JP4649307B2 - Mechanical cutting device and cutting method using this device - Google Patents
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Description
本発明は、構造物や機器等の切断対象物を機械的に切断する機械的切断技術に係り、特に多関節アーム機構からなるマニピュレータの先端側に機械式切断工具を取り付けた機械式切断装置およびこの装置を用いた切断方法に関する。 The present invention relates to a mechanical cutting technique for mechanically cutting an object to be cut, such as a structure or a device, and in particular, a mechanical cutting device in which a mechanical cutting tool is attached to the tip side of a manipulator composed of an articulated arm mechanism, and The present invention relates to a cutting method using this apparatus.
原子力施設や化学関連施設では、施設の構造物や機器等に有害物質が付着する虞があり、有害物質が付着した機器や構造物はそのまま放置せず、改造を行なうことがある。有害物質には放射性物質や化学薬品などがある。機器や構造物の改造には、金属製のタンクや架台等の構造物、配管等の機器を切断する作業も含まれる。 In nuclear facilities and chemical facilities, there is a risk of harmful substances adhering to the structures and equipment of the facilities, and equipment and structures to which harmful substances are attached may not be left as they are, but may be modified. Hazardous substances include radioactive substances and chemicals. The modification of the equipment and the structure includes a work of cutting the structure such as a metal tank or mount, and equipment such as piping.
これらの金属製構造物の中で熱交換器と呼ばれる機器は、内部に配管群が幾重にも整列配置された構造を有する。配管群は各配管が密に配設されるため、各配管間に形成されるスペースが狭隘である。各配管が密に配列された配管群を安定的に固定させることが困難で配管固定に困難さを伴ない、各配管の切断線が複雑になるため、配管切断作業が容易ではなく、困難さを伴なっていた。 Among these metal structures, a device called a heat exchanger has a structure in which a plurality of piping groups are arranged and arranged inside. In the pipe group, since the pipes are densely arranged, the space formed between the pipes is narrow. It is difficult to stably fix a group of pipes in which each pipe is densely arranged, and it is difficult to fix the pipes. The cutting lines for each pipe become complicated, so the pipe cutting work is not easy and difficult. Was accompanied.
また、機器の切断時には、機器に付着している有害物質が飛散して人体に悪影響を与えることを避ける必要がある。このため、有害物質が付着した構造物や機器の切断作業には、作業員が構造物や機器に近付くことなく、機械を遠隔操作させ、この遠隔操作で構造物や機器の切断作業が行なえることが望ましい。 Further, when cutting the device, it is necessary to avoid harmful substances adhering to the device from being scattered and adversely affecting the human body. For this reason, when cutting a structure or device to which harmful substances are attached, the operator can operate the machine remotely without approaching the structure or device, and the structure or device can be cut by this remote operation. It is desirable.
原子炉施設や化学関連施設に設けられる構造物や機器を遠隔操作で切断作業を行なう切断装置として、特開2002−160055号公報(特許文献1)に記載された配管切断装置、特開平11−352293号公報(特許文献2)に記載された原子炉構造物自動切断装置、および特開2001−242289号公報に記載された床面配置型超音波研磨切断装置がある。 As a cutting device for performing a cutting operation by remote operation on structures and equipment provided in a nuclear reactor facility or a chemical related facility, a pipe cutting device described in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-160055 (Patent Document 1), There is an automatic reactor structure cutting device described in Japanese Patent No. 352293 (Patent Document 2) and a floor-arranged ultrasonic polishing and cutting device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-242289.
これらの切断装置には、容量の小さなマニピュレータの先端部にガスやアーク、プラズマ、レーザ等を利用した切断工具やウォータジェット切断を利用した切断工具が取り付けられ、切断反力が比較的小さな熱的切断工具や流体式切断工具が用いられるのが一般的である。
ガスやアーク、プラズマ、レーザ等の熱的切断を行なう切断工具やウォータジェット切断を行なう切断工具は、容量の小さなマニピュレータに取り付けることができ、切断作業に切断工具から過大な反力を受けないので、多くの利点がある。 Cutting tools that perform thermal cutting such as gas, arc, plasma, and laser, and cutting tools that perform water jet cutting can be attached to a manipulator with a small capacity, and the cutting tool does not receive excessive reaction force from the cutting tool. There are many advantages.
しかしながら、プラズマ切断やレーザ切断などの切断工具による熱的切断では、常温固体の金属を溶融させて構造物や機器を切断するので、表面に付着する有害物質までをも溶かし込み、一体溶融化させてしまうので、切断後の洗浄や切断材料のリサイクルといった工程を困難にしている。 However, thermal cutting with a cutting tool such as plasma cutting or laser cutting melts the solid metal at room temperature and cuts the structure and equipment, so that even harmful substances adhering to the surface are melted and melted together. Therefore, processes such as cleaning after cutting and recycling of the cutting material are made difficult.
また、ウォータジェット切断の切断工具を用いる場合には、多量の水を使用するために、切断により有害物質が混入し、この有害物質の混入した水の処理が困難である。さらに、気中に有害物質が飛散するのを防止し、有害物質の混入や拡散を防止しなければならないが、その防止は難しく容易ではなかった。 Further, when a water jet cutting tool is used, since a large amount of water is used, a harmful substance is mixed by cutting, and it is difficult to treat the water containing the harmful substance. Furthermore, it is necessary to prevent the harmful substances from being scattered in the air and prevent the contamination and diffusion of the harmful substances. However, the prevention is difficult and not easy.
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、構造物や機器の切断部付近への有害物質の溶かし込みがなく、切り屑等の切断生成物の回収が容易で、切断生成物の回収も容易な機械式切断装置およびこの装置に用いられる切断方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and does not dissolve harmful substances in the vicinity of the cutting part of structures or equipment, and it is easy to collect cutting products such as chips, cutting products. It is an object of the present invention to provide a mechanical cutting apparatus that can easily collect the above and a cutting method used in this apparatus.
本発明の他の目的は、過大な切断反力が発生する可能性のある切断工具を容量の小さなマニピュレータに支持させ、切断工具を二次元あるいは三次元的に移動させて構造物や機器の切断を円滑かつスムーズに行なうことができる機械式切断装置およびこの装置に用いられる切断方法を提供することを目的とする。 Another object of the present invention is to support a cutting tool that may generate an excessive cutting reaction force on a manipulator with a small capacity, and move the cutting tool two-dimensionally or three-dimensionally to cut structures and equipment. It is an object of the present invention to provide a mechanical cutting device that can smoothly and smoothly perform a cutting method used in this device.
本発明に係る機械式切断装置は、上述した課題を解決するために、請求項1に記載したように、マニピュレータの先端部に機械式切断機構を装着し、この機械式切断機構に機械式切断工具を設け、この機械式切断工具の切断反力よりマニピュレータの可搬質量を小さく設定したものである。 In order to solve the above-described problems, a mechanical cutting device according to the present invention is provided with a mechanical cutting mechanism at the tip of a manipulator as described in claim 1, and the mechanical cutting mechanism is mechanically cut. A tool is provided, and the load capacity of the manipulator is set smaller than the cutting reaction force of the mechanical cutting tool.
また、本発明に係る機械式切断装置を用いた切断方法は、上述した課題を解決するために、請求項9に記載したように、マニピュレータの先端部に機械式切断機構を装着し、この機械式切断機構を配管群等の機器または構造物に沿って、拘束補助装置により拘束して移動させ、機械式切断工具の切断反力より小さな可搬質量のマニピュレータの遠隔操作により、切断作業を実施する切断方法である。 Further, in order to solve the above-described problem, the cutting method using the mechanical cutting device according to the present invention is equipped with a mechanical cutting mechanism at the tip of the manipulator as described in claim 9, and this machine The cutting operation is carried out by remote control of a manipulator with a portable mass that is smaller than the cutting reaction force of the mechanical cutting tool, by moving the cutting mechanism along the piping group or other equipment or structure by restraining auxiliary devices. It is a cutting method to do.
本発明に係る機械式切断装置およびこの装置を用いた切断方法は、切断対象物を機械的に切断する機械式切断工具の切断反力よりマニピュレータ容量を小さくして切断作業を実施するので、マニピュレータのアームがたつきを効果的にかつ確実に防止し、安定した信頼性の高い切断作業を行なうことができる。 Since the mechanical cutting device and the cutting method using this device according to the present invention perform the cutting operation with the manipulator capacity smaller than the cutting reaction force of the mechanical cutting tool that mechanically cuts the object to be cut, the manipulator It is possible to effectively and reliably prevent the arm of the arm from rattling and to perform a stable and reliable cutting operation.
本発明は、切断対象物を機械式切断装置により機械的に切断するので、切断対象物に付着した有害物質が材料内に溶融するのを防止でき、切断生成物を効率よく簡単に回収して除去でき、切断後の洗浄や材料リサイクルを行なうことができ、材料の有効利用に供することができる。 In the present invention, the object to be cut is mechanically cut by a mechanical cutting device, so that harmful substances attached to the object to be cut can be prevented from melting into the material, and the cut product can be efficiently and easily recovered. It can be removed, cleaning after cutting and material recycling can be performed, and the material can be used effectively.
本発明に係る機械式切断装置およびその切断方法の実施形態について添付図面を参照して説明する。 An embodiment of a mechanical cutting device and a cutting method thereof according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[第1の実施形態]
図1は本発明に係る機械式切断装置の第1実施形態を示す全体的な構成図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a first embodiment of a mechanical cutting device according to the present invention.
この機械式切断装置10には、原子炉施設や化学関連施設の固定設置台(基台)あるいは移動式設置台車等の取付ベース11に設けられたマニピュレータ12を有している。このマニピュレータ12の節部には回転駆動モータ(図示せず)が設けられ、節部の支軸13a,13b廻りに回転自在に支持されている。
The
図1に示されたマニピュレータ12は、取付座としての取付ベース11に設置された基部支柱を構成する基部アーム15と、この基部アーム15の先端部に回動自在に設けられた中間アーム16と、この中間アーム16の先端部(自由端部)に回転自在に設けられた先端アーム17とを有し、先端アーム17の自由端に取着アーム18が設けられた多関節アーム機構を構成している。
A
多関節アーム機構を構成するマニピュレータ12の取着アーム18に機械式切断機構14が装着される。機械式切断機構14はマニピュレータ12の先端部である取着アーム18の取付軸19に取り付けられる。基部アーム15はほぼ垂直なアーム軸廻りに回動自在に支持されてもよい。
The
機械式切断機構14は、マニピュレータ12の先端部に取付軸19に取り付けられる。機械式切断機構14は、容量の小さなマニピュレータ12先端部の取着アーム18に装着される装置本体20と、この装置本体20に設けられる機械式切断工具21と、この切断工具21を出力軸であるスピンドル22を介して駆動させる駆動モータ等の駆動手段23とを有する。
The
機械式切断工具21は、バンドソー、チップソー、メタルソー、切断バイト、切断ドリル、切断フライスあるいはエンドミルなどの切り刃を有する切断工具、切削砥石、弾性変形を利用した切断工具、または、押し切り工具や打ち抜き工具などの切断工具で構成される。
The
機械式切断機構14は、多関節アーム機構のマニピュレータ12の自由端部である先端部に装着される。マニピュレータ12は複数の関節の節部に設けられた駆動モータ(図示せず)を遠隔操作で駆動することで、機械式切断機構14に二次元(2D)あるいは三次元(3D)のある程度複雑な動きを与えることができる。
The
マニピュレータ12の自由端部に装着された機械式切断機構14は、有害物質が付着した構造物や機器等の切断対象物26の切断作業に利用することができる。この機械式切断機構14は、マニピュレータ12の先端部に装着されることで、作業員が立ち入ることができない放射能の強い環境下や高温の環境下等の厳しい環境下での作業に適したものとなる。
The
図1は、マニピュレータ12の先端部に機械式切断機構14を装着し、この機械式切断工具21を遠隔操作で移動制御し、厳しい環境下にある切断対象物26としての熱交換器の配管群27の切断作業に適用した例を示している。
In FIG. 1, a
機械式切断装置10は、切断対象物26である配管群27の切断作業を直接行なう機械式切断機構14を備え、この機械式切断機構14をマニピュレータ12の多関節アーム機構により所望の位置および角度に移動させることにより切断作業を行なう。多関節アーム機構のマニピュレータ12は、取付ベース11やアーム15,16,17等の動きを、図示しない制御部の遠隔操作により制御させることができる。
The
マニピュレータ12の先端部に装着される機械式切断機構14は、切断対象物26である配管群27を切断する際、機械式切断工具21のサイズや剛性などの容量が増加し、質量が増加すると、機械式切断機構14を支えるアーム15,16,17や取付ベース11の容量を増加させる必要がある。
When the
機械式切断機構14やマニピュレータ12全体の容量(可搬質量)を増加させると、イニシャルコスト、ランニングコストの両面で好ましくないので、マニピュレータ12の質量を小さくし、小さな質量のマニピュレータ12で大きな力、例えば切断力を発揮できることが好ましい。
Increasing the capacity (transportable mass) of the
マニピュレータ12は、アーム容量である可搬質量が25kgから数百kgの範囲、好ましくは、可搬質量が25kg〜200kgの範囲、より好ましくは、25kg〜100kgの範囲のものが用いられる。マニピュレータ12は可搬質量が80kg〜100kgの100kg級、数百kgを超える1トン級を対象としてもよい。
The
マニピュレータ12はその容量(可搬質量)より切断工具21の切断反力が大きなものが用いられる。通常のマニピュレータでは、マニピュレータの容量(例えば500kg)が機械式切断工具21としてバンドソーの切断反力(例えば80kg)より大きなものが用いられるが、マニピュレータと切断装置の通常の使用態様である。
A
この実施形態に示される機械式切断装置10は、機械式切断工具21の切断反力より小さな容量のマニピュレータ12を採用し、小さな容量のマニピュレータ12に装着した機械式切断装置10での切断作業を実施することにある。
The
小容量のマニピュレータ12に装着した機械式切断機構14での切断作業を実施するポイントは、機械式切断工具21からの反力やモーメントを効果的に受ける手法を確立することである。切断中に様々な方向からの切断反力がマニピュレータ12の多関節アーム機構に作用する。様々で多様な切断反力が作用すると、アーム16,17,18がガタツキを増長させる原因となり、切断作業が不安定となる。
The point of carrying out the cutting operation by the
また、切断対象物26が確実に固定されていないと、多関節アーム機構のアーム16,17,18は、様々な方向から切断反力を受けることとなり、切断作業を不安定にする。
Further, if the cutting
切断作業を安定化させ、安定した切断を実現するためには、
1)切断反力をマニピュレータ12が効率的に受け、少なくとも切断反力が一方向を向くように限定させ得る処置を講じ、
2)切断対象物26、例えば熱交換器の配管群27の固定を確実に行なうこと、が必要である。
In order to stabilize the cutting work and realize stable cutting,
1) The
2) It is necessary to securely fix the cutting
次に機械式切断装置10の作用を説明する。
Next, the operation of the
固定式あるいは移動式の取付ベース11にマニピュレータ12を設置する。マニピュレータ12の先端部に機械式切断機構14の装置本体20を装着し、機械式切断機構14の切断工具21を二次元あるいは三次元移動自在に保持する。その際、マニピュレータ12は、立設された基部アーム15のアーム軸廻りに回動自在としてもよい。
A
機械式切断機構14をマニピュレータ12の先端部に装着された状態で、マニピュレータ12を遠隔操作させ、マニピュレータ12の先端に装着された機械式切断機構14を切断対象物26の切断箇所付近に移動させる。
With the
続いて、機械式切断機構14の駆動手段23を動作させ、機械式切断機構14を駆動させる。機械式切断工具21、例えば回転式ディスク状切断工具は、駆動手段23の駆動によりスピンドル22を介して回転駆動される。
Subsequently, the driving means 23 of the
駆動手段23に駆動される機械式切断工具21を、固定された切断対象物26に当てて昇降方向に移動させ、切断作業を行なう。機械式切断工具21の動作は、切断工具が固定された切断対象物26を切断するときのみ、駆動手段23で回転駆動させてもよい。
The
このように、機械式切断機構14をマニピュレータ12の先端部に装着し、遠隔操作でマニピュレータ12を駆動させて切断対象物26に近付け、機械式切断機構14の切断工具21を切断方向に移動させつつ駆動手段23から所要の駆動力で切断作業を行なうことで、切断対象物26を円滑かつスムーズに切断することができる。
In this way, the
その際、機械式切断機構14は複雑な2Dまたは3Dの動きが可能なマニピュレータ12の先端部に装着されているので、ある程度複雑な形状の切断対象物26に対しても、切断作業を単一の機械式切断工具21で対応させることができる。切断対象物26の各々に対して機械式切断工具21を設けたり、また、切断対象物26の各々に対する機械式切断工具21の移動装置を用意する必要がない。
At this time, since the
この機械式切断機構14においては、1つの機械式切断工具21で切断対象物26の金属製配管群27の切断作業を実施することができるので、切断対象物26に付着された有害物質を金属材料内に溶かし込むことがなく、切断切屑あるいは切断粉とともに容易に回収することができ、周囲に有害物質を撒き散らすことがない。また、切断後の洗浄が容易となり、使用材料をリサイクルに供することができる。
In this
[第2の実施形態]
図2および図3は、本発明に係る機械式切断装置の第2実施形態を示すものである。
[Second Embodiment]
2 and 3 show a second embodiment of the mechanical cutting device according to the present invention.
この実施形態に示された機械式切断装置10Aは機械式切断機構14Aが多関節アーム機構からなるマニピュレータ12の先端部に装着される構成は、第1実施形態に示された機械式切断装置10と異ならないので、同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。
The
図2に示された機械式切断機構14Aは、マニピュレータ12の先端部の取着アーム18に装置本体30が回動可能に装着される。この装置本体30は昇降方向に延設された本体ベース31を有し、この本体ベース31に対し昇降機構32により取付ベース(昇降ベース)33が昇降自在に設けられる。
In the
昇降機構32は本体ベース31の上部設置台34に設けられた駆動モータ35とこの駆動モータ35の出力が減速機構36を介して伝達される昇降スクリュシャフト37とを有し、このスクリュシャフト37に取付ベース33に埋め込まれてナットあるいはボールナットがねじ結合される。スクリュシャフト37は本体ベース31にシャフト軸廻りに回転自在に立設され、このスクリュシャフト37と並行にガイドシャフト38がスライドシャフトとして設けられる。ガイドシャフト38は複数本、例えば2本がスクリュシャフト37の両側に対をなすように設けられる。
The elevating
取付ベース33はスクリュシャフト37にネジ結合される一方、ガイドシャフト38に係合しており、昇降が案内される。駆動モータ35の駆動により取付ベース33はガイドシャフト38に沿って昇降され、上下方向に摺動せしめられる。このようにして、機械式切断機構14Aマニピュレータ12の先端部に装着された装置本体30の本体ベース31に対し昇降ベースである取付ベース33が昇降機構32により昇降自在に案内される。
The mounting
また、本体ベース31に昇降自在に設けられた取付ベース32にも駆動モータ40にて減速機構41を介して支持される進退スクリュシャフト43が設けられる。このスクリュシャフト43は昇降ベース(取付ベース)33の昇降スクリュシャフト37と略直交する横方向に設けられ、取付本体45を、切断対象物26である熱交換器の配管群27に進退可能にねじ結合されている。
An advancing / retreating
駆動モータ40、減速機構41およびスクリュシャフト43により、取付本体45を略水平方向に往復ストロークさせる進退機構46が構成される。この進退機構46により取付本体45は切断対象物26に進退自在に取り付けられる。
The
取付本体45はスクリュシャフト43と平行に、昇降ベース33に設けられたガイドシャフト47に沿って安定的に移動される。このガイドシャフト47もスクリュシャフト43の両側にスクリュシャフト43を挟み込むように平行に設けられ、取付本体45の進退移動をスムーズに案内している。
The mounting
また、昇降ベースとしての取付ベース33に進退機構46を介して進退自在に取付本体45が設けられ、この取付本体45に機械式切断工具48が支持される一方、この切断工具48は駆動モータ等の駆動手段49によりスピンドル50を介して駆動される。この機械式切断工具48および駆動手段49はボックス状の取付本体45の両側に設けられる。
Further, a mounting
図2および図3は、機械式切断機構14Aに備えられる機械式切断工具48としてチップソーを設けた例を示す。チップソーは回転する円盤(ディスク)の円周上に多数の切削刃を取り付けた切断工具である。
2 and 3 show an example in which a tip saw is provided as the
機械式切断機構14Aは、取付本体45と、この取付本体45に設けられた駆動モータ等の駆動手段49と、この駆動手段49の出力軸(スピンドル)50に装着された機械式切断工具48としてのチップソーとを有する。
The
この機械式切断機構14Aにおいて、構造物、機器等の切断対象物26は配管固定機構53で固定される。この配管固定機構53は切断対象物26である例えば熱交換器の配管群27を固定保持するもので、配管固定機構53の本体プレート54には、機械式切断工具の移動を案内する昇降方向のガイド溝55が備えられる。
In this
配管固定機構53は機械式切断機構14Aの本体ベース31に取り付けられ、昇降機構32に設けられた取付ベース(昇降ベース)33と切断対象物26である配管群27とを一時的に固定する役割を担っている。配管固定機構53はマニピュレータ12の先端部に装着された装置本体30の本体ベース31に取り付けられ、この取付状態で配管群27の個々の配管同士が一時固定される。個々の配管同士の一時固定とは、切断作業中とその作業前後の短い時間、配管同士が固定状態にあることを示す。
The
この機械式切断機構14Aでは、昇降ベース33の昇降を案内する昇降機構32が設けられるが、この昇降機構32のガイドシャフト38は他のガイド部品であってもよく、スクリュシャフト37は歯車やプーリ、タイミングベルト等の他の動力伝達部材であってもよい。進退機構32を構成するガイドシャフト38およびスクリュシャフト37も同様である。
In this
次に、第2実施形態に示された機械式切断装置10Aの作用を説明する。
Next, the operation of the
この機械式切断装置10Aは、第1実施形態に示された機械式切断装置10と同様に多関節アーム機構からなるマニピュレータ12の先端部に装着され、マニピュレータ12の遠隔操作により二次元あるいは三次元移動せしめられる。
This
一方、切断対象物26である熱交換器の配管群27は配管固定機構53で固定される一方、この配管固定機構53を機械式切断機構14Aの装置本体30に必要に応じて取り付ける。
On the other hand, the
機械式切断機構14Aはマニピュレータ12の先端部に装着された装置本体30の本体ベース31に対し、昇降ベース33が昇降機構32で昇降自在に設けられ、この昇降ベース33に対し機械式切断機構39の取付本体45が進退機構46により進退自在に設けられる。この取付本体45には、駆動手段49および機械式切断工具48が取り付けられる。
The
このようにして、機械式切断機構14Aの切断工具48は、昇降機構32により昇降され、この昇降方向と直交する方向に進退機構46により進退移動せしめられる。機械式切断工具48はマニピュレータ12の先端部領域で昇降かつ進退自在に支持される。
In this way, the cutting
機械式切断機構14Aはマニピュレータ12の先端部に装着され、遠隔操作により二次元あるいは三次元移動される一方、マニピュレータ12に装着された機械式切断機構14Aは、昇降機構32および進退機構46の遠隔操作により、機械式切断工具48を昇降移動あるいは進退移動させる。
The
機械式切断機構14Aが切断対象物26付近で、配管固定機構53を切断対象物26に一時固定させる場所まで移動させる。配管固定機構53が切断対象物26を一時固定させる位置に来ても、機械式切断工具48が切断対象物26の配管群27に触れない位置まで、図3において配管群27の左側に移動させておく。
The
マニピュレータ12の先端部に装着された機械式切断機構14Aを切断場所付近まで移動させた後、配管固定機構53により機械式切断機構14Aと配管群27とを一時固定させる。
After the
その後、機械式切断機構14Aの駆動手段49を動作させて機械式切断工具48であるチップソーを回転駆動させ、進退機構46および昇降機構32を適宜動作させ、配管群27に切断作業を実施する。機械式切断工具48の動作タイミングは、他にも種々考えられ、配管群27の切断時のみ、切断工具を駆動させる構成としてもよい。
Thereafter, the driving means 49 of the
この機械式切断装置10Aは、装置本体30を配管固定機構53に取付可能とし、機械式切断機構14Aに昇降機構32と進退機構46とを備え、マニピュレータ12の先端部で、機械式切断工具48を昇降および進退自在に支持したので、マニピュレータ12に昇降機構32および進退機構46を持ち運ぶ能力、すなわち容量があれば、大きな切断反力が発生する切断作業を行なうことができる。
This
この場合、切断対象物26である熱交換器の配管群27を切断することに伴なう機械式切断工具48の切断反力は、配管固定機構53で受けて吸収され、マニピュレータ12に伝達されるのが防止される。
In this case, the cutting reaction force of the
また、機械式切断機構14Aは機械式切断工具48を駆動させる駆動手段49の出力軸であるスピンドル50や昇降機構32、進退機構46、配管固定機構53の剛性を向上させれば、切断反力負担能力や切断作業に伴なう振動をさらに抑え込むことができ、作業環境が悪い場所で行なっても、より過酷な切断作業に対応することができる。
Further, the
マニピュレータ12は、機械式切断装置10Aの(第1実施形態の機械式切断装置10に較べて質量増加分のみを負担するだけの容量でよく、機械式切断工具48の切断反力よりマニピュレータ12の能力(容量)を小さくすることができ、マニピュレータ12は小容量(可搬質量)のもので充分である。
The
[第3の実施形態]
図4および図5は、本発明に係る機械式切断装置10Bの第3実施形態を示すものである。
[Third Embodiment]
4 and 5 show a third embodiment of a mechanical cutting device 10B according to the present invention.
図4は、第3実施形態に係る機械式切断装置10Bの側面図、図5は機械式切断装置10Bの平面図を示すものである。第3実施形態に示された機械式切断装置10Bもマニピュレータ12の先端部に機械式切断装置10Bを装着したものであり、第1実施形態に示された機械式切断装置10と同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。
FIG. 4 is a side view of the mechanical cutting device 10B according to the third embodiment, and FIG. 5 is a plan view of the mechanical cutting device 10B. The mechanical cutting device 10B shown in the third embodiment is also the one in which the mechanical cutting device 10B is attached to the tip of the
図4に示された機械式切断機構14Bは装置本体20の背面側に係合突起60を設け、この係合突起60を切断対象物26である熱交換器の両配管群27を固定した拘束補助装置61の係合ガイド溝62に係合支持させたものである。
The
拘束補助装置61は係合ガイド機構を構成する係合ガイド溝62と配管群27を固定する配管固定機構63とを有し、配管固定機構63には本体プレート64の前面側に機械式切断工具21の昇降を案内する切断ガイド溝65が昇降方向に設けられる。この切断ガイド溝65と平行に係合ガイド溝(スライド係合溝)62が設けられ、係合ガイド機構59が構成される。スライド係合溝62は機構本体66の本体プレート64の表面から突出する対のカギ状ストッパ67間に形成され、スライド係合溝62に係合する係合突起60を昇降方向にスライド自在に案内している。スライド係合溝62と係合突起60は、平面視において補形形状をなすように形成される。スライド係合溝62に案内されて昇降スライドする係合突起60は、昇降方向のスライドが安定し、係合突起60がスライド係合溝62から抜き出されるのが防止される。
The
係合突起60はスライド係合溝62に係合する係合ヘッド68を有し、この係合ヘッド68がスライド係合溝62のカギ状ストッパ67に係合して抜出が防止される。
The
第3実施形態に示された機械式切断装置10Bは切断工具21の一例としてチップソーを採り上げており、このチップソーの機械式切断工具21で切断対象物26である配管群27を、配管群27の中心付近の二点鎖線部に沿って切断する例を示している。
The mechanical cutting device 10B shown in the third embodiment picks up a tip saw as an example of the
図4および図5に示された機械式切断機構14Bはマニピュレータ12の先端部に直接取り付けられる。この機械式切断機構14Bでは、配管群27を一時固定し、機械式切断工具21の移動をガイドする拘束補助装置61が用いられる。拘束補助装置61は配管群27を固定する配管固定機構63と機械式切断工具21を昇降方向に案内する拘束ガイド機構59とを有する。
The
機械式切断機構14Bは拘束補助装置61のスライドガイド溝62に沿って滑らかに摺動し、上下方向の昇降が案内される。このスライドガイド溝62は昇降方向に形成され、機械式切断機構14Bの昇降方向を一方向にのみ許容している。機械式切断機構14Bの昇降方向以外の動きは、スライドガイド溝62により拘束される。
The
第3実施形態では、拘束補助装置61の配管固定機構63にスライドガイド溝62を設け、機械式切断機構14Bの装置本体20に係合突起60を設けて拘束ガイド機構59を構成した例を示したが、拘束補助装置61側に係合突起60を設け、装置本体20にスライドガイド溝を設けてもよい。また、機械式切断機構14Bは、機械式切断工具21を昇降方向のみにガイドし、昇降方向以外の方向への動きを拘束するものである。この拘束を行なうものであれば、他の構造であってもよい。例えば、スライドレールとスライドレールに沿うスライダあるいはスライドブロックとの組合せた拘束ガイド機構で構成してもよい。
In the third embodiment, an example in which a
次に、機械式切断装置10Bの作用を説明する。 Next, the operation of the mechanical cutting device 10B will be described.
第3実施形態に示された機械式切断装置10Bもマニピュレータ12の先端部に装着された機械式切断機構14Bを有し、遠隔操作により機械式切断機構14Bは二次元(2D)あるいは三次元(3D)移動せしめられる。
The mechanical cutting device 10B shown in the third embodiment also has a
マニピュレータ12に取り付けられた機械式切断機構14Bが切断対象物26である熱交換器の配管群27近くに持ち来されても、機械式切断機構14Bが配管群27から離れているときに、配管群27を拘束補助装置61の配管固定機構63により一時固定させる。
Even if the
この配管群27を配管固定機構63で一時固定させた状態で機械式切断機構14Bを動作させ、機械式切断工具21である例えばチップソーを回転駆動させる。
The
次に、マニピュレータ12を遠隔操作で動作させ、機械式切断機構14Bに付随する係合突起60を拘束補助装置61のスライド係合溝62に嵌合させ、係合させる。続いて、スライドガイド溝62に沿ってマニピュレータ12の先端部を移動させ、機械式切断工具21により配管群27の切断作業を行なう。機械式切断工具21を駆動させるタイミングは、他にも種々考えられる。
Next, the
第3実施形態に示された機械式切断装置10Bによれば、マニピュレータ12が負担するのは、機械式切断装置10Bの自重のみである。第2実施形態に示された機械式切断装置10Aにより、昇降機構32や進退機構46」を不要となる分、マニピュレータ12の一層軽量化を図ることができる。
According to the mechanical cutting device 10B shown in the third embodiment, the
また、機械式切断装置10Bに備えられる切断工具21が切断中に受ける切断反力も切断方向成分(昇降方向)のみの反力のみであり、切断速度を適切に設定することで、安定した切断が可能となる。
Further, the cutting reaction force received during cutting by the cutting
また、機械式切断工具21の昇降移動による切断作業を、切断方向が天から地となるように、機械式切断機構14Bおよび拘束補助装置61、切断対象物26を配置することにより、機械式切断機構14B自重を、適当な重りの付加で調節することで、自重成分のみで切断することも可能である。
In addition, the
この機械式切断機構14Bでは、機械式切断工具21の切断に伴なう切断反力より容量の小さいマニピュレータ12を用いて過酷な切断作業を実施することができる。
In this
[第4の実施形態]
図6は、本発明に係る機械式切断装置10Cの第4実施形態を示すものである。
[Fourth Embodiment]
FIG. 6 shows a fourth embodiment of a mechanical cutting device 10C according to the present invention.
この実施形態に示された機械式切断装置10Cは、切断対象物26である熱交換器の配管群27をサポートする配管固定機構70に特徴を有する。他の構成は第1実施形態に示される機械式切断装置10と異ならないので、同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。
The
切断対象物26としての配管群27をサポートする配管固定機構70は、固定させたベースフレーム71上に立設された固定フレーム72と、この固定フレーム72に対向し、ベースフレーム71に固定の水平支軸73廻りに回動自在の可動フレーム74とを有し、この可動フレーム74を作動シリンダ75アクチュエータ等の作動機構により、固定フレーム72に対向する作動位置と固定フレーム72から離れた不作動位置との間を揺動自在に支持させる。
The pipe fixing mechanism 70 that supports the
可動フレーム74が作動位置を取るとき、両フレーム72,74間に配管群27を挟持させてサポートし、一時固定させる。
When the
次に、第4実施形態に示された機械式切断装置10Cの作用を説明する。 Next, the operation of the mechanical cutting device 10C shown in the fourth embodiment will be described.
機械式切断装置10Cは第1実施形態に示された機械式切断装置10と同様に、マニピュレータ12の先端部に装着された機械式切断機構14Cを有し、マニピュレータ12を遠隔操作することにより、二次元(2D)または三次元(3D)移動せしめられる。
Similar to the
機械式切断機構14Cを取り付けたマニピュレータ12は、遠隔操作により自由に移動せしめられる。
The
一方、作動シリンダ75あるいはアクチュエータを動作させて可動フレーム74を開き、可動フレーム74が開いた状態で切断対象物26の配管群27が可動フレーム74と固定フレーム72の間に運び込まれる。配管群27を両フレーム72,74間に運搬した状態で作動シリンダ75あるいはアクチュエータを作動させて可動フレーム74を閉じ、配管群27を挟み込むことで両フレーム72,74間に配管群27をサポートし、一時固定される。
On the other hand, the operating
図6に示された配管固定機構70は、床に設置され、可動フレーム74の上部が開く構造となっているが、可動フレーム74の下部が開く構造の配管固定機構を採用してもよい。この場合には、配管固定機構を吊設支持すればよい。
The pipe fixing mechanism 70 shown in FIG. 6 is installed on the floor and has a structure in which the upper part of the
また、第4実施形態に示された機械式切断装置10Cにおいて、固定フレーム72あるいは可動フレーム74にスライド係合溝あるいは係合突起を設け、機械式切断工具21の装置本体20に係合突起あるいはスライド係合溝を設けることで、第3実施形態に示された拘束補助装置61と同様な拘束補助装置を設けることができる。
In the mechanical cutting device 10C shown in the fourth embodiment, the fixed
この場合にも、第2実施形態、あるいは第3実施形態に示された機械式切断装置10A,10Bと同様な作用効果を奏する。
Also in this case, the same effects as the
[第1変形例]
図7は、機械式切断装置に備えられる配管固定機構80の第1変形例を示すものである。
[First Modification]
FIG. 7 shows a first modification of the
この配管固定機構80は固定フレームおよび可動フレームの一方のフレーム81にくし歯状のサポート部82を備えたものである。このサポート部82は拘束ピンとしてのサポートピン83を所要の取付ピッチで設けたものである。このサポートピン83間に形成される係合保持溝84に配管群27の各配管をそれぞれ収納させて保持させたものである。
This
この変形例に示された配管固定機構80のフレーム81に設けられるくし歯状サポート部82は、配管群27が一列であるか、配管群27の表面側一列のみを切断する場合に適したものである。
The comb-
配管固定機構80は、サポートピン83間の取付ピッチを、切断される配管群27の配管ピッチと同じに設定され、サポートピン83間の収納溝84に配管群27の各配管を案内して係合保持させたものである。
The
この配管固定機構80は、配管群27に配管固定機構80を当接させ、くし歯状のサポートピン83を配管群27の各配管間に挿入することで、各配管を係合保持させ、配管群27を機械式切断工具21(48)移動方向に対して拘束させることができる。
The
配管群27の拘束は、機械式切断工具21(48)が移動する方向に実施することが有効であるから、図7に示された配管固定機構80による配管群27の拘束例では、機械式切断工具21(48)の移動方向が上から下(または下から上)であることが前提である。
Since it is effective to restrain the
また、配管固定機構80では、図7の右側から当接されるフレームを設け、このフレームと左側からのくし歯付きのフレーム81とで配管群27を挟み込むように保持してもよい。
Further, the
[第2変形例]
図8は配管固定機構の第2変形例を示すものである。
[Second Modification]
FIG. 8 shows a second modification of the pipe fixing mechanism.
この変形例に示された配管固定機構80Aは、図8に示された右側フレーム81bおよび左側フレーム81aの対向部位をサポート部82a,82bをそれぞれ形成し、サポート部にくし歯状のサポートピン83a,83bを所要の取付ピッチで固定したものである。両フレーム81a,81bに形成される各サポートピン83a,83bは取付ピッチ如何では対向位置に設けてもよいが、図8に示すように、右側フレーム81bのサポートピン83bを左側フレーム81aのサポートピン83bより半ピッチ分だけ相対的にずらして形成される。
In the
配管群27が2列の場合に適する。2列の配管群27の1列分の各配管を左側フレーム81aの収納溝(係合保持溝)84aと右側フレーム81bのサポートピン83bとの間で保持し、他列の配管群27を右側フレーム81bの収納溝84aと左側フレーム81aのサポートピン82aで保持するようにしてもよい。
This is suitable when the
配管固定機構80Aは、対向部分にサポート部82a,82bを有する左右のフレーム81a,81bと、左右フレーム81a,81bのサポート部82a,82bに植設されたくし歯状のサポートピン83a,83bとから構成される。サポートピン83a,83bの取付ピッチは、切断される配管群27の配管ピッチと等しく、また、隣り合うサポートピン83a,83b同士の隙間寸法は、配管群27の隣り合う管同士の隙間より若干小さな寸法に構成される。
The
第2変形例に示された配管固定機構80Aは、配管群27に配管固定機構80Aを当てる一方、配管群27の各配管の隙間に、左右フレーム81a,81bのサポートピン83a,83bを挿入して各配管を保持することにより、2列の配管群27を機械式切断工具21の移動方向に対して拘束することができる。
The
この配管固定機構80Aにおいては、配管群27の各配管を機械式切断工具21の切断方向に対し、簡易にかつスムーズに拘束して固定させることができる。
In the
[第3変形例]
図9は機械式切断装置に備えられる配管固定機構90の第3変形例を示すものである。
[Third Modification]
FIG. 9 shows a third modification of the
第3変形例に示された配管固定機構90は左右フレーム91a,91bのサポート部92a,92bに設けられたノコギリ歯状のサポート歯93a,93bで1列の配管群27を保持したものである。左右フレーム91a,91bは隣接するノコギリ歯状のサポート歯93a,93b間に形成される係合保持溝94a,94bに1列の配管群27の各配管
が係合保持される。
The
配管固定機構90に保持される配管群27が1列の場合には、左右のフレーム91a,91bのサポート部92a,92bに形成されるサポート歯93a,93bの山および谷の縦方向位置が同じとなるように形成される。配管群27が1列の場合には、左右のフレーム91a,91bのいずれか一方にノコギリ歯状のサポート歯93aまたは93bを形成したものであってもよい。
When the
配管群27が2列の場合には、配管固定機構90は第4変形例を構成しており、左右のフレーム91a,91bのサポート部92a,92bに形成されるノコギリ歯状のサポート歯93a,93bは半ピッチ分昇降方向をずらすように設けられる。
When the
この配管固定機構90では、左右のフレーム91a,91bを開いてフレーム間に配管群27を位置させる。その後、左右のフレーム91a,91bを閉じることで配管群27は左右のフレーム91a,91bのサポート部92a,92b間に収まって一時固定が行なわれる。
In the
この配管固定機構90は、配管群27の管ピッチにバラツキがあったり、正確な位置合せが難しい場合に、有用な配管群27の固定構造である。
This
第3変形例に示された配管固定機構90を用いても、配管群27を機械式切断工具21(48)の切断方向に対して簡易に拘束させ、固定することができる。
Even using the
本発明の実施形態では、配管固定機構に配管群の各配管を両側から挟持させて固定した例を示したが、配管固定機構に配管群の各配管を安定的に拘束して保持させるために、配管群の各配管と接触する配管固定機構の各部位に磁気を帯びさせることが好ましい。配管固定機構の所要部位あるいは全体に磁気を帯びさせることに、例えば第4実施形態に示された可動フレーム74を磁化し、この可動フレーム74に金属製、例えば炭素鋼管製の配管群27の各配管を当接させるだけで各配管の安定した固定を実施させることができる。図9および図10に示された左右のフレーム91a,91bではサポート部92a,92bのフレーム表面起伏部を磁化させることで、配管群27の固定を安定化させることができる。
In the embodiment of the present invention, an example in which each pipe of the pipe group is sandwiched and fixed to the pipe fixing mechanism from both sides is shown, but in order to stably restrain and hold each pipe of the pipe group to the pipe fixing mechanism Preferably, each part of the pipe fixing mechanism that comes into contact with each pipe of the pipe group is magnetized. In order to magnetize a required part or the whole of the pipe fixing mechanism, for example, the
10,10A,10B,10C 機械式切断装置
11 取付ベース(基台)
12 マニピュレータ
13a,13b 支軸
14,14a,14b 機械式切断機構
15 基部アーム(基部支柱)
16 中間アーム
17 先端アーム
18 取着アーム
20 装置本体
21 機械式切断工具
22 スピンドル(出力軸)
23 駆動手段(駆動モータ)
26 切断対象物
27 配管群
30 装置本体(機構本体)
31 本体ベース
32 昇降機構
33 取付ベース(昇降ベース)
34 上部設置台
35 駆動モータ
36 減速機構
37 昇降スクリュシャフト
38 ガイドシャフト
40 駆動モータ
41 減速機構
43 進退スクリュシャフト
45 取付本体
46 進退機構
47 ガイドシャフト
48 機械式切断工具
49 駆動手段(駆動モータ)
50 スピンドル(出力軸)
53 配管固定機構
54 本体プレート
55 ガイド溝
59 拘束ガイド機構
60 係合突起
61 拘束補助装置
62 係合ガイド溝(スライド係合溝)
63 配管固定機構
64 本体プレート
65 切断ガイド溝
66 機構本体
67 カバ状ストッパ
68 係合ヘッド
70 配管固定機構
71 ベースフレーム
72 固定フレーム
73 支軸
74 可動フレーム
75 作動機構(作動シリンダ、アクチュエータ)
80,80A,80B 配管固定機構
81,81a,81b フレーム
82,82a,82b サポート部
83,83a,83b サポートピン
84,84a,84b 係合保持溝
91,91a,91b フレーム
92,92a,92b サポート部
93,93a,93b サポート歯
94,94a,94b 係合保持溝
10, 10A, 10B, 10C Mechanical cutting device 11 Mounting base (base)
12
16
23 Drive means (drive motor)
26 cutting
31
34
50 spindle (output shaft)
53
63 Pipe fixing mechanism 64
80, 80A, 80B Piping fixing
Claims (9)
機械式切断工具の切断反力より小さな可搬質量のマニピュレータの遠隔操作により、切断作業を実施することを特徴とする機械式切断装置を用いた切断方法。 A mechanical cutting mechanism is attached to the tip of the manipulator, and this mechanical cutting mechanism is moved along a device or structure such as a piping group by being restrained by a restraining auxiliary device,
A cutting method using a mechanical cutting device, wherein a cutting operation is performed by remote operation of a manipulator having a portable mass smaller than a cutting reaction force of a mechanical cutting tool.
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