JP4836785B2 - 遠隔操作される流体圧アームを備えた、隔室領域で対象物を操作する装置 - Google Patents

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、立ち入り制限された区域で、目標対象物を加工・作業する装置および方法に関する。特に、本発明は、ガラス固化装置の危険な隔室領域で、目標対象物を加工・作業するのに適用することができる種々の装置を提供することに関するが、これのみに限定されるものではない。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、人に対して危険な環境となる区域がある。通常、これらの区域へ接近することは制限されている。このような危険な環境の一例として、ガラス固化装置の隔室領域がある。
【０００３】
このような隔室領域では、放射性廃棄物を、溶融ガラスと混合して、キャニスタに注入し、ガラス固化している。その後、形成された固化ガラスブロックを、貯留して、放射能を閉じこめるのに役だっている。このガラス固化法の一例として、ＡＶＭ（マルクールのガラス固化工場）で開発された連続ガラス固化法がある。この方法は、ＡＶＭ法と言われることがある。
【０００４】
このような装置内にある隔室領域は、従来、ある装置と、ＡＶＭ法を実施することができる装置とを備えている。時間が経過すると、この危険領域にある種々の部品或いは装置の稼働を停止し、交換する必要がある。また、従来の方法を一層効率良く行うのを助ける改良法も開発されている。
【０００５】
いずれの場合にも、隔室領域から、装置の部品または機械・器具等を除去しなければならない。これらの部品は、汚染されている。従って、それ自体が、人に対して危険であり、それらの廃棄と移動は、遠隔操作で実施して、人が汚染されるのを防止しなければならない。
【０００６】
周知のように、このような危険な環境では、隔室マニピュレータを備えている。隔室マニピュレータは、保持爪を具備した大型アームを備えており、厚い壁と保護窓とで隔離された隣の部屋から、オペレータが操作するようになっている。このようなマニピュレータで、目標対象物を操作して、オペレータが隔室危険領域に接近する必要がないようになっている。
【０００７】
しかしながら、このようなマニピュレータの動作範囲は、限定されているので、実際の作業が限定されている。このようなマニピュレータは、主として、ガラス固化装置の普通の稼働中に、１つ、または、２つの予め設定された方法を実施するために開発されたものである。従って、このようなマニピュレータは、標準化されていない作業をする装置には適していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
発明が解決しようとする課題は、立ち入り制限された区域で、標準化されていない作業をする装置により、目標対象物を加工・作業する装置および方法、特に、ガラス固化装置の危険な隔室領域で、目標対象物を操作するのに適用することができる種々の装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明により、ガラス固化装置の隔室領域の目標対象物を操作する装置が提供される。
【００１０】
本発明により提供される、ガラス固化装置の隔室領域の目標対象物を操作する装置は、
前記装置を固定するためにトロリーに固定された基礎と、
前記基礎に搭載されていて、前記隔室領域の外部に居る使用者が遠隔操作するようになっている流体圧アームとを備えており、前記アームが、前記基礎から離隔した端部に、前記目標対象物に対して操作を行う工具を取り付けるようになっている工具連結装置を具備している。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、危険な環境内で、広い動作範囲で作業を実施することができる。これらの広い動作範囲での作業は、従来の操作方法と装置を使用して実施することはできない。
【００１２】
さらに、本発明は、隔室領域で、従来の装置・機械・器具等の部品を使用して、煩雑で、かなり高価な装置・機械・器具等を新たに使用しないで、マニピュレータを広い範囲で動かすことができるようにするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、実施例および添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１４】
図において、同じ参照番号は、同じ部品を示している。
【００１５】
図１は、隔室領域１０の破断図である。これは、本発明の実施例を使用することができる危険環境の一例である。隔室領域１０は、区画を備えており、その中で、放射性廃棄物を誘導炉１１内でガラスに添加している。ガラスと放射性廃棄物を混合し、次いで、炉の下方の排出口１２から排出された溶融生成物を、炉の下にあるキャニスタ（図示していない）に注入する。
【００１６】
キャニスタを、溶融物積載トロリー１３に搭載して、排出口１２の直下で滑動させ、頁の方向に向けて、側面に十分滑動させてから、除去することもできる。これらの工程は、ガラス固化法の一部であり、前述したように、ＡＶＭ法と言われている。
【００１７】
本発明の実施例は、このような方法に限定されない。本発明は、危険なために遠隔操作をしなければならない場所で、必要な多種多様な工具に広く適用することができる装置と方法を提供する。
【００１８】
図１は、隔室領域１０にある装置、機械、器具等の一部を示している。たとえば、誘導炉１１には、動力、および／または外部冷却剤として使用する水を供給する必要がある。これは、周知のように、隔室内コネクタ１４，１５によってなされる。隔室内コネクタ１４，１５は、隔室領域１０にあることが多い。隔室内コネクタ１４，１５は、隔室の端部柱１６に、それぞれ、端部連結具１７，１８で固定されている。隔室内コネクタ１４，１５は、隔室の面１９において、壁通しコネクタ２０に接続されている。
【００１９】
隔室領域の周囲の壁は、緻密な材料で厚く作られており、格納室２１のような安全区画に居る使用者が、隔室領域内の放射性廃棄物または生物学的危険物で汚染されないように保護している。格納区画は、爪がある長いアーム状の隔室マニピュレータ（図示していな）を備えている。
【００２０】
これらにより、使用者は、隔室内のマニピュレータを遠隔操作することができる。使用者は、厚いガラス窓を通して、あるいはビデオカメラで隔室領域の様子を監視することができる。
【００２１】
長期間使用すると、隔室領域１０の装置、機械、器具等の様々の部分が、劣化したり、故障することがある。あるいは、隔室領域１０で行う作業を改良するような開発がなされることがある。いずれにしても、装置、機械、器具等を交換して、問題の対象物や部品を分解して、隔室領域から取り出す必要がある。これらの対象物や部品が、目標対象物であり、たとえば、切削加工、たがね加工、鋸加工、持ち上げ、または移動等の作業をしなければならない。
【００２２】
従来のマニピュレータは、隔室領域の部品の多くを、交換したり、除去するのに必要な総ての作業を行うことができない。その理由は、従来のマニピュレータは、特定の区画に達することができないか、または、特定の作業を行うのに適した工具等を備えていないからである。
【００２３】
図２は、コネクタ１４の一部のような目標対象物を、隔室内で操作するのに使用することができる装置を示している。この装置２２は、基礎２３を備えている。基礎２３には、アーム２４が接続されている。アーム２４は、基礎２４から離れた端部に、工具連結具２５を備えている。工具連結具２５には、色々な工具を連結することができる。マニピュレータ２２は隔室内にある。
【００２４】
基礎２３は、予め隔室に設備された溶融物積載トロリー１３に固定されている。このようにして、マニピュレータ２２は隔室内に配設され、回転リングで溶融物積載トロリーに固定され、炉１１の直下で滑動される。マニピュレータ２２を滑動させる量に応じて、工具連結具に固定された工具を、危険領域１０内の装置、機械、器具等の様々の部品がある場所へ移動することができる。
【００２５】
本発明の実施例では、トロリーと一緒にマニピュレータ２２を、危険領域へ入れることができる。あるいは、車輪２６を使用して、マニピュレータ２２を、希望する位置へ滑動させることができる。これらの車輪により、マニピュレータを、隔室内にある溶融物積載トロリーに直近の位置へ移動することができる。溶融物積載トロリーを使用することにより、剛性が向上し、剛体性の向上は、工具による作業の正確さを高める。既設の装置、機械、器具等を使用することにより、コストが低減される。
【００２６】
図３は、マニピュレータ２２の別の実施例を示している。マニピュレータ２２は、車輪２６を備えている。車輪２６は、車輪支持体３０に固定されているが、より高い位置、または低い位置で固定することもできる。
【００２７】
車輪を使用して、マニピュレータを、目標対象物を隔室内で工具で作業する位置に、位置決めすることができる。あるいは、車輪を使用して、マニピュレータを、溶融物積載トロリーの近くに移動させ、それから、マニピュレータを、溶融物積載トロリーの上に位置決めし、固定クランプ３１で、確実にロックすることができる。これは、このような危険領域に設備されている従来のクレーン機構（図示していない）を使用して行われる。
【００２８】
このロックは、遠隔操作で行われる。一旦、確実にロックした後、車輪を、揺動させて、上方位置へ移動させる。マニピュレータの基礎２１は、支持体を形成していて、下方部３２と、上方へ延設された支持体柱状構成体３３とを備えている。
【００２９】
流体圧動力パック３４が、バランスウェイトとして作用し、作動流体を供給して、マニピュレータの種々の可動部品を昇降させ、駆動する。こぼれた場合、簡単に処理できるので、作動流体としては、水が有利である。しかし、他の作動流体も使用することができる。
【００３０】
流体圧アーム２４は、枢動取付台３５により、基礎の柱状構成体に枢着されている。油圧ジャック３６を駆動して、この枢着点で、アーム２４を昇降させる。アーム２４は、伸縮自在の部品で製造されており、流体圧で駆動して、アームの長さを伸縮し、目標対象物に対して希望する位置に位置決めする。本発明の実施例では、アームの長さを伸縮するのに使用する流体圧ジャック３８を必要としないので、この運動を必要としない。
【００３１】
工具連結具３５は、アーム２４の端部に取り付けられている。それぞれの作業を行うため、多種多様な工具を、この連結具に取り付け、マニピュレータを、広い動作範囲で動かすことができる。図３に示した工具は、持ち上げ工具で、図４と図５に詳細に記載してある。
【００３２】
流体圧ジャック３９，４０は、それぞれ、アーム２４と工具４１上に搭載されており、工具に必要な運動量が供給されるようになっている。理想的には、３次運動であるが、実施例では、２次運動以下の運動を使用する。
【００３３】
図４は、保持具４１を示している。この保持具４１は、マニピュレータ２２のアーム上で、連結具２５に連結されている。この連結は、一旦、マニピュレータ２２を隔室内に入れ、保持具４１をハンドル４２で持ち上げて、溝付きジョイント４４を具備した連結具４３を、マニピュレータ２２の連結具２５のバー４５を越えて配置し、保持具４１を操作することによって、実行される。
【００３４】
この持ち上げ工程は、隔室内クレーンと、隔室内に既設のマニピュレータによって実行される。一旦、連結具を配置して、バー４５を溝４４内に位置決めすると、マニピュレータの端部で、流体圧コネクタ４６が、流体圧コネクタ４７と契合する。また、流体圧コネクタ４８も、マニピュレータの端部に搭載された契合コネクタと連結する。締結ピン４９が、流体圧で、または、機械的に駆動されて、揺動して、溝４４の開口を閉じ、溝内でバー４５を締結する。他の締結機構を使用してもよい。
【００３５】
その後、溝４４の長さに沿って軸方向に形成された枢着点の周囲で昇降させることにより、保持具を傾けることができる。種々の流体圧パイプおよびコネクタ内の流体圧が一定になると、その流体圧により、保持具は定位置に保持される。その後、後続の作業の障害にならないように、ハンドル４２を、矢印Ａの方向に下げる。
【００３６】
保持具は、ほぼＣ型の板状持上げプラットフォーム５０を備えている。プラットフォーム５０は、２本のフィンガー５１，５２（図５に示した）と、連結ビーム５３を備えている。支持体後板５４は、持上げプラットフォーム５０から、ほぼ垂直に配設されている。後板５４は、下方縁部でプラットフォーム５０に連結されていて、さらに、三角のブレースで、強固に補強されている。
【００３７】
プラットフォームの厚さを適当に選択して、隔室内の対象物の下を滑動できるようにしてもよい。あるいは、プラットフォームが、重たい対象物を持ち上げる場合、プラットフォームの形状と厚さを、適当に選択することができる。
【００３８】
滑動し易くするために、プラットフォームの両端を、面取りしてもよい。多様な形状のプラットフォーム５０、たとえば、中央部のある台、または単純な硬板を使用してもよい。
【００３９】
架台５５は、プラットフォーム５０の一部から上方へ延設されている。架台５５は、プラットフォーム５０に対して後方に傾斜した架台面５６を備えている。保持具を、隔室内コネクタ１４のような目標対象物の下で前進させると、目標対象物の下方面が、プラトフォームの脚の上面５７で休止する。
【００４０】
アームは、流体圧で伸びて、目標対象物の下で保持具を前進させ、目標対象物の角を、架台の下方部５８と契合させる。この段階で、工具は駆動されて、バー４５の周囲で、矢印Ｂで示したように、時計方向とは逆廻りで上方に揺動する。この段階で、目標対象物と上面５７との接触が解除され、目標対象物は、点５８のまわりで揺動し、架台の傾斜面と契合する。
【００４１】
支持フィンガ−５９（または、複数個のフィンガ−）を使用して、目標対象物を枢着点６０の周りで時計回りに駆動することにより、表面６１と係合している目標対象物に、目標対象物を架台に締結して、目標対象物を定位置に固定することができる。
【００４２】
この揺動運動は、目標対象物自体が、予め、傾斜スタンド上に置かれている場合に、特に有効である。そうでない場合には、マニピュレータ２２が、図２で示した矢印Ｘの方向へ簡単に横移動することにより、プラットフォーム５０の上に置かれた目標対象物が除去されるのを邪魔するような場合に、特に有効である。
【００４３】
図６は、本発明の別の実施例によって、マニピュレータの工具連結具と連結することができる別の工具を示している。工具６１は、鏨作業をする工具である。のみチップ６３を具備したのみビット６２が、駆動ユニット６４により、矢印Ｚで示した往復運動をする。のみビット６２は、締結具６５を外すことにより、駆動ユニット内で、他の工具と交換することができる。この作業は、流体圧、または、隔室内の既設のマニピュレータで行うことができる。
【００４４】
駆動ユニット６４は、固定フレーム６７で支持体６６に固定されている。動力は、コネクタ６８，６９から供給される。工具連結具７０が、支持体フレーム６６に取り付けられている。支持体と連結具は、一体成形してもよい。連結具７０には、溝７１が形成されている。溝７１には、マニピュレータの連結具のバーが適合するようになっている。
【００４５】
締結機構７２は、流体圧で、または機械的に駆動され、連結具を定位置で締結する。マニピュレータ２２をトロリー上で前後に駆動することにより、また、流体圧ジャック３６を使用するアームを上げることにより、さらに、流体圧ジャック３８を使用するアームを伸ばすことにより、マニピュレータ２２が、非常に広範囲に作動し、のみチップ６３の作業点が、隔室区画内の目標対象物の広範な範囲に及ぶ。マニピュレータと鏨の広範囲の運動は、３次元運動にまで高まるので、非常に応用範囲が広い切削システムが確実に提供される。
【００４６】
図７は、マニピュレータと連結される別の工具を示している。鋸７３は、鋸刃７４を備えている。この鋸刃７４は、締結機構７６を介して、駆動ユニット７５に取り付けてもよい。鋸で行う作業に応じて、多種多様な鋸刃を選択することができる。
【００４７】
別の部分７７は、ＭＳＭに役立つジョーとして作用して、鋸を位置決めし、隔室マニピュレータ（ＭＳＭ）を使用できるようにする。
【００４８】
駆動ユニット７５は、支持体７８に固定されて、確実に保持される。連結具７９も、支持体７８に固定され、鋸全体が、マニピュレータに連結される。支持体と連結具は、一体成形してもよい。連結具７９は、マニピュレータ連結具に適合する溝と、締結具８０とを備えている。締結具８０は、流体圧で、または機械的に揺動して、鋸をマニピュレータのアームの端部に締結する。
【００４９】
マニピュレータが様々の次元で動くので、鋸の刃７４が、隔室領域にある目標対象物のどのような部分をも、広範な角度で、工作することができる。これにより、多用途の工具となる。
【００５０】
当業者であれば理解されるように、本発明により、多種多様な工具を提供することができる。切削または鋸作業では、破片や小片が発生し、それらが周辺に散在し、隔室領域を汚染させるが、たとえば、真空クリーナを使用して、それらを吸引し、安全に処分することができる。
【００５１】
さらに、ハンマーを、適当な工具と一緒に、実際にはやすりと一緒に使用するこもできる。
【００５２】
本発明は、危険環境にあって汚染された装置に対して、鋸作業、のみ作業、および持ち上げ作業等多種多様な作業を、使用者が遠隔操作により行う方法を提供するものである。
【００５３】
本発明は、ＡＶＭ法を行うガラス固化装置内の隔室を使用する場合に、特に有効である。
【００５４】
本発明を、特定の実施例を参照して詳述した。しかし、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】隔室領域の要部断面図。
【図２】マニピュレータ装置の平面図。
【図３】マニピュレータ装置の側面図。
【図４】保持装置の側面図。
【図５】保持装置の平面図。
【図６】たがね装置の要部断面図。
【図７】鋸の要部断面図。
【符号の説明】
【００５６】
１０ 隔室領域
１１ 誘導炉
１２ 排出口
１３ 溶融物積載トロリー
１４ 隔室内コネクタ
１５ 隔室内コネクタ
１６ 端部柱
１７ 連結具
１８ 連結具
１９ 隔室の壁面
２０ 壁通しコネクタ
２１ 格納室
２２ マニピュレータ
２３ 基礎
２４ アーム
２５ 工具連結具
２６ 車輪
３０ 車輪支持体
３１ 固定クランプ
３３ 支持体柱状構成体
３４ 流体圧動力パック
３５ 工具連結具
３６ 油圧ジャック
３８ 流体圧ジャック
３９ 流体圧ジャック
４０ 流体圧ジャック
４１ 保持具
４２ ハンドル
４４ 溝付きジョイント
４５ バー
４６ 流体圧コネクタ
４７ 流体圧コネクタ
４８ 流体圧コネクタ
４９ 締結ピン
５０ プラットフォーム
５１ フィンガー
５２ フィンガー
５３ 連結ビーム
５４ 支持体後板
５５ 架台
５６ 架台面
５７ プラトフォームの脚の上面
５８ 架台の下方部
５９ 支持フィンガ−
６０ 枢着点
６１ 表面
６２ のみビット
６３ のみチップ
６４ 駆動ユニット
６５ 締結具
６６ 支持体
６７ 固定フレーム
６８ コネクタ
６９ コネクタ
７０ 工具連結具
７１ 溝
７２ 締結機構
７３ 鋸
７４ 鋸刃
７５ 駆動ユニット
７６ 締結機構
７７ ジョー
７８ 支持体
７９ 連結具
８０ 連結具

Claims (16)

1. ガラス固化装置の隔室領域にある目標対象物を操作する装置であって、
   前記装置を剛体的に固定するためにトロリーに固定された基礎と、
   前記基礎に搭載されていて、前記隔室領域の外部に居る使用者が遠隔操作するようになっている流体圧アームとを備えており、
   前記アームが、前記目標対象物に対して作業する工具を取付けるようになっている工具連結具を、前記基礎から離れた端部に具備している、ガラス固化装置の隔室領域にある目標対象物を操作する装置。
2. 前記隔室領域が、
   ガラス固化工程の間に形成された溶融物を注入するキャニスタを搭載するようになっている溶融物積載トロリーと、
   前記隔室領域の外部の流体源から、隔室領域に配置された誘導炉へ冷却流体を供給するようになっている複数のコネクタとを備えている請求項１記載の装置。
3. 前記流体圧アームが、３次元運動をするようになっている請求項１または２記載の装置。
4. 作動流体を含んでいて、前記アームを前記基礎に対して昇降させる流体圧動力パックを、さらに備えている請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記作動流体が水である請求項４記載の装置。
6. 前記目標対象物が、前記複数のコネクタの１個の一部を含み、前記複数のコネクタが、それぞれ、前記流体源を、保護壁を貫通して、隔室区域へ接続する壁通しコネクションを備えている請求項２記載の装置。
7. 前記一部が、前記保護壁の隔室表面と、前記隔室区域との間の前記コネクタの一部を含む請求項６記載の装置。
8. それぞれ、遠隔操作でき、基礎を溶融物積載トロリーの回転リングへ固定する複数のクランプ装置をさらに備える請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
9. 前記工具が、クランプ、真空ノズル、往復鋸、およびのみのいずれか一つである請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
10. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置の工具連結具に固定するようになっているのみであって、
    のみビットを取付けるようになっており、のみを駆動して、往復運動をさせる駆動ユニットと、
    駆動ユニットを支持体に固定する固定手段を備える支持体と、
    前記装置の工具連結具と契合するようになっており、目標対象物を操作して、前記のみを、前記アームに対して既定の固定関係で保持する連結部材とを備えた、請求項１〜８のいずれかに記載の装置の工具連結具に固定するようになっているのみ。
11. 前記支持体に搭載され、前記のみを、前記装置の直近に位置決めし、その後、前記装置に結合させる持ち上げ部材を、さらに備えている請求項１０に記載ののみ。
12. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置の工具連結具に固定するようになっている鋸であって、
    鋸刃部材を取付けるようになっており、鋸刃部材を駆動して往復運動をさせる駆動ユニットと、
    駆動ユニットを支持体に固定する固定手段を備えた支持体と、
    前記装置の工具連結具と契合するようになっており、目標対象物を操作して、前記鋸を、前記アームに対して既定の固定関係で保持する連結部材とを備えた、請求項１〜８のいずれかに記載の装置の工具連結具に固定するようになっている鋸。
13. 前記支持体に搭載され、前記鋸を前記装置の直近に位置決めし、その後、前記装置に結合させる持ち上げ部材を、さらに備えた請求項１２記載の鋸。
14. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置の工具連結具に固定するようになっている保持具であって、
    この保持具は、
    前記目標対象物の下方表面と契合し、前記目標対象物の下方表面下で前進するようになっており、かつ、目標対象物を操作する装置に連結されていて、前記保持具を接続しているアームが上昇する時に、前記目標対象物を持上げる持上げ手段と、
    前記持上げ手段を、ほぼ直角で拡げている下方端部を有する支持体後板とをさらに備える請求項１〜８のいずれかに記載の装置の工具連結具に固定するようになっている保持具。
15. 前記持上げ手段から上方に向けて延設され、前記持上げ手段に対して後方に傾斜している架台部材を備えており、それにより、目標対象物が持上げられた時、前記目標対象物の一部が前記架台部材の領域と係合し、かつ、前記持上げ部材から離れて、この点の周りで、揺動し、前記架台で前記目標対象物を支持する請求項１４記載の保持具。
16. 前記目標対象物を前記架台部材で支持する時、予め定めた位置で、目標対象物を締結するようになっている締結フィンガーを、さらに備えている請求項１５記載の保持具。

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