JP4714604B2 - 重量物搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、重量物搬送装置に係り、特に、放射性物質を収納した容器などの重量物を搬送するに好適な重量物搬送装置に関する。

原子力発電プラントにおいては、原子炉から取り出された使用済燃料集合体を再処理するまでの間、使用済燃料集合体を一時的に貯蔵する中間貯蔵構想が本格化しつつある。代表的な中間貯蔵方式の１つには、金属キャスク方式が挙げられる。金属キャスクは、円筒状の鋼製容器で、使用済燃料集合体を７０体程度収納可能に構成されており、１基の重量が１００トンを超える重量物である。このような重量物を貯蔵建屋内に搬送するに際しては、従来、貯蔵建屋内のハンドリング方法として、天井クレーン方式が採用されており、また、近年では、エアパレットによる搬送方法も検討されている。

エアパレットによる搬送方法においては、貯蔵架台上に金属キャスクを取り付け、駆動装置の前側に連結された一対の搬送台を貯蔵架台の底面側に挿入し、各搬送台の下面に設けられたエアバックに圧縮空気を供給して膨らませ、各搬送台とともに金属キャスクと貯蔵架台を浮上させる構成が採用されている。圧縮空気の供給を受けて膨らんだエアバックからは床面（走行路面）に向けて空気が吹き出すようになっており、この吹き出された空気によって、エアバックと床面との間に薄い空気層が生成され、この空気層によって各搬送台と床面との間の摩擦を小さくするようなっている。このため、１００トンを超えるような重量物でも、比較的小さな駆動力で容易に移動させることができる。

中間貯蔵施設内で金属キャスクを貯蔵架台とともにエアパレットで搬送する場合には、駆動装置の動作モードあるいは搬送モードとしては直進と旋回の２つが考えられる。例えば、施設の中央通路を進むときには、直進の搬送モードにしたがって重量物を搬送する必要がある。この場合、ある程度の直進走行性が要求される。一方、中央通路から側部の貯蔵位置に入る際には、旋回の搬送モードとして、中央通路上で旋回して向きを変える必要がある。このときにはスムーズな旋回特性が要求される。

貯蔵施設の床面は完全に平坦ではなく、局所的に凹凸があり、また全体としては、例えば、５／１０００乃至１０／１０００程度の水切り勾配が設けられている場合もある。このような床面におけるエアパレット搬送システムの走行特性を発明者自ら試験を行って評価した結果、以下の知見が得られた。

床面に局所的な凹凸がある場合、キャスクの重心が凹凸の上を通過する際に、金属キャスクの重心が床面の低い方（凹部）に向かって移動する。すなわち、搬送システム全体に占める金属キャスクの重量割合が高いために、キャスクの重心の移動に伴って搬送システム全体が凹部に移動することになる。そのため、床面に凹凸がある場合には、エアパレット搬送システムは蛇行するような走行軌跡を描くことになる。

また水切り勾配などの全体的な床面の傾斜に対しても、同様にキャスクの重心が傾斜面を降りるように移動する。そのため、エアパレットの進行方向に対して直交する傾斜面があると、搬送台および駆動装置を含むエアパレットは横方向に変位することになる。

エアパレットによる蛇行や横方向への変位は、操作者が左右駆動輪のトルクを調整することで是正することができる。しかし、エアパレットの蛇行や横方向への変位を是正するには、操作者が左右駆動輪のうち一方の駆動輪のトルクを高くし、他方の駆動輪のトルクを小さくする操作を頻繁に行うことが余儀なくされ、操作者の搬送作業時における負担が大きくなるのに加えて、搬送時間が長くなることによる作業被ばくを考慮する必要がある。

本発明の課題は、搬送台の一部と走行路面との間に摩擦を生じさせ、蛇行や横方向への変位を抑制することにある。

前記課題を解決するために、本発明は、エアバックと走行路面との間に空気膜が形成され、複数の駆動輪の駆動にしたがって搬送台が搬送される過程で、複数の駆動輪が傾斜のある走行路面あるいは局所的に凹凸がある走行路面を走行するときに、いずれかの駆動輪を基準に搬送台に回転モーメントが生じたときには、この回転モーメントを打ち消すための回転モーメント打消し機構を搬送台に設けたものである。この回転モーメント打消し機構は、搬送機構の直進進行方向における摩擦よりも直進進行方向に対して直交する方向の摩擦が大きく、いずれかの駆動輪を基準に搬送台に回転モーメントが生じたときに、この回転モーメント打ち消すことで、エアパレット搬送システムが蛇行したり、横方向へ変位したりするのを防止することができる。

本発明によれば、傾斜面や凹凸のある走行路面を走行するときの直進性が向上するので、作業者の操作負荷を軽減することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示す重量物搬送装置をエアパレット搬送システムに適用したときのブロック構成図である。重量物搬送装置（エアパレット）は、一対の搬送台１０と、６個のエアバック（ダイヤフラグ）１２、駆動装置１４などを備えて構成されている。一対の搬送台１０はその後端側が駆動装置１４の前部側に一定の間隔を保って連結されており、各搬送台１０はそれぞれ、図２に示すように、貯蔵架台１６の底部側に挿入されて貯蔵架台１６をその底部側から支持するようになっている。貯蔵架台１６上には貯蔵対象物として、例えば、使用済燃料集合体が複数本収納された容器としての金属キャスク１８が搭載されている。

６個のエアバック１２はそれぞれ搬送台１０の底部側に配置されており、各エアバック１２にはエア供給源に接続された配管またはホースを介して圧縮空気が供給されるようになっており、圧縮空気の供給によって各エアバック１２が膨らむと、各エアバック１２の一部から圧縮空気が吹き出し、エアバック１２と床２０の表面である床面との間に１００ミクロン程度の薄い空気膜（エアフィルム）が形成され、各搬送台１０が貯蔵架台１６、金属キャスク１６とともに浮上するようになっている。

駆動装置１４は、エアを駆動源として、左右一対の駆動輪２２を独立に駆動し、左右の駆動輪２２の駆動力にしたがって、搬送台１０を搬送する搬送機構として構成されている。すなわち、各エアバック１２から吹き出す空気によって搬送台１２と貯蔵架台１６および金属キャスク１８が浮上した状態にあるときには、各エアバック１２と床面（走行路面）との間の摩擦が小さくなるので、駆動装置１４による駆動力が小さくても金属キャスク１８のような重量物を搬送することができる。

ここで、例えば、水切り勾配のように、傾斜が設けられている床面での走行を考える。図３に、走行路面に直交するように傾斜がある床面において、金属キャスク１８に作用する力と搬送台１０に作用する力の関係を示すとともに、床面の傾きを変化させたときの走行距離と変移量との関係を示す。図３に示す特性は、発明者自らが試験を行った結果得られたものであり、傾斜１０／１０００程度であれば、図３に示す単純なモデルによる走行軌跡を十分な精度で記述できることが明らかになった。すなわち、走行方向に直交する向きに傾斜がある床面を走行する場合には、重量物搬送装置としてのエアパレットは横方向に変位し、直線から離脱し続けることになる。そのため、限られた幅の通路を走行する場合には、操作者がエアパレットの進行方向を適宜是正する必要がある。すなわち、横方向の変位を抑制する機構がエアパレットに設置されていれば進行方向を是正する頻度を低減できることになる。

そこで、本実施形態においては、金属キャスク１８の重心位置が傾斜面や凹凸を有する床面を通過する際に、エアパレットの横方向への変位や蛇行を抑制するために、各搬送台１０先端側の底部に補助輪２４が設けられている。補助輪２４は、直進走行時に床面に沿って走行し、床面との間の摩擦として、進行方向（直進）に対する摩擦よりも進行方向に対して直交する方向の摩擦が大きくなるように構成されており、左右一対の駆動輪２２のうちいずれかの駆動輪を基準に搬送台１０に回転モーメントが生じたときに、この回転モーメントを打ち消すための回転モーメント打消し機構、あるいはこの回転モーメントを抑制するための回転モーメント抑制機構の一要素を構成するようになっている。

具体的には、補助輪２４は、図４に示すように、動作モードに応じて補助輪２４を昇降駆動する昇降駆動機構２６を介して搬送台１０の底部側に固定されている。昇降駆動機構２６は、エアシリンダ２８、ばね３０、エア配管３２、三方弁３４を備えて構成されており、エア配管３２はエア供給源に接続され、三方弁３４はエア配管３２の管路途中に設置されている。エアシリンダ２８内にはばね３０とともにピストン３６が挿入されており、ピストン３６はピストンロッド３８を介して補助輪２４に連結されている。補助輪２４はピストンロッド３８に走行自在に支持されている。ピストン３６には、ばね３０による弾性力が作用しており、ピストン３６は、常時、ばね３０によって搬送台１０側に引っ張られている。

三方弁３４はエア配管３２を介して空気供給系に接続されており、上昇駆動時あるいは直進時の動作モードとして、エア源からの圧縮空気が三方弁３４を介してエアシリンダ２８内に導入されると、ピストン３６がばね３０の弾性力に抗して補助輪２４側に押圧され、補助輪２４が床面に接触し、補助輪２４が床面に沿って走行することになる。すなわち、補助輪２４は圧縮空気による圧力が作用した状態で床面上を走行することになる。

補助輪２４が床面に接触した状態で直進走行している過程で、金属キャスク１８の重心位置が傾斜面や凹凸がある床面を通過すると、いずれかの駆動輪２２を基準に搬送台１０には回転モーメントを生じる。しかし、補助輪２４は、床面に対する摩擦が直進方向よりも直進に対し直交する方向に対して大きいため、補助輪２４の床面に対する摩擦によって回転モーメントを打ち消すことができ、パレットが横方向へ変位したり、蛇行したりするのを防止することができ、直進性を向上させることができ、作業者の操作負荷を軽減することができる。

一方、動作モードが旋回時または下降駆動時に切り替えられ、三方弁３４が排気側に切り替えられると、図４（ｂ）に示すように、エアシリンダ２８内の圧縮空気が三方弁３４を介して大気中に排出され、ばね３０の弾性力によって補助輪２４が床面から離脱する。補助輪２４が床面から離れた状態で操作者が旋回操作を行うと、補助輪２４と床面との間には摩擦が生じないため、エアパレットの右旋回動作あるいは左旋回動作を円滑に行うことができる。

エアパレットの旋回動作が終了し、エアパレットの向きが変更されたあとは、三方弁３４を切り替え、空気供給系からの圧縮空気をエアシリンダ２８に供給し、補助輪２４を床面に接触させ、エアパレットを直進走行させる。

本実施形態によれば、傾斜面あるいは凹凸のある床面を走行するときにも直進性を向上させることができ、作業者の操作負荷を軽減することができる。またエアパレットの蛇行量から建屋内の通路幅を決める場合には、通路幅の余裕を小さくして合理化したり、床面の平坦度合いを緩やかにしたりすることができる。

次に、凹凸のある床面を走行するときの直進走行性をさらに高めるときの実施形態について説明する。床面に凹凸がある場合、金属キャスク１８の重心が床面の低い方へ移動することによって、エアパレット全体が蛇行することが考えられる。エアパレットの直進性を高めるためには、金属キャスク１８の重心が凹部に沿って横方向に移動するのを抑制する必要がある。そのためには、エアパレットの進行方向に対して直交する方向の摩擦力を生じるようにすればよいことになる。すなわち、前記実施形態のように、補助輪２４を設けることは、傾斜面のみならず、凹凸面を走行するときでも有効であり、補助輪２４の接触力（接地力）を高める程、蛇行を抑制することが期待できる。

ただし、補助輪２４の接触力が大きいと、直進走行に対してもある程度抵抗になることを考慮すると、床面の凹凸が小さい所を走行する際には、補助輪２４の接触力は小さい方がよいことになる。そこで、本実施形態では、床面の凹凸の状態に応じて補助輪２４の接触力を調整することとしている。

具体的には、搬送台１０に対して駆動輪２２の直進走行方向と交差する方向（直交する方向）に作用する加速度を検出する加速度センサ、あるいは搬送台１０の変位のうち駆動輪２２の直進方向と交差する方向（直交する方向）への変位を検出する変位センサを設け、直進時または上昇駆動時の動作モードにおいては、床面に対する補助輪２４の接触力（接地力）を加速度センサの検出出力または変位センサの検出出力に応じて調整できる昇降駆動機構を構成することができる。

加速度センサまたは変位センサの検出出力に応じてシリンダ２８に供給するエアの供給空気圧を調整することで、床面の凹凸が小さい所を走行するときには補助輪２４の接触力を小さくし、逆に床面の凹凸が大きい所を走行するときには補助輪２４の接触力を大きくすることで、床面の凹凸の状態に応じて直進走行性を高めることができる。

なお、前記実施形態においては、エアシリンダ２８内にばね３０を収納したものについて述べたが、ばね３０の他に、エアシリンダ２８の外部にばねを設け、このばねによってピストン３６を支持する構成を採用することができる。

本発明の一実施形態を示す重量物搬送装置のブロック構成図である。 本発明に係る重量物搬送装置を用いて金属キャスクを搬送するときの搬送状態を示す側面図である。 床面の傾きを変化させたときの走行距離と変位量との関係を説明するための特性図である。 （ａ）は、搬送台挿入・直進時における補助輪と昇降駆動機構との関係を説明するための側面図、（ｂ）は、旋回時における補助輪と昇降駆動機構との関係を説明するための側面図である。

符号の説明

１０ 搬送台
１２ エアバック
１４ 駆動装置
１６ 貯蔵架台
１８ 金属キャスク
２０ 床
２２ 駆動輪
２４ 補助輪
２６ 昇降駆動機構
２８ エアシリンダ
３４ 三方弁
３６ ピストン

Claims (2)

1. 貯蔵対象物を収納する容器が搭載された貯蔵架台をその底部側で支持する搬送台と、前記搬送台の底部側に配置されて走行路面に対する圧縮空気の吹出しによって前記走行路面との間に空気膜を形成するエアバックと、前記走行路面上を走行する複数の駆動輪の駆動力に従って前記搬送台を搬送する搬送機構と、前記走行路面のうち傾斜のある走行路面を前記複数の駆動輪が走行するときに前記いずれかの駆動輪を基準に前記搬送台に生じる回転モーメントを打ち消すための回転モーメント打消し機構とを備えてなる重量物搬送装置において、
   前記回転モーメント打消し機構は、前記走行路面上を走行する補助輪と、前記搬送台に固定されて前記補助輪を走行自在に支持するとともに、動作モードに応じて前記補助輪を昇降駆動する昇降駆動機構と、前記搬送台に対して前記複数の駆動輪の直進走行方向と交差する方向に作用する加速度を検出する加速度センサとを備え、前記昇降駆動機構は、旋回時に前記補助輪を前記走行路面から離脱させ、直進時には前記補助輪を前記走行路面に接触させるとともに、前記走行路面に対する前記補助輪の接触圧を前記加速度センサの検出出力に応じて調整してなることを特徴とする重量物搬送装置。
2. 貯蔵対象物を収納する容器が搭載された貯蔵架台をその底部側で支持する搬送台と、前記搬送台の底部側に配置されて走行路面に対する圧縮空気の吹出しによって前記走行路面との間に空気膜を形成するエアバックと、前記走行路面上を走行する複数の駆動輪の駆動力に従って前記搬送台を搬送する搬送機構と、前記走行路面のうち傾斜のある走行路面を前記複数の駆動輪が走行するときに前記いずれかの駆動輪を基準に前記搬送台に生じる回転モーメントを打ち消すための回転モーメント打消し機構とを備えてなる重量物搬送装置において、
   前記回転モーメント打消し機構は、前記走行路面上を走行する補助輪と、前記搬送台に固定されて前記補助輪を走行自在に支持するとともに、動作モードに応じて前記補助輪を昇降駆動する昇降駆動機構と、前記搬送台の変位のうち前記複数の駆動輪の直進走行方向と交差する方向への変位を検出する変位センサとを備え、前記昇降駆動機構は、旋回時に前記補助輪を前記走行路面から離脱させ、直進時には前記補助輪を前記走行路面に接触させるとともに、前記走行路面に対する前記補助輪の接触圧を前記変位センサの検出出力に応じて調整してなることを特徴とする重量物搬送装置。

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