JP2007232386A - スミヤ拭き取り検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構造で、操作性に優れ、多種多様な廃棄体の拭き取り効率が高い自動スミヤ拭き取り検査装置を提供すること。
【解決手段】拭き取り対象物１１をテーブル上に把持可能な回転テーブル１２と、アーム機構２０と、アーム機構２０の先端部に固定された弾性筒状体からなるアクチュエータ１９と、アクチュエータ１９の先端部に固定され、拭き取り体１７を保持可能な拭き取り体保持具１８と、拭き取り体保持具１８に把持される拭き取り体１７とを有し、アクチュエータ１９は、軸方向に延設された内部隔壁で区画されてなる複数個の圧力室と、軸方向に配置されて軸方向の長さを保持する線材５８とを備え、圧力室の各々の圧力を調整することにより可動になっているスミヤ拭き取り検査装置１０。
【選択図】 図１

Description

本発明は、低レベル放射性廃棄物等の表面の検査、拭き取りを行うスミヤ拭き取り検査装置に関する。

原子炉の炉内構造物、廃棄材、フィルター等の低レベル放射性廃棄物（以下、「廃棄体」ともいう。）は、処理施設への搬出前に、搬出検査としてスミヤ検査を行っている。スミヤ検査は、回転テーブル上に載置した廃棄体表面に拭き取りろ紙等を押し付けることにより、廃棄体表面のスミヤの付着を検査したり、検査の結果スミヤが存在していればこのスミヤを拭き取ったりする作業である。このスミヤ検査には、これら検査、拭き取り作業を自動的に行う自動スミヤ拭き取り検査装置が用いられる。

廃棄体は上記のように多種類あるため、その形状も、たとえば外面に突起物を有したり、不定形曲面を有したりする等様々である。このため、自動スミヤ拭き取り検査装置には、廃棄体表面の様々な形状に追従してできるだけ安定したスミヤ性能を発揮すること、すなわち廃棄体表面のスミヤの拭き取り効率をできるだけ安定させることが求められている。

しかし、従来、上記広範な廃棄体の形状に対して安定したスミヤ性能を発揮する自動スミヤ拭き取り検査装置はなく、廃棄体の形状毎の自動スミヤ拭き取り検査装置が専用機として用いられていた。この専用機は、たとえば、回転テーブル上に載置した廃棄体を位置決めすると共に把持する位置決め装置を廃棄体毎の専用のものとしたり、廃棄体の表面を拭き取る拭き取り装置を廃棄体毎の専用のものとしたりし、廃棄体毎の位置決め装置と廃棄体毎の拭き取り装置とを組み合わせることにより形成されるものである。ここで拭き取り装置としては、バネで拭き取りろ紙を廃棄体表面に押し付ける方式のものが用いられてきた。

なお、アクチュエータとしては、特許文献１および特許文献２に記載のものが知られているが、これらのアクチュエータに拭き取り体を取り付けてスミア拭き取り装置としたものは従来知られていない。また、ワブルモータとしては、特許文献３に記載のものが知られているが、このワブルモータを回転テーブルを揺動させるものとして用いたものも知られていない。
特許第２８８９２７９号公報 特許第２９９３５０６号公報 特開平１１−３１１２０６号公報

このように、従来の自動スミヤ拭き取り検査装置は、個々の機構が複雑である上、多様な専用機が必要であるため、スミヤ検査は、高コストで、作業時間が長く、装置の保守性が悪かった。また、拭き取り装置がバネで押し付ける方式のものであるため、拭き取り効率が低い上、拭き取りろ紙のハンドリングの際に拭き取りろ紙が脱落や引っ掛かりを起こしてスミヤ検査を中断することがあった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、簡素な構造で、操作性に優れ、多種多様な廃棄体の拭き取り効率を向上させる自動スミヤ拭き取り検査装置を提供することを目的とする。

本発明は、拭き取り対象物をテーブル上に把持可能な回転テーブルと、先端部を３次元方向に移動可能なアーム機構と、このアーム機構の先端部に固定された弾性筒状体からなるアクチュエータと、このアクチュエータの先端部に固定され、拭き取り体を保持可能な拭き取り体保持具と、この拭き取り体保持具に把持される拭き取り体とを有し、前記アクチュエータは、軸方向に延設された内部隔壁で区画されてなる複数個の圧力室と、軸方向に配置されて軸方向の長さを保持する線材とを備え、前記圧力室の各々の圧力を調整することにより可動になっていることを特徴とするスミヤ拭き取り検査装置である。

本発明に係る自動スミヤ拭き取り検査装置は、簡素な構造で、操作性に優れ、多種多様な廃棄体の拭き取り効率が高い。

［第１の実施形態］
本発明に係るスミヤ拭き取り検査装置の実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明に係るスミヤ拭き取り検査装置の第１の実施形態を模式的に示す斜視図である。このスミヤ拭き取り検査装置１０は、拭き取り対象物１１をテーブル上に把持可能な回転テーブル１２が備えられている。拭き取り対象物１１は、特に限定されるものでないが、たとえば、原子炉の炉内構造物、廃棄材、フィルター等の低レベル放射性廃棄物が挙げられる。

回転テーブル１２は、テーブル上に形成された複数個の位置決め把持具３が協働することにより拭き取り対象物１１をテーブル上に把持可能な構造になっている。回転テーブル１２は、底部がモータ２２の出力軸に接続されており、このモータ２２により駆動される。位置決め把持具３は、たとえば、回転テーブル１２に開けた穴への締め付け具合によって拭き取り対象物１１を協働して把持可能な治具等が用いられる。

第１の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０は、アーム機構２０のアーム１６の先端部に弾性筒状体からなるアクチュエータ１９が設けられている。アクチュエータ１９は、図３および図７に示すように、軸方向に延設されたゴム等の弾性材料からなる内部隔壁で区画されてなる複数個の圧力室と、軸方向に配置されて軸方向の長さを保持する線材とを備えている。また、アクチュエータ１９は、外周部の縦弾性係数が軸方向の斜め方向に対して大きくなっており、圧力室の各々の圧力を圧力制御手段等で調整することにより可動な構造になっている。

アクチュエータ１９について、図２〜図７を参照して詳細に説明する。図２はアクチュエータ１９の外観を示す斜視図であり、アクチュエータ１９は弾性筒状体３３、上蓋３５、下蓋３７およびチューブ３９、４１、４３から構成されている。図３はアクチュエータ１９の分解傾斜図であり、弾性筒状体３３は同一形状の３つの弾性筒状体３３ａ、３３ｂ、３３ｃを軸方向に並列に接着することにより一体成形されたものになっている。この接着により弾性筒状体３３の軸方向２９に弾性隔壁４５、４７、４９が延設されるようになっており、この弾性隔壁４５、４７、４９により３つの圧力室５１、５３５５が区画形成されている。

図４に示すように、弾性筒状体３３は、各弾性筒状体３３ａ、３３ｂ、３３ｃの外周部がそれぞれ巻装角度α（≠９０゜）となるようにアラミド繊維（登録商標）等の補強材料５７を螺旋状に巻装し、補強材料５７をシリコンゴム等の弾性材料で被覆することにより形成されている。このように弾性筒状体３３の外周部が補強材料５７とゴムの複合による異方性弾性材料によって形成されることにより、外周部の縦弾性係数の大きい方向が弾性筒状体３３の軸方向２９に対してα傾いた方向になるため、α傾いた方向には補強材料５７により縦弾性係数大のため伸び難く、（９０゜−α）傾いた方向には伸び易いという性質を有する。なお、α≠９０゜であるから、弾性筒状体３３の外周部の周方向が縦弾性係数の大きい方向となることはない。

上蓋３５は、金属からなり弾性筒状体３３ａ、３３ｂ、３３ｃに形成された圧力室５１、５３５５を封止する扇形状の上蓋３５ａ、３５ｂ、３５ｃと、上蓋３５ａ、３５ｂ、３５ｃの一端を弾性筒状体３３ａ、３３ｂ、３３ｃに挿入して接着した後に上蓋３５ａ、３５ｂ、３５ｃをカバーするカバー部材６３とにより構成されている。図５に上蓋３５の装着状態の例を示す。カバー部材６３は円筒形状を成し内側には上蓋３５ａ、３５ｂ、３５ｃを嵌合させる嵌合部６３ａ、６３ｂ、６３ｃが区画形成されている。カバー部材６３は、外形が弾性筒状体3と同様になっており、弾性筒状体3に上蓋３５ａ、３５ｂ、３５ｃを接着し、上蓋３５ａ、３５ｂ、３５ｃをカバー部材６３でカバーすると、カバー部材６３と弾性筒状体３３の外周部とが一体になるようになっている。

下蓋３７は外形が上蓋３５と同様な扇形状の下蓋３７ａ、３７ｂ、３７ｃと、下蓋３７ａ、３７ｂ、３７ｃの一端を弾性筒状体３３ａ、３３ｂ、３３ｃに挿入して接着封止した後、下蓋３７ａ、３７ｂ、３７ｃをカバーするカバー部材６５とにより構成されている。下蓋３７ａ、３７ｂ、３７ｃのそれぞれの軸方向中央部には、図６に示す断面形状の挿入穴６７、６９、７１が設けられており、挿入穴６７、６９、７１にはチューブ３９、４１、４３が挿入固着されるようになっている。挿入穴６７、６９、７１の先端にはチューブ３９、４１、４３と圧力室５１、５３、５５とを連通させる連通孔７３、７５、７７が設けられている。チューブ３９、４１、４３が接着材により挿入穴６７、６９、７１内に固着されると、圧力室５１、５３、５５は密封される。

カバー部材６５は上蓋３５ａ、３５ｂ、３５ｃをカバーするカバー部材６３と同様な外側形状を成し、内面には下蓋３７ａ、３７ｂ、３７ｃを嵌合させる嵌合部６５ａ、６５ｂ、６５ｃが区画形成されている。嵌合部６５ａ、６５ｂ、６５ｃのそれぞれの軸方向中央部には、チューブ３９、４１、４３が挿入される挿入穴８５、８７、８９が形成されている。チューブ３９、４１、４３は、下蓋３７ａ、３７ｂ、３７ｃに挿入されない側、すなわち外部側の端部が圧力制御装置（図示せず）に接続されており、圧力制御装置により作動流体の圧力を調整して圧力室５１、５３、５５に送り込むことにより圧力室５１、５３、５５内部の圧力を各々制御できるようになっている。

図７は、アクチュエータ１９の模式的な断面図である。図７に示されるように、軸方向29に沿って形成される各弾性筒状体３３ａ、３３ｂ、３３ｃの接合部、すなわちアクチュエータ１９の中心線に沿って、アラミド繊維（登録商標）等の補強材料からなる線材５８が延設されている。線材５８は長さ方向の引張り力に対して伸び変化が少ない材質のものが用いられる。

アクチュエータ１９の先端部のうち、廃棄体に押し付ける側には、拭き取り体１７を保持可能な拭き取り体保持具１８が固定される。ここで拭き取り体１７としては、たとえば、廃棄体表面のスミヤを除去するために用いられるスプーン型、コイン型、三ツ矢型等のスミヤろ紙が用いられる。拭き取り体保持具１８の形態は、拭き取り体１７を保持可能なものであればどのようなものでもよく特に限定されない。

アクチュエータ１９の先端部への拭き取り体保持具１８の固定は、拭き取り体保持具１８をアクチュエータ１９の先端部に接着したり、嵌合したりすることにより行われる。

スミヤ拭き取り検査装置１０の作用について説明する。

まず、回転テーブル１２のテーブル上に、廃棄体等の拭き取り対象物１１を載置する。このとき、拭き取り対象物１１は、テーブル上の複数個の位置決め把持具３により区画される範囲内に載置しておく。

次に、モータ２２を駆動して回転テーブル１２を図１のＬまたはＭの向きに回転させる。その後、拭き取り体保持具１８に拭き取り体１７が保持されたアクチュエータ１９を、拭き取り体１７が回転する拭き取り対象物１１の表面に接触するようにアーム機構２０のアーム１６ごと移動させる。

拭き取り体１７が拭き取り対象物１１の表面に軽く接触したら、圧力制御手段を用いてアクチュエータ１９の各圧力室内の流体圧力を制御し、アクチュエータ１９の先端部に固定された拭き取り体１７を拭き取り対象物１１の表面に押し付けたり、拭き取り対象物１１の表面でねじったりする動作を起こさせる。

ここで、アクチュエータ１９の動作について、図２および図４を参照して説明する。アクチュエータ１９は、３つのチューブ３９、４１、４３を通じて各圧力室５１、５３、５５の圧力を調整することにより３自由度の動作を行う。例えば、図４において圧力室５１のみを加圧すると圧力室５１のみが軸方向へ伸びようとするためアクチュエータ１９は図２の５４の方向に湾曲する。また、図４において圧力室５１と５３を加圧するとアクチュエータ１９は図２の５８の方向へ湾曲する。このように各圧力室間に差圧を与えることでアクチュエータ１９は任意方向へ湾曲するため、スミヤ拭き取り検査装置１０においてアクチュエータ１９を図１の符号Ｊの方向に湾曲させることが可能である。したがって、アクチュエータ１９の先端部に固定された拭き取り体１７を、拭き取り対象物１１の表面形状に対して追従性よく押し付けることができる。

さらに、図４において各圧力室５１、５３、５５の圧力を同じにすると、巻装された補強材料５７の影響によりアクチュエータ１９は軸回りの回転動作（ねじれ動作）３０を行う。なお、線材５８によりアクチュエータ１９の軸方向長さは変化しないように規制されるので、アクチュエータ１９は伸び動作を伴うことはない。また、補強材料５７は密に巻装してあり、２９方向への伸び動作は発生しないようになっている。このように各圧力室５１、５３、５５の圧力を同じにすると、アクチュエータ１９は拭き取り対象物１１の表面でねじり動作をするため、スミヤ拭き取り検査装置１０においてアクチュエータ１９を図１の符号Ｋの方向にねじり動作をさせることが可能である。したがって、拭き取り体１７を、拭き取り対象物１１の表面形状に対して追従性よく押し付けることができる。

また、アクチュエータ１９は、各圧力室の圧力の制御により、湾曲しつつねじり動作をするような複合動作を行わせることも可能である。

なお、スミヤ拭き取り検査装置１０では、圧力室が３つのものについて述べたが、もちろんこれに限定されるものではなく、２つ、３つ、４つなど目的に応じて任意に選択すればよく、各圧力室の容積も同一でなくてよい。また、補強材料５７の巻装角度αを変化させることにより、圧力室に与えた流体圧力に対するアクチュエータの回転量を調節することもできる。また、本実施例では弾性隔壁も異方性材料により形成したが弾性筒状体だけ異方性材料として弾性隔壁は異方性材料でなくとも実施できる。また弾性筒状体は複数の弾性筒状体を接着させて一体としたが、まず補強材料５７により骨組みを形成し、ゴムにより被覆し、その後に弾性隔壁を設けることによって、複数の弾性筒状体を接着させずに成形することも可能である。

また、スミヤ拭き取り検査装置１０では、必要な回転動作を確保できる範囲内にて線材５８の埋設位置は自由に変えることができる。例えば線材５８は圧力室の内部に延設してもよい。また、スミヤ拭き取り検査装置１０では、複数の線材５８を用いてもよい。さらに、線材５８は、例えば金属製のワイヤなどを用いてもよい。この場合、アクチュエータ１９の軸方向に縦弾性係数が大となるような配置によりアクチュエータ１９に回転動作のみを行わせることが可能となる。

スミヤ拭き取り検査装置１０では、位置決め把持具３は、上記のようにゴム等の弾性材料のみからなるものであってもよいが、たとえば、アラミド繊維（登録商標）等の補強材料で補強した弾性材料を用いたものであってもよい。補強材料で補強する態様としては、たとえば、補強繊維を巻装した弾性材料を筒状に成形したもの等が挙げられる。

［第２の実施形態］
次に、本発明に係るスミヤ拭き取り検査装置の第２の実施形態について説明する。

第２の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０Ａは、第１の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０において、位置決め把持具３を、弾性筒状体内部の圧力室の圧力の調整により弾性筒状体の体積を増減可能にした構成としたものである。第２の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０Ａと第１の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０とは、位置決め把持具以外は同様であるため、同様の点については説明を省略する。

第２の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０Ａにおいて位置決め把持具は、たとえばゴム等の伸び縮み自在な弾性材料からなる弾性有底筒状体であり、弾性有底筒状体内部に圧力室が形成されている（図示せず）。この圧力室には、弾性有底筒状体の外部の圧力制御手段と連通するチューブが備えられており（図示せず）、圧力制御手段を用いて圧力室内の圧力を調整することにより、位置決め把持具の体積を増減可能になっている。ここで用いられる圧力制御手段としては、たとえば流体ポンプ等が挙げられる。

第２の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０Ａの作用について説明する。このスミヤ拭き取り検査装置１０Ａの作用は、第１の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０の作用に対して、位置決め把持具を変更した点以外は同一であるため、位置決め把持具を変更した点以外の作用については適宜簡略化または省略する。

まず、回転テーブル１２のテーブル上に、廃棄体等の拭き取り対象物１１を載置する。このとき、拭き取り対象物１１は、テーブル上の複数個の位置決め把持具により区画される範囲内に載置し、位置決め把持具は流体を供給しないしぼんだ状態または増大していない状態としておく。

次に、圧力制御装置から位置決め把持具に流体を供給して位置決め把持具を膨らませると、複数個の位置決め把持具が協働して拭き取り対象物１１を把持する。このとき、拭き取り対象物１１は、膨張する位置決め把持具が互いに拭き取り対象物１１を押しやることにより適正位置に把持される。その他の作用は第１の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０の作用と同様であるため、説明を省略する。

第２の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０Ａは、上記構成の位置決め把持具を用いるため、流体の供給により拭き取り対象物１１が自動的に適正位置に移動し、把持される。

［第３の実施形態］
次に、本発明に係るスミヤ拭き取り検査装置の第３の実施形態について説明する。

第３の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０Ｂは、第１の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０において、位置決め把持具３を、軸方向に延設された内部隔壁で区画されてなる複数個の圧力室と、軸方向に配置されて軸方向の長さを保持する線材とを備えると共に、外周部の縦弾性係数が軸方向の斜め方向に対して大きくなっており、圧力室の各々の圧力を調整することにより拭き取り対象物の把持方向に可動としたものである。第３の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０Ｂと第１の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０とは、位置決め把持具以外は同様であるため、同様の点については説明を省略する。

第３の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０Ｂにおいて位置決め把持具は、たとえばゴム等の伸び縮み自在な弾性材料からなる弾性有底筒状体であり、弾性有底筒状体内部に軸方向に延設された内部隔壁で区画されてなる複数個の圧力室と、軸方向に配置されて軸方向の長さを保持する線材とを備えると共に、外周部の縦弾性係数が軸方向の斜め方向に対して大きくなっている。第３の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０Ｂの位置決め把持具は、第１の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０のアクチュエータ１９と同様の構造および作用を有するものであり、位置決め把持具の折り曲げ方向を拭き取り対象物の把持方向としたものである。

第３の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０Ｂの作用について説明する。

第３の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０Ｂの作用は、第１の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０の作用に対して、位置決め把持具を変更した点以外は同一であるため、位置決め把持具を変更した点以外の作用については適宜簡略化または省略する。

初めに、回転テーブル１２のテーブル上に、廃棄体等の拭き取り対象物１１を載置する。このとき、拭き取り対象物１１は、テーブル上の複数個の位置決め把持具により区画される範囲内に載置し、位置決め把持具は拭き取り対象物１１を把持する方向に湾曲していない状態としておく。

次に、圧力制御装置から位置決め把持具に流体を制御して供給し、位置決め把持具を拭き取り対象物１１を把持する方向に湾曲させることにより、複数個の位置決め把持具が協働して拭き取り対象物１１を把持させる。このとき、拭き取り対象物１１は、湾曲する位置決め把持具が互いに拭き取り対象物１１を押しやることにより適正位置に把持される。その他の作用は第１の実施形態の作用と同様であるため、説明を省略する。

第３の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０Ｂは、上記構成の位置決め把持具を用いるため、流体の供給により拭き取り対象物１１が自動的に適正位置に移動し、把持される。

［第４の実施形態］
次に、本発明に係るスミヤ拭き取り検査装置の第４の実施形態について説明する。

第４の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０Ｃは、上記第１の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０において、モータ２２を特定の構成のワブルモータ２２とし、回転テーブル１２の底部がワブルモータ２２の出力軸に接続されているようにしたものである。

ワブルモータ２２は、回転軸方向に前記出力軸が結合している外歯車と、内周に外歯車より歯数の多い内歯車が設けられて外歯車と噛合うワブルリングと、外歯車およびワブルリングを相対的に駆動する圧力室とを備え、この圧力室の加圧パターンの１回の切替えによって生ずる前記ワブルリングの公転角度をθ、外歯車および内歯車のなす圧力角をαとしたときに、外歯車および内歯車が、下記式（１）の条件ｔａｎθ・ｔａｎα＜１を満たす歯形形状を有するものとなっている。第４の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０Ｃと第１の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０とは、モータとワブルモータ２２という差異以外は同様であるため、同様の点については説明を省略する。

ワブルモータ２２について、図８〜図１０を参照して詳細に説明する。図１０はワブルモータ２２の一構成例を示す構成図であり、図１０（ａ）はワブルモータ２２の径方向の断面図、図１０（ｂ）はワブルモータ２２の軸方向の断面図である。

ワブルモータ２２は、ゴム性のワブルジェネレータ９１、内歯車を有する金属製のワブルリング９８、ワブルリング９８の内歯車と噛合う外歯車９７、外歯車９７と一体となって回転する出力軸９６、モータのケーシングを構成する部材９３、８２、９４、出力軸９６を回転支持するベアリング８３ａ、８３ｂなどから構成される。ワブルジェネレータ９１の内周面とワブルリング９８の外周面とは接着または嵌合等により固定されている。また、ワブルリング９８の内歯車の歯数は外歯車９７の歯数よりも多くなっており、ワブルリング９８の内歯車と外歯車９７の間には隙間が存在する。

ワブルジェネレータ９１の内部には６つの圧力室９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、・・・、９２ｆが形成され、それぞれの内圧は、それぞれの圧力室に接続されたチューブ９５ａ、９５ｂ、・・・、９５ｆ（ただし、９５ｆのみ図示する）を通じて、外部の電磁弁で制御されるようになっている。ワブルリング９８は、各圧力室９２ａ、９２ｂ、・・・、９２ｆの内圧を順に加圧してゆくことで公転し、ワブルリングと外歯車とが相対的に駆動される。外歯車が相対的に駆動されて回転すると、外歯車の回転軸方向に結合している出力軸９６が自転するようになっている。

ワブルモータ２２は、加圧パターンの１回の切替えによって生ずるワブルリング９８の公転角度（「ステップ角」ともいう。）をθ、外歯車９７とワブルリング９８の内歯車とのなす圧力角をαとしたときに、各歯車の歯形形状は下記式（１）に示す条件
［数１］
ｔａｎθ・ｔａｎα＜１ ・・・（１）
を満たす構成となっている。ここで、圧力角αとは、外歯車９７およびワブルリング９８に形成された内歯車の共通法線方向と、外歯車９７の運動方向、すなわち外歯車９７の回転方向とがなす角をいう。

ステップ角θについて説明する。ワブルジェネレータ９１の内周面が加圧によって径方向に変形すると、それに伴ってワブルリング９８も径方向に移動する。図１０（ａ）に示すように、圧力室９２ｃを加圧すると、圧力室９２ｃが膨張してワブルリング９８が図中上の方へ押出され、出力軸９６に固定された外歯車９７と接触し噛合する。次に例えば圧力室９２ｃの加圧を止め、代わりに圧力室９２ｄを加圧すると、ワブルリング９８は図１０（ａ）において右上に押出され、これにより出力軸９６に固定された外歯車９７とワブルリング９８の内歯車の噛合い位置が変わる。このように各圧力室を順に加圧してゆくと、ワブルリング９８が公転運動を行う。ここで、外歯車９７とワブルリング９８に形成された内歯車は歯数が異なるので、ワブルリング９８の公転に伴い、上記２つの歯車の噛合いがずれてゆき、出力軸９６が自転する。

このとき、加圧パターンの１回の切替えによって生ずるワブルリング９８の公転角度をステップ角θと呼ぶ。図１０（ａ）にステップ角をθで示す。ステップ角は通常は、３６０度／圧力室数である。しかし、ハーフピッチドライブの場合は、ステップ角は３６０度／圧力室数／２となる。ここでハーフピッチドライブとは、圧力室９２ｃのみを加圧した後、圧力室９２ｃと９２ｄを加圧し、次に圧力室９２ｄのみを加圧するというように、加圧する圧力室の数を変えながら加圧するパターンである。

第４の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０Ｃの作用について説明する。

第４の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０Ｃの作用は、第１の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０の作用に対して、モータ２２を特定の構成のワブルモータ２２に変更した点以外は同一であるため、変更点以外の作用については省略する。

ワブルモータ２２は、外歯車９７およびワブルリング９８に形成された内歯車が上記式（１）の条件を満たすように作成されているため、外歯車９７に結合された出力軸９６に所定以上の負荷が加わったときに、ワブルモータがバックドライブするようになっている。この理由を図８および図９を参照して説明する。図８（ａ）は、ワブルリング９８の内歯車と出力軸９６の結合された外歯車９７とが接触点Ｃにおいて歯車で噛合った状態を模式的に示した図である。なお、図を見易くするため図中では歯を表示していない。この状態は、例えば図１０（ａ）に示す圧力室９２ｃのみを加圧している状態を示している。この状態から、図１０（ａ）に示す圧力室９２ｄのみを加圧する状態に圧力パターンを切り換えると、ワブルリング９８の中心Ｏｗと接触点Ｃとを結ぶ直線に対してステップ角θをなす直線がワブルリング９８と交わる点は、ワブルジェネレータ９１から力Ｐを受ける（図８（ａ）参照）。

一方、出力軸９６には負荷によるトルクＴが加わっている。このトルクＴによって出力軸９６の外歯車９７のピッチ円方向に力Ｆが作用する。力Ｆは、外歯車９７のピッチ円の半径をｒとするとＦ＝Ｔ／ｒとなる。また、ワブルリング９８の内歯車と出力軸９６の外歯車９７とが噛合っていることにより、ワブルリング９８は半径方向に力Ｒを受けている。このため、ワブルリング９８は外歯車９７から力ＦおよびＲを受けている（図８（ｂ）参照）。

また同様に出力軸９６の外歯車９７はワブルリング９８から力Ｆ、Ｒを受けている（図８（ｃ）参照）。

出力軸９６が回転するには、力Ｐが力Ｆに打勝ってワブルリング９８を公転させなければならないので、所定の負荷時には次式が成り立つ。
［数２］
Ｆ＝Ｐｓｉｎθ ・・・（２）

また力Ｆと力Ｒとの間には、図９に示すように歯形形状から次式が成立する。

［数３］
Ｒ＝Ｆｔａｎα ・・・（３）

（２）式を（３）に代入することにより
［数４］
Ｒ＝Ｐｃｏｓθ・（ｔａｎθ・ｔａｎα） ・・・（４）
となる。

ワブルモータ２２は（１）式の条件を満たしているから（４）式から
［数５］
Ｒ＜Ｐｃｏｓθ ・・・（５）
となる。

この条件はワブルリング９８に働く力の方向（図８（ｂ）では垂直方向）の釣り合いを考えると、ワブルジェネレータ９１が軸方向に逃げて、バックドライブを起こすことを示すものである。したがって、ワブルモータ２２を用いると、所定以上の負荷が作用することでバックドライブが生じ、必要以上のトルクが発生するのを防止することが可能となる。このため、第４の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０Ｃは、拭き取り体１７が、回転テーブル１２上に把持した拭き取り対象物１１に引っ掛かる等の異常動作を起こした場合でも、回転テーブル１２がバックドライブを起こすことにより、拭き取り体１７が脱落することを防止することができる。その他の作用は第１の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０の作用と同様であるため、説明を省略する。

なお、第４の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０Ｃは、第２の実施形態または第３の実施形態において、モータ２２を特定の構成のワブルモータ２２とし、回転テーブル１２の底部がワブルモータ２２の出力軸に接続されているようにしてもよい。このように第４の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０Ｃと、第２の実施形態または第３の実施形態とを組み合わせた実施形態は、組み合わされるそれぞれの実施形態の作用を有するものになる。

［第５の実施形態］
次に、本発明に係るスミヤ拭き取り検査装置の第５の実施形態について説明する。

第５の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０Ｄは、第１の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０において、アーム機構２０を、ＸＹＺ軸方向のそれぞれに直動する３本の直動アームの組み合わせにより先端部が三次元方向に可動になっている３軸直動アーム機構２０Ａとしたものである。第５の実施形態と第１の実施形態とは、アーム機構の構成以外は同様であるため、同様の点については説明を省略する。

第５の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０Ｄにおいてアーム機構は、基部アーム１４、中間アーム１５および先端アーム１６からなる３軸直動アーム機構２０Ａになっている。３軸直動アーム機構２０Ａは、基部アーム１４に対して中間アーム１５が直動可能で、かつ、中間アーム１５に対して先端アーム１６が直動可能に接続されている。これら直動の機構は、特に限定されず、たとえば、直動アーム内にアリ溝等の移動ガイドを設けると共に、この移動ガイドに沿って、ラックピニオン、送りねじ等の送り方式で直動可能な移動体を設け、この移動体に他の直動アームを取り付ける等の公知の技術を採用することができる。この機構により、３軸直動アーム機構２０Ａは、先端アーム１６の先端部が三次元方向に可動になっている。

第５の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０Ｄの作用について説明する。第５の実施形態の作用は、第１の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０の作用に対して、アーム機構を変更した点以外は同一であるため、アーム機構を変更した点以外の作用については適宜省略する。

初めに、回転テーブル１２のテーブル上に、廃棄体等の拭き取り対象物１１を載置する。このとき、拭き取り対象物１１は、テーブル上の複数個の位置決め把持具３により区画される範囲内に載置しておく。

次に、モータ２２を駆動して回転テーブル１２を回転させる。その後、拭き取り体保持具１８に拭き取り体１７が保持されたアクチュエータ１９を、３軸直動アーム機構２０Ａの基部アーム１４、中間アーム１５および先端アーム１６のいずれかまたは全てを移動させて、拭き取り体１７が回転する拭き取り対象物１１の表面に接触するようにする。その他の作用は第１の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０の作用と同様であるため、説明を簡略化または省略する。

第５の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０Ｄは、３軸直動アーム機構２０Ａを用いるため、拭き取り体１７を回転する拭き取り対象物１１の表面に容易かつ迅速に接触させることができる。

なお、このスミヤ拭き取り検査装置１０Ｄは、第２の実施形態〜第４の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置において、アーム機構２０を、３軸直動アーム機構２０Ａとしたものとしてもよい。このように第５の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置１０Ｄと、第２の実施形態〜第４の実施形態に示されたスミヤ拭き取り検査装置とを組み合わせた実施形態は、組み合わされるそれぞれの実施形態の作用を有するものになる。

本発明に係るスミヤ拭き取り検査装置の第１の実施形態を示す斜視図。 アクチュエータの斜視図。 図２の分解斜視図。 補強材料巻装方向を示す斜視図。 図２のＢ−Ｂ矢視断面図。 図２のＣ−Ｃ矢視断面図。 図２のＡ−Ａ矢視断面図。 ワブルモータの動作を説明する説明図。 ワブルモータにかかる外歯車と内歯車の噛合い状態を示す図。 ワブルモータの一構成例を示す構成図。

符号の説明

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ スミヤ拭き取り検査装置
１１ 廃棄体
１２ 回転テーブル
１３ 位置決め体
１４ 基部アーム
１５ 中間アーム
１６ 先端アーム
１７ 拭き取りろ紙
１８ 拭き取り体保持具
１９ アクチュエータ
２０ アーム機構
２０Ａ ３軸直動アーム機構
２２ ワブルモータ
３３、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ 弾性筒状体
３５、３５ａ、３５ｂ、３５ｃ 上蓋
３７、３７ａ、３７ｂ、３７ｃ 下蓋
３９、４１、４３ チューブ
４５、４７、４９ 弾性隔壁
５１、５３、５５ 圧力室
５７ 繊維
５８ 線材
６３、６５ カバー部材
６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６５ａ、６５ｂ、６５ｃ 嵌合部
６７、６９、７１、８５、８７、８９ 挿入穴
７３、７５、７７ 連通孔
９１ ワブルジェネレータ
９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄ、９２ｅ、９２ｆ 圧力室
８２、９３、９４ ケーシング
９５ａ、９５ｂ、９５ｃ、９５ｄ、９５ｅ、９５ｆ チューブ
９６ 出力軸
８３ａ、８３ｂ ベアリング
９７ 外歯車
９８ ワブルリング

Claims (4)

1. 拭き取り対象物をテーブル上に把持可能な回転テーブルと、
   先端部を３次元方向に移動可能なアーム機構と、
   このアーム機構の先端部に固定された弾性筒状体からなるアクチュエータと、
   このアクチュエータの先端部に固定され、拭き取り体を保持可能な拭き取り体保持具と、
   この拭き取り体保持具に把持される拭き取り体とを有し、
   前記アクチュエータは、軸方向に延設された内部隔壁で区画されてなる複数個の圧力室と、軸方向に配置されて軸方向の長さを保持する線材とを備え、前記圧力室の各々の圧力を調整することにより可動になっていることを特徴とするスミヤ拭き取り検査装置。
2. 前記回転テーブルは、テーブル上に載置された拭き取り対象物を複数個で協働して把持可能な弾性筒状体からなる位置決め把持具がテーブル上に複数個設置されており、
   この位置決め把持具は、前記弾性筒状体内部の圧力室の圧力の調整により弾性筒状体の体積を増減可能になっていることを特徴とする請求項１のスミヤ拭き取り検査装置。
3. 前記回転テーブルは、底部がワブルモータの出力軸に接続されており、
   このワブルモータは、回転軸方向に前記出力軸が結合している外歯車と、内周にこの外歯車より歯数の多い内歯車が設けられて前記外歯車と噛合うワブルリングと、前記外歯車および前記ワブルリングを相対的に駆動する圧力室とを備え、この圧力室の加圧パターンの１回の切替えによって生ずる前記ワブルリングの公転角度をθ、前記外歯車および前記内歯車のなす圧力角をαとしたときに、前記外歯車および前記内歯車が、ｔａｎθ・ｔａｎα＜１を満たす歯形形状を有することを特徴とする請求項１記載のスミヤ拭き取り検査装置。
4. 前記アーム機構は、ＸＹＺ軸方向のそれぞれに直動する３本の直動アームの組み合わせにより先端部が三次元方向に可動になっている３軸直動アーム機構であることを特徴とする請求項１記載のスミヤ拭き取り検査装置。

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