可能な装置架台２を備えている。装置架台２は、解体する管状構造物３を水中で安定して保持できるように、装置全体の重心が下方になるように設計される。そして解体装置１を例えばプール等の水中に沈めた際に装置架台２の底部がプールの底面に安定な状態で接する。なお図示の例は管状構造物３として八角形の金属筒を解体する場合を示している。
【００１３】
装置架台２には管状構造物３を支持する支持部４と、管状構造物３に穴を開ける穴開けユニット５（図３）と、穴を開けた管状構造物３を回転駆動する回転駆動部６と、エンドミル切断ユニット７と、管状構造物３を上方から抑える上端抑え体８（図３）とを備えている。
そのエンドミル切断ユニット７にはエンドミルバイト９と、エンドミルバイト９を着脱自在に支持するドリルチャック式のバイト支持体１０と、バイト支持体１０を回転軸に支持固定するスピンドル３５と、そのスピンドル３５を水平方向に前進、後退させる水平駆動部１１と、そのスピンドル３５のバイト支持体１０を回転駆動する回転駆動部１２と、スピンドル３５を昇降する昇降駆動部１３が設けられる。なお図１には煩雑さを避けるため穴開けユニット５と上端抑え体８が省略されている。
【００１４】
支持部４は下部支持部１５と中間支持体１６を有している。下部支持体１５は管状構造物３の底部を支持する回転テーブル１４と、その回転テーブル１４の上面に１２０度間隔で設けられた３つのチャック１５ａにより構成され、管状構造物３の下部、特にその下端部分を、チャック駆動部１５ｂにより周囲から中心に向かって把持して支持するようになっている。
【００１５】
回転テーブル１４の下面中央部に回転駆動部６の駆動軸が連結される。回転駆動部６はモータと減速ギア機構を有し、その減速ギア機構の主力軸である駆動軸の中間部は、装置架台２の一部を構成するフレーム２ａに設けた軸受部１７で軸支される。そして回転テーブル１４の回転角度を検出するために、リミットスイッチや近接スイッチ等の回転位置検出手段１４ａが２つ設けられる。この回転位置検出手段１４ａは水上または陸上に設置された制御部（図示せず）に接続され、回転テーブル１４の回転位置制御に利用される。なお回転駆動部６の駆動方向は一方向でもよいが、場合によっては正逆回転式とすることもできる。
【００１６】
中間支持体１６は管状構造物３の中間部外周を着脱自在に支持するもので、回転テーブル１４の軸線の周囲に１２０度間隔で配置される。これら中間支持体１６は装置架台２のフレーム２ａから立設した３つの支柱１８と、各支柱１８にそれぞれ２つずつ上下に設けた空圧式等の往復駆動するシリンダ１９と、各シリンダ１９の駆動軸の先端に設けたローラ２０とを有している。そして各シリンダ１９に所定圧を加えることにより、そのローラ２０で管状構造物３の中間外周を三方から均等に押圧して支持できると共に、管状構造物の回転を許容するようになっている。
【００１７】
エンドミル切断ユニット７はユニット化されている。図２に示すように、装置架台２から支柱２１が立設しており、その支柱２１の途中に設けた固定部材２２にネジ棒２３の下端が軸支され、そのネジ棒２３は上方に延長して減速ギア機構を有する回転駆動部２４の駆動軸に連結される。またネジ棒２３にはナット部材２５が螺着され、そのナット部材２５に昇降台２６が連結される。
【００１８】
また支柱２１には上下方向に２本のガイド棒２７が固定され、各ガイド棒２７に昇降台２６が案内されている。そして回転駆動部２４により前記ネジ棒２３が回転すると、昇降台２６が２本のガイド棒２７にガイドされて昇降する。そしてこれらネジ棒２３、回転駆動部２４、ナット部材２５、昇降台２６、ガイド棒２７、ナット部材２８等で前記昇降駆動部１３を構成する。
【００１９】
そして、その昇降台２６の上に前記スピンドル３５および前記水平駆動部１１が設けられる。水平駆動部１１は回転駆動部２９と、回転駆動部２９の駆動軸に連結したネジ棒３０と、ネジ棒３０の両端部を回転自在に支持する２つの軸受部３１と、ネジ棒３０に螺着したナット部材３２と、ナット部材３２に連結した移動体３３と、移動体３３を案内させる２本のレ−ル３４を備えている。
【００２０】
移動体３３上にはスピンドル３５が設けられ、そのスピンドル３５の回転軸がベルト３６を介して高速回転する駆動モータ３７に連結される。そしてこれらスピンドル３５と駆動モータ３５により前記回転駆動部１２が構成される。そして前述の如く、そのスピンドル３５の回転軸にバイト支持体１０が連結される。
【００２１】
バイト支持体１０は前記のようにドリルチャック式とされ、スピンドル３５に直結されて高速回転し、水平駆動部１１により前進または後退を行う。また、スピンドル３５は昇降駆動部１３により上下方向に移動する。
【００２２】
次に、管状構造物３に穴を開ける穴開けユニット５は、図３に示すように、装置架台２から立設した中空状の支柱４０と、支柱４０の内部に配置した液圧式、気圧式または電動式で駆動する昇降駆動部（図示せず）と、その昇降駆動部の駆動軸に連結した回転駆動部４１と、回転駆動部４１の駆動軸に連結したドリルチャック４２とドリルチャックに把持したドリル４３を備えている。なお回転駆動部４１にはドリル４３を前進または後退する機能が内蔵されている。
【００２３】
次に、穴開けユニット５の側方（図３では下方）には管状構造物３を上方から抑える上端抑え体８が示されている。
この上端抑え体８は、装置架台２から立設した支柱４４と、支柱４４に昇降自在に設けた抑え梁４５と、抑え梁４５にボールジョイントと皿バネを介して連結された板状の抑えプレート４６とを備えている。このように抑え梁４５に抑えプレート４６をボールジョイントと皿バネからなる連結部材４７で連結することにより、管状構造物３の上面が傾斜していても抑えプレート４６がそれに追従して確実に管状構造物３の上面を押圧することができる。
【００２４】
なお抑えプレート４６には周縁から中心に向かって１本のスリット４８が形成され、エンドミルバイト９で管状構造物３を切断する際に、図４に示す如く、最初にエンドミルバイト９をこのスリット４８に差し込んで切断開始位置として位置決めできるようになっている。
【００２５】
図４は上端抑え体８で管状構造物３の上面を抑え、その管状構造物３にエンドミルバイト９を近づけた状態を示す平面図、図５はそのＡ−Ａ断面略図である。なお理解を容易にするために、これらの図には上端抑え体８の説明に関係ない部分は、例えば穴開けユニット５等は省略してある。
【００２６】
図５に示すように、上端抑え体８を構成する支柱４４は筒状とされ、その内部に気圧式等で駆動するシリンダ等からなる細長い昇降駆動部４９が設けられ、その支柱４４の上部外周には、９０度の範囲で上下方向に延長する緩やかな螺旋状の図示しない螺旋スリットが形成され、その下端から上下方向に縦スリット５０が形成され、その螺旋スリットおよび縦スリット５０に抑え梁４５の根元部が案内され、その抑え梁４５の端部が昇降駆動部４９の駆動軸と連結される。昇降駆動部４９は抑え梁４５を管状構造物３の高さに合わせて上下移動させる。そして、昇降駆動部４９により抑え梁４５を図４の待機位置である最上位の位置から下降させると、図示しない螺旋スリットに案内されて、図４の位置に回動しつつ下降する。次いで、抑え梁４５は縦スリット５０に案内されて図４の回転角度を保持した状態で下降し、抑えプレート４６により管状構造物３の上面を下方に押さえつけるものである。
【００２７】
次に図１〜図５を参照しながら、本発明の解体装置１により管状構造物３を解体する方法を説明する。解体には各種の方法があるが、ここでは管状構造物３の側面を胴切断する方法と縦切断する方法について説明する。
【００２８】
（胴切断方法）
先ず、本発明の解体装置１をプール等の水中の所定位置に設置する。次に図１のようにクレーン等の吊り具６０で管状構造物３を水中に吊り降ろし、支持部４に支持する。すなわち管状構造物３の底部を下部支持体１５の回転テーブル１４の上に載置して、チャック１５ａでその下端部分を周囲から支持し、更に３つの中間支持体１６のシリンダ１９を駆動し、ローラ２０で管状構造物３の中間側部を三方から押圧して支持する。
【００２９】
次に、図３に示す穴開けユニット５におけるドリル４３の高さを胴切断位置に調整する。すなわち前記のように支柱４０の内部に設けた昇降駆動部を駆動し、回転駆動部４１を上下移動して高さ調整する。次に回転駆動部４１を駆動し、そのドリルチャック４２に把持したドリル４３で管状構造物３の胴切断位置に横方向から穴を開ける。例えば管状構造物３が筒状の場合、その側壁を貫通する穴を開ける。
【００３０】
次に回転駆動部６を駆動して回転テーブル１４を回転し、管状構造物３を図３の位置から図４の位置まで回転する。この状態で前記のようにして開けた穴がエンドミル切断ユニット７のエンドミルバイト９の先端に対向する位置に移動する。一方、エンドミル切断ユニット７における昇降駆動部１３を駆動してバイト支持体１０の高さを切断開始位置に調整する。
【００３１】
上記のようにして管状構造物３に開けた穴とエンドミルバイト９の高さを一致させた後、水平駆動部１１を駆動してバイト支持体１０を前進し、エンドミルバイト９を管状構造物３の穴に挿入する。この状態で管状構造物３の胴切断操作の準備が完了する。そこで回転駆動部１２を駆動してスピンドルを回転し、エンドミルバイト９を高速回転すると共に、前記支持部４における回転駆動部６を駆動し、回転テーブル１４上の管状構造物３を３６０度回転することにより胴切断が完了する。
【００３２】
胴切断した管状構造物３はそのままクレーン等の吊上げ手段で水中から運び出すことができるが、更に、その分割部分を次に説明する縦切断方法により分割して細分化することができる。
【００３３】
（縦切断方法）
管状構造物３を縦切断するには、先ず図４、図５に示す如く、昇降駆動部４９を駆動して抑え梁４５を下降させると共に、９０度回転させて、その先端の抑えプレート４６により管状構造物３の上面を押圧する。これによって管状構造物３は上下部分を安定に支持もしくは保持され、縦切断に際してぐらつかない状態になる。
【００３４】
一方、エンドミル切断ユニット７のエンドミルバイト９の初期高さ（切断開始位置より僅かに上方の位置）は、昇降駆動部１３を駆動してバイト支持体１０の高さを調整することによって行う。次に、水平駆動部１１を駆動してスピンドル３５を前進し、エンドミルバイト９を管状構造物３の切断開始点の上方に前進する。この状態で管状構造物３の縦切断の準備が終了する。
【００３５】
そこでスピンドル３５の回転駆動部１２を駆動して、エンドミルバイト９を高速回転し、昇降駆動部１３を駆動してエンドミルバイト９を徐々に下降させていくことにより、エンドミルバイト９は抑えプレート４６のスリット４８を通過して縦切断を開始する。そしてエンドミルバイト９が管状構造物３の下端部に達したとき、縦切断操作が完了する。次いで、スピンドル３５を上昇させると共に、抑えプレート４６を上昇させる。そして、回転テーブル１４を所定角度回転させ、その位置で前記同様に縦切断を行う。このような縦切断を繰り返すことにより、管状構造物９の水中解体を終了する。
【００３６】
このような本発明の解体装置１に用いられるエンドミルバイト９は、耐磨耗性の高強度鋼材で作ることができる。しかしながら、その使用条件は極めて過酷で消耗が激しいため、それを定期的に交換する必要がある。しかし使用済みのエンドミルバイト９、それを支持するバイト支持体１０や近傍の各機器類には安全レベル以上の放射性物質に汚染されている場合が多いので、その交換作業は遠隔操作により水中で行うことが望ましい。
【００３７】
図６は本発明に係るエンドミルバイトの交換ユニット７０を用い、エンドミル切断ユニット７に装着されたエンドミルバイト９を水中１００で交換する状態を示す全体図、図７は交換ユニット７０を構成する交換機構７１の平面図、図８は図７のＢ−Ｂ矢視図である。
この交換ユニット７０は、エンドミルバイト９の交換の際に、図６、図７の位置に配置され、それ以外のときには、上方に取り除かれる。或いは図７において、レール８７ａ上を後部に移動待避するように構成することもできる。この交換ユニット７０は、交換機構７１（図６）、バイト送受体７２および移送装置７３を備える。
【００３８】
交換機構７１は、図６〜図８に示す、門形フレーム７８を有し、それを装置架台２上に着脱自在に立設することができ、その門形フレーム７８に図８に示す移動梁８８が昇降自在に案内され、それが昇降駆動部８９により昇降する。その移動梁８８には、図７に示す一対の支持アーム７６と、水平ストッパ７９が夫々水平に突設されている。一対の支持アーム７６は先端に向かって互いに近接する台形状に形成され、その頂辺位置に両支持フレーム７６間を連結する連結棒７７が配置され、その連結棒７７と水平ストッパ７９間にバイド旋回部７４の主要部が軸支され、それが図６の実線の水平位置から鎖線の垂直位置に回動自在に配置されている。
このバイト旋回部７４の上方にはバイト送受体７２を有するバイトの移送装置７３が配置されている。
【００３９】
図６に示す移送装置７３は、架台上を走行する自走装置またはクレーンや走行装置による他動装置によって水平方向に移動可能とされ、それに連結したバイト送受体７２は移送装置７３の内部に設けた駆動部により垂直方向に伸縮自在とされる。バイト送受体７２は筒状に形成され、その先端部に電磁ホルダー７２ａが設けられる。電磁ホルダー７２ａはエンドミルバイト９を挿入可能とされ、非通電時に挿入したエンドミルバイト９を通電締め付けて把持し、非通電時にそれを解放するようになっている。
【００４０】
次に、この移送装置７３の下方に配置されるバイト旋回部７４は、水平ストッパー７９の先端部に設けた支点ピン８０と、支点ピン８０に回転自在に連結したコ字型の支持ブラケット８１と、水平ストッパ７９から垂直に延長した垂直ストッパー８２と、前記連結棒７７に一方の端部が回転自在に連結されたシリンダー等のスイング駆動部８３と、スイング駆動部８３の駆動軸から延長する二股のアーム部材８４を備えている。
【００４１】
バイト把持部７５は、前記アーム部材８４の先端部に連結された支持ピン８５と、支持ピン８５に回転自在に支持された電磁ホルダー８６と、前記門型フレーム７８の脚部８７間に昇降自在に支持された細長い移動梁８８と、移動梁８８を上下方向に移動する昇降駆動部８９と、移動梁８８に沿ってスライド自在に支持された一対の把持体９０と、把持体９０の間隔を拡大または縮小してその開放状態と把持状態を切り替える拡縮駆動部９１を備えている。
【００４２】
なお図７において、門型フレーム７８の各脚部８７から横方向に延長する一対の細長いレール８７ａは、交換機構７１の門型フレーム７８及びそれに固定付属する機構を不要時後部に移動待避するレールである。（移動機構省略）
【００４３】
電磁ホルダー８６はエンドミルバイト９を通電時に把持し、非通電時にそれを解放するように構成されている。昇降駆動部８９は例えば気圧式のシリンダまたは電動式の回転駆動装置により構成され、その駆動軸８９ａは門型フレーム７８の横部材９２を貫通し、その先端が移動梁８８に連結される。移動梁８８は中空状に形成され、その内部にネジ棒（図示せず）が回転自在に支持される。
【００４４】
移動梁８８に設けたネジ棒には図示しない右ネジのナット体と左ネジのナット体が螺着され、それらナット体が移動梁８８の長手方向に移動自在に案内されると共に、それらが把持体９０にそれぞれ連結される。またネジ棒の端部に減速ギア付きの可逆回転式モータからなる拡縮駆動部９１の駆動軸が連結され、その拡縮駆動部９１を正回転または逆回転することにより、各ナット体に連結した把持体９０の間隔が拡大または縮小される。
【００４５】
次に上記交換ユニット７０を用いてエンドミル切断ユニット７に装着したエンドミルバイト９を交換する方法を説明する。先ず交換ユニット７０をクレーン等により水中に降ろし、図６のようにエンドミル切断ユニット７に対向配置する。交換ユニット７０の位置決めと安定化を図るために、例えばエンドミル切断ユニット７の装置架台２に一対の挿入孔を設けておき、その挿入孔に交換ユニット７０の門型フレーム７８（図８）の両方の脚部８７を挿入する方法を採用することができる。
【００４６】
ここでスイング駆動部８３と電磁ホルダー８６の関係について説明しておく。スイング駆動部８３の駆動軸が中間位置まで伸張（前進）しているときは、エンドミルバイト９を把持する電磁ホルダー８６が図６に示す水平状態になり、その側面は水平ストッパーで位置決めされる。そしてスイング駆動部８３の駆動軸がさらに伸張すると電磁ホルダー８６は図６の右方向に所定距離だけ前進する。逆にスイング駆動部８３の駆動軸が縮小（後退）すると、電磁ホルダー８６は所定距離だけ後退した後、支点ピン８０を中心に回転して図６に示すように鎖線の垂直状態になり、その側面が垂直ストッパー８２で位置決めされる。
【００４７】
（使用済みのエンドミルバイトの回収）
先ず遠隔操作によりスイング駆動部８３を駆動して、その駆動軸を最大に伸張すると、電磁ホルダー８６が水平状態で前進し、その把持部にバイト支持体１０に支持されたエンドミルバイト９の先端部が挿入される。次に、バイト支持体１０を把持体９０で把持し、エンドミル回転モータを低速寸動回転させ、バイト支持体１０のドリルチャックを解放する。次に、電磁ホルダー８６に通電してエンドミルバイト９を把持する。
【００４８】
その状態でスイング駆動部８３を駆動してその駆動軸を縮小させると、電磁ホルダー８６に把持されたエンドミルバイト９がバイト支持体１０から引き抜かれる。さらにスイング駆動部８３の駆動軸を縮小すると、電磁ホルダー８６が垂直に回転してその側面が垂直ストッパー８２に接触して位置決めされる。
【００４９】
次に図６に示す移送装置７３を横移動してバイト送受体７２の電磁ホルダー７２ａを前記電磁ホルダー８６の上方位置に合わせる。そして移送装置７３の駆動部を操作してバイト送受体７２を下降し、電磁ホルダー８６に把持されたエンドミルバイト９の先端部をバイト送受体７２の電磁ホルダー７２ａに挿入する。
【００５０】
次に、バイト旋回部７４の電磁ホルダー８６を非把持状態にすると共に、バイト送受体７２の電磁ホルダ７２ａを把持状態にする。次いで移送装置７３の駆動部を操作してバイト送受体７２を上昇すると、エンドミルバイト９はバイト送受体７２に従って上昇する。次に移送装置７３を横移動してエンドミルバイト９を所定の収容容器内に回収する。
【００５１】
（新しいエンドミルバイトの装着）
先ず、電磁ホルダー８６を非把持状態とすると共に、スイング駆動部８３を伸縮して電磁ホルダー８６を垂直位置にし、バイト送受体７２の先端部の電磁ホルダー７２ａは把持状態としておく。次に新しいエンドミルバイト９を移送装置７３に設けたバイト投入部からバイト送受体７２内に投入すると、バイト送受体７２内を落下したエンドミルバイト９は電磁ホルダー７２ａの内部に保持される。なおエンドミルバイト９をバイト投入部に投入する際、その先端部が下になるようにする。次に移送装置７３を横移動してバイト送受体７２の電磁ホルダー７２ａを受け取り側の電磁ホルダー８６の上方に合わせる。
【００５２】
次に移送装置７３の駆動部を操作してバイト送受体７２を下降し、移送装置の電磁ホルダー７２ａの開口部と、バイト旋回部７４の電磁ホルダー８６の開口部をつき合わせた状態としてから電磁ホルダー７２ａを非把持状態にすると、それに保持されていたエンドミルバイト９の先端部が落下して電磁ホルダー８６内に進入する。そこで電磁ホルダー８６を把持状態にしてエンドミルバイト９を把持し、移送装置７３の駆動部を操作してバイト送受体７２を上昇する。
【００５３】
次にスイング駆動部８３を駆動してエンドミルバイト９を把持した電磁ホルダー８６を水平に回転し、さらに前進させてエンドミルバイト９の後端部をバイト支持体１０に挿入する。次に、バイト支持体１０を把持体９０で把持し、エンドミルモータを低速で寸動回転させ、バイト支持体１０のドリルチャックを締め付ける。次にバイト支持体１０の電磁チャックを把持状態とし、さらにスイング駆動部８３を縮小（後退）することにより、新しいエンドミルバイト９の装着操作が完了する。そこで交換ユニット７０を解体装置１から離反させ、所定位置に保管または待機させる。なお、煩雑になるので穴開けユニット５のドリル交換は、以上のエンドミルと同様に実施するため省略した。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように本発明に係る水中解体装置は、水中に設置可能な装置架台に、管状構造物を垂直に位置して、その下端を着脱自在に支持する回転テーブルと、その中間部を回転自在に支持する中間支持体と、管状構造物を回転駆動する回転駆動部と、管状構造物の上面を着脱自在に押圧支持する上端抑え体と、エンドミル切断ユニットとを備え、前記エンドミル切断ユニットに取り付けるエンドミルバイトが上下方向および水平方向に移動自在に設けられたことを特徴とする。
【００５５】
本解体装置によれば、原子力発電所等から排出される放射能に汚染された管状構造物をエンドミルバイトにより、水中で周方向および軸線方向に切断して解体できるようにしたので、安全に解体操作が実施できる。それと共に、綺麗に切断できるので後工程の取扱いが容易になる。即ち、中間支持体により管状構造物の中間部を回転自在に支持することにより、その周方向の切断を容易に行える。また上端抑え体により管状構造物を上から抑えた状態とすることによって、管状構造物をより安定な状態で縦切断操作等を行うことができる。
さらには、従来のガス切断やプラズマ切断による解体方法のように切断屑が周囲に飛散して解体操作を中断させるようなこともない。さらに管状構造物を胴切断や縦切断できるので、貯蔵効率が高くなるような形態に解体できる。
【００５６】
上記解体装置には、さらに管状構造物の外周に孔を穿設する穴開けユニットを設けることができる。このような穴開けユニットによりその穿孔作業を効率的に行い、次いで行うエンドミルバイトの作業時間を短縮できる。
【００５７】
上記上端抑え体の抑えプレートには、エンドミルバイトが上下に通過できるスリットを設けることができる。このような抑えプレートで管状構造物の上面を抑えると、管状構造物をより安定に支持できると共に、抑えプレートで抑えた状態のままエンドミルバイトがスリットを通過して縦切断できる。
【００５８】
さらに上記いずれかの解体装置において、水中にある前記エンドミルバイトを遠隔操作により交換する交換ユニットを設けることができる。このようなバイト交換ユニットを設けることにより、放射能汚染されたエンドミルバイトやバイト支持体等に直接触れたり接近することなく、使用済みのエンドミルバイトを新しいエンドミルバイトに安全に交換できる。
【００５９】
上記交換ユニットを設けた解体装置において、その交換ユニットには、バイト支持体との間でエンドミルバイトを交換する交換機構と、交換機構との間でエンドミルバイトの送受を行うバイト送受体と、バイト送受体の水平移動および垂直移動を行う移動装置を備えることができる。交換ユニットをこのように構成すると、地上または水上と水中との間におけるエンドミルバイトの受け渡し操作及び受け取り操作を効率よく且つ迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る解体装置の正面図。
【図２】図１の右側面図。
【図３】図１の平面図。
【図４】上端抑え体８で管状構造物３の上面を抑え、その管状構造物３にエンドミルバイト９を近づけた状態を示す平面図。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図。
【図６】本発明に係るエンドミルバイトの交換ユニット７０を用いてエンドミル切断ユニット７に装着されたエンドミルバイト９を水中１００で交換する状態を示す全体図。
【図７】交換ユニット７０を構成する交換機構７１の平面図。
【図８】図７のＢ−Ｂ矢視図。
【符号の説明】
１ 解体装置
２ 装置架台
２ａ フレーム
３ 管状構造物
４ 支持部
５ 穴開けユニット
６ 回転駆動部
７ エンドミル切断ユニット
８ 上端抑え体
９ エンドミルバイト
１０ バイト支持体
１１ 水平駆動部
１２ 回転駆動部
１３ 昇降駆動部
１４ 回転テーブル
１４ａ 回転位置検出手段
１５ 下部支持部
１５ａ チャック
１５ｂ チャック駆動部
１６ 中間支持体
１７ 軸受部
１８ 支柱
１９ シリンダ
２０ ローラ
２１ 支柱
２２ 固定部材
２３ ネジ棒
２４ 回転駆動部
２５ ナット部材
２６ 昇降台
２７ ネジ棒
２８ ガイド体
２９ 回転駆動部
３０ ネジ棒
３１ 軸受部
３２ ガイド体
３３ 移動体
３４ レ−ル
３５ スピンドル
３６ ベルト
３７ 駆動モータ
４０ 支柱
４１ 回転駆動部
４２ ドリルチャック
４３ ドリル
４４ 支柱
４５ 抑え梁
４６ 抑えプレート
４７ 連結部材
４８ スリット
４９ 昇降駆動部
５０ 縦スリット
６０ 吊り具
７０ 交換ユニット
７１ 交換機構
７２ バイト送受体
７２ａ 電磁ホルダー
７３ 移動装置
７４ バイト旋回部
７５ バイト把持部
７６ 支持アーム
７７ 連結棒
７８ 門型フレーム
７９ 水平ストッパー
８０ 支点ピン
８１ 支持ブラケット
８２ 垂直ストッパー
８３ スイング駆動部
８４ アーム部材
８５ 支持ピン
８６ 電磁ホルダー
８７ 脚部
８７ａ レール
８８ 移動梁
８９ 昇降駆動部
８９ａ 駆動軸
９０ 把持体
９１ 拡縮駆動部
９２ 横部材
１００ 水中
【発明の属する技術分野】
本発明は原子力発電所等の改修工事などにより発生する放射能汚染された管状構造物をプール等の水中で解体する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電所やその他の放射線を取り扱う施設では、配管やタンク、容器等の管状構造物が寿命時期に達したとき、または劣化したときに交換等の改修工事が行われる。解体されたそれら管状構造物の切断片は放射能が安全レベルに低下するまで、特別な貯蔵所に長期間貯蔵される。
【０００３】
貯蔵は周囲に放射能が漏洩しない材料もしくは構造の容器内に収容して行われるが、その際、規定容積の容器内に効率よく収容するため、管状構造物は出来るだけ細かく解体される。管状構造物を解体する際には作業環境が放射能に曝されないようにプール等の水中で行われ、例えばガス切断、プラズマ切断、放電加工を利用した切断等の方法で解体される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしガス切断やプラズマ切断による解体方法では、切断時の溶融金属で生成されるドロスの付着が障害になる事が多く、作業中断や、綺麗に切断されないために解体物の処理がしにくいという問題がある。さらにガスの火口やトーチ、プラズマ用電極等の消耗部品は定期的に交換する必要があるが、従来の解体装置ではそれらの交換作業時に被爆しやすいという問題もあった。
【０００５】
一方、一般的な機械加工の分野ではエンドミルを使用した加工法がある。エンドミルは回転するエンドミルバイトで加工物を切削加工するもので、一般にはフライス、マシニングセンター等の工作機械に取り付け、加工物の正面や側面の切削加工、段加工、溝切削等を行う。しかしエンドミルを使用して放射能汚染された管状構造物を水中で効率よく切断加工する方法は知られていない。
【０００６】
そこで本発明は、従来の放射能汚染された管状構造物を解体する際の問題を解決することを課題とし、そのためのエンドミルを使用した新しい水中使用型の解体装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明は、放射能汚染された管状構造物３を水中で、支持して解体する装置であって、
水中に設置可能な装置架台２と、
その装置架台２上に配置され、その軸線が重力方向に位置されて管状構造物３の下端部外周を着脱自在に支持する下部支持部１５を有する回転テーブル１４と、
回転テーブル１４に連結され、その軸線の回りに回転駆動する回転駆動部６と、
回転テーブル１４上に支持された管状構造物３の軸線方向の中間部の外周を着脱自在に且つ、その管状構造物を軸線の回りに回転自在に支持する中間支持体１６と、
回転テーブル１４上に支持された管状構造物３の上端面を下方に着脱自在に押圧支持する上端抑え体８と、
エンドミルバイト９を前記軸線に直交して水平に保持すると共に、そのエンドミルバイト９を上下方向および前記軸線に直交する水平方向に駆動するエンドミル切断ユニット７と、を備え、
エンドミルバイト９により、水中で管状構造物３を周方向および軸線方向に切断するように構成された水中解体装置である（請求項１）。
【０００８】
上記構成において、回転テーブル１４に支持された管状構造物３の外周に孔を穿設する穴開けユニット５を設けることができる（請求項２）。
【０００９】
上記構成において、前記上端抑え体８は管状構造物３を上方から覆うようにして抑える抑えプレート４６を有し、その抑えプレート４６にエンドミルバイト９が上下に通過できるスリット４８を設けることができる（請求項３）。
【００１０】
上記いずれかの構成において、水中にある前記エンドミルバイト９を遠隔操作により交換する交換ユニット７０を設けることができる（請求項４）。
【００１１】
上記構成において、前記交換ユニット７０は、バイト支持体１０との間でエンドミルバイト９を交換する交換機構７１と、交換機構７１との間でエンドミルバイト９の送受を行うバイト送受体７２と、バイト送受体７２の水平移動および垂直移動を行う移送装置７３を備えることができる（請求項５）。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面により説明する。図１は本発明に係る解体装置の正面図、図２は図１の右側面図（一部省略）、図３は図１の平面図である。これらの図において、解体装置１はその回転部分その他が防水型であり、それが水中に設置可能な装置架台２を備えている。装置架台２は、解体する管状構造物３を水中で安定して保持できるように、装置全体の重心が下方になるように設計される。そして解体装置１を例えばプール等の水中に沈めた際に装置架台２の底部がプールの底面に安定な状態で接する。なお図示の例は管状構造物３として八角形の金属筒を解体する場合を示している。
【００１３】
装置架台２には管状構造物３を支持する支持部４と、管状構造物３に穴を開ける穴開けユニット５（図３）と、穴を開けた管状構造物３を回転駆動する回転駆動部６と、エンドミル切断ユニット７と、管状構造物３を上方から抑える上端抑え体８（図３）とを備えている。
そのエンドミル切断ユニット７にはエンドミルバイト９と、エンドミルバイト９を着脱自在に支持するドリルチャック式のバイト支持体１０と、バイト支持体１０を回転軸に支持固定するスピンドル３５と、そのスピンドル３５を水平方向に前進、後退させる水平駆動部１１と、そのスピンドル３５のバイト支持体１０を回転駆動する回転駆動部１２と、スピンドル３５を昇降する昇降駆動部１３が設けられる。なお図１には煩雑さを避けるため穴開けユニット５と上端抑え体８が省略されている。
【００１４】
支持部４は下部支持部１５と中間支持体１６を有している。下部支持体１５は管状構造物３の底部を支持する回転テーブル１４と、その回転テーブル１４の上面に１２０度間隔で設けられた３つのチャック１５ａにより構成され、管状構造物３の下部、特にその下端部分を、チャック駆動部１５ｂにより周囲から中心に向かって把持して支持するようになっている。
【００１５】
回転テーブル１４の下面中央部に回転駆動部６の駆動軸が連結される。回転駆動部６はモータと減速ギア機構を有し、その減速ギア機構の主力軸である駆動軸の中間部は、装置架台２の一部を構成するフレーム２ａに設けた軸受部１７で軸支される。そして回転テーブル１４の回転角度を検出するために、リミットスイッチや近接スイッチ等の回転位置検出手段１４ａが２つ設けられる。この回転位置検出手段１４ａは水上または陸上に設置された制御部（図示せず）に接続され、回転テーブル１４の回転位置制御に利用される。なお回転駆動部６の駆動方向は一方向でもよいが、場合によっては正逆回転式とすることもできる。
【００１６】
中間支持体１６は管状構造物３の中間部外周を着脱自在に支持するもので、回転テーブル１４の軸線の周囲に１２０度間隔で配置される。これら中間支持体１６は装置架台２のフレーム２ａから立設した３つの支柱１８と、各支柱１８にそれぞれ２つずつ上下に設けた空圧式等の往復駆動するシリンダ１９と、各シリンダ１９の駆動軸の先端に設けたローラ２０とを有している。そして各シリンダ１９に所定圧を加えることにより、そのローラ２０で管状構造物３の中間外周を三方から均等に押圧して支持できると共に、管状構造物の回転を許容するようになっている。
【００１７】
エンドミル切断ユニット７はユニット化されている。図２に示すように、装置架台２から支柱２１が立設しており、その支柱２１の途中に設けた固定部材２２にネジ棒２３の下端が軸支され、そのネジ棒２３は上方に延長して減速ギア機構を有する回転駆動部２４の駆動軸に連結される。またネジ棒２３にはナット部材２５が螺着され、そのナット部材２５に昇降台２６が連結される。
【００１８】
また支柱２１には上下方向に２本のガイド棒２７が固定され、各ガイド棒２７に昇降台２６が案内されている。そして回転駆動部２４により前記ネジ棒２３が回転すると、昇降台２６が２本のガイド棒２７にガイドされて昇降する。そしてこれらネジ棒２３、回転駆動部２４、ナット部材２５、昇降台２６、ガイド棒２７、ナット部材２８等で前記昇降駆動部１３を構成する。
【００１９】
そして、その昇降台２６の上に前記スピンドル３５および前記水平駆動部１１が設けられる。水平駆動部１１は回転駆動部２９と、回転駆動部２９の駆動軸に連結したネジ棒３０と、ネジ棒３０の両端部を回転自在に支持する２つの軸受部３１と、ネジ棒３０に螺着したナット部材３２と、ナット部材３２に連結した移動体３３と、移動体３３を案内させる２本のレ−ル３４を備えている。
【００２０】
移動体３３上にはスピンドル３５が設けられ、そのスピンドル３５の回転軸がベルト３６を介して高速回転する駆動モータ３７に連結される。そしてこれらスピンドル３５と駆動モータ３５により前記回転駆動部１２が構成される。そして前述の如く、そのスピンドル３５の回転軸にバイト支持体１０が連結される。
【００２１】
バイト支持体１０は前記のようにドリルチャック式とされ、スピンドル３５に直結されて高速回転し、水平駆動部１１により前進または後退を行う。また、スピンドル３５は昇降駆動部１３により上下方向に移動する。
【００２２】
次に、管状構造物３に穴を開ける穴開けユニット５は、図３に示すように、装置架台２から立設した中空状の支柱４０と、支柱４０の内部に配置した液圧式、気圧式または電動式で駆動する昇降駆動部（図示せず）と、その昇降駆動部の駆動軸に連結した回転駆動部４１と、回転駆動部４１の駆動軸に連結したドリルチャック４２とドリルチャックに把持したドリル４３を備えている。なお回転駆動部４１にはドリル４３を前進または後退する機能が内蔵されている。
【００２３】
次に、穴開けユニット５の側方（図３では下方）には管状構造物３を上方から抑える上端抑え体８が示されている。
この上端抑え体８は、装置架台２から立設した支柱４４と、支柱４４に昇降自在に設けた抑え梁４５と、抑え梁４５にボールジョイントと皿バネを介して連結された板状の抑えプレート４６とを備えている。このように抑え梁４５に抑えプレート４６をボールジョイントと皿バネからなる連結部材４７で連結することにより、管状構造物３の上面が傾斜していても抑えプレート４６がそれに追従して確実に管状構造物３の上面を押圧することができる。
【００２４】
なお抑えプレート４６には周縁から中心に向かって１本のスリット４８が形成され、エンドミルバイト９で管状構造物３を切断する際に、図４に示す如く、最初にエンドミルバイト９をこのスリット４８に差し込んで切断開始位置として位置決めできるようになっている。
【００２５】
図４は上端抑え体８で管状構造物３の上面を抑え、その管状構造物３にエンドミルバイト９を近づけた状態を示す平面図、図５はそのＡ−Ａ断面略図である。なお理解を容易にするために、これらの図には上端抑え体８の説明に関係ない部分は、例えば穴開けユニット５等は省略してある。
【００２６】
図５に示すように、上端抑え体８を構成する支柱４４は筒状とされ、その内部に気圧式等で駆動するシリンダ等からなる細長い昇降駆動部４９が設けられ、その支柱４４の上部外周には、９０度の範囲で上下方向に延長する緩やかな螺旋状の図示しない螺旋スリットが形成され、その下端から上下方向に縦スリット５０が形成され、その螺旋スリットおよび縦スリット５０に抑え梁４５の根元部が案内され、その抑え梁４５の端部が昇降駆動部４９の駆動軸と連結される。昇降駆動部４９は抑え梁４５を管状構造物３の高さに合わせて上下移動させる。そして、昇降駆動部４９により抑え梁４５を図４の待機位置である最上位の位置から下降させると、図示しない螺旋スリットに案内されて、図４の位置に回動しつつ下降する。次いで、抑え梁４５は縦スリット５０に案内されて図４の回転角度を保持した状態で下降し、抑えプレート４６により管状構造物３の上面を下方に押さえつけるものである。
【００２７】
次に図１〜図５を参照しながら、本発明の解体装置１により管状構造物３を解体する方法を説明する。解体には各種の方法があるが、ここでは管状構造物３の側面を胴切断する方法と縦切断する方法について説明する。
【００２８】
（胴切断方法）
先ず、本発明の解体装置１をプール等の水中の所定位置に設置する。次に図１のようにクレーン等の吊り具６０で管状構造物３を水中に吊り降ろし、支持部４に支持する。すなわち管状構造物３の底部を下部支持体１５の回転テーブル１４の上に載置して、チャック１５ａでその下端部分を周囲から支持し、更に３つの中間支持体１６のシリンダ１９を駆動し、ローラ２０で管状構造物３の中間側部を三方から押圧して支持する。
【００２９】
次に、図３に示す穴開けユニット５におけるドリル４３の高さを胴切断位置に調整する。すなわち前記のように支柱４０の内部に設けた昇降駆動部を駆動し、回転駆動部４１を上下移動して高さ調整する。次に回転駆動部４１を駆動し、そのドリルチャック４２に把持したドリル４３で管状構造物３の胴切断位置に横方向から穴を開ける。例えば管状構造物３が筒状の場合、その側壁を貫通する穴を開ける。
【００３０】
次に回転駆動部６を駆動して回転テーブル１４を回転し、管状構造物３を図３の位置から図４の位置まで回転する。この状態で前記のようにして開けた穴がエンドミル切断ユニット７のエンドミルバイト９の先端に対向する位置に移動する。一方、エンドミル切断ユニット７における昇降駆動部１３を駆動してバイト支持体１０の高さを切断開始位置に調整する。
【００３１】
上記のようにして管状構造物３に開けた穴とエンドミルバイト９の高さを一致させた後、水平駆動部１１を駆動してバイト支持体１０を前進し、エンドミルバイト９を管状構造物３の穴に挿入する。この状態で管状構造物３の胴切断操作の準備が完了する。そこで回転駆動部１２を駆動してスピンドルを回転し、エンドミルバイト９を高速回転すると共に、前記支持部４における回転駆動部６を駆動し、回転テーブル１４上の管状構造物３を３６０度回転することにより胴切断が完了する。
【００３２】
胴切断した管状構造物３はそのままクレーン等の吊上げ手段で水中から運び出すことができるが、更に、その分割部分を次に説明する縦切断方法により分割して細分化することができる。
【００３３】
（縦切断方法）
管状構造物３を縦切断するには、先ず図４、図５に示す如く、昇降駆動部４９を駆動して抑え梁４５を下降させると共に、９０度回転させて、その先端の抑えプレート４６により管状構造物３の上面を押圧する。これによって管状構造物３は上下部分を安定に支持もしくは保持され、縦切断に際してぐらつかない状態になる。
【００３４】
一方、エンドミル切断ユニット７のエンドミルバイト９の初期高さ（切断開始位置より僅かに上方の位置）は、昇降駆動部１３を駆動してバイト支持体１０の高さを調整することによって行う。次に、水平駆動部１１を駆動してスピンドル３５を前進し、エンドミルバイト９を管状構造物３の切断開始点の上方に前進する。この状態で管状構造物３の縦切断の準備が終了する。
【００３５】
そこでスピンドル３５の回転駆動部１２を駆動して、エンドミルバイト９を高速回転し、昇降駆動部１３を駆動してエンドミルバイト９を徐々に下降させていくことにより、エンドミルバイト９は抑えプレート４６のスリット４８を通過して縦切断を開始する。そしてエンドミルバイト９が管状構造物３の下端部に達したとき、縦切断操作が完了する。次いで、スピンドル３５を上昇させると共に、抑えプレート４６を上昇させる。そして、回転テーブル１４を所定角度回転させ、その位置で前記同様に縦切断を行う。このような縦切断を繰り返すことにより、管状構造物９の水中解体を終了する。
【００３６】
このような本発明の解体装置１に用いられるエンドミルバイト９は、耐磨耗性の高強度鋼材で作ることができる。しかしながら、その使用条件は極めて過酷で消耗が激しいため、それを定期的に交換する必要がある。しかし使用済みのエンドミルバイト９、それを支持するバイト支持体１０や近傍の各機器類には安全レベル以上の放射性物質に汚染されている場合が多いので、その交換作業は遠隔操作により水中で行うことが望ましい。
【００３７】
図６は本発明に係るエンドミルバイトの交換ユニット７０を用い、エンドミル切断ユニット７に装着されたエンドミルバイト９を水中１００で交換する状態を示す全体図、図７は交換ユニット７０を構成する交換機構７１の平面図、図８は図７のＢ−Ｂ矢視図である。
この交換ユニット７０は、エンドミルバイト９の交換の際に、図６、図７の位置に配置され、それ以外のときには、上方に取り除かれる。或いは図７において、レール８７ａ上を後部に移動待避するように構成することもできる。この交換ユニット７０は、交換機構７１（図６）、バイト送受体７２および移送装置７３を備える。
【００３８】
交換機構７１は、図６〜図８に示す、門形フレーム７８を有し、それを装置架台２上に着脱自在に立設することができ、その門形フレーム７８に図８に示す移動梁８８が昇降自在に案内され、それが昇降駆動部８９により昇降する。その移動梁８８には、図７に示す一対の支持アーム７６と、水平ストッパ７９が夫々水平に突設されている。一対の支持アーム７６は先端に向かって互いに近接する台形状に形成され、その頂辺位置に両支持フレーム７６間を連結する連結棒７７が配置され、その連結棒７７と水平ストッパ７９間にバイド旋回部７４の主要部が軸支され、それが図６の実線の水平位置から鎖線の垂直位置に回動自在に配置されている。
このバイト旋回部７４の上方にはバイト送受体７２を有するバイトの移送装置７３が配置されている。
【００３９】
図６に示す移送装置７３は、架台上を走行する自走装置またはクレーンや走行装置による他動装置によって水平方向に移動可能とされ、それに連結したバイト送受体７２は移送装置７３の内部に設けた駆動部により垂直方向に伸縮自在とされる。バイト送受体７２は筒状に形成され、その先端部に電磁ホルダー７２ａが設けられる。電磁ホルダー７２ａはエンドミルバイト９を挿入可能とされ、非通電時に挿入したエンドミルバイト９を通電締め付けて把持し、非通電時にそれを解放するようになっている。
【００４０】
次に、この移送装置７３の下方に配置されるバイト旋回部７４は、水平ストッパー７９の先端部に設けた支点ピン８０と、支点ピン８０に回転自在に連結したコ字型の支持ブラケット８１と、水平ストッパ７９から垂直に延長した垂直ストッパー８２と、前記連結棒７７に一方の端部が回転自在に連結されたシリンダー等のスイング駆動部８３と、スイング駆動部８３の駆動軸から延長する二股のアーム部材８４を備えている。
【００４１】
バイト把持部７５は、前記アーム部材８４の先端部に連結された支持ピン８５と、支持ピン８５に回転自在に支持された電磁ホルダー８６と、前記門型フレーム７８の脚部８７間に昇降自在に支持された細長い移動梁８８と、移動梁８８を上下方向に移動する昇降駆動部８９と、移動梁８８に沿ってスライド自在に支持された一対の把持体９０と、把持体９０の間隔を拡大または縮小してその開放状態と把持状態を切り替える拡縮駆動部９１を備えている。
【００４２】
なお図７において、門型フレーム７８の各脚部８７から横方向に延長する一対の細長いレール８７ａは、交換機構７１の門型フレーム７８及びそれに固定付属する機構を不要時後部に移動待避するレールである。（移動機構省略）
【００４３】
電磁ホルダー８６はエンドミルバイト９を通電時に把持し、非通電時にそれを解放するように構成されている。昇降駆動部８９は例えば気圧式のシリンダまたは電動式の回転駆動装置により構成され、その駆動軸８９ａは門型フレーム７８の横部材９２を貫通し、その先端が移動梁８８に連結される。移動梁８８は中空状に形成され、その内部にネジ棒（図示せず）が回転自在に支持される。
【００４４】
移動梁８８に設けたネジ棒には図示しない右ネジのナット体と左ネジのナット体が螺着され、それらナット体が移動梁８８の長手方向に移動自在に案内されると共に、それらが把持体９０にそれぞれ連結される。またネジ棒の端部に減速ギア付きの可逆回転式モータからなる拡縮駆動部９１の駆動軸が連結され、その拡縮駆動部９１を正回転または逆回転することにより、各ナット体に連結した把持体９０の間隔が拡大または縮小される。
【００４５】
次に上記交換ユニット７０を用いてエンドミル切断ユニット７に装着したエンドミルバイト９を交換する方法を説明する。先ず交換ユニット７０をクレーン等により水中に降ろし、図６のようにエンドミル切断ユニット７に対向配置する。交換ユニット７０の位置決めと安定化を図るために、例えばエンドミル切断ユニット７の装置架台２に一対の挿入孔を設けておき、その挿入孔に交換ユニット７０の門型フレーム７８（図８）の両方の脚部８７を挿入する方法を採用することができる。
【００４６】
ここでスイング駆動部８３と電磁ホルダー８６の関係について説明しておく。スイング駆動部８３の駆動軸が中間位置まで伸張（前進）しているときは、エンドミルバイト９を把持する電磁ホルダー８６が図６に示す水平状態になり、その側面は水平ストッパーで位置決めされる。そしてスイング駆動部８３の駆動軸がさらに伸張すると電磁ホルダー８６は図６の右方向に所定距離だけ前進する。逆にスイング駆動部８３の駆動軸が縮小（後退）すると、電磁ホルダー８６は所定距離だけ後退した後、支点ピン８０を中心に回転して図６に示すように鎖線の垂直状態になり、その側面が垂直ストッパー８２で位置決めされる。
【００４７】
（使用済みのエンドミルバイトの回収）
先ず遠隔操作によりスイング駆動部８３を駆動して、その駆動軸を最大に伸張すると、電磁ホルダー８６が水平状態で前進し、その把持部にバイト支持体１０に支持されたエンドミルバイト９の先端部が挿入される。次に、バイト支持体１０を把持体９０で把持し、エンドミル回転モータを低速寸動回転させ、バイト支持体１０のドリルチャックを解放する。次に、電磁ホルダー８６に通電してエンドミルバイト９を把持する。
【００４８】
その状態でスイング駆動部８３を駆動してその駆動軸を縮小させると、電磁ホルダー８６に把持されたエンドミルバイト９がバイト支持体１０から引き抜かれる。さらにスイング駆動部８３の駆動軸を縮小すると、電磁ホルダー８６が垂直に回転してその側面が垂直ストッパー８２に接触して位置決めされる。
【００４９】
次に図６に示す移送装置７３を横移動してバイト送受体７２の電磁ホルダー７２ａを前記電磁ホルダー８６の上方位置に合わせる。そして移送装置７３の駆動部を操作してバイト送受体７２を下降し、電磁ホルダー８６に把持されたエンドミルバイト９の先端部をバイト送受体７２の電磁ホルダー７２ａに挿入する。
【００５０】
次に、バイト旋回部７４の電磁ホルダー８６を非把持状態にすると共に、バイト送受体７２の電磁ホルダ７２ａを把持状態にする。次いで移送装置７３の駆動部を操作してバイト送受体７２を上昇すると、エンドミルバイト９はバイト送受体７２に従って上昇する。次に移送装置７３を横移動してエンドミルバイト９を所定の収容容器内に回収する。
【００５１】
（新しいエンドミルバイトの装着）
先ず、電磁ホルダー８６を非把持状態とすると共に、スイング駆動部８３を伸縮して電磁ホルダー８６を垂直位置にし、バイト送受体７２の先端部の電磁ホルダー７２ａは把持状態としておく。次に新しいエンドミルバイト９を移送装置７３に設けたバイト投入部からバイト送受体７２内に投入すると、バイト送受体７２内を落下したエンドミルバイト９は電磁ホルダー７２ａの内部に保持される。なおエンドミルバイト９をバイト投入部に投入する際、その先端部が下になるようにする。次に移送装置７３を横移動してバイト送受体７２の電磁ホルダー７２ａを受け取り側の電磁ホルダー８６の上方に合わせる。
【００５２】
次に移送装置７３の駆動部を操作してバイト送受体７２を下降し、移送装置の電磁ホルダー７２ａの開口部と、バイト旋回部７４の電磁ホルダー８６の開口部をつき合わせた状態としてから電磁ホルダー７２ａを非把持状態にすると、それに保持されていたエンドミルバイト９の先端部が落下して電磁ホルダー８６内に進入する。そこで電磁ホルダー８６を把持状態にしてエンドミルバイト９を把持し、移送装置７３の駆動部を操作してバイト送受体７２を上昇する。
【００５３】
次にスイング駆動部８３を駆動してエンドミルバイト９を把持した電磁ホルダー８６を水平に回転し、さらに前進させてエンドミルバイト９の後端部をバイト支持体１０に挿入する。次に、バイト支持体１０を把持体９０で把持し、エンドミルモータを低速で寸動回転させ、バイト支持体１０のドリルチャックを締め付ける。次にバイト支持体１０の電磁チャックを把持状態とし、さらにスイング駆動部８３を縮小（後退）することにより、新しいエンドミルバイト９の装着操作が完了する。そこで交換ユニット７０を解体装置１から離反させ、所定位置に保管または待機させる。なお、煩雑になるので穴開けユニット５のドリル交換は、以上のエンドミルと同様に実施するため省略した。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように本発明に係る水中解体装置は、水中に設置可能な装置架台に、管状構造物を垂直に位置して、その下端を着脱自在に支持する回転テーブルと、その中間部を回転自在に支持する中間支持体と、管状構造物を回転駆動する回転駆動部と、管状構造物の上面を着脱自在に押圧支持する上端抑え体と、エンドミル切断ユニットとを備え、前記エンドミル切断ユニットに取り付けるエンドミルバイトが上下方向および水平方向に移動自在に設けられたことを特徴とする。
【００５５】
本解体装置によれば、原子力発電所等から排出される放射能に汚染された管状構造物をエンドミルバイトにより、水中で周方向および軸線方向に切断して解体できるようにしたので、安全に解体操作が実施できる。それと共に、綺麗に切断できるので後工程の取扱いが容易になる。即ち、中間支持体により管状構造物の中間部を回転自在に支持することにより、その周方向の切断を容易に行える。また上端抑え体により管状構造物を上から抑えた状態とすることによって、管状構造物をより安定な状態で縦切断操作等を行うことができる。
さらには、従来のガス切断やプラズマ切断による解体方法のように切断屑が周囲に飛散して解体操作を中断させるようなこともない。さらに管状構造物を胴切断や縦切断できるので、貯蔵効率が高くなるような形態に解体できる。
【００５６】
上記解体装置には、さらに管状構造物の外周に孔を穿設する穴開けユニットを設けることができる。このような穴開けユニットによりその穿孔作業を効率的に行い、次いで行うエンドミルバイトの作業時間を短縮できる。
【００５７】
上記上端抑え体の抑えプレートには、エンドミルバイトが上下に通過できるスリットを設けることができる。このような抑えプレートで管状構造物の上面を抑えると、管状構造物をより安定に支持できると共に、抑えプレートで抑えた状態のままエンドミルバイトがスリットを通過して縦切断できる。
【００５８】
さらに上記いずれかの解体装置において、水中にある前記エンドミルバイトを遠隔操作により交換する交換ユニットを設けることができる。このようなバイト交換ユニットを設けることにより、放射能汚染されたエンドミルバイトやバイト支持体等に直接触れたり接近することなく、使用済みのエンドミルバイトを新しいエンドミルバイトに安全に交換できる。
【００５９】
上記交換ユニットを設けた解体装置において、その交換ユニットには、バイト支持体との間でエンドミルバイトを交換する交換機構と、交換機構との間でエンドミルバイトの送受を行うバイト送受体と、バイト送受体の水平移動および垂直移動を行う移動装置を備えることができる。交換ユニットをこのように構成すると、地上または水上と水中との間におけるエンドミルバイトの受け渡し操作及び受け取り操作を効率よく且つ迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る解体装置の正面図。
【図２】図１の右側面図。
【図３】図１の平面図。
【図４】上端抑え体８で管状構造物３の上面を抑え、その管状構造物３にエンドミルバイト９を近づけた状態を示す平面図。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図。
【図６】本発明に係るエンドミルバイトの交換ユニット７０を用いてエンドミル切断ユニット７に装着されたエンドミルバイト９を水中１００で交換する状態を示す全体図。
【図７】交換ユニット７０を構成する交換機構７１の平面図。
【図８】図７のＢ−Ｂ矢視図。
【符号の説明】
１ 解体装置
２ 装置架台
２ａ フレーム
３ 管状構造物
４ 支持部
５ 穴開けユニット
６ 回転駆動部
７ エンドミル切断ユニット
８ 上端抑え体
９ エンドミルバイト
１０ バイト支持体
１１ 水平駆動部
１２ 回転駆動部
１３ 昇降駆動部
１４ 回転テーブル
１４ａ 回転位置検出手段
１５ 下部支持部
１５ａ チャック
１５ｂ チャック駆動部
１６ 中間支持体
１７ 軸受部
１８ 支柱
１９ シリンダ
２０ ローラ
２１ 支柱
２２ 固定部材
２３ ネジ棒
２４ 回転駆動部
２５ ナット部材
２６ 昇降台
２７ ネジ棒
２８ ガイド体
２９ 回転駆動部
３０ ネジ棒
３１ 軸受部
３２ ガイド体
３３ 移動体
３４ レ−ル
３５ スピンドル
３６ ベルト
３７ 駆動モータ
４０ 支柱
４１ 回転駆動部
４２ ドリルチャック
４３ ドリル
４４ 支柱
４５ 抑え梁
４６ 抑えプレート
４７ 連結部材
４８ スリット
４９ 昇降駆動部
５０ 縦スリット
６０ 吊り具
７０ 交換ユニット
７１ 交換機構
７２ バイト送受体
７２ａ 電磁ホルダー
７３ 移動装置
７４ バイト旋回部
７５ バイト把持部
７６ 支持アーム
７７ 連結棒
７８ 門型フレーム
７９ 水平ストッパー
８０ 支点ピン
８１ 支持ブラケット
８２ 垂直ストッパー
８３ スイング駆動部
８４ アーム部材
８５ 支持ピン
８６ 電磁ホルダー
８７ 脚部
８７ａ レール
８８ 移動梁
８９ 昇降駆動部
８９ａ 駆動軸
９０ 把持体
９１ 拡縮駆動部
９２ 横部材
１００ 水中
Claims (5)
- 放射能汚染された管状構造物３を水中で、支持して解体する装置であって、
水中に設置可能な装置架台２と、
その装置架台２上に配置され、その軸線が重力方向に位置されて管状構造物３の下端部外周を着脱自在に支持する下部支持部１５を有する回転テーブル１４と、
回転テーブル１４に連結され、その軸線の回りに回転駆動する回転駆動部６と、
回転テーブル１４上に支持された管状構造物３の軸線方向の中間部の外周を着脱自在に且つ、その管状構造物を軸線の回りに回転自在に支持する中間支持体１６と、
回転テーブル１４上に支持された管状構造物３の上端面を下方に着脱自在に押圧支持する上端抑え体８と、
エンドミルバイト９を前記軸線に直交して水平に保持すると共に、そのエンドミルバイト９を上下方向および前記軸線に直交する水平方向に駆動するエンドミル切断ユニット７と、を備え、
エンドミルバイト９により、水中で管状構造物３を周方向および軸線方向に切断するように構成された水中解体装置。 - 請求項１において、回転テーブル１４に支持された管状構造物３の外周に孔を穿設する穴開けユニット５を有する水中解体装置。
- 請求項１において、前記上端抑え体８は管状構造物３を上方から覆うようにして抑える抑えプレート４６を有し、その抑えプレート４６にエンドミルバイト９が上下に通過できるスリット４８を設けたことを特徴とする水中解体装置。
- 請求項１ないし３のいずれかにおいて、水中にある前記エンドミルバイト９を遠隔操作により交換する交換ユニット７０を設けたことを特徴とする水中解体装置。
- 請求項４において、前記交換ユニット７０は、バイト支持体１０との間でエンドミルバイト９を交換する交換機構７１と、交換機構７１との間でエンドミルバイト９の送受を行うバイト送受体７２と、バイト送受体７２の水平移動および垂直移動を行う移送装置７３を備えていることを特徴とする水中解体装置。
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| JP2003141854A JP2004347349A (ja) | 2003-05-20 | 2003-05-20 | 水中解体装置 |
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