JP4910051B2 - シンブルチューブの挿脱装置 - Google Patents

Description

【技術の分野】
本願発明は、原子炉下部に設置されている炉内計測用機器の案内管としてのシンブルチューブを、その外管としてのコンジットチューブに対して挿脱するためのシンブルチューブの挿脱装置に関するものである。
【背景技術】
このようなシンブルチューブの挿脱装置に関しては、従来から種々の提案がなされている（例えば、特許文献１〜３ 参照）。
ところで、シンブルチューブの挿脱は、該シンブルチューブを掴んで、これに荷重を掛けて挿入するとか、引き抜くことで行われるが、このシンブルチューブは細管（例えば、８ｍｍ程度）で且つ長尺（例えば、３０〜４０ｍ程度）であるため、コンジットチューブとの接触によって大きな挿脱抵抗（即ち、「抗力」）が発生する。このため、シンブルチューブの挿脱作業に際しては、シンブルチューブに対する掴持荷重と、該シンブルチューブに対する引抜・挿入荷重を管理することが必要となる。
【特許文献１】
実開平０２―１２６７７９号公報
【特許文献２】
特開２０００―０２８７７８号公報
【特許文献３】
特開平０６―０１１５９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、シンブルチューブの挿脱作業時における管理項目である掴持荷重と、引抜・挿入荷重についての管理のうち、掴持荷重については、上掲公知例には明確な記載はないものの、一般的には以下のような構成が採用されている。
即ち、従来一般には、図１７（イ）に示すように、相互に対向配置され且つ衝合する方向に荷重（掴持荷重）が掛けられる一対の掴持ピース１１１，１１２を用いてシンブルチューブ１２０をその径方向両側から挟圧することでこれを掴持するようにしている。
上記各掴持ピース１１１，１１２の各対向面（衝合面）１１１ｂ、１１２ｂには、半円状の断面形状をもち且つ紙面に直交する方向へ延出する掴持溝１１１ａ、１１２ａが設けられているが、この各掴持溝１１１ａ、１１２ａの内径寸法は、上記シンブルチューブ１２０の外径寸法より大きく設定されている。そして、上記各掴持溝１１１ａ、１１２ａ内に上記シンブルチューブ１２０をセットしたとき、該各掴持溝１１１ａ、１１２ａの周方向中央位置１１１ｃ、１１２ｃが該シンブルチューブ１２０に接触するとともに、上記各掴持溝１１１ａ、１１２ａの各対向面１１１ｂ、１１２ｂ間に所定の隙間Ｓａ（即ち、移動代）が確保されるようにしている。
図１７（イ）に示すセット状態から、上記各掴持ピース１１１，１１２間に衝合方向への掴持荷重を掛ける。すると、上記各掴持ピース１１１，１１２が接近方向へ移動し、図１７（ロ）に示すように、その各対向面１１１ｂ、１１２ｂが衝合し、あるいは近接対向して（図１７（ロ）では衝合させた状態を示している）、上記該各掴持溝１１１ａ、１１２ａの全周が上記シンブルチューブ１２０の外周面に対して押圧状態で接触し、上記シンブルチューブ１２０は上記各掴持溝１１１ａ、１１２ａ間において挟圧され、所要の掴持荷重が得られるようになっている。
ところが、このような掴持構造によれば、上記各掴持溝１１１ａ、１１２ａによって上記シンブルチューブ１２０が挟圧され、該掴持溝１１１ａ、１１２ａの内面形状に沿って真円状態から楕円形に変形される。この場合、この変形が弾性領域を越えたものであると、該シンブルチューブ１２０を上記各掴持溝１１１ａ、１１２ａから取外した状態においても該シンブルチューブ１２０の変形がそのまま残り、この変形によって、例えば、上記シンブルチューブ１２０内にセンサを挿入する場合にその挿入が困難になるとか、場合によっては該シンブルチューブ１２０の交換が必要となることも考えられる。
このような問題は、高い掴持荷重を得る目的で上記各掴持ピース１１１，１１２間に大きな荷重を掛けることでより一層顕著となるものであり、「高い掴持荷重の確保」と「シンブルチューブの変形抑制」という二つの要求が得失相反するものであることに起因する。
係る問題を解決する一つの手法として、例えば、上記掴持ピース１１１，１１２の長さ寸法を大きくし、上記各掴持溝１１１ａ、１１２ａと上記シンブルチューブ１２０間の接触範囲を拡大してこれら両者間の摩擦力を増大させる手法が考えられる。しかし、この手法によれば、上記各掴持溝１１１ａ、１１２ａによって上記シンブルチューブ１２０の掴持範囲の全域（掴持溝の長さ方向の全域）に荷重を均等に掛けるためには高度の技術を要することから現実的ではない。また、掴持部分に滑りが発生した場合には、上記長さの増加分だけ、滑りによる損傷範囲が拡大し、場合によっては該シンブルチューブ１２０を使用できなくなることも懸念される。
従って、これらの事情を勘案すれば、上記シンブルチューブ１２０を大きく変形させることなく、しかも大きな掴持荷重を得るための技術の開発が要請されるところである。
一方、シンブルチューブに対する引抜荷重あるいは挿入荷重の管理であるが、これに関しては、種々の提案がなされているが、その一つとして特許文献１に示されるものがある。即ち、この特許文献１に示されるシンブル挿脱装置は、その駆動力を人力とし、人が操作レバーを操作して高荷重の駆動力を得るものである。
しかし、係る構成のものにあっては、操作力を軽減するためにギヤ比を高く設定する必要があるが、ギヤ比を高くすればそれだけ一回のレバー操作で駆動させることのできるストロークが短くなることから、レバー操作によって長尺のシンブルチューブを引き抜いたり挿入したりするには、かなりの重労働を強いる結果となることが予想される。
係る問題を解決する方法として、特許文献２に示されるように、電動機を用いて駆動力を得ることも考えられるが、電動機を用いた場合には、起動直後の初動速度が大きいことから、場合によっては急激な駆動によってシンブルチューブに急激な圧縮力又は引張力が掛かり、これによって上記シンブルチューブを損傷する危険性があるとともに、掴持荷重との関係において、あるいはシンブルチューブの引抜・挿入方向との関係において、上記電動機を適正に制御することが難しくなる。
また、特許文献１に示される駆動装置は手動式であって、掴持力発生機構部分と駆動力発生部分がリンク機構によって連関されているので、単一の操作力（即ち、操作レバーの操作力）によって、シンブルチューブを掴持するための掴持荷重と、シンブルチューブを引抜・挿入するための駆動荷重を同時に得ることができ、操作系としては効率の良い方法とも言える。
しかし、係る手法によれば、操作レバーの操作によって同時に発生する駆動荷重と掴持荷重のバランスを常時適正に維持することが要求され、このバランスが不適切であると、例えば、掴持荷重が駆動荷重に対して過少な場合にはシンブルチューブに滑りが生じ、逆に、掴持荷重が駆動荷重に対して過大な場合には掴持部分においてシンブルチューブを損傷させることが懸念される。
さらに、特許文献１のものにあっては単一の操作力で、また特許文献２のものでは単一の電動機で、それぞれシンブルチューブの引抜と挿入を行なう構成であることから、引抜操作と挿入操作の切換え作業に際しては、前者では挿脱装置の作動方向を切り換える必要があり、後者では電動機の回転方向の切り換えが必要であり、これら何れの場合も操作性という点においては問題となる。
以上の事情を勘案すれば、駆動部としては、初動速度が緩やかで且つ掴持荷重との関係における駆動荷重の制御が簡単で、しかも掴持荷重の制御と連関せずに駆動荷重のみを簡単に制御できるような構成の駆動部の開発が要請されるところである。
そこで本願発明では、シンブルチューブの挿脱装置において、シンブルチューブを変形させることなく大きな掴持荷重を得るとともに、駆動荷重を容易且つ適正に制御し得るようにすることを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
本願発明ではかかる課題を解決するための具体的手段として次のような構成を採用している。
本願の第１の発明では、シンブルチューブを掴持する掴持部と該掴持部を上記シンブルチューブの軸方向へ駆動させる駆動部を備え、該駆動部により上記掴持部を駆動して上記シンブルチューブをコンジットチューブに対して挿脱するシンブルチューブの挿脱装置において、上記掴持部を、接離可能に対向配置され且つその対向面にそれぞれ略半円形断面の挟圧溝を設けた一対の掴持ヘッドを備えて構成し、上記一対の挟圧溝の内径寸法を、上記一対の掴持ヘッドで上記シンブルチューブを掴持した状態において該シンブルチューブに塑性変形を起こさせない程度の所定寸法に設定するとともに、上記一対の掴持ヘッドの対向面を衝合させて上記各挟圧溝間で上記シンブルチューブをその径方向両側から挟圧して掴持するように構成する一方、上記掴持部の一対の掴持ヘッドを、支点ピンを中心として接離方向に相対変位可能とされ且つ第１の油圧シリンダによって駆動される一対のアームのそれぞれに取付けたことを特徴としている。
ここで、上記一対の掴持ヘッドで上記シンブルチューブを掴持した状態において、該シンブルチューブに塑性変形を起こさせない程度の寸法とは、例えば、シンブルチューブの外径寸法が８．０ｍｍのとき、挟圧溝の内径寸法を７．９ｍｍ程度とされる。従って、上記一対の掴持ヘッドで上記シンブルチューブを強く掴持したときでも、その掴持荷重が消滅すれば上記シンブルチューブの外径寸法が元に戻り、以後のシンブルチューブの使用に対して何等の問題も生じない。
また、この場合、上記各挟圧溝の長さ寸法は、上記掴持部が上記駆動部の駆動荷重範囲の荷重で駆動された場合において塑性変形を起こさないように、上記駆動荷重に対応させて設定される。
さらに、油圧シリンダは、電動機に比して、起動直後の初動速度が小さく且つ速度調整が容易であることから、この発明のように、上記一対の掴持ヘッドの駆動源として上記第１の油圧シリンダを採用することで、急激な駆動によってシンブルチューブに急激な圧縮力又は引張力が掛かってシンブルチューブが損傷する、というような事態の発生が可及的に防止される。また、上記シンブルチューブに対する上記掴持部の一対の掴持ヘッドによる掴持荷重の調整は、上記一対のアームを駆動する上記第１の油圧シリンダの油圧調整によって行なわれるが、この第１の油圧シリンダの油圧調整は容易であることから、上記掴持荷重の調整を容易に且つ精度良く行なうことができる。
本願の第２の発明では、上記第１の発明に係るシンブルチューブの挿脱装置において、上記第１の油圧シリンダのシリンダロッドに歪ゲージを取付け、該歪ゲージによって上記掴持荷重を検出することを特徴としている。
このように、上記歪ゲージを用いて掴持荷重を検出する手法によれば、その検出値に基づいて掴持状態が適正であるかどうか、例えば、シンブルチューブを的確に掴んでいるかどうか、掴みが緩んでいないかどうか等、を的確に判断することができ、掴持動作の信頼性が確保される。また、例えば、シリンダロッドに掛かる荷重を直接センサによって検出する手法とか、上記第１の油圧シリンダの油圧を圧力センサ等によって検出し演算にて上記掴持荷重を検出する手法に比して、構成が極めて簡単で且つ安価であることから、上記歪ゲージを用いて掴持荷重を検出することで、作業コストの低廉化が図れる。
本願の第３の発明では、シンブルチューブを掴持する掴持部と該掴持部を上記シンブルチューブの軸方向へ駆動させる駆動部を備え、該駆動部により上記掴持部を駆動して上記シンブルチューブをコンジットチューブに対して挿脱するシンブルチューブの挿脱装置において、上記掴持部を、接離可能に対向配置され且つその対向面にそれぞれ略半円形断面の挟圧溝を設けた一対の掴持ヘッドを備えて構成するとともに、上記一対の挟圧溝の内径寸法を、上記一対の掴持ヘッドで上記シンブルチューブを掴持した状態において該シンブルチューブに塑性変形を起こさせない程度の所定寸法に設定し、上記一対の掴持ヘッドの対向面を衝合させて上記各挟圧溝間で上記シンブルチューブをその径方向両側から挟圧して掴持するように構成する一方、上記駆動部を第２の油圧シリンダで構成するとともに、該第２の油圧シリンダに掛かる荷重を検出する荷重検出部を備えたことを特徴としている。
ここで、上記駆動部を、上記掴持部の第１の油圧シリンダとは別個に設けた上記第２の油圧シリンダで構成することで、上記第１の油圧シリンダによる掴持荷重の制御と、上記第２の油圧シリンダによる駆動荷重の制御を、それぞれ個別に行うことができ、例えば、掴持荷重に対応した駆動荷重（例えば、掴持部におけるシンブルチューブの滑りが発生しない適正な駆動荷重）を得るなど、掴持部における掴持制御と駆動部における駆動荷重制御を相互に連関させながら自動運転を行うことが可能となる。
また、上記第１の油圧シリンダと第２の油圧シリンダを、上記掴持部における掴持操作と上記駆動部における駆動操作に連係させて制御することで、上記シンブルチューブの引抜動作と挿入動作の間における動作の切り換えを容易且つ簡単に行なうことができる。
さらに、上記第２の油圧シリンダに掛かる荷重（即ち、駆動荷重）を荷重検出部によって検出するようにしており、この検出値を駆動荷重の制御に用いることで、上記第２の油圧シリンダの作動制御をより簡単に且つ高精度で行なうことが可能となる。
本願の第４の発明では、上記第３の発明に係るシンブルチューブの挿脱装置において、上記シンブルチューブの移動量を検出するエンコーダと、上記第２の油圧シリンダの作動位置を検出する作動位置センサを備え、上記エンコーダの検出値と上記作動位置センサの検出値に基づいて上記シンブルチューブの滑り状態を監視することを特徴としている。
ここで、上記エンコーダの検出値（即ち、シンブルチューブの実際の引込量）と、上記作動位置センサの検出値（即ち、上記掴持部の移動量）は、上記シンブルチューブに滑りがなければ合致するはずである。しかし、滑りが発生すれば、作動位置センサの検出値に比してエンコーダの検出値が小さくなれば、滑りが発生したと判断できる。従って、この滑り状態を上記掴持部における掴持荷重と上記駆動部における駆動荷重の制御に反映させることで、滑りの無い適正状態でシンブルチューブの引抜及び挿入を行なうことができ、作動上の信頼性がさらに高められることになる。
本願の第５の発明では、上記第３又は第４の発明に係るシンブルチューブの挿脱装置において、上記荷重検出部の検出値を蓄積してデータ化し、この荷重データに基づいて上記シンブルチューブの挿脱抗力の経年変化及び変化傾向の診断を行い得るようにしたことを特徴としている。
ここで、上記荷重検出部の検出値は、上記シンブルチューブの挿脱抗力に対応するものであるため、該検出値を蓄積してデータ化することで、該データの確認によって上記シンブルチューブの挿脱抗力の経年変化の進行度合とか変化傾向（例えば、挿脱効力の上昇率の推移）等を容易に且つ的確に知ることができ、その結果、シンブルチューブの交換の必要性とか交換時期等を的確に判断することができる。
【発明の効果】
以上の通り、本願発明に係るシンブルチューブの挿脱装置によれば、シンブルチューブを変形させることなく大きな掴持力を得ることのできる掴持構造と、駆動力を容易且つ適正に制御手段得るようにした駆動構造を備えることで、シンブルチューブの挿脱操作を容易に且つ高い作動上の信頼性をもって行なうことができるとともに、シンブルチューブの挿脱作業の自動化が促進され、延いてはその作業コストの低廉化を図ることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
以下、本願発明を好適な実施形態に基づいて具体的に説明する。
図１〜図３及び図８、図９には、本願発明の実施形態に係るシンブルチューブの挿脱装置を示している。この挿脱装置は、原子炉下部に設置されている炉内計測用機器の案内管としてのシンブルチューブ１００を、その外管としてのコンジットチューブ１０２に対して引抜及び挿入する際に使用される装置であって、さらに具体的には、シールテーブル１０１上に突出状態で固定されたコンジットチューブ１０２（図６参照。図６ではコンジットチューブ１０２の開口端に高圧用シール用継手を装着した状態を示している）の上端開口から上記コンジットチューブ１０２内に小径（外径８ｍｍ程度）のシンブルチューブ１００を挿入したり、該コンジットチューブ１０２内からシンブルチューブ１００を引き抜いたりするための装置であって、台座１とベース２と装置本体３及び延長架台８を備えている。
なお、上記シンブルチューブ１００の挿脱作業としては、該シンブルチューブ１００を後述の装置本体３の掴持部４で掴持して行う「通常引抜・挿入作業」と、上記シンブルチューブ１００の端部での作業であって該端部を上記掴持部４によって直接掴持することができないため、該シンブルチューブ１００の端部に延長棒５０を取り付けて該延長棒５０を上記掴持部４によって掴持して行う「初期引抜・最終挿入作業」とがある。そして、上記各構成要素のうち、台座１とベース２及び装置本体３は何れの作業においても使用されるが、上記延長架台８は「初期引抜・最終挿入作業」のみにおいて使用されるものであり、該延長架台８の使用に伴って必要とされる付属機材もある。以下、これら各構成部材のそれぞれについて説明する。
Ａ：台座１
上記台座１は、挿脱装置全体の設置部として機能するものであって、図３及び図６に示すように、平板体で構成され、且つ多数のコンジットチューブ１０２が取付けられた上記シールテーブル１０１上に、該各コンジットチューブ１０２を避けて配置される。なお、この台座１の上記シールテーブル１０１側への固定は、該シールテーブル１０１側に設けられた台座取付部３９に台座支持具３８を用いて行われる。
Ｂ：ベース２
上記ベース２は、図１及び図８に示すように、上記台座１上に設置されて後述の装置本体３の取付基台として、あるいは後述の延長架台８の取付基台として用いられるものである。このベース２は、図７に示すように、左右一対の縦桁材２４，２４の下端に下側ベース板２２を、上端に上側ベース板２３を、それぞれ固定して構成され、該下側ベース板２２を上記台座１の上面に載置し、且つこれを装置固定ボルト９０によって上記台座１側に締着固定される。そして、このベース２の上記上側ベース板２３上に後述する装置本体３が直接に、あるいは後述の延長架台８を介して締着固定される。
ここで、上記装置固定ボルト９０は上記シールテーブル１０１に最も近い位置で使用されることから、これを取り外したとき不用意に落下するのを未然に防止する必要がある。このため、この実施形態では、図１２に示すように、上記装置固定ボルト９０に特有な構造を採用している。
即ち、上記装置固定ボルト９０は、その軸部の先端寄り部分に雄ネジ９０ａを設ける一方、頭部寄り部分は上記雄ねじ９０ａの溝底径よりも小径の平滑軸部９０ｂとしている。一方、上記台座１側には、装置固定ボルト９０の雄ねじ９０ａに噛合する雌ネジ８９を形成している。さらに、上記下側ベース板２２の受け孔８８は、その上面寄りの一部のみに雌ネジ８８ｂが形成され、下面寄り部分は上記装置固定ボルト９０の雄ねじ９０ａの山径よりも大きな内径をもつ平滑孔８８ａとされている。
このように構成すると、図１２（イ）に示す上記装置固定ボルト９０の捩じ込み状態では、該装置固定ボルト９０の雄ネジ９０ａが上記台座１の雌ネジ８９に噛合し、該装置固定ボルト９０によって上記台座１と下側ベース板２２が締結されている。この状態から上記装置固定ボルト９０を緩み方向へ回動させて、上記台座１の雌ネジ８９から上記雄ネジ９０ａを外す。すると、上記装置固定ボルト９０は、上記下側ベース板２２の受け孔８８を離脱方向へ移動するが、上記雄ネジ９０ａが上記雌ネジ８８ｂに掛止すると、それ以上に抜け出るのが阻止され、従って、該装置固定ボルト９０の落下という事態が確実に防止される。なお、この状態において、上記装置固定ボルト９０を緩み方向へ回転させると、上記雄ネジ９０ａが上記雌ネジ８８ｂに噛合するため、該装置固定ボルト９０をさらに緩み方向へ回転させることで該装置固定ボルト９０を取り外すことができることはいうまでもない。
なお、ここでは上記装置固定ボルト９０の構造を示したが、係るボルト構造は、該装置固定ボルト９０に限らず、他のボルトにも適宜採用できることは勿論である。
Ｃ：装置本体３
上記装置本体３は、次述の掴持部４と荷重検出部５及び駆動部６を備えて構成される。
Ｃ−１：掴持部４
上記掴持部４は、上記シンブルチューブ１００を掴持してその引抜・挿入動作を可能とするものであって、次述のアームユニット１０と掴持ヘッド７及び第１の油圧シリンダ１６を備えて構成される。
上記アームユニット１０は、上下方向に向けて配置された支点ピン１５によってその一端側が連結された固定アーム１１と可動アーム１２を備える。上記固定アーム１１は、上下方向に適宜間隔をもって対向配置された上側アーム１１Ａと下側アーム１１Ｂを備える。また、上記可動アーム１２は、上下方向に適宜間隔をもって対向配置された上側アーム１２Ａと下側アーム１２Ｂを備える。
そして、上記固定アーム１１側の上下一対のアーム１１Ａ，１１Ｂの一端部と、上記可動アーム１２側の上下一対のアーム１２Ａ，１２Ｂの一端部は、上記支点ピン１５によって相対回動可能に連結されている。
なお、この場合、上記固定アーム１１側の上側アーム１１Ａの下面側に上記可動アーム１２側の上側アーム１２Ａが近接状態で位置し、上記可動アーム１２側の下側アーム１１Ｂの上面側に上記可動アーム１２側の下側アーム１２Ｂが近接状態で位置している。
上記固定アーム１１側の上側アーム１１Ａと下側アーム１１Ｂは、これらの内側に嵌入配置された後述の掴持ヘッド７の固定側ヘッド７１の固定基部７７（図４参照）が嵌入され且つ固定ボルト８８によって締結されることで、該固定側ヘッド７１と共に一体化されている。また、上記可動アーム１２側の上側アーム１２Ａと下側アーム１２Ｂは、これらの内側に嵌入配置された上記掴持ヘッド７の可動側ヘッド７２の固定基部７８（図４参照）が嵌入され且つ固定ボルト８８によって締結されることで、該可動側ヘッド７２と共に一体化されている。
上記固定アーム１１は、その下側アーム１１Ｂが、後述する荷重検出部５側に設けられた一対のロードセル２５、２５の上面側に締結固定されることで該荷重検出部５と一体化され、該固定アーム１１が単独で移動することは無い。これに対して、上記可動アーム１２は、上記支点ピン１５を回動支点として略水平面内で揺動可能とされている。
そして、上記固定アーム１１の他端部はトラニオンピン１７によって第１の油圧シリンダ１６のシリンダチューブ１６ａに連結され、上記可動アーム１２の他端部は着脱自在の連結ピン１９によって上記第１の油圧シリンダ１６のロッドヘッド１８に連結されており、該第１の油圧シリンダ１６の伸縮動によって、上記可動アーム１２は上記固定アーム１１に対して接離する方向に駆動されるようになっている。
このように上記第１の油圧シリンダ１６によって接離方向に相対変位される上記固定アーム１１の中間位置には上記掴持ヘッド７の固定側ヘッド７１が取付けられ、また上記可動アーム１２の中間位置には上記掴持ヘッド７の可動側ヘッド７２が取付けられている。
なお、上記可動アーム１２は、上記第１の油圧シリンダ１６によって、図２に実線図示する閉位置と符号１２−１を付して鎖線図示する開位置の間で回動変位され、後述するように、開位置では掴持ヘッド７の固定側ヘッド７１と可動側ヘッド７２による上記シンブルチューブ１００の掴持作用が解除され、閉位置では固定側ヘッド７１と可動側ヘッド７２によって上記シンブルチューブ１００の掴持作用が為される。一方、上記連結ピン１９を取り外して上記第１の油圧シリンダ１６のロッドヘッド１８と上記可動アーム１２の他端部との連結を解除することで、上記可動アーム１２は、符号１２−２を付して鎖線図示する開放位置まで自由に回動できるようになっている。
ここで、図４を参照して、上記掴持ヘッド７の具体的な構造を説明する。上記掴持ヘッド７は、上記固定側ヘッド７１と可動側ヘッド７２で構成される。
上記固定側ヘッド７１は、その背面側に上記固定基部７７が延設された本体部７３と、該本体部７３の前面側に締着固定された掴持ピース７４を備える。そして、この掴持ピース７４の前面に位置する対向面７４ａには、断面半円状の挟圧溝８１が、該掴持ピース７４の全高に亘って設けられている。また、上記可動側ヘッド７２は、その背面側に上記固定基部７８が延設された本体部７５と、該本体部７５の前面側に締着固定された掴持ピース７６を備える。そして、この掴持ピース７６の前面に位置する対向面７６ａには、断面半円状の挟圧溝８２が、該掴持ピース７６の全高に亘って設けられている。
この固定側ヘッド７１と可動側ヘッド７２は、図５（イ）に示すように、上記固定側ヘッド７１側の掴持ピース７４の対向面７４ａと、上記可動側ヘッド７２側の掴持ピース７６の対向面７６ａが衝合した状態（即ち、上記掴持ヘッド７の可動アーム１２が閉位置に設定された状態）では、上記掴持ピース７４側の挟圧溝８１と掴持ピース７６側の挟圧溝８２が連続して略真円の掴持孔８３を形成する。
この掴持孔８３内において上記シンブルチューブ１００が掴持されるが、この実施形態においては、上記各挟圧溝８１、８２の径寸法、即ち、上記掴持孔８３の内径寸法を、上記シンブルチューブ１００の外形寸法より僅かに小さい寸法に設定している。具体的には、例えば、シンブルチューブ１００の外径寸法が８．０ｍｍであるときには、上記掴持孔８３の内径寸法を７．９ｍｍ程度に設定する。この掴持孔８３の内径寸法の設定は、上記掴持孔８３内で上記シンブルチューブ１００を掴持した状態において、該シンブルチューブ１００に塑性変形を起こさせない程度の寸法として設定されるものである。従って、上記可動アーム１２が閉位置に設定され上記シンブルチューブ１００が上記掴持孔８３部分において掴持された状態では、該シンブルチューブ１００は該掴持孔８３の内面形状に沿うように弾性変形するが、上記可動アーム１２を開位置に設定して上記掴持孔８３での上記シンブルチューブ１００に対する掴持作用を解除すると（即ち、図５（イ）に示す状態になると）、上記シンブルチューブ１００は当初の外径寸法に復元されることになる。
なお、図５（ロ）に示すように、上記可動アーム１２が開位置に設定され、上記固定側ヘッド７１側の掴持ピース７４の対向面７４ａと上記可動側ヘッド７２側の掴持ピース７６側の対向面７６ａが寸法Ｓをもって離間されるが、この寸法Ｓの大きさは、上記シンブルチューブ１００の外径寸法以下、望ましくは同図に例示するように該シンブルチューブ１００の外径寸法の半分程度に設定される。これは、上記可動アーム１２が開位置に設定されて上記掴持ピース７４と掴持ピース７６が離間した状態において上記シンブルチューブ１００が必要以上に移動し、場合によっては上記掴持孔８３部分から離脱し、上記可動アーム１２が再度、閉位置に設定され上記掴持ピース７４と掴持ピース７６が衝合して上記掴持孔８３において上記シンブルチューブ１００を掴持する際に掴み損ねが生じないようにするためである。
再び、図２に戻って、上記第１の油圧シリンダ１６のシリンダチューブ１６ａ部分には、該第１の油圧シリンダ１６の伸張限界位置（即ち、上記可動アーム１２の開位置側への移動限界）を規定するリミットスイッチ９２と縮小限界位置（即ち、上記可動アーム１２の閉位置側への移動限界）を規定するリミットスイッチ９３が設けられている。これら各リミットスイッチ９２，９３の検出信号は、例えば、上記掴持部４の現在の作動状態の確認とか、誤操作防止のために利用されるほか、装置の自動運転等にも利用される。
一方、上記第１の油圧シリンダ１６のシリンダロッド１６ｂ上には、歪ゲージ９１が取付けられており、この歪ゲージ９１によって上記シリンダロッド１６ｂにおける歪量に対応する歪信号を得ることで、掴持荷重を正確に且つ簡易に取得できる。
Ｃ−２：荷重検出部５及び駆動部６
上記駆動部６は、上記掴持部４を昇降駆動させて該掴持部４に引抜荷重と挿入荷重を付与するものであって、この実施形態においては、図１〜図３に示すように、ベース材３０上に立設固定された左右一対の第２の油圧シリンダ３５、３５でこれを構成している。
上記荷重検出部５は、上記駆動部６の上記各第２の油圧シリンダ３５、３５によって上記掴持部４側に付与される上記シンブルチューブ１００の引抜荷重及び挿入荷重を検出するものであって、この実施形態では、図１〜図３に示すように、上記駆動部６の上記各第２の油圧シリンダ３５、３５のシリンダロッドの上端のベース材２６、２６にそれぞれ設けられた一対のロードセル２５，２５でこれを構成している。そして、上記各ロードセル２５、２５によって検出される引抜荷重及び挿入荷重を上記シンブルチューブ１００の引抜及び挿入制御に反映させることで、適正な引抜荷重及び挿入荷重の下での引抜及び挿入動作が実現されるものである。
さらに、この実施形態では、上記各ロードセル２５、２５によって検出される引抜荷重及び挿入荷重をトリップ制御にも使用するようにしている。例えば、引抜及び挿入作業の対象となるシンブルチューブ１００の状況等に応じて引抜操作及び挿入操作時のトリップ荷重を予め設定しておき、実際の引抜又は挿入作業において、何らかの原因で、上記各ロードセル２５、２５によって検出される引抜荷重又は挿入荷重が上記トリップ荷重を越えた場合に、強制的に油圧ポンプを停止させる等の必要措置を実行させて作業の安全性あるいは信頼性を担保するものである。
また、上記第２の油圧シリンダ３５には、その作動位置を検出する作動位置センサ９４が備えられている。この作動位置センサ９４の検出信号は、例えば、現在の引抜あるいは挿入の進行状態の確認とか、上記掴持部４における上記シンブルチューブ１００の滑りの有無の判断、さらに装置の自動化等に利用される。
さらに、上記駆動部６の上記各第２の油圧シリンダ３５，３５の中間位置には、シンブルチューブ保持金具３１が設けられている。このシンブルチューブ保持金具３１は、上記掴持部４において掴持され且つ上記駆動部６によって引き抜かれたシンブルチューブ１００が、上記掴持部４の掴持解除に伴って落下する恐れのある場合にこれを挟圧保持するためのものである。従って、このようなシンブルチューブ１００の落下の恐れが無いような場合、及び挿入時には、単に上記シンブルチューブ１００を支持する機能をもつ支持金具に取り換えられる。
また、上記シンブルチューブ保持金具３１部分には、上記シンブルチューブ１００に接触して転動する検知ローラ３３を備えたエンコーダ３２が取付けられており、該エンコーダ３２によって上記シンブルチューブ１００の引抜長さ及び挿入長さが検出される。そして、このエンコーダ３２による検出値を、上記駆動部６側の作動位置センサ９４の検出値と対比することで、上記シンブルチューブ１００に滑りが生じているかどうかが判断できる。
Ｄ：延長架台８
上記延長架台８は、図１０及び図１１に示すように、長尺の左右一対の縦桁材４３、４３の下端に下側ベース材４１を、上端に上側ベース材４２を、それぞれ固定して構成され、上記縦桁材４３、４３の前面及び背面には、その長さ方向に所定間隔で多数のピン孔４４が設けられている。
また、この延長架台８には、図８及び図９に示すように、次述の延長架台用支持具５５ｂが所定間隔で着脱可能に取付けられている。この延長架台用支持具５５は、図１１に示すように、上記延長架台８の前面側に衝合される第１部材５５Ａと背面側に衝合される第２部材５５Ｂとからなる二分割構造をもつ。そして、これら第１部材５５Ａと第２部材５５Ｂは、上記延長架台８をその前後両側から挟むように該延長架台８側にセットし、さらに該第１部材５５Ａと第２部材５５Ｂを、その両側部にそれぞれ備えられた脱着錠５６，５６によって連結することで、上記延長架台８側に着脱自在に固定されるようになっている。
なお、上記第１部材５５Ａと第２部材５５Ｂの幅方向中央の内側面には、それぞれ支持片５７，５８が突設されており、該上記第１部材５５Ａと第２部材５５Ｂを上記脱着錠５６によって連結した状態では、上記第１部材５５Ａと第２部材５５Ｂの先端同士が衝合され、この衝合部分に後述の延長棒５０を嵌挿支持するガイド孔５９が形成される。また、この延長架台用支持具５５は、上記延長架台８のピン孔４４と、上記第１部材５５Ａ及び第２部材５５Ｂにそれぞれ形成したピン孔４５を重合させ、ここに止めピン６０を打ち込むことで位置決め及び位置保持がなされる。この延長架台用支持具５５を上記延長架台８に取付けた状態を図８及び図９に示している。
上記延長架台８と共に使用されるものとして延長棒５０が備えられている。この延長棒５０は、上記シンブルチューブ１００と同径の直棒体で構成され、その下端には掴み冶具本体５１が着脱自在に取付けられる。この掴み冶具本体５１は、上記シンブルチューブ１００の継手部１００ａを掴むためのものであって、逆Ｕ形の形体をもち且つその内側に上記シンブルチューブ１００の継手部１００ａが進入可能とされた固定具５２と、該固定具５２の下端側に横設状態で取付けられる把持具５３を備えて構成される。そして、上記把持具５３を上記シンブルチューブ１００の継手部１００ａに掛止した状態で該把持具５３を上記固定具５２側に固定することで上記延長棒５０が上記シンブルチューブ１００の端部に連結される。従って、この延長棒５０を引抜又は挿入することで、該延長棒５０と一体的に上記シンブルチューブ１００が引抜又は挿入される。
なお、この実施形態においては、上記装置本体３と上記ベース２を切り離すことができるが、さらに上記装置本体３においても上記掴持部４部分と上記荷重検出部５と駆動部６の部分の2個のパーツに分解できるようになっている。さらに、場合によっては、上記荷重検出部５と駆動部６を2個のパーツに分解することもできる。このように複数のパーツに分解できるようにしたことで、作業現場の状況に応じた分解組立が可能となり、作業性の向上が期待できる。
Ｅ：挿脱装置の使用状態の説明
Ｅ−１：初期引抜・最終挿入作業
上記シンブルチューブ１００の初期引抜作業及び最終挿入作業においては、上記シンブルチューブ１００の継手部１００ａ部分が上記シールテーブル１０１側の上記コンジットチューブ１０２の近傍に位置しているため、該継手部１００ａ部分を直接上記装置本体３の掴持部４で掴持することができないため、上記延長架台８及び延長棒５０を用いた作業となる。なお、初期引抜作業と最終挿入作業は、作業順序が逆となるのみで実質的な作業内容は共通するので、ここでは、初期引抜作業について説明し、最終挿入作業についてはその説明を省略する。
図８及び図９に示すように、先ず、上記シールテーブル１０１上に固定された上記台座１に上記ベース２を取付けるとともに、該ベース２上に上記延長架台８を取付ける。さらに、上記延長架台８の上側ベース材４２上に、上記装置本体３を取付ける。
しかる後、上記延長棒５０の下端に設けた上記掴み冶具本体５１を上記シンブルチューブ１００の継手部１００ａに連結するとともに、上記延長棒５０を上記装置本体３の掴持部４側に取り出し、上記掴持ヘッド７に掴持させる。
さらに、上記延長架台８側に、上記延長架台用支持具５５を所定間隔で取り付け、該延長架台用支持具５５によって上記延長棒５０を支持してその座屈とか振れを防止するようにする。なお、引抜作業では上記延長棒５０に座屈は発生しないので、本来的には上記延長架台用支持具５５の装着は不要であるが、実際的には、例えば、引抜であるのに、誤って挿入側に上記駆動部６を作動させ、その結果、上記延長棒５０に座屈が発生するということも考えられるので、安全性の確保という観点から、挿入作業時のみならず、引抜作業においても上記延長棒５０を装着する。
また、上記延長架台用支持具５５の配置間隔であるが、これは上記駆動部６の一回のストロークより小さな寸法に設定する。例えば、上記駆動部６の一回のストロークを５０ｍｍとした場合には、上記延長架台用支持具５５の配置間隔を５０〜６０ｍｍに設定する。
作業準備の完了を確認した後、引抜操作を開始する。即ち、上記掴持部４の第１の油圧シリンダ１６を作動させ、上記掴持ヘッド７によって上記延長棒５０を所定の掴持荷重で掴持する。そして、上記駆動部６の各第２の油圧シリンダ３５を伸張方向に作動させて、上記掴持部４を１ストロークだけ上昇させる。この掴持部４の上昇に伴って、上記延長棒５０を介して上記シンブルチューブ１００が１ストローク分だけ引き抜かれる。
一回目の引抜操作が完了すると、二回目の引抜に備えて、上記掴み冶具本体５１と干渉する恐れのある延長架台用支持具５５を取り外す。また、上記掴持部４側の上記掴持ヘッド７による上記延長棒５０の掴持を解放し、上記駆動部６の第２の油圧シリンダ３５を縮小させて上記掴持部４を降下させる。しかるのち、二回目の引抜操作を実行する。このような１ステップ毎の引抜操作を繰り返して行うことで、上記シンブルチューブ１００が順次引き抜かれる。
この場合、上記エンコーダ３２によって引抜長さが検出される。また、引抜荷重が上記荷重検出部５の上記ロードセル２５によって検出される。さらに、上記第２の油圧シリンダ３５に設けた作動位置センサ９４によって上記掴持部４の移動量を知ることができる。従って、エンコーダ３２の検出値と上記掴持部４の移動量に基づいて上記掴持部４部分で上記延長棒５０の滑り発生の有無が判断できる。そして、滑りが発生していると判断された場合には、上記掴持部４の第１の油圧シリンダ１６の伸縮量の調整によって掴持荷重を調整する。
何回かの引抜操作によって、上記シンブルチューブ１００が所定長さまで引き抜かれると、初期引抜は完了したと判断し、次述の通常引抜・挿入作業へ移行する。
Ｅ−２：通常引抜・挿入作業
通常引抜作業への移行に際しては、先ず、上記延長架台８から上記装置本体３を取り外す。さらに上記延長棒５０の掴み冶具本体５１を上記シンブルチューブ１００の継手部１００ａから取り外すとともに、上記延長架台８から上記各延長架台用支持具５５を取り外す。しかるのち、上記延長架台８を上記ベース２側から取り外す。
次に、図１、図３に示すように、上記装置本体３を直接、上記ベース２上に固定する。しかる後、上記シンブルチューブ１００を上記装置本体３の掴持部４の上記掴持ヘッド７に掴持させる。
作業準備の完了を確認した後、引抜操作を開始する。即ち、上記掴持部４の第１の油圧シリンダ１６を作動させ、上記掴持ヘッド７によって上記シンブルチューブ１００を所定の掴持荷重で掴持する。そして、上記駆動部６の各第２の油圧シリンダ３５を伸張方向に作動させて、上記掴持部４を１ストロークだけ上昇させる。この掴持部４の上昇に伴って、上記シンブルチューブ１００が１ストローク分だけ引き抜かれる。
一回目の引抜操作が完了すると、上記掴持部４側の上記掴持ヘッド７による上記シンブルチューブ１００の掴持を解放し、上記駆動部６の第２の油圧シリンダ３５を縮小させて上記掴持部４を降下させる。
しかる後、再度、上記掴持部４の掴持ヘッド７によって上記シンブルチューブ１００を掴持し、さらに駆動部６の第２の油圧シリンダ３５を伸張させて上記シンブルチューブ１００を引き抜く。このような１ステップ毎の引抜操作を繰り返して行うことで、上記シンブルチューブ１００が順次引き抜かれる。
この場合、上記エンコーダ３２によって引抜長さが検出される。また、引抜荷重が上記荷重検出部５の上記ロードセル２５によって検出される。さらに、上記第２の油圧シリンダ３５に設けた作動位置センサ９４によって上記掴持部４の移動量を知ることができる。従って、エンコーダ３２の検出値と上記掴持部４の移動量に基づいて上記掴持部４部分で上記シンブルチューブ１００の滑り発生の有無が判断できる。そして、滑りが発生していると判断された場合には、上記掴持部４の第１の油圧シリンダ１６の伸縮量の調整によって掴持荷重を調整する。
なお、引抜動作終了時及び挿入動作終了時には、上記掴持部４の掴持ヘッド７を開作動させて上記シンブルチューブ１００に対する掴持荷重を解放するが、引抜及び挿入直後には該シンブルチューブ１００に残留荷重が残っているため、そのまま掴持荷重を解放すると残留荷重によって上記シンブルチューブ１００が伸縮し、これが掴持ヘッド７部分に擦れてその表面に擦り傷が生じる危険性があるため、この実施形態においては、上記残留荷重を自動的に何回かに分けて徐々に減少させた後、掴持荷重を解放するようにしている。
Ｆ：挿脱装置の収納
この実施形態では、上記挿脱装置の開発と併せて、該挿脱装置を収納できる装置本体用の収納ケース６１を開発した。この収納ケース６１は、可搬形の収納ケースであって、高さ方向に天面６１Ａと中段面６１Ｂと下段面６１Ｃの三つの載置面をもっている。そして、上記天面６１Ａは、本来的な天井面として機能する他に、上記台座１とベース２と上記装置本体３を順次組付けた稼動可能形態のまま載置固定して該挿脱装置の試運転及び調整場所として使用するとか、上記装置本体３のみを仮置きする仮置き台としても利用できるようになっている。また、この天面６１Ａに設けたガイド６２は、電気コード等の巻回収納部としても利用できる。
上記中段面６１Ｂ及び下段面６１Ｃは、本来の収納部位として機能するものであって、例えば、上記中段面６１Ｂには上記台座１とベース２を組付けたパーツと、上記装置本体３が収納できる。上記下段面６１Ｃは、上記各延長架台用支持具５５と延長架台８等の収納スペースとして利用できる。
図１６には、この挿脱装置の付属機器である油圧ポンプ６５とか操作バルブ６６、オイルクーラ６７、圧力計６８、６９等の油圧装置を収納する油圧装置収納ケース６４を示している。この収納ケース６４も可搬式であって、しかも上記各機器をそのまま運転可能に収納しているので、挿脱装置の現場設置作業等において極めて有用である。
さらに、図示はしていないが、電気品用の収納ケースも開発しており、この収納ケースも可搬式で、且つ稼動可能状態のまま収納するようになっている。従って、上記挿脱装置の現場設置に際してはこれら三個の収納ケースを持ち込めば良く、作業性という点において好ましいものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本願発明の実施形態に係るシンブルチューブの挿脱装置の通常引挿脱入時の状態を示す正面図である。
【図２】 図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図３】 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。
【図４】 図３に示した掴持ヘッドの分解斜視図である。
【図５】 図３に示した掴持ヘッドの挟持状態説明図である。
【図６】 図１に示したシールテーブル及び台座の平面図である。
【図７】 図１に示したベースの構造説明図である。
【図８】 シンブルチューブの挿脱装置の所期引抜・最終挿入時の状態を示す正面図である。
【図９】 図１のＩＸ−ＩＸ矢視図である。
【図１０】 図８に示した延長架台の構造説明図である。
【図１１】 図８のＸＩ−ＸＩ断面図である。
【図１２】 装置固定ボルトの構造説明図である。
【図１３】 装置本体用収納ケースの収納状態説明図である。
【図１４】 図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ矢視図である。
【図１５】 図１３のＸＶ−ＸＶ矢視図である。
【図１６】 油圧装置収納ケースの収納状態説明図である。
【図１７】 従来のシンブルチューブの挟持状態説明図である。
【符号の説明】
１ ・・台座
２ ・・ベース
３ ・・装置本体
４ ・・掴持部
５ ・・荷重検出部
６ ・・駆動部
７ ・・掴持ヘッド
８ ・・延長架台
１０ ・・アームユニット
１１ ・・固定アーム
１１Ａ ・・上側アーム
１１Ｂ ・・下側アーム
１２ ・・可動アーム
１２Ａ ・・上側アーム
１２Ｂ ・・下側アーム
１５ ・・支点ピン
１６ ・・第１の油圧シリンダ
１７ ・・トラニオンピン
１８ ・・ロッドヘッド
１９ ・・連結ピン
２２ ・・下側ベース板
２３ ・・上側ベース板
２４ ・・縦桁材
２５ ・・ロードセル
２６ ・・ベース材
２７ ・・固定ボルト
２８ ・・固定ボルト
２９ ・・固定ボルト
３０ ・・ベース材
３１ ・・シンブルチューブ保持金具
３２ ・・エンコーダ
３３ ・・検知ローラ
３５ ・・第２の油圧シリンダ
３６ ・・スケール
３８ ・・台座支持具
３９ ・・台座取付部
４１ ・・下側ベース材
４２ ・・上側ベース材
４３ ・・縦桁材
４４ ・・ピン孔
５０ ・・延長棒
５１ ・・掴み冶具本体
５２ ・・固定具
５３ ・・把持具
５５ ・・延長架台用支持具
５６ ・・脱着錠
５７ ・・支持片
５８ ・・支持片
５９ ・・ガイド孔
６０ ・・止めピン
６１ ・・装置本体用収納ケース
６２ ・・ガイド
６４ ・・油圧装置収納ケース
６５ ・・油圧ポンプ
６６ ・・操作バルブ
６７ ・・オイルクーラ
６８ ・・圧力計
６９ ・・圧力計
７１ ・・固定側ヘッド
７２ ・・可動側ヘッド
７３ ・・本体部
７４ ・・掴持ピース
７５ ・・本体部
７６ ・・掴持ピース
７７ ・・固定基部
７８ ・・固定基部
８１ ・・挟圧溝
８２ ・・挟圧溝
８３ ・・掴持孔
８８ ・・受け孔
８９ ・・雌ネジ
９０ ・・装置固定ボルト
９１ ・・歪ゲージ
９２ ・・リミットスイッチ
９３ ・・リミットスイッチ
９４ ・・作動位置センサ
１００ ・・シンブルチューブ
１０１ ・・シールテーブル
１０２ ・・コンジットチューブ

Claims (5)

1. シンブルチューブを掴持する掴持部と該掴持部を上記シンブルチューブの軸方向へ駆動させる駆動部を備え、該駆動部により上記掴持部を駆動して上記シンブルチューブをコンジットチューブに対して挿脱するシンブルチューブの挿脱装置であって、
   上記掴持部が、接離可能に対向配置され且つその対向面にそれぞれ略半円形断面の挟圧溝を設けた一対の掴持ヘッドを備えるとともに、上記一対の挟圧溝の内径寸法が、上記一対の掴持ヘッドで上記シンブルチューブを掴持した状態において該シンブルチューブに塑性変形を起こさせない程度の所定寸法に設定され、上記一対の掴持ヘッドの対向面を衝合させて上記各挟圧溝間で上記シンブルチューブをその径方向両側から挟圧して掴持するように構成される一方、
   上記掴持部の一対の掴持ヘッドが、支点ピンを中心として接離方向に相対変位可能とされ且つ第１の油圧シリンダによって駆動される一対のアームのそれぞれに取付けられていることを特徴とするシンブルチューブの挿脱装置。
2. 請求項１において、
   上記第１の油圧シリンダのシリンダロッドに歪ゲージが取付けられ、該歪ゲージによって上記掴持部の掴持荷重が検出されることを特徴とするシンブルチューブの挿脱装置。
3. シンブルチューブを掴持する掴持部と該掴持部を上記シンブルチューブの軸方向へ駆動させる駆動部を備え、該駆動部により上記掴持部を駆動して上記シンブルチューブをコンジットチューブに対して挿脱するシンブルチューブの挿脱装置であって、
   上記掴持部が、接離可能に対向配置され且つその対向面にそれぞれ略半円形断面の挟圧溝を設けた一対の掴持ヘッドを備えるとともに、上記一対の挟圧溝の内径寸法が、上記一対の掴持ヘッドで上記シンブルチューブを掴持した状態において該シンブルチューブに塑性変形を起こさせない程度の所定寸法に設定され、上記一対の掴持ヘッドの対向面を衝合させて上記各挟圧溝間で上記シンブルチューブをその径方向両側から挟圧して掴持するように構成される一方、
   上記駆動部が第２の油圧シリンダで構成されるとともに、該第２の油圧シリンダに掛かる荷重を検出する荷重検出部が備えられていることを特徴とするシンブルチューブの挿脱装置。
4. 請求項３において、
   上記シンブルチューブの移動量を検出するエンコーダと、上記第２の油圧シリンダの作動位置を検出する作動位置センサが備えられ、上記エンコーダの検出値と上記作動位置センサの検出値に基づいて上記シンブルチューブの滑り状態を監視することを特徴とするシンブルチューブの挿脱装置。
5. 請求項３又は４において、
   上記荷重検出部の検出値を蓄積してデータ化し、この荷重データに基づいて上記シンブルチューブの挿脱抗力の経年変化及び変化傾向の診断を行い得るようにしたことを特徴とするシンブルチューブの挿脱装置。

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