JP2007051928A - 汚染拭き取り装置、汚染除去方法および汚染検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
拭き取り部材の押し付け力を均一に保ちつつ、拭き取り対象物の表面の様々な状態に対応できる汚染拭き取り装置を得る。
【解決手段】
６軸力センサ１３によって測定された力から、拭き取り部材を取り付けるスミヤヘッド１１に作用する押し付け方向の力と押し付け位置の移動方向の力を算出し、それらの力が所定の範囲になるように拭き取り部移動機構１２を制御し、拭き取り対象物１５の表面にスミヤヘッド１１を押し付けながら、拭き取り対象物１５の表面に沿う押し付け位置を変えて拭き取り対象物１５の表面を拭き取る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ドラム缶等の拭き取り対象物の表面汚染を、濾紙などにより拭き取る汚染拭き取り装置、および、この装置を用いた汚染除去方法および汚染検査方法に関する。

一般に原子力発電所や再処理施設等の放射性物質を取扱う施設における廃棄物は、ドラム缶等の容器に封入固化されて貯蔵保管されている。保管されている各容器の管理上の観点から、その表面汚染の程度を測定して、汚染があればそれを除去する必要がある。容器の表面汚染の程度を測定する方法として、容器の表面を濾紙で拭き取り（スミヤし）、この濾紙に付着した放射性物質から発生する放射線を検出器で測定するスミヤ式汚染検査方法がある。このような作業では放射線被曝の危険を避けるために人手による実施は回避するのが望ましく、特に中、高レベルの放射性物質を扱う場合には機械による遠隔作業が必須となる。

ドラム缶等の円柱形状をした検査体の表面を拭き取る汚染拭き取り装置が特許文献１および特許文献２に開示されている。これらの装置を用いる方法では、まず、検査体を回転および昇降させるターンテーブルに積載し、回転する検査体表面にアーム機構を用いてスミヤ濾紙を押し付けることで検査体表面を拭き取る。その後に、回収したスミヤ濾紙に付着した汚染物を検出器で測定することでドラム缶の汚染状態を判定する。

これらの汚染拭き取り装置においては、一般に回転する検査体表面位置の偏差に対応するためにバネ機構を用いてスミヤ濾紙を押し付ける機構を採用している。しかしながら、バネの伸縮量に応じて押し付け力が変動するため均一な拭き取りができない上に、押し付け圧が強すぎた場合にはスミヤ濾紙が破れることがあり、逆に弱すぎる場合には十分な拭き取りが行えずに正確な汚染度合いの計測ができなくなるなどの課題があった。

これに対し、特許文献３に開示されているように距離センサによって表面の偏差量を計測することでスミヤ濾紙の位置を制御して押し付け力を一定に保つように調整する方法や、特許文献４に開示されているように押し付け力の変動によって生じるバネ変位に応じた吸引圧の変化を検知してスミヤ濾紙の位置を制御する方法や、特許文献５に開示されているようにバネを使わずにカウンタウェイトを用いて常にウェイトの自重分の力でスミヤ濾紙を押し付けるような機構を用いた方法が提案されている。しかし、特許文献３の方法の場合は押し付け力の大きさを直接検知するわけではないためその均一性は保証されず、特許文献４の方法の場合は放射化されたダストを吸引して装置内部の広範囲にわたって汚染を広げる可能性があるため好ましい方法では無い。また、特許文献５の方法の場合においても装置の大型化、複雑化を招くなどの課題が残っていた。

そこで、押し付けによるバネの変位を変位センサによって計測し、押し付け力を算出してその値を一定に保つようにスミヤ濾紙位置を調整する方法が特許文献６、特許文献７に開示されている。
特開昭５９−７０９８７号公報 特開平５−７２３４２号公報 特開平６−３０８２４５号公報 特開平７−８７８８号公報 実用新案登録第２５９７４８７号公報 特公平３−７７４７２号公報 実開昭５９−６０５８５号公報 特開平２−２８５２７９号公報 特開平８−１８９９９６号公報

しかしながら、廃棄物が入れられたドラム缶等の容器の表面には予期せぬ表面上の突起等が存在している場合がある。バネの変位を変位センサによって計測し、押し付け力を算出してその押し付け力を一定に保つようにスミヤ濾紙位置を調整する方法では、このような突起には対応できず、ドラム缶等の容器にスミヤ濾紙を押し付ける装置に過大な力が加えられ、破損する可能性があるという課題を残している。

そこで、本発明は、拭き取り部材の押し付け力を均一に保ちつつ、拭き取り対象物の表面の様々な状態に対応できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る汚染拭き取り装置は、拭き取り部材を取り付けるスミヤヘッドと、拭き取り対象物の表面に前記拭き取り部材を押し付けながら前記拭き取り対象物の表面に沿う押し付け位置を変える移動手段と、前記スミヤヘッドに作用する前記拭き取り部材の押し付け方向の力と前記押し付け位置の変化方向の力を求めるために必要な少なくとも２方向の力を検出する力センサと、前記力センサからの信号に基づき前記押し付け方向の力と前記拭き取り位置の変化方向の力を所定の範囲内に保つように前記移動手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする。

本発明に係る汚染除去方法は、拭き取り部材に作用する拭き取り対象物への押し付け方向の力と押し付け位置の変化方向の力を求めるために必要な少なくとも２方向の力を力センサにより検出し、前記力センサからの信号に基づき前記スミヤヘッドに作用する前記拭き取り部材の押し付け方向の力と前記押し付け位置の変化方向の力が所定の範囲内になるように制御しながら、前記拭き取り対象物の表面を前記拭き取り部材で拭き取る拭き取り工程を有することを特徴とする。

また、本発明に係る汚染検査方法は、拭き取り部材に作用する前記拭き取り対象物への押し付け方向の力と押し付け位置の変化方向の力を求めるために必要な少なくとも２方向の力を力センサにより検出し、前記力センサからの信号に基づき前記スミヤヘッドに作用する前記拭き取り部材の押し付け方向の力と前記押し付け位置の変化方向の力が所定の範囲内になるように制御しながら、前記拭き取り対象物の表面を前記拭き取り部材で拭き取る拭き取り工程と、前記拭き取り工程の後に前記拭き取り部材の汚染の程度を測定する測定工程とを有することを特徴とする。

本発明によれば、拭き取り部材の押し付け力を均一に保ちつつ、拭き取り対象物の表面の様々な状態に対応できる。

［実施形態１］
以下、本発明に係る汚染拭き取り装置の実施形態１を、図１〜５を参照して説明する。

図１は本発明に係る汚染拭き取り装置を含む汚染拭き取り状況を示す斜視図である。本装置は拭き取り部材としてスミヤ濾紙３１（図２）を使用し、スミヤ濾紙３１を取り付けるスミヤヘッド１１と、そのスミヤヘッド１１を移動させるための拭き取り部移動機構１２を有する。拭き取り部移動機構１２とスミヤヘッド１１は、互いに直交する３軸方向の力と、その軸回りのモーメントを測定可能な６軸力センサ１３を介して連結されている。

拭き取り部移動機構１２は、表面検査台１４に載置された拭き取り対象物１５の横に配置されている。拭き取り部移動機構１２は、拭き取り対象物１５に向かって水平方向に延びる水平アーム８１と、水平アーム８１を支持する支柱８２と、水平方向に延びる走行レール８３を有する。水平アーム８１は水平方向の、支柱８２は鉛直方向の、リニアガイドレール（図示せず）をそれぞれ有している。支柱８２は下端に走行機構８４を有し、これにより走行レール８３上を水平に走行できるようになっている。さらに、水平アーム８１の拭き取り対象物１５に近い方の一端に、スミヤヘッド１１の回転機構８６が取り付けられている。

水平アーム８１、支柱８２、走行機構８４および回転機構８６は、それぞれアクチュエータとして内部にＡＣサーボモータ（図示せず）を有している。さらに水平アーム８１と支柱８２には減速機およびボールねじ（図示せず）が取り付けられており、水平アーム８１はリニアガイドレールに沿って、拭き取り対象物に向かう方向（伸縮方向）および昇降方向に移動できるようになっている。走行機構８４にも同様に、減速機およびボールねじ（図示せず）が取り付けられており、支柱８２は走行レール８３に沿って移動できるようになっている。また、回転機構８６には減速機が取り付けられており、スミヤヘッド１１の押し付け方向を水平方向から上下にそれぞれ９０度回転できるように組み立てられている。

図２はスミヤヘッド１１の近傍を上方より見た平面図である。スミヤヘッド１１は開閉可能な把持指２２を有し、スミヤバー３３を着脱できるようになっている。スミヤバー３３は、円柱体３２の先端面にスミヤ濾紙３１を取り付けたものである。

スミヤヘッド１１は、コンプライアンス機構２７を介して、拭き取り部移動機構１２に取り付けられた６軸力センサ１３に取り付けられている。コンプライアンス機構２７は、作用する力に応じて変形し復元する弾性機構であり、スミヤ濾紙３１の押し付け方向および摩擦によって生じる曲げ方向への弾力性を有している。この弾力性により、摩擦によって生じる振動を力センサ１３に伝播することを防ぐことができる。後述するように、スミヤヘッド１１に作用する力を基にスミヤヘッド１１の位置を制御しているので、摩擦により生じる力の振動の伝播を防ぐことにより制御が安定する。さらに、スミヤ濾紙３１が拭き取り対象物１５の表面に接触した際の衝撃力を緩和することができるようになっている。

このコンプライアンス機構２７は、６軸力センサ１３に固定されたプレート２４と、スミヤヘッド１１に固定されたプレート２５との間の４箇所と、６軸力センサ側のプレート２４を挟んで向かい合う４箇所に中空円筒形状のゴムダンパ２３を配置し、２つのプレート２４，２５と２つのゴムダンパを貫通する４本のボルト２６を有している。

本実施形態では、スミヤヘッド１１に作用する押し付け方向の力と押し付け位置の変化方向の力を求めるために必要な力を検出するため、６軸力センサ１３を使用している。この６軸力センサ１３は、直交する３軸方向の力と、その軸回りのモーメントを測定できる。拭き取り対象物１５の表面に対して垂直にスミヤヘッド１１を押し付けて拭き取るので、図に示すように、押し付け方向をｘ軸とすると、押し付け方向の力はｘ軸方向の力ｆｘとして直接検出される。また、押し付け方向に垂直な拭き取り位置の変化方向はｘ軸に垂直なｙ−ｚ平面上にあるため、摩擦力はｙ軸方向の力ｆｙおよびｚ軸方向の力ｆｚとして検出される。摩擦力は、ｚ軸回りのモーメントｍｚおよびｙ軸回りのモーメントｍｙとして検出してもよい。

なお、力センサとしては、押し付け方向の力と押し付け位置の変化方向の力を求めるために必要な力が検出できればよいので、少なくとも２軸力を検出する力センサ（多軸力センサ）を用いてもよいし、一方向の力を検出するセンサを複数個用いてもよい。

図３は本汚染拭き取り装置の制御系のブロック図である。制御用コンピュータ４３には、信号入力部４４、力算出部４５、動作生成部４６、制御信号生成部４７が含まれている。スミヤヘッド１１（図１）に作用する力は６軸力センサ１３により検出され、スミヤヘッド１１の位置および押し付け方向は、回転検出器であるレゾルバ４１によって検出される。検出された力情報、位置・方向情報は、スミヤヘッド１１と拭き取り対象物１５の相対的な移動速度に応じて適切な時間ステップごとに、信号入力部４４を介して制御用コンピュータ４３に取り込まれる。

制御用コンピュータ４３に取り込まれた力情報および位置・方向情報を基に、スミヤヘッド１１の真の押し付け力や、拭き取り対象物１５に沿った押し付け位置の変化方向、すなわち、拭き取り方向に作用する摩擦力などの力を力算出部４５で求める。算出された力と位置・方向情報を基に、押し付け力および摩擦力などの力が所定の範囲に収まるように、スミヤヘッド１１の目標位置および目標押し付け方向を動作生成部４６で算出する。算出された目標位置および目標押し付け方向を実現するための拭き取り部移動機構１２の制御信号を制御信号生成部４７で生成し、信号出力部４８を介して拭き取り部移動機構１２を動かすモータ４２に出力する。

６軸力センサ１３から出力された力情報には、スミヤヘッド１１の移動によって発生する慣性力やスミヤヘッド１１の自重によって発生する力が含まれている。この自重によって発生する力は、スミヤヘッド１１の姿勢によって変化する。このため、力算出部４５による真の押し付け力Ｆの算出は、姿勢角を考慮して自重分を差し引くなどの処理を行う必要がある。

算出した真の押し付け力を基に、動作生成部４６において目標とする押し付け力となるようにスミヤヘッド１１の位置を補正することで、均一な押し付けを実現している。つまり、拭き取り対象物の形状データより設定した基準となる動作目標軌道ｒｐに対し、力制御を行うことで軌道の修正を行い、新たな目標軌道ｒを次のように設定する。

ｒ＝ｒｐ＋∫Ｋｆ（Ｆｄ−Ｆ）Ｆａ・ｄｔ
ここで、Ｆｄは目標とする押し付け力を、Ｆは真の押し付け力を、Ｋｆは力制御積分ゲインを表す。Ｆａは軌道の修正方向、すなわち、拭き取り面の法線方向の単位ベクトルである。

次に図４を用いて、拭き取り対象物の拭き取り方法について説明する。拭き取り対象物１５，１６は搬入コンベアなど（図示せず）によって表面検査台１４まで搬送される。図４はドラム缶などの円柱形状の拭き取り対象物１５と直方体形状の拭き取り対象物１６が、表面検査台１４に載置された状態を示している。円柱形状の拭き取り対象物１５は円柱軸を鉛直にして配置されている。

この状態で、拭き取り部移動機構１２（図１）により、スミヤ濾紙３１（図２）の押し付け方向が、拭き取り対象物１５，１６とスミヤ濾紙３１の接触部分における拭き取り対象物１５，１６の表面の法線方向とほぼ同じ方向になるように押し付ける。スミヤ濾紙３１を拭き取り対象物１５，１６に押し付けながら、拭き取り対象物１５，１６または拭き取り部移動機構１２の一方または両方を動かすことにより、拭き取り対象物１５，１６とスミヤ濾紙３１を相対的に移動させ、拭き取り対象物１５，１６の表面を拭き取る。

まずドラム缶などの円柱形状をした拭き取り対象物１５の側面１５ａの拭き取り方法を説明する。スミヤ濾紙３１の押し付け方向が拭き取り対象物１５の側面１５ａに対して垂直になるように拭き取り対象物１５の側面１５ａにスミヤ濾紙３１を押し付けながら、拭き取り部移動機構１２によりスミヤ濾紙３１を方向５２に下降させることで拭き取り対象物１５の側面１５ａを拭き取る。このとき、拭き取り対象物１５は表面検査台１４に備えられた回転テーブル（図示せず）を用いて鉛直軸周りに周方向５１に連続的に回転させておく。このようにして、螺旋状に拭き取り対象物１５の側面１５ａ全面を拭き取ることができる。回転速度とスミヤ濾紙３１の大きさに応じて、適切な速度でスミヤ濾紙３１を下降させることにより、隙間無く拭き取り対象物１５の側面１５ａを拭き取ることが可能である。なお、スミヤ濾紙３１を上昇させながら側面１５ａを拭き取ることも、もちろん可能である。

円柱形状をした拭き取り対象物１５の上面１５ｂを拭き取る場合は、スミヤ濾紙３１の押し付け方向を側面拭き取り時に対して９０度下方向きに変更する。つまり、スミヤ濾紙３１の押し付け方向を鉛直下方向とし、拭き取り対象物１５の上面１５ｂに押し付ける。スミヤ濾紙３１を押し付けながら拭き取り対象物１５の上面１５ｂを半径方向５３に移動させることにより、拭き取り対象物１５の上面１５ｂを外周から中心に向かって拭き取ることができる。なお、上面１５ｂを中心から外周に向かって拭き取ってもよい。

円柱形状をした拭き取り対象物１５の底面を拭き取る場合は、拭き取り対象物１５を表面検査台１４に備え付けのリフト（図示せず）で持ち上げる。スミヤ濾紙３１の押し付け方向は、側面拭き取り時に対して９０度上方向きに変更し、つまり、スミヤ濾紙３１の押し付け方向を鉛直上方向とし、拭き取り対象物１５の底面に押し付ける。スミヤ濾紙３１を押し付けながら半径方向５３に移動させることにより、拭き取り対象物１５の底面を外周から中心に向かって拭き取ることができる。

また、拭き取り対象物の種類によっては底面が凹曲面となっているものもある。このように、拭き取り対象物の表面の法線方向が拭き取り位置によって異なる表面を拭き取る場合は、拭き取り位置の移動と同時に、押し付け方向を押し付け面に垂直になるように連続的に変化させながら、拭き取り対象物の表面を拭き取ることもできる。

スミヤ濾紙３１の拭き取り対象物の表面への押し付け位置、すなわち拭き取り位置を変える手段として、後述する直方体の拭き取り対象物１６を拭き取る場合のように拭き取り部移動機構１２だけを用いてもよいが、上述の円柱形状の拭き取り対象物１５を拭き取る場合のように、拭き取り部移動機構１２と拭き取り対象物１５の回転台とを併せて用いてもよい。拭き取り位置を変える手段として回転台を用いる場合には、拭き取り部移動機構１２と同じ制御用コンピュータで制御してもよい。

拭き取り対象物の表面には表面板の継目による段差や凹凸などが存在し、さらに付着物やさびなどによって表面状態も一様ではない。これに伴い、スミヤ濾紙３１と拭き取り対象物の表面との摩擦係数は一定ではなく、押し付け力が一定であっても摩擦力は変動する。一方、拭き取り対象物表面の汚染の程度を測定するために、スミヤ濾紙３１からの放射線などを測定する時には、拭き取りを行ったスミヤ濾紙３１を円柱体３２から分離することが好ましい。このためスミヤ濾紙３１を円柱体３２に強固に接着することはできないので、拭き取り時の過度な摩擦力の発生はスミヤ濾紙３１のスミヤバー３３からの剥離を招く恐れがある。そこで、スミヤ濾紙３１に作用する摩擦力が、ある設定値を超えたときには、押し付け力の調整と同様に摩擦力を低減するように目標軌道を修正すれば、摩擦によるスミヤ濾紙３１の剥離を防ぐことができる。

また、同種類の拭き取り対象物を連続して拭き取る場合であっても、突起位置や寸法が若干異なるものが混在している場合がある。それぞれの形状について目標軌道を変更して設定することは作業効率の観点から現実的ではない。拭き取り対象物の表面に突起等の障害があれば、押し付け力や拭き取り方向に作用する力の変化として検出できるため、その障害を回避するように目標軌道を修正すればよい。さらに、拭き取り対象物の変形などによって対応できない形状のゆがみがある場合に備えて、押し付け力などが制限値を越えたときには、拭き取り動作の停止やスミヤヘッド１１の退避動作を行わせるよう制御することにより、過大な力で装置が破損することを防ぐことができる。

直方体形状をした拭き取り対象物１６の拭き取りを行う場合は、拭き取り対象物１６は回転させずに、拭き取り部移動機構１２を用いてスミヤ濾紙３１を拭き取り対象物１６の表面に押し付けながら、スミヤ濾紙３１を移動させて拭き取る。

拭き取り対象物１６の側面１６ａの拭き取りを行う場合は、まず、スミヤ濾紙３１を例えば左右にずらしながら上下方向５５に移動させ、ある側面１６ａの拭き取りを完了する。拭き取り対象物１６の一つの側面１６ａの拭き取りが完了したら、一旦、拭き取り部移動機構１２によりスミヤ濾紙３１を拭き取り対象物１６に接触しない位置に退避させ、拭き取り対象物１６を鉛直軸周りに矢印５４の方向に９０度回転させる。回転させた後に、再びスミヤ濾紙３１を拭き取り対象物１６の側面１６ａに押し付けて、拭き取り対象物１６の拭き取りが完了していない側面１６ａを拭き取る。拭き取り対象物１６の上面１６ｂは、スミヤ濾紙３１を例えば左右にずらしながら前後方向５６に移動させて、拭き取ることができる。

このように拭き取り部移動機構１２に走行自由度を持たせているため、従来の装置のように円柱形状をした拭き取り対象物１５のみならず、角柱形状をした拭き取り対象物１６にも対応可能である。したがって、拭き取り対象物形状に合わせた装置の個別設計が不要となり装置コストの大幅な削減が可能である。

なお、拭き取り部移動機構１２は、ここで示す実施形態に限定されるものではなく、駆動方法が異なるものや、可動部分が異なるものなど、他の実施形態であってもよい。

次に図５を用いてスミヤバー３３の着脱の方法について説明する。まず、汚染拭き取り装置に装着する前のスミヤバー３３はスミヤバー装着台６１上に供給され、スミヤバー固定機構６３によって下部を固定される。円柱体３２の側面には周方向の切り欠き溝３４があり、把持指２２の先端には切り欠き溝３４に噛み合う爪２８がある。スミヤバー３３の固定時には、切り欠き溝３４はスミヤバー固定機構６３の上部に露出するようになっている。ここで爪２８を円柱体３２の切り欠き溝３４に噛み合わせるようにしてスミヤバー３３を把持した後に、スミヤバー固定機構６３による固定を解除する。このように、円柱体３２の側面の切り欠き溝３４と把持指２２の爪２８により、装着時にスミヤバー３３の位置が把持指２２と多少ずれていても確実に把持することができる。

なお、この２つの把持指２２に２本の台形ねじ２１を取り付け、２本の台形ねじ２１にお互いの回転方向が逆向きになるように、一つのＡＣサーボモータ（図示せず）の回転をギヤ（図示せず）を介して伝達するようにすれば、２本の把持指２２を同時に同量だけ開閉させることができる。

ある範囲の拭き取りが終了したスミヤバー３３は、拭き取り部移動機構１２によりスミヤバー装着台とほぼ同一の構造のスミヤバー取り外し台６２に移動され、スミヤバー固定機構６３によって固定された後に、把持指２２を開放することで取り外される。取り外されたスミヤバー３３は別の場所に移動され、スミヤ濾紙３１に付着した物質の汚染度検査を実施する。その後、新しいスミヤ濾紙３１を円柱体３２に取り付けることにより、円柱体３２は再利用される。

スミヤ濾紙３１を拭き取り作業前に拭き取り装置へ装着して、作業後に回収する方法としては、特許文献８に開示されているようにエアーの吸引・排出によってスミヤ濾紙を吸着・回収する手法が開示されている。しかし、この方法は圧縮空気を用いるため、汚染されているダストを飛散させる危険性があり好ましくない。また、特許文献９に開示されているように、スミヤ濾紙を円筒状のキャップに取り付け、そのキャップを機械的に装置側のホルダへ着脱する方法もある。しかし、この方法は、スミヤ濾紙キャップを装着する際にキャップとホルダとの僅かな相対位置誤差によって、キャップを着脱できないとか、ホルダ側に過度な力が加わるという課題があった。

一方、本実施形態におけるスミヤバー３３の着脱方法のように、固定された物を把持する場合には、拘束力による過度の負荷が加わらないようにスミヤヘッド１１の高い位置決め精度が必要となる。しかし、本汚染拭き取り装置では拘束力の大きさと向きを検出し、その拘束力を緩和する方向へスミヤヘッド１１の位置を補正することにより、過大な負荷を発生させることなく確実にスミヤバー３３を把持できる。なお、ここで許容する拘束力は、拭き取り時の押し付け力や摩擦力の最大値と異なり、装置が破損しない範囲であればよい。

また、スミヤバーフィーダ６１やスミヤバー回収機構６２を用いなくてもスミヤバー３３の着脱は可能である。例えば、十分長い走行レール８３を設置しておき、拭き取り部移動機構１２によりスミヤヘッド１１を作業員の被曝が問題にならない位置まで退避させ、作業員の手によってスミヤバー３３の着脱を行ってもよい。

以上説明した汚染拭き取り装置は、拭き取り対象物表面の汚染度合いを検査する目的のみならず、同じ構成で表面の汚染除去装置としても利用可能である。表面汚染除去装置として用いる場合には、汚染検査に用いる場合よりも大きな拭き取り濾紙を用いることなどにより、より効率的に拭き取り作業を実施することもできる。

［実施形態２］
次に、特に放射線の影響を考慮した実施形態２を、図６を用いて説明する。ここで、実施形態１と同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。

高レベルの放射線物質を封入した拭き取り対象物１５を拭き取る場合、高分子材料は放射線の影響によって劣化するため、汚染拭き取り装置に利用することは好ましくない。また、分解熱の発生により発熱量が大きいため拭き取り対象物１５の表面温度は２００℃近くの高温に達する。一般的な６軸力センサでは、高温および放射線の影響により樹脂および接着剤部分が劣化するため、力の測定を正確に行えなくなる問題がある。そこで、高レベルの放射性検査体に対応するため、金属やセラミックスなどの無機材質で構成される歪ゲージを組み合わせて力を検出し、接着剤をはじめコネクタやケーブル等を耐放射線性の高い材料に置換した力センサを利用する。

また、高レベル放射線環境下では装置の動力源であるＡＣサーボモータなどアクチュエータが受ける放射線の影響が大きく、アクチュエータは装置の構成要素の中では耐久寿命が短いものの一つである。このため、アクチュエータは定期的に交換しやすい構造とすることが望ましい。そこで、動力伝達機構としてフレキシブルシャフト７２を利用し、アクチュエータを装置の外部に集約して遮蔽箱７１に納めて保護している。

フレキシブルシャフト７２とは、ワイヤのねじりトルクを伝達する動力伝達機構であり、このワイヤとワイヤを通す形状可変な筒状のアウターチューブによって構成される。このようにアクチュエータを装置本体から隔離して遮蔽することで放射線の影響を受けにくい構造とすると共に、アクチュエータの交換を行いやすい構成とすることが可能である。なお、動力伝達機構として、かさ歯車と回転シャフトを組み合わせた構成や、ワイヤの引っ張りによる回転駆動等も有効である。

本実施形態では、アクチュエータを遮蔽箱に入れて、熱および放射線の影響を小さくしているが、拭き取り対象物などの放射線源とアクチュエータとの間に壁を設けたり、アクチュエータを拭き取り対象物から十分離して設置するなどの方策も有効である。

なお、以上の説明は単なる例示であり、本発明は上述の各実施形態に限定されず、様々な形態で実施することができる。例えば、拭き取り部を移動させる手段が、互いに直交する３方向に動かせるものでなくてもよい。走行レールが拭き取り対象物を取り囲むように配置して、拭き取り対象物を回転させずに、側面全体を拭き取ることもできる。拭き取り部移動機構が走行レール以外を走行できるようにすれば、拭き取り対象物を移動させなくてもよいし、建屋などの固定物の拭き取りも可能である。また、ここでは放射性物質に汚染された物の拭き取りを例示したが、毒物などで汚染された物の検査や汚染除去に用いてもよい。

本発明に係る汚染拭き取り装置の実施形態１を示す斜視図である。 本発明に係る汚染拭き取り装置の実施形態１の一部を拡大した平面図である。 本発明に係る汚染拭き取り装置の実施形態１の制御系のブロック図である。 本発明に係る汚染拭き取り方向の実施形態１を示す斜視図である。 本発明に係る汚染拭き取り装置の実施形態１を示す一部断面側面図である。 本発明に係る汚染拭き取り装置の実施形態２を示す斜視図である。

符号の説明

１１…スミヤヘッド、１２…拭き取り部移動機構、１３…６軸力センサ、１４…表面検査台、１５，１６…拭き取り対象物、１５ａ…側面、１５ｂ…上面、１６ａ…側面、１６ｂ…上面２１…台形ねじ、２２…把持指、２３…ゴムダンパ、２４，２５…プレート、２６…ボルト、２７…コンプライアンス機構、２８…爪、３１…スミヤ濾紙、３２…円柱体、３３…スミヤバー、３４…切り欠き溝、４１…レゾルバ、４２…モータ、４３…制御用コンピュータ、４４…信号入力部、４５…力算出部、４６…動作生成部、４７…制御信号生成部、４８…信号出力部、５１，５４…回転方向、５２…下降方向、５３…半径方向、５５…側面拭き取り方向、５６…上面拭き取り方向、６１…スミヤバー装着台、６２…スミヤバー取り外し台、６３…スミヤバー固定機構、７１…アクチュエータ遮蔽箱、７２…フレキシブルシャフト、８１…水平アーム、８２…支柱、８３…走行レール、８４…走行機構、８６…回転機構

Claims (15)

1. 拭き取り対象物の表面を拭き取る汚染拭き取り装置において、
   拭き取り部材を取り付けるスミヤヘッドと、
   前記拭き取り対象物の表面に前記拭き取り部材を押し付けながら、前記拭き取り対象物の表面に沿う押し付け位置を変える移動手段と、
   前記スミヤヘッドに作用する、前記拭き取り部材の押し付け方向の力と前記押し付け位置の変化方向の力を求めるために必要な少なくとも２方向の力を検出する力センサと、
   前記力センサからの信号に基づき、前記押し付け方向の力と前記押し付け位置の変化方向の力を所定の範囲内に保つように前記移動手段を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする汚染拭き取り装置。
2. 前記移動手段は、前記拭き取り対象物を移動させる手段を有することを特徴とする請求項１記載の汚染拭き取り装置。
3. 前記移動手段は、前記拭き取り部材を移動させる手段を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の汚染拭き取り装置。
4. 作用する力に応じて変形し復元する弾性機構を介して前記スミヤヘッドが前記力センサに取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか記載の汚染拭き取り装置。
5. 前記押し付け方向の力と前記押し付け位置の変化方向の力が所定の設定値を越えたときに、前記移動手段を停止させる手段と前記スミヤヘッドを前記拭き取り対象物に接触しない位置に退避させる手段の少なくとも一つの手段を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか記載の汚染拭き取り装置。
6. 前記スミヤヘッドは、前記拭き取り部材を取り付けるスミヤバーと、前記力センサに取り付けられたスミヤバー受けを有し、前記スミヤバーはスミヤバー受けと着脱可能なように組み立てられていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか記載の汚染拭き取り装置。
7. 前記スミヤバーの着脱時の前記スミヤヘッドに作用する力が所定の範囲内になるように制御する手段を有することを特徴とする請求項６記載の汚染拭き取り装置。
8. 前記移動手段は、
   前記スミヤヘッドを互いに平行でない水平２方向および高さ方向に移動させる手段と、
   前記拭き取り部材を前記拭き取り対象物に押し付ける方向を鉛直下方向から鉛直上方向まで連続的に変化させる姿勢変更手段と、
   を有していることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか記載の汚染拭き取り装置。
9. 前記拭き取り対象物は表面から放射線を放出するものであって、前記力センサは無機材質で構成される複数の歪ゲージを組み合わせたものであることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか記載の汚染拭き取り装置。
10. 前記拭き取り対象物は表面から放射線を放出するものであって、前記移動手段および前記姿勢変更手段は、それぞれにアクチュエータを有し、それらのアクチュエータが前記拭き取り対象物から発生する熱および放射線の影響が所定の制限値以下になる位置に配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか記載の汚染拭き取り装置。
11. 前記アクチュエータと拭き取り対象物の間に、熱および放射線の少なくとも一方を遮蔽する壁を有することを特徴とする請求項１０記載の汚染拭き取り装置。
12. 拭き取り対象物の表面を拭き取る汚染除去方法において、
    拭き取り部材に作用する前記拭き取り対象物への押し付け方向の力と押し付け位置の変化方向の力を求めるために必要な少なくとも２方向の力を力センサにより検出し、前記力センサからの信号に基づき前記スミヤヘッドに作用する前記拭き取り部材の押し付け方向の力と前記押し付け位置の変化方向の力が所定の範囲内になるように制御しながら、前記拭き取り対象物の表面を前記拭き取り部材で拭き取る、拭き取り工程、
    を有することを特徴とする汚染除去方法。
13. 前記拭き取り工程より前に、前記拭き取り部材を前記力センサに取り付ける、取り付け工程と、
    前記拭き取り工程の後に、前記拭き取り部材を前記力センサから取り外す、取り外し工程と、
    を有することを特徴とする請求項１２記載の汚染除去方法。
14. 被検査体の表面を拭き取り、その被検査体の表面の汚染の程度を測定する汚染検査方法において、
    拭き取り部材に作用する前記被検査体への押し付け方向の力と押し付け位置の変化方向の力を求めるために必要な少なくとも２方向の力を力センサにより検出し、前記力センサからの信号に基づき前記スミヤヘッドに作用する前記拭き取り部材の押し付け方向の力と前記押し付け位置の変化方向の力が所定の範囲内になるように制御しながら、前記被検査体の表面を前記拭き取り部材で拭き取る、拭き取り工程と、
    前記拭き取り工程の後に、前記拭き取り部材の汚染の程度を測定する測定工程と、
    を有することを特徴とする汚染検査方法。
15. 前記拭き取り工程より前に、前記拭き取り部材を前記力センサに取り付ける、取り付け工程と、
    前記拭き取り工程の後で前記測定工程より前に、前記拭き取り部材を前記力センサから取り外す、取り外し工程と、
    を有することを特徴とする請求項１４記載の汚染検査方法。

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