JP6352769B2 - 切断加工装置および切断加工方法 - Google Patents

Description

実施の形態は、切断加工装置および切断加工方法に関する。

高放射線環境に曝される放射化構造物として、多数の起立（林立）する配管と、これらを囲うタンク状の円筒構造物がある。このような放射化構造物のサンプルとして、上述した配管や、それらを囲うタンク状の円筒構造物から、一部を切断したサンプルを採取する場合がある。

しかしながら、上述したように、配管は多数林立しているため、配管の外側の空間は狭く、外側から切削工具を配管にアクセスさせることが困難になる。また、配管を切断する際に配管から受ける反力に抗して切断工具を保持するための機構のスペースを確保することも難しく、配管を切断することが困難になり得る。

ところで、配管の内外面に対して作業を行うために、種々の装置が提案されている。その一例として、走行車輪と押さえローラとにより、外側から配管をクランプして配管外周を移動しながら、エアモータでブラシを回転させて配管外面の塗料や錆を落とす装置が知られている。また、別の例として、沸騰水型原子炉内に設置された配管状のジェットポンプの内部へ設置され、ジェットポンプの内側からセンサや作業装置をリンク機構によってジェットポンプ内面に押し付けて検査や各種作業を行う装置が知られている。

しかしながら、前者の装置では、走行車輪と押さえローラは、配管の外側に配置されている。このため、この装置を用いる場合であっても、多数の林立した配管を切断することは困難である。また、後者の装置では、作業デバイスが、固定パッドに対して片持ち状に配置されている。このため、配管を切断する際に配管から受ける反力が大きい場合には、配管を切断する作業デバイスを反力に抗して保持することが困難になる。

特開平８−１９７３９５号公報 特開２００１−１５９６９６号公報

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、配管の内側からアクセスして、配管を含む配管構造物の被切断部を効率良く切断加工することができる切断加工装置および切断加工方法を提供することを目的とする。

実施の形態による切断加工装置は、起立した配管を有する配管構造物の被切断部を切断する装置である。切断加工装置は、被切断部を切断加工する切断ユニットと、切断ユニットの上方および下方に設けられ、切断ユニットを配管に対して保持可能な一対の保持ユニットと、切断ユニットおよび保持ユニットを配管内で昇降させる昇降駆動ユニットと、を備えている。

実施の形態による切断加工方法は、起立した配管を有する配管構造物の被切断部を切断する方法である。切断加工方法は、被切断部を切断加工する切断ユニットと、切断ユニットの上方および下方に一対の保持ユニットを設けて配管内に下方から挿入する工程と、切断ユニットおよび保持ユニットを配管内で上昇させる工程と、切断ユニットを、配管の内面に対して一対の前記保持ユニットにより保持する工程と、切断ユニットにより、被切断部を切断加工する工程と、を備えている。

図１は、第１の実施の形態における切断加工装置を配管内に挿入した状態を示す概略図である。 図２は、図１の切断加工装置の切断ユニットの詳細を示す部分断面図である。 図３は、図２の切断ユニットの切断本体部の詳細を示す図である。 図４（ａ）〜（ｃ）は、図２の切断ユニットのリンク機構を示す図である。 図５（ａ）は、図１の切断加工装置の上部クランプユニットを示す上面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 図６は、図１の切断加工装置の昇降駆動ユニットおよび旋回駆動ユニットを示す図である。 図７は、第２の実施の形態における切断加工装置において、切断ユニットの詳細を示す部分断面図である。 図８は、図７に示す配管開口部の一例を示す図である。 図９は、図６に示す配管開口部を形成するための切断ユニットの切断本体部を示す図である。 図１０は、図８に示す配管開口部を形成するための切断ユニットの他の切断本体部を示す図である。 図１１は、第３の実施の形態における切断加工装置において、切断ユニットの詳細を示す部分断面図である。

以下、図面を参照して、実施の形態における切断加工装置および切断加工方法について説明する。ここで、実施の形態による切断加工装置は、垂直方向に延びる円筒状の配管を有する配管構造物の被切断部を切断するための装置であり、実施の形態による切断加工方法は、そのような被切断部を切断するための方法である。また、以下では、空気中で切断する装置および方法について説明するが、これに限られることはなく、他の種類のガス中や、水などの液体中でも適用可能である。

（第１の実施の形態）
図１乃至図６を用いて、第１の実施の形態における切断加工装置および切断加工方法について説明する。

まず、切断加工装置１００の切断対象（サンプル採取対象）となる配管構造物１について図１を用いて説明する。図１に示すように、建屋内にタンク状の円筒状構造物をなす円筒壁２が設置され、円筒壁２内に水平面内に沿うように多孔円板３が固定されている。多孔円板３は、多数の円形穴を有している。円筒壁２内には、垂直方向に延びる多数の配管４が起立して固定されており、各配管４は、多孔円板３の円形穴に挿入されて多孔円板３により支持されている。このようにして、円筒壁２内において、多数の配管４が林立している。配管構造物１には、上述した円筒壁２、多孔円板３、配管４などが含まれ得るが、本実施の形態では、配管４が切断対象となる例について以下に説明する。

図１に示すように、切断加工装置１００は、配管４の被切断部５を切断する切断ユニット１０と、切断ユニット１０の上方および下方に設けられ、切断ユニット１０を配管４に対して保持可能な一対の保持ユニット（上部クランプユニット５０および下部クランプユニット６０）と、切断ユニット１０、上部クランプユニット５０および下部クランプユニット６０を配管４内で昇降させる昇降駆動ユニット７０と、を備えている。このうち上部クランプユニット５０は、下部クランプユニット６０の上方に配置されており、切断ユニット１０は、上部クランプユニット５０と下部クランプユニット６０との間に配置されている。下部クランプユニット６０は、昇降駆動ユニット７０に連結されており、昇降駆動ユニット７０によって、上部クランプユニット５０、切断ユニット１０および下部クランプユニット６０が配管４内を昇降可能になっている。

昇降駆動ユニット７０は、図１に示す作業台車１５０上に設置されている。作業台車１５０は、水平２方向に移動可能になっている。すなわち、図１に示すような紙面に垂直な方向に延びる走行レール１５２が建屋壁１５１に設けられており、この走行レール１５２に沿って作業台車１５０が移動可能になっている。また、図示しないが、作業台車１５０は、横方向（図１の紙面の左右方向）に延びる走行レールに沿って移動可能になっている。このような走行レール１５２上を作業台車１５０が移動することにより、本実施の形態による切断加工装置１００は、水平２方向に移動可能になり、複数の配管４のうち所望の配管４の下方に切断加工装置１００を位置付けることが可能になっている。

このような切断加工装置１００を構成する種々のユニットのうち、ここではまず、切断ユニット１０について図２乃至図４を用いて説明する。

図２に示すように、切断ユニット１０は、上部クランプユニット５０および下部クランプユニット６０に連結された切断ユニット筐体１１と、被切断部５を切断する切断工具２２を含む切断本体部２０と、切断ユニット筐体１１に対して切断工具２２を前記被切断部５に向けて水平方向（配管４の軸方向とは直交する方向）に移動させる工具移動駆動機構３０と、を有している。

このうち切断ユニット筐体１１は、垂直方向（配管４の軸方向）に延びるように形成されている。この切断ユニット筐体１１に、水平方向に延びるリニアガイドレール１２（ガイドレール）が設けられている。一方、切断本体部２０（より具体的には、後述するブラケット２１）には、リニアガイドブロック１３（被ガイド部）が固定されており、このリニアガイドブロック１３は、リニアガイドレール１２上を水平方向に摺動可能になっている。このようにして、リニアガイドレール１２は切断本体部２０の移動を案内することができ、切断本体部２０は、切断ユニット筐体１１に対して水平方向に移動可能になっている。

図３に示すように、切断本体部２０は、リニアガイドブロック１３に固定されたブラケット２１と、ブラケット２１に回転可能に設けられた切断工具２２と、ブラケット２１に固定され、切断工具２２を回転させる工具回転駆動部２３（例えば、エアモータ）と、を有している。

このうち切断工具２２は、被切断部５を機械的に切断することができる工具であることが好適であり、そのような工具の好適な例として、ホールソーが挙げられる。ホールソーは、筒状体の先端部に多数の刃が設けられたものであり、筒状体の中心軸を中心に回転することにより、被切断部５を加工して円形状のサンプルを切り出すことが可能である。そして、先端部の刃の形状や配置角度によっては、切り出したサンプルをホールソーに保持させることが可能である。また、筒状体の中心部にセンタードリルを設けて、筒状体の先端部の刃による加工の前段階で被切断部５をドリル加工し、ドリルを挿入した状態で筒状体の刃による加工を行うこともできる。この場合、刃によって切り出されるサンプルをドリルによって保持することが可能となる。

また、筒状体の先端部の刃の形状や配置角度によっては、切断加工中に生じる切り粉を筒状体内で回収することも可能になる。この場合、切り粉が周囲に散乱して汚染が拡大することを防止できる。しかしながら、これに限られることはなく、ホールソーの近傍に、図示しない吸引回収用ノズルを設けて、切断加工中に生じる切り粉を吸引して回収するようにしてもよい。

切断工具２２の例としては、被切断部５を機械的に加工することができれば、上述したホールソーに限られることはなく、ローラーカッターによって被切断部５を切断加工するようにしてもよく、あるいは、ディスクカッターによって被切断部５を切断加工するようにしてもよい。

本実施の形態では、切断工具２２は、水平方向に延びる回転軸を有している。一方、工具回転駆動部２３は、垂直方向に延びる回転軸を有している。そして、切断工具２２と工具回転駆動部２３との間に、かさ歯車機構２４が介在されている。かさ歯車機構２４は、切断工具２２に連結され、水平方向に延びる回転軸を有する第１かさ歯車２４ａと、工具回転駆動部２３に連結され、垂直方向に延びる回転軸を有する第２かさ歯車２４ｂと、を含んでおり、第１かさ歯車２４ａと第２かさ歯車２４ｂが互いに噛み合っている。このようにして、工具回転駆動部２３の回転駆動力が、切断工具２２に伝達されるように構成されている。

図３に示すように、ブラケット２１には、切断工具２２を加振する超音波振動子２５（加振部）が設けられている。この超音波振動子２５は、被切断部５を切断加工した切断工具２２が被切断部５に噛み込んだ場合に、被切断部５から引き離すために切断工具２２に振動を与えるためのものである。超音波振動子２５は、切断工具２２を切断本体部２０の移動方向（水平方向）に加振するように設置されることが好適である。なお、加振部としては、超音波振動子２５に限られることはなく、携帯電話のバイブレーション機能に用いられているような偏心荷重をモータで回転させる構造を用いて、切断工具２２を加振するようにしてもよい。

図２に示すように、工具移動駆動機構３０は、切断ユニット筐体１１に回転可能に設けられた、垂直方向に延びる右ネジボールネジ３１と、右ネジボールネジ３１に螺合した右ネジボールナット３２と、右ネジボールネジ３１と共に回転可能に設けられ、垂直方向に延びる左ネジボールネジ３３と、左ネジボールネジ３３に螺合した左ネジボールナット３４と、を有している。本実施の形態においては、右ネジボールネジ３１が、左ネジボールネジの上方に配置されて、左ネジボールネジに連結され、これらのボールネジ３１、３３が一体的に回転可能に構成されている。左ネジボールネジ３３の下端には、ネジ回転駆動部３５（例えば、ＡＣサーボモータ）が連結されている。このネジ回転駆動部３５を駆動することにより、右ネジボールネジ３１および左ネジボールネジ３３が回転する。ネジ回転駆動部３５には、レゾルバ３６が設けられており、レゾルバ３６は、ネジ回転駆動部３５の回転数を検出し、図示しない制御部は、この検出された回転数に基づいてネジ回転駆動部３５の回転駆動を制御する。これにより、切断本体部２０を一定の速度で水平方向に移動させることができるようになっている。

右ネジボールナット３２は、上部リンク機構４０（リンク機構）を介して切断本体部２０のブラケット２１に連結され、左ネジボールナット３４は、下部リンク機構４１（リンク機構）を介してブラケット２１に連結されている。そして、右ネジボールナット３２および左ネジボールナット３４が、互いに離れる方向に移動する場合、すなわち、右ネジボールナット３２が上方に移動すると共に左ネジボールナット３４が下方に移動する場合、切断本体部２０は、被切断部５から配管４の半径方向内側に離れる方向（図２における左方向）に移動する。一方、右ネジボールナット３２および左ネジボールナット３４が互いに近づく方向に移動する場合、すなわち、右ネジボールナット３２が下方に移動すると共に左ネジボールナット３４が上方に移動する場合、切断本体部２０は、被切断部５に向う方向（図２における右方向）に移動する。このようにして、工具移動駆動機構３０からの駆動力は、上部リンク機構４０および下部リンク機構４１を介してブラケット２１に伝達され、切断本体部２０が、切断ユニット筐体１１に対して水平方向に移動可能になっている。このようにして、切断本体部２０は、配管４内に収容される位置（図２の実線参照）と、配管４の被切断部５を切断加工する位置（図２の破線参照）と、に位置付けられるようになっている。

図４（ａ）に示すように、上部リンク機構４０は、右ネジボールナット３２の側に設けられた固定側リンク部材４２と、ブラケット２１の側に設けられた可動側リンク部材４４と、を含んでいる。固定側リンク部材４２と可動側リンク部材４４は、互いに所定範囲摺動可能に連結されている。

より具体的には、固定側リンク部材４２は、その可動側端部に設けられた固定側ガイド部４３を有し、可動側リンク部材４４は、その固定側端部に設けられた可動側ガイド部４５を有している。図４（ａ）に示す形態では、固定側ガイド部４３が円柱状に形成され、可動側ガイド部４５が円筒状に形成されて、固定側ガイド部４３が可動側ガイド部４５の内側空間で所定範囲摺動可能に挿入されている。すなわち、固定側ガイド部４３の軸方向（固定側リンク部材４２の軸方向）寸法が、可動側リンク部材４４の内側空間の軸方向寸法より短くなっており、その寸法差だけ固定側ガイド部４３が可動側ガイド部４５内で摺動可能になっている。これにより、上部リンク機構４０の長さが変化するように構成されている。

例えば、図４（ｂ）に示すように、切断本体部２０を被切断部５に向う方向に移動させる場合には、固定側ガイド部４３の先端４３ａ（図４（ｂ）における右端）が、可動側ガイド部４５の内側基端４５ａ（図４（ｂ）における内側右端）に当接する。このことにより、上部リンク機構４０は圧縮力を伝達することができ、切断本体部２０を水平方向に押し出して、被切断部５に向う方向に移動させることができる。一方、図４（ｃ）に示すように、切断本体部２０を被切断部５から離れる方向に移動させる場合には、固定側ガイド部４３の基端４３ｂ（図４（ｃ）における左端）が、可動側ガイド部４５の内側先端４５ｂ（図４（ｃ）における内側左端）に当接する。このことにより、上部リンク機構４０は引張力を伝達することができ、切断本体部２０を半径方向内側に引き戻して、被切断部５から離れる方向に移動させることができる。

下部リンク機構４１も、上述した上部リンク機構４０と同様の構成を有しており、固定側リンク部材４２と可動側リンク部材４４とを含み、固定側リンク部材４２と可動側リンク部材４４が、互いに所定範囲摺動可能に連結されている。下部リンク機構４１は上部リンク機構４０と同様の構成を有しているため、ここでは詳細な説明は省略する。

このようにして構成された工具移動駆動機構３０は、切断本体部２０の両側、すなわち、図２における切断本体部２０の手前側と裏側にそれぞれ設けられていることが好適である。このことにより、被切断部５の加工時に、被切断部５から受ける反力を切断本体部２０の両側から均等に支持することが可能となる。

また、図２に示すように、切断ユニット１０は、切断工具２２により配管４の被切断部５を切断加工する状況を、ミラー１５を介して撮像するための耐放射線カメラ１４を有していることが好適である。この場合、被切断部５が切断加工される状況を遠隔で確認し、切断工具２２の位置を微調整することが可能となる。

切断ユニット筐体１１には、円筒状のカバーが設けられており、カバーは、上述した切断ユニット１０の各構成部材を覆うように形成されている。切断ユニット１０が配管４内を昇降する際には、切断本体部２０は、このカバー内に収容される。カバーの外面と、配管４の内面との間には、所定のギャップが設けられており、切断ユニット１０をスムースに昇降可能になっている。

次に、保持ユニットを構成する上部クランプユニット５０および下部クランプユニット６０について図５（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。ここではまず、上部クランプユニット５０について説明する。

図５（ａ）、（ｂ）に示すように、上部クランプユニット５０は、切断ユニット筐体１１に連結されたクランプユニット筐体５１と、配管４の内面を押圧可能なクランプローラ５２（押圧部）と、クランプローラ５２を配管４の内面に押圧させる押圧駆動部５３（例えば、エアシリンダ）と、を有している。このうちクランプユニット筐体５１は、円筒状に形成され、配管４の内面にクランプローラ５２を押圧した場合には、配管４と同軸状に配置される。

クランプローラ５２は、クランプユニット筐体５１に対して略横方向に移動可能に設けられている。すなわち、クランプユニット筐体５１に筐体開口部５１ａが設けられており、この筐体開口部５１ａ内で、配管４の内面を押圧する押圧位置と、配管４の内面から離間する解放位置との間で移動可能になっている。このうち解放位置では、クランプローラ５２は、クランプユニット筐体５１の内側に収容されるようにしてもよい。なお、図５（ｂ）においては、クランプローラ５２が押圧位置に位置付けられた状態を示している。

また、クランプローラ５２は、クランプユニット筐体５１に対して回転可能に設けられており、配管４内を昇降する際には配管４の内面に対して転動可能になっている。本実施の形態においては、このようなクランプローラ５２が、図５（ａ）に示すようにクランプユニット筐体５１に３つ設けられており、これら３つのクランプローラ５２は配管４の周方向に等間隔（ここでは１２０°間隔）で配置されている。

図５（ｂ）に示すように、押圧駆動部５３は、クランプユニット筐体５１に取り付けられている。また、押圧駆動部５３は、上下方向に移動可能なロッド５３ａと、ロッド５３ａを上下方向に移動させるためのエアを受け入れるための２つのポート（図示せず）と、を有している。２つのポートのうちの一方のポートにエアが注入されてロッド５３ａを上方に移動させ、他方のポートにエアが注入されてロッド５３ａを下方に移動させるように構成されている。ロッド５３ａは、後述するクランプユニットリンク機構５４の第１リンク部材５５を介してクランプローラ５２に連結されている。

クランプユニットリンク機構５４は、ロッド５３ａとクランプローラ５２を連結する第１リンク部材５５と、クランプユニット筐体５１とクランプローラ５２を連結する第２リンク部材５６と、を有している。このうち第１リンク部材５５の一端部は、ロッド５３ａの先端部に枢動可能に連結され、他端部は、クランプローラ５２に連結されている。第２リンク部材５６の一端部は、クランプユニット筐体５１に枢動可能に連結され、他端部は、クランプローラ５２に連結されている。クランプローラ５２に連結されている第１リンク部材５５の他端部および第２リンク部材５６の他端部は、互いに枢動可能に連結されている。また、クランプローラ５２は、各リンク部材５５、５６の当該他端部に対して回転可能に設けられている。

押圧駆動部５３のロッド５３ａは、配管４の中心軸上に配置され、軸方向に沿って上下方向に移動可能になっている。第２リンク部材５６とクランプユニット筐体５１との連結点は、配管４の中心軸上であってロッド５３ａの下方に配置されている。このようにして、第１リンク部材５５と第２リンク部材５６とにより構成されるクランプユニットリンク機構５４は、パンタグラフ式のリンク機能を有し、ロッド５３ａが下方に移動すると第１リンク部材５５と第２リンク部材５６は、クランプローラ５２を半径方向外側に押し出して配管４の内面に押圧させる（押圧状態）。一方、ロッド５３ａが上方に移動すると第１リンク部材５５と第２リンク部材５６は、クランプローラ５２を半径方向内側に引き戻し、配管４の内面から離れさせる（解放状態）。

ところで、上部クランプユニット５０は、押圧状態と解放状態とを検出可能に構成されている。すなわち、ロッド５３ａの近傍に、押圧状態を検出する第１リミットスイッチ５７と、解放状態を検出する第２リミットスイッチ５８が設けられている。第１リミットスイッチ５７は、第２リミットスイッチ５８の下方に配置されており、各リミットスイッチ５７、５８は、クランプユニット筐体５１に固定されている。一方、ロッド５３ａに、これらのリミットスイッチ５７、５８の検出対象となるドグ５９が設けられている。このことにより、ロッド５３ａがドグ５９とともに下方に移動して押圧状態となった場合に、ドグ５９が第１リミットスイッチ５７に対向する位置に位置付けられて第１リミットスイッチ５７が切り替わり、第１リミットスイッチ５７によって押圧状態に移行したことが検出される。この際、第１リミットスイッチ５７は、図示しない制御部に検出信号を送信する。一方、ロッド５３ａがドグ５９とともに上方に移動して解放状態となった場合に、ドグ５９が第２リミットスイッチ５８に対向する位置に位置付けられて第２リミットスイッチ５８が切り替わり、第２リミットスイッチ５８によって解放状態に移行したことが検出される。この際、第２リミットスイッチ５８は、上述した制御部に検出信号を送信する。

次に、下部クランプユニット６０について説明する。下部クランプユニット６０は、クランプローラ５２がクランプパッド６１に置き替わる点が主に異なり、その他の構成は、上述した上部クランプユニット５０と同様の構成を有している。このため、クランプパッド６１以外の構成については、ここでは詳細な説明は省略する。

本実施の形態においては、下部クランプユニット６０は、配管４の内面を押圧する押圧部が、クランプローラ５２ではなく、図２に示すようなクランプパッド６１により構成されている。クランプパッド６１は、クランプユニット筐体５１に対して、略横方向移動可能に設けられているが、回転可能にはなっていない。そして、このようなクランプパッド６１は、上述したクランプローラ５２と同様に、クランプユニット筐体５１に３つ設けられて、周方向に等間隔で配置されていることが好適である。

次に、昇降駆動ユニット７０について図６を用いて説明する。

図６に示すように、昇降駆動ユニット７０は、流体圧力（ここでは、圧縮空気の圧力）を受けて垂直方向に伸長可能な伸縮マスト７１を有している。本実施の形態においては、伸縮マスト７１は、１段目となる第１マスト部分７１ａと、２段目となる第２マスト部分７１ｂと、３段目となる第３マスト部分７１ｃと、を含んでいる。各マスト部分７１ａ〜７１ｃの内部に、圧縮空気が注入されるようになっており、注入された圧縮空気によって伸縮マスト７１が伸長する。すなわち、収縮した状態では、第１マスト部分７１ａの内側に第２マスト部分７１ｂが収容され、第２マスト部分７１ｂの内側に第３マスト部分７１ｃが収容され、伸縮マスト７１の軸方向長さは短くなっているが、圧縮空気が注入されると、その圧力を受けて、第２マスト部分７１ｂが第１マスト部分７１ａの上方に移動し、第３マスト部分７１ｃが第２マスト部分７１ｂの上方に移動し、その結果として伸縮マスト７１が伸長し、伸縮マスト７１の軸方向長さが長くなる。これにより、上述した切断ユニット１０、上部クランプユニット５０および下部クランプユニット６０を昇降させることが可能になっている。なお、各マスト部分７１ａ〜７１ｃの境界は、圧縮空気を封止するように構成されている。

第１マスト部分７１ａには、エアホース７２を介して圧縮空気ボンベ７３が連結されている。このうちエアホース７２は、後述する旋回駆動ユニット９０による旋回時に伸長可能なように第１マスト部分７１ａに連結されている。圧縮空気ボンベ７３は、後述するベース板１０１に固定されている。エアホース７２には、エア注入弁７４が設けられており、エア注入弁７４を開くことにより、圧縮空気ボンベ７３から伸縮マスト７１内に圧縮空気が注入され、伸縮マスト７１が伸長するようになっている。一方、第１マスト部分７１ａには、エア排出弁７５が設けられており、エア排出弁７５を開くことにより、伸縮マスト７１内に注入された圧縮空気が排出され、切断ユニット１０、各クランプユニット５０、６０の自重などによって伸縮マスト７１が収縮するようになっている。なお、エア注入弁７４およびエア排出弁７５は、図示しない制御部によって開閉制御されることが好適であるが、エア注入弁７４およびエア排出弁７５は、手動で開閉されるようにしてもよい。

このような第１マスト部分７１ａは、後述する旋回ベース９１に起立して設けられている。一方、第３マスト部分７１ｃの上端部には、連結プレート７６が設けられている。この連結プレート７６に、上述した下部クランプユニット６０が支持されている。

第１マスト部分７１ａ内には、ワイヤロール７７が設けられており、このワイヤロール７７から繰り出されるワイヤ７８が、連結プレート７６の下面に連結されている。また、ワイヤロール７７は、繰り出されたワイヤ７８を自動的に巻き取るように構成されている。このようにして、伸縮マスト７１が伸長する際には、連結プレート７６の上昇に伴ってワイヤロール７７からワイヤ７８が繰り出され、伸縮マスト７１が収縮する際にはワイヤロール７７がワイヤ７８を巻き取るようになっている。

ワイヤロール７７には、レゾルバ７９が設けられており、ワイヤロール７７の回転数が検出されるようになっている。回転数の検出信号は、第１マスト部分７１ａの内側から外側に延びる出力ケーブル８０を介して図示しない制御部に送信される。出力ケーブル８０が第１マスト部分７１ａを貫通する箇所には、シール部８１が設けられており、伸縮マスト７１内の圧縮空気が漏洩することを防止している。

次に、切断ユニット１０を旋回（配管４の周方向に移動）させるための旋回駆動ユニット９０について、図６を用いて説明する。上述した昇降駆動ユニット７０は、この旋回駆動ユニット９０上に取り付けられている。

図６に示すように、旋回駆動ユニット９０は、昇降駆動ユニット７０の伸縮マスト７１を支持する旋回ベース９１と、旋回ベース９１を旋回させる旋回ベース駆動部９２（例えば、旋回モータ）と、を有している。本実施の形態では、旋回ベース駆動部９２は、旋回ベース９１の下方に設けられたハウジング９３に内蔵されている。旋回ベース駆動部９２には、レゾルバ９４が設けられており、レゾルバ９４は、旋回ベース駆動部９２の回転数を検出し、図示しない制御部によって旋回ベース駆動部９２の旋回駆動が制御されるようになっている。旋回ベース駆動部９２によってハウジング９３に対して旋回ベース９１が旋回されると、昇降駆動ユニット７０、下部クランプユニット６０、切断ユニット１０および上部クランプユニット５０が旋回し、切断ユニット１０の切断工具２２を、所望の位置に位置付けることが可能となる。なお、旋回ベース駆動部９２は、ハウジング９３の外部に設けられていてもよく、この場合には、図示しないギア機構を介して、旋回ベース９１を旋回させるように構成することが好適である。

本実施の形態における切断加工装置１００のその他の構成について図６を用いて説明する。

図６に示すように、上述した旋回駆動ユニット９０は、固定ベース板１０１上に設けられている。この固定ベース板１０１は、図１に示す作業台車１５０上に固定される。

固定ベース板１０１は、支持部材１０２を介して転倒防止ガイド１０３を支持している。転倒防止ガイド１０３は、リング状に形成されており、昇降駆動ユニット７０の伸縮マスト７１の第１マスト部分７１ａの外周面に嵌合されている。このことにより、第１マスト部分７１ａが支持されて、切断加工装置１００の転倒を防止している。なお、転倒防止ガイド１０３は、第１マスト部分７１ａが転倒防止ガイド１０３に対して旋回可能となるように第１マスト部分７１ａの外周面に嵌合されている。

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用、すなわち、配管４の被切断部５を切断する切断加工方法について説明する。

まず、切断加工装置１００が、切断対象となる配管４内に挿入される。この場合、まず、上部クランプユニット５０、切断ユニット１０、下部クランプユニット６０、昇降駆動ユニット７０および旋回駆動ユニット９０が互いに連結され、上部クランプユニット５０、切断ユニット１０および下部クランプユニット６０が配管４内に挿入される。その後、旋回駆動ユニット９０が、作業台車１５０（図１参照）に固定された固定ベース板１０１に固定され、切断加工装置１００が組み立てられる。

切断加工装置１００が配管４内に挿入された後、上部クランプユニット５０のクランプローラ５２（図５（ａ）、（ｂ）参照）が配管４の内面に押圧される。この場合、押圧駆動部５３が駆動されて、ロッド５３ａが下方に移動し、クランプユニットリンク機構５４によってクランプローラ５２が半径方向外側に押し出されて、配管４の内面に押し付けられ、押圧状態となる。この際、ロッド５３ａと共に下方に移動したドグ５９が第１リミットスイッチ５７に対向する位置に位置付けられて第１リミットスイッチ５７が切り替わり、押圧状態になったことが検出される。検出信号は、第１リミットスイッチ５７から図示しない制御部に送信される。

次に、上部クランプユニット５０、切断ユニット１０および下部クランプユニット６０が配管４内を上昇し、切断ユニット１０の切断工具２２が、配管４の被切断部５に垂直方向で位置合わせされる。この場合、エア注入弁７４（図６参照）が開き、昇降駆動ユニット７０の伸縮マスト７１内に、圧縮空気ボンベ７３から圧縮空気が注入される。このことにより、注入された圧縮空気の圧力を受けて伸縮マスト７１が伸長して、上部クランプユニット５０、切断ユニット１０および下部クランプユニット６０が上昇する。この際、上部クランプユニット５０のクランプローラ５２は、配管４の内面を転動する。なお、この際、クランプローラ５２を配管４の内面で転動させない、すなわち、上部クランプユニット５０を解放状態にしてもよい。また、この際、伸縮マスト７１の第１マスト部分７１ａ内に設けられたワイヤロール７７からワイヤ７８が繰り出され、ワイヤロール７７の回転がレゾルバ７９によって検出される。検出信号は、レゾルバ７９から図示しない制御部に送信される。

続いて、上部クランプユニット５０のクランプローラ５２（図５参照）が配管４の内面から離される。この場合、押圧駆動部５３が駆動されて、ロッド５３ａが上方に移動し、クランプユニットリンク機構５４によってクランプローラ５２が半径方向内側に引き戻されて、配管４の内面から離れ、解放状態となる。この際、ロッド５３ａと共に上方に移動したドグ５９が第２リミットスイッチ５８に対向する位置に位置付けられて第２リミットスイッチ５８が切り替わり、解放状態になったことが検出される。検出信号は、第２リミットスイッチ５８から図示しない制御部に送信される。

次いで、切断ユニット１０が旋回され、切断ユニット１０の切断工具２２が、配管４の被切断部５に周方向で位置合わせされる。この場合、旋回駆動ユニット９０の旋回ベース駆動部９２（図６参照）が駆動されて、昇降駆動ユニット７０、下部クランプユニット６０、切断ユニット１０および上部クランプユニット５０が旋回する。この際、旋回ベース駆動部９２に設けられたレゾルバ９４によって旋回ベース駆動部９２の回転数が検出されて、検出信号は、レゾルバ９４から図示しない制御部に送信される。

その後、切断ユニット１０が、配管４の内面に対して上部クランプユニット５０および下部クランプユニット６０により保持される。この場合、上述と同様にして、上部クランプユニット５０のクランプローラ５２（図５参照）が配管４の内面を押圧するとともに、下部クランプユニット６０のクランプパッド６１（図２参照）が配管４の内面を押圧する。この際、各クランプユニット５０、６０のリミットスイッチ５７、５８により押圧状態になったことが検出され、検出信号が、各リミットスイッチ５７、５８から図示しない制御部に送信される。

上部クランプユニット５０および下部クランプユニット６０により切断ユニット１０が配管４の内面に対して保持された後、切断ユニット１０の切断工具２２による被切断部５の切断が行われる。

この場合、まず、切断ユニット１０の切断本体部２０（図２、図３参照）が、被切断部５に向けて移動する。すなわち、工具移動駆動機構３０のネジ回転駆動部３５が駆動され、右ネジボールネジ３１および左ネジボールネジ３３が上方から見て半時計方向（ＣＣＷ）に回転し、右ネジボールナット３２は下方に移動し、左ネジボールナット３４は上方に移動する。右ネジボールナット３２および左ネジボールナット３４に、上部リンク機構４０および下部リンク機構４１を介して連結された切断本体部２０が、切断工具２２が被切断部５に達するまで被切断部５に向かう方向に移動する。この際、ネジ回転駆動部３５に設けられたレゾルバ３６によってネジ回転駆動部３５の回転数が検出されて、検出信号は、レゾルバ３６から図示しない制御部に送信される。

続いて、切断工具２２が回転する。この場合、工具回転駆動部２３が駆動され、工具回転駆動部２３の回転駆動力が、かさ歯車機構２４を介して切断工具２２に伝達され、切断工具２２が回転する。

次に、切断工具２２を回転させながら、工具移動駆動機構３０のネジ回転駆動部３５を駆動させることにより切断工具２２を更に半径方向外側に移動させて（切断工具２２を送り）、切断工具２２により配管４の被切断部５が切断加工される。切断工具２２がホールソーにより構成されている場合、切り出されたサンプルは、ホールソーが保持することができる。

被切断部５の切断加工が終了すると、工具回転駆動部２３の駆動を停止する。また、ネジ回転駆動部３５の回転方向を逆転させ、右ネジボールネジ３１および左ネジボールネジ３３が上方から見て時計方向（ＣＷ）に回転する。これにより、右ネジボールナット３２は上方に移動し、左ネジボールナット３４は下方に移動し、切断本体部２０が、切断工具２２が配管４内（より具体的には、カバー内）に収容されるまで半径方向内側に移動し、被切断部５から離れる。

ここで、切断工具２２が配管４の被切断部５に噛み込んで、切断工具２２を被切断部５から離すことが困難になる場合が考えられ得る。この場合には、切断工具２２を、ネジ回転駆動部３５を駆動させて切断工具２２に半径方向内側へ向く引張力を作用させながら、切断加工時とは反対方向に回転させることが有効となり得る。しかしながら、このことによっても切断工具２２を被切断部５から離すことが困難である場合には、切断工具２２を、切断工具２２に半径方向内側へ向く引張力を作用させるとともに切断加工時とは反対方向に回転させながら、超音波振動子２５を駆動して切断工具２２を加振することが有効となり得る。このことにより、切断工具２２に、微振動を与えることができ、噛み込んだ切断工具２２を被切断部５から解放し、切断工具２２を被切断部５から離すことが可能になる。

噛み込んだ切断工具２２を加振して被切断部５から引き離した場合、切断工具２２を含む切断本体部２０は、被切断部５から半径方向内側に離れる方向に変位する。この変位量は、上部リンク機構４０および下部リンク機構４１で吸収される。すなわち、上述したように各リンク機構４０、４１の固定側リンク部材４２と可動側リンク部材４４は、互いに所定範囲摺動可能に連結されている。そして、切断工具２２に半径方向内側への引張力を作用させている場合、図４（ｃ）に示すように、各リンクの固定側ガイド部４３の基端４３ｂが、可動側ガイド部４５の内側先端４５ｂに当接している。このため、切断工具２２が上述のように変位する際には、可動側ガイド部４５が、対応するボールナットの側（図４（ｃ）における左側）に移動することができ、切断工具２２の変位量をリンクの長さを変えるようにして吸収することができる。このため、噛み込んだ切断工具２２を引き離すことが可能となる。

切断工具２２が配管４内に収容された後、下部クランプユニット６０のクランプパッド６１（図２参照）が配管４の内面から離れ、解放状態となる。この際、下部クランプユニット６０の第２リミットスイッチ５８（図５（ｂ）参照）により解放状態になったことが検出され、検出信号が、当該第２リミットスイッチ５８から図示しない制御部に送信される。

次に、上部クランプユニット５０、切断ユニット１０および下部クランプユニット６０が配管４内を下降する。この場合、エア排出弁７５（図６参照）が開き、伸縮マスト７１内に注入されていた圧縮空気が排出される。このことにより、上部クランプユニット５０、切断ユニット１０および下部クランプユニット６０の自重によって、伸縮マスト７１が収縮し、上部クランプユニット５０、切断ユニット１０および下部クランプユニット６０が下降する。この際、上部クランプユニット５０のクランプローラ５２は、配管４の内面を転動する。また、この際、繰り出されていたワイヤ７８がワイヤロール７７に巻き取られる。

次いで、上部クランプユニット５０のクランプローラ５２が配管４の内面から離れ、解放状態となる。この際、上部クランプユニット５０の第２リミットスイッチ５８により解放状態になったことが検出され、検出信号が、当該第２リミットスイッチ５８から図示しない制御部に送信される。

その後、切断加工装置１００が配管４から取り出される。切断工具２２がホールソーにより構成されている場合には、切断加工装置１００と共にホールソーが保持している切り出されたサンプルが配管４から取り出される。これにより、配管４の被切断部５の一連の切断加工が終了する。続けて他の配管４の被切断部５を切断する際には、作業台車１５０を移動させて、上述した手順により切断加工を行うことができる。

ところで、配管４が２重管構造になっている場合には、内側の配管４の被切断部５を切断加工した切断ユニット１０を下降させてサンプルを取り出した後、切断工具２２を交換して再度切断ユニット１０を配管４内を上昇させ、内側の配管４の被切断部５に形成された開口部を介して、外側の配管４の被切断部５を切断加工するという手順が考えられる。この場合においても、内側の配管４の切断加工時における旋回駆動ユニット９０のレゾルバ９４から送信される検出信号によって被切断部５の周方向位置を把握することができ、内側の配管４の切断加工時における昇降駆動ユニット７０のレゾルバ７９から送信される検出信号によって被切断部５の高さ位置を把握することができる。このため、外側の配管４を切断加工する際に、切断工具２２を、内側の配管４を切断加工した際の位置と同じ位置に、容易に位置付けることができる。この際、切断ユニット１０の耐放射線カメラ１４とミラー１５とによって、切断工具２２の位置決めの状況を確認することにより、微調整を行うことが可能となる。

このように本実施の形態によれば、配管４の被切断部５を切断加工する切断ユニット１０、並びに切断ユニット１０を配管４に対して保持する上部クランプユニット５０および下部クランプユニット６０を、配管４内を昇降させることができる。このことにより、配管４の内側から配管４の被切断部５に切断ユニット１０の切断工具２２をアクセスさせることができる。このため、切断対象となる配管４の周囲に多数の配管４が林立している場合であっても、切断対象の配管４の被切断部５を容易に切断加工することができる。

また、本実施の形態によれば、切断ユニット１０を、切断ユニット１０の上方に配置された上部クランプユニット５０と、切断ユニット１０の下方に配置された下部クランプユニット６０とによって、配管４に対して保持することができる。このことにより、被切断部５から受ける反力に抗して、切断ユニット１０を上下両側から効果的に保持することができる。このため、被切断部５を効率良く切断加工することができる。

また、本実施の形態によれば、切断工具２２を含む切断本体部２０を、水平方向に移動させることができる。このことにより、配管４内を昇降する際には、切断工具２２を配管４の内面から引き離してスムースな昇降を可能にすると共に、配管４の被切断部５を切断加工する際には、切断工具２２を被切断部５に向けて移動させることが可能となる。

また、本実施の形態によれば、筐体に、水平方向に延びる、切断本体部２０の移動を案内するリニアガイドレール１２が設けられている。このことにより、切断ユニット１０を配管４内で昇降する際と、被切断部５を切断加工する際とで、リニアガイドレール１２の位置が維持され、リニアガイドレール１２を移動等させるための駆動部を不要とすることができ、構造を簡素化させることができる。

また、本実施の形態によれば、切断ユニット１０は、切断工具２２を加振する超音波振動子２５を有している。このことにより、被切断部５に噛み込んだ切断工具２２を加振することにより、切断工具２２を被切断部５から解放させることができる。

また、本実施の形態によれば、切断ユニット１０の工具移動駆動機構３０は、リンク機構４０、４１を介して切断本体部２０に連結され、リンク機構４０、４１は、互いに所定範囲摺動可能に連結された固定側リンク部材４２と可動側リンク部材４４とを含んでいる。このことにより、被切断部５に噛み込んで加振された切断工具２２を被切断部５から離す場合の切断本体部２０の変位量を、リンク機構４０、４１によって吸収することができる。このため、噛み込んで加振された切断工具２２を被切断部５から容易に引き離すことができる。

また、本実施の形態によれば、垂直方向に延びる回転軸を有する工具回転駆動部２３の回転駆動力が、かさ歯車機構２４を介して、水平方向に延びる回転軸を有する切断工具２２に伝達される。このことにより、配管４内の限られたスペースを有効に利用して工具回転駆動部２３を配置することができ、スペース効率を向上させることができる。

また、本実施の形態によれば、切断工具２２は、配管４の被切断部５を機械的に切断することができる。このことにより、レーザ加工などの熱的切断加工によって放射性ヒュームが発生することを防止できる。ここで、切断工具２２がホールソーである場合には、被切断部５から切り出されたサンプルをホールソーが保持することができ、サンプルを容易に取り出すことが可能となる。

また、本実施の形態によれば、上部クランプユニット５０のクランプローラ５２および下部クランプユニット６０のクランプパッド６１は、対応する押圧駆動部５３によって配管４の内面に押圧される。このことにより、上部クランプユニット５０および下部クランプユニット６０を、配管４に対して被切断部５から受ける反力に抗して保持することができる。また、上部クランプユニット５０のクランプローラ５２は、配管４の内面に対して転動可能になっている。このことにより、上部クランプユニット５０を配管４内で昇降させる際には、クランプローラ５２を配管４の内面に押圧させることにより、上部クランプユニット５０を配管４の内面に沿って案内するとともに、スムースに昇降させることができる。

また、本実施の形態によれば、昇降駆動ユニット７０は、圧縮空気の圧力を受けて配管４の軸方向に伸長可能な伸縮マスト７１を有している。このことにより、伸縮マスト７１内に圧縮空気を注入することにより、伸縮マスト７１を伸長させることができ、上部クランプユニット５０、切断ユニット１０および下部クランプユニット６０を上昇させることができる。また、この場合、昇降距離を大きくすることも可能となる。

さらに、本実施の形態によれば、切断ユニット１０は、旋回駆動ユニット９０により旋回される。このことにより、切断ユニット１０を、被切断部５に配管４の周方向で位置合わせすることができる。

なお、上述した本実施の形態においては、昇降駆動ユニット７０の伸縮マスト７１内に圧縮空気が注入されて伸縮マスト７１が伸長する例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、伸縮マスト７１を伸長させるために伸縮マスト７１内には、空気以外の気体、若しくは液体が供給されるようにしてもよい。また、伸縮マスト７１は、チェーンなどで駆動される機械駆動式の伸縮マスト７１であってもよい。

また、上述した本実施の形態においては、旋回駆動ユニット９０の旋回ベース９１が、旋回モータ等の旋回ベース駆動部９２によって旋回する例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、旋回ベース９１は、手動で旋回させるようにしてもよい。

（第２の実施の形態）
次に、図７乃至図１０を用いて、第２の実施の形態における切断加工装置および切断加工方法について説明する。

図７乃至図１０に示す第２の実施の形態においては、配管内を昇降する際には配管の軸方向に沿うように配置されるリニアガイドレールが設けられた展開機構の旋回アームを旋回させることによって、切断加工時に切断工具が配管の外側に位置付けられる点が主に異なり、他の構成は、図１乃至図６に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図７乃至図１０において、図１乃至図６に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

本実施の形態においては、図７に示すように、配管４に配管開口部６が設けられ、この配管開口部６を介して、配管構造物１の一部である円筒壁２が切断対象となる例について説明する。

図７に示すように、切断ユニット１０は、切断本体部２０のうちの少なくとも切断工具２２を配管４の外側に位置付ける展開機構２００を有している。工具移動駆動機構３０は、配管４の外側に位置付けられた切断工具２２を被切断部５に向う方向（より具体的には、水平方向）に移動させるようになっている。

展開機構２００は、切断ユニット筐体１１に対して旋回可能に設けられた旋回アーム３０１を含んでいる。旋回アーム３０１には、リニアガイドレール１２が取り付けられている。旋回アーム３０１は、垂直方向に沿うように配置されて配管４内に切断本体部２０を収容する位置（収容位置、図７の実線参照）と、水平方向に沿うように配置されて切断本体部２０のうちの少なくとも切断工具２２を配管４の外側に位置付ける位置（加工位置、図７の二点鎖線参照）と、の間で旋回可能になっている。すなわち、収容位置に位置付けられている場合には、旋回アーム３０１は切断ユニット筐体１１に沿ってかつ近接して配置され、リニアガイドレール１２が垂直方向に沿うように配置される。加工位置に位置付けられている場合には、旋回アーム３０１は切断ユニット筐体１１に対して直交する方向に沿うように配置されて、切断ユニット筐体１１から展開される。この場合、ガイドレール１２は水平方向に沿うように配置される。なお、旋回アーム３０１が加工位置に位置付けられた場合、旋回アーム３０１は、配管開口部６を通って配管４の外側に延びる。言い換えると、配管開口部６は、旋回アーム３０１、切断本体部２０および工具移動駆動機構３０が旋回時に通過可能となるように形成されている。

切断ユニット筐体１１には、旋回アーム駆動部２０２（例えば、エアモータ）が設けられている。この旋回アーム駆動部２０２によって、旋回アーム３０１が旋回するように構成されている。

本実施の形態では、切断本体部２０の切断工具２２および工具回転駆動部２３は、いずれも、旋回アーム３０１に沿って延びる回転軸を有している。そして、切断工具２２と工具回転駆動部２３は、同軸上で連結されており、切断本体部２０の構成が簡素化されている。

工具移動駆動機構３０は、旋回アーム３０１に回転可能に設けられた、旋回アーム３０１に沿って延びるボールネジ２１０と、ボールネジ２１０に螺合したボールナット２１１と、を有している。ボールネジ２１０の一端にネジ回転駆動部３５が連結されている。このネジ回転駆動部３５を駆動することにより、ボールネジ２１０が回転する。ボールナット２１１は、ブラケット２１に固定されている。このように、本実施の形態における工具移動駆動機構３０の構成は、簡素化されている。

旋回アーム３０１が収容位置に位置付けられている場合では、切断工具２２は、ブラケット２１より下方に配置されており、ブラケット２１の上部にボールナット２１１が固定され、このボールナット２１１の上方にネジ回転駆動部３５が配置されている。

上部クランプユニット５０、切断ユニット１０および下部クランプユニット６０を配管４内で昇降させる際には、旋回アーム３０１は収容位置に位置付けられて、切断本体部２０が配管４内に収容される。このことにより、各ユニット１０、５０、６０をスムースに昇降させることができる。

円筒壁２の被切断部５を切断加工する際には、まず、旋回アーム駆動部２０２が駆動されて、旋回アーム３０１が加工位置に位置付けられる。この際、旋回アーム３０１は、切断本体部２０とともに、配管開口部６を通って加工位置まで旋回する。これにより、切断本体部２０のうちの少なくとも切断工具２２が、配管４の外側に位置付けられる。図７では、切断本体部２０および工具移動駆動機構３０が配管４の外側に位置付けられている例を示している。

続いて、工具移動駆動機構３０のネジ回転駆動部３５が駆動されてボールネジ２１０が回転し、ボールナット２１１に固定されたブラケット２１が、工具回転駆動部２３および切断工具２２とともに、切断工具２２が被切断部５に達するまで被切断部５に向う方向（図７の右方向）に移動する。

次に、切断工具２２が回転する。この場合、工具回転駆動部２３が駆動され、工具回転駆動部２３の回転駆動力が切断工具２２に直接的に伝達され、切断工具２２が回転する。

次に、切断工具２２を回転させながら、ネジ回転駆動部３５を駆動させることにより切断工具２２を更に半径方向外側に移動させて（切断工具２２を送り）、切断工具２２により円筒壁２の被切断部５が切断加工される。

被切断部５の切断加工が終了すると、工具回転駆動部２３の駆動を停止する。また、ネジ回転駆動部３５の回転方向を逆転させ、ボールナット２１１に固定されたブラケット２１が、工具回転駆動部２３および切断工具２２とともに、被切断部５から半径方向内側に離れる方向（図７の左方向）に移動する。

その後、旋回アーム駆動部２０２が駆動されて、旋回アーム３０１が収容位置に位置付けられる。これにより、旋回アーム３０１とともに切断本体部２０および工具移動駆動機構３０が配管４内に収容される。このようにして、切断ユニット１０が配管４内を昇降可能になる。

このように本実施の形態によれば、切断本体部２０のうちの少なくとも切断工具２２を、展開機構２００によって、配管４の外側に位置付けることができる。このため、配管４の外側に存在する配管構造物１の一部である円筒壁２を切断加工して、サンプルを取り出すことができる。

また、本実施の形態によれば、配管４内を昇降する際には、リニアガイドレール１３が設けられた展開機構２００の旋回アーム３０１を収容位置に位置付けることができ、円筒壁２の被切断部５を加工する際には、旋回アーム３０１を収容位置から旋回させて加工位置に位置付けて、切断工具２２を配管４の外側に位置付けることができる。このことにより、配管４内をスムースに昇降することができると共に、配管４の外側に存在する円筒壁２の被切断部５を切断加工することができる。また、切断対象となる円筒壁２が配管４から遠い位置に存在する場合であっても、旋回アーム３０１の長さや、工具移動駆動機構３０による切断本体部２０の送り可能距離を調整することにより、円筒壁２の被切断部５を容易に切断加工することができる。

ここで、上述した配管４の配管開口部６を形成する方法について説明する。

配管開口部６の形状は、上述したように、切断本体部２０と旋回アーム３０１が旋回時に通過可能であれば特に限られることはないが、ここでは、図８に示すように配管開口部６の形状が矩形状である場合を例にとって説明する。この場合には、水平方向に沿う一対の水平辺６ａと、垂直方向に沿う一対の垂直辺６ｂとを別々に切断加工することにより、配管開口部６を形成することができる。このうち水平辺６ａは、例えば図９に示す切断本体部２０を用いることにより形成することができ、垂直辺６ｂは、例えば図１０に示す切断本体部２０を用いることにより形成することができる。

図９に示す切断本体部２０は、水平方向に延びるリニアガイドレール１２上を摺動可能なリニアガイドブロック１３に、工具回転駆動部２３が固定され、工具回転駆動部２３の垂直方向に延びる回転軸に、ディスクカッター２２０（例えば、ディスクソー）が直接的に連結されている。ディスクカッター２２０は、工具回転駆動部２３の上方において水平方向に沿って配置される。このような構成により、工具回転駆動部２３を駆動させてディスクカッター２２０を回転させると、配管４に水平方向に沿う切り込みを形成することができる。一の切り込みを形成した後、切断ユニット１０を上昇（または下降）させ、再度切断加工を行うことにより、水平方向に沿う一対の切り込み、すなわち配管開口部６の一対の水平辺６ａを形成することができる。

図１０に示す切断本体部２０は、水平方向に延びるリニアガイドレール１２上を摺動可能なリニアガイドブロック１３に、工具回転駆動部２３が固定され、工具回転駆動部２３の垂直方向に延びる回転軸に、かさ歯車機構２２１を介してディスクカッター２２０が連結されている。図１０に示すディスクカッター２２０の回転軸は水平方向（図１０に示す紙面に垂直な方向）に延びている。このような構成により、工具回転駆動部２３を駆動させてディスクカッター２２０を回転させると、配管４に垂直方向に沿う切り込みを形成することができる。一の切り込みを形成した後、切断ユニット１０を旋回させ、再度切断加工を行うことにより、垂直方向に沿う一対の切り込み、すなわち配管開口部６の一対の垂直辺６ｂを形成することができる。

このようにして、水平方向に沿う一対の切り込みと、垂直方向に沿う一対の切り込みとが形成され、図８に示す配管開口部６を形成することができる。

（第３の実施の形態）
次に、図１１を用いて、第３の実施の形態における切断加工装置および切断加工方法について説明する。

図１１に示す第３の実施の形態においては、配管内を昇降する際には配管の軸方向に沿うように配置されるリニアガイドレールが設けられた展開機構の展開ベースを平行移動させることによって、切断加工時に切断工具が配管の外側に位置付けられる点が主に異なり、他の構成は、図７乃至図１０に示す第２の実施の形態と略同一である。なお、図１１において、図７乃至図１０に示す第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

本実施の形態においては、図１１に示すように、配管４に配管開口部６が設けられ、この配管開口部６を介して、配管構造物１の一部である多孔円板３が切断対象となる例について説明する。

図１１に示すように、切断加工ユニットは、切断本体部２０のうちの少なくとも切断工具２２を配管４の外側に位置付ける展開機構を有している。工具移動駆動機構３０は、配管４の外側に位置付けられた切断工具２２を、垂直方向（配管４の軸方向）に移動させるようになっている。

展開機構３００は、切断ユニット筐体１１に対して平行移動可能に設けられた展開ベース３０１を有している。展開ベース３０１には、リニアガイドレール１２が取り付けられている。展開ベース３０１は、垂直方向に沿うように配置されて配管４内に切断本体部２０を収容する位置（収容位置、図１１の実線参照）と、垂直方向に沿うように配置されて切断本体部２０のうちの少なくとも切断工具２２を配管４の外側に位置付ける位置（加工位置、図１１の破線参照）と、の間で平行移動可能になっている。すなわち、収容位置に位置付けられている場合には、展開ベース３０１は切断ユニット筐体１１に近接して配置され、リニアガイドレール１２が垂直方向に沿うように配置される。加工位置に位置付けられている場合には、展開ベース３０１は切断ユニット筐体１１から離れて配置されて、切断ユニット筐体１１から展開される。この場合、ガイドレール１２は垂直方向に沿うように配置される。なお、展開ベース３０１が加工位置に位置付けられた場合、切断本体部２０および工具移動駆動機構３０は、配管開口部６を通って配管４の外側に位置付けられる。言い換えると、配管開口部６は、切断本体部２０および工具移動駆動機構３０が通過可能となるように形成されている。本実施の形態では、加工位置に位置付けられた展開ベース３０１が配管４内に位置付けられる例について説明しているが、これに限られることはなく、加工位置に位置付けられた展開ベース３０１は、配管４の外側に位置付けられるようにしてもよい。

切断ユニット筐体１１には、筐体側ベース３０２が固定されている。展開ベース３０１と筐体側ベース３０２とは、２つのリンク部材３０３によって連結されている。すなわち、各リンク部材３０３の一端部が、展開ベース３０１に枢動可能に連結され、他端部が、筐体側ベース３０２に枢動可能に連結されている。これら２つのリンク部材３０３と、展開ベース３０１と筐体側ベース３０２とが、平行四節リンク機構を構成している。また、展開ベース３０１筐体側ベース３０２とは、展開ベース駆動部３０４（例えば、エアシリンダ）によって連結されている。この展開ベース駆動部３０４によって、展開ベース３０１が平行移動するように構成されている。

本実施の形態においては、リニアガイドレール１２は、展開ベース３０１上に設けられて、垂直方向に沿うように形成されている。また、切断工具２２は、ブラケット２１よりも上方に配置されており、ブラケット２１の下部にボールナット２１１が固定され、このボールナット２１１の下方にネジ回転駆動部３５が配置されている。

上部クランプユニット５０、切断ユニット１０および下部クランプユニット６０を配管４内で昇降させる際には、展開ベース３０１は収容位置に位置付けられて、切断本体部２０が配管４内に収容される。このことにより、各ユニット１０、５０、６０をスムースに昇降させることができる。

多孔円板３の被切断部５を切断加工する際には、まず、展開ベース駆動部３０４が駆動されて、展開ベース３０１が加工位置に位置付けられる。この際、展開ベース３０１は、平行四節リンク機構を構成する２つのリンク部材３０３によって、垂直方向に沿った状態のまま斜め上方（図１１に示す右上方向）に平行移動する。これにより、切断本体部２０のうちの少なくとも切断工具２２が、配管４の外側に位置付けられる。図１１では、切断本体部２０および工具移動駆動機構３０が配管４の外側に位置付けられている例を示している。

続いて、工具移動駆動機構３０のネジ回転駆動部３５が駆動されてボールネジ２１０が回転し、ボールナット２１１に固定されたブラケット２１が、工具回転駆動部２３および切断工具２２とともに、切断工具２２が被切断部５に達するまで被切断部５に向う方向（図１１の上方向）に移動する。

次に、切断工具２２が回転する。この場合、工具回転駆動部２３が駆動され、工具回転駆動部２３の回転駆動力が切断工具２２に直接的に伝達され、切断工具２２が回転する。

次に、切断工具２２を回転させながら、ネジ回転駆動部３５を駆動させることにより切断工具２２を更に上方に移動させて（切断工具２２を送り）、切断工具２２により多孔円板３の被切断部５が切断加工される。

被切断部５の切断加工が終了すると、工具回転駆動部２３の駆動を停止する。また、ネジ回転駆動部３５の回転方向を逆転させ、ボールナット２１１に固定されたブラケット２１が、工具回転駆動部２３および切断工具２２とともに、被切断部５から離れる方向（図１１の下方）に移動する。

その後、展開ベース駆動部３０４が駆動されて、展開ベース３０１が収容位置に位置付けられる。これにより、展開ベース３０１とともに切断本体部２０および工具移動駆動機構３０が配管４内に収容される。このようにして、切断ユニット１０が配管４内を昇降可能になる。

このように本実施の形態によれば、切断本体部２０のうちの少なくとも切断工具２２を、展開機構３００によって、配管４の外側に位置付けることができる。このため、配管４の外側に存在する配管構造物１の一部である多孔円板３を切断加工して、サンプルを取り出すことができる。

また、本実施の形態によれば、配管４内を昇降する際には、リニアガイドレール１２が設けられた展開機構３００の展開ベース３０１を収容位置に位置付けることができ、多孔円板３の被切断部５を加工する際には、展開ベース３０１を収容位置から平行移動させて加工位置に位置付けて、切断工具２２を配管４の外側に位置付けることができる。このことにより、配管４内をスムースに昇降することができると共に、配管４の外側に存在する多孔円板３の被切断部５を切断することができる。

以上述べた各実施形態によれば、配管４の内側からアクセスして、配管４を含む配管構造物１の被切断部５を効率良く切断加工することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、これらの実施の形態を、部分的に適宜組み合わせることも可能である。

１ 配管構造物
２ 円筒壁
３ 多孔円板
４ 配管
５ 被切断部
１０ 切断ユニット
１１ 切断ユニット筐体
１２ リニアガイドレール
２０ 切断本体部
２１ ブラケット
２２ 切断工具
２３ 工具回転駆動部
２４ かさ歯車機構
２５ 超音波振動子
３０ 工具移動駆動機構
４０ 上部リンク機構
４１ 下部リンク機構
４２ 固定側リンク部材
４４ 可動側リンク部材
５０ 上部クランプユニット
５２ クランプローラ
５３ 押圧駆動部
６０ 下部クランプユニット
６１ クランプパッド
７０ 昇降駆動ユニット
７１ 伸縮マスト
９０ 旋回駆動ユニット
９１ 旋回ベース
９２ 旋回ベース駆動部
１００ 切断加工装置
２００ 展開機構
２０１ 旋回アーム
２０２ 旋回アーム駆動部
３００ 展開機構
３０１ 展開ベース
３０４ 展開ベース駆動部

Claims (16)

1. 起立した配管を有する配管構造物の被切断部を切断する切断加工装置であって、
   前記被切断部を切断加工する切断ユニットと、
   前記切断ユニットの上方および下方に設けられ、前記切断ユニットを前記配管に対して保持可能な一対の保持ユニットと、
   前記切断ユニットおよび前記保持ユニットを前記配管内で昇降させる昇降駆動ユニットと、を備え、
   前記切断ユニットは、前記保持ユニットに連結された筐体と、前記被切断部を切断する切断工具を含む切断本体部と、前記筐体に対して前記切断工具を前記配管の軸方向とは直交する方向に移動させる工具移動駆動機構と、を有し、
   前記工具移動駆動機構からの駆動力は、リンク機構を介して前記切断本体部に伝達され、
   前記リンク機構は、前記工具移動駆動機構側に設けられた固定側リンク部材と、前記切断本体部側に設けられた可動側リンク部材と、を含み、
   前記固定側リンク部材と前記可動側リンク部材は、互いに所定範囲摺動可能に連結されていることを特徴とする切断加工装置。
2. 前記筐体に、前記配管の軸方向とは直交する方向に延び、前記切断本体部の移動を案内するガイドレールが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の切断加工装置。
3. 前記切断ユニットは、前記切断工具を加振する加振部を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の切断加工装置。
4. 前記加振部は、前記切断工具を前記切断本体部の移動方向に加振することを特徴とする請求項３に記載の切断加工装置。
5. 前記切断工具は、前記配管の軸方向とは直交する方向に延びる回転軸を有し、
   前記切断本体部は、前記配管の軸方向に延びる回転軸を有する、前記切断工具を回転させる工具回転駆動部と、前記工具回転駆動部の回転駆動力を前記切断工具に伝達するかさ歯車機構と、を有していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の切断加工装置。
6. 起立した配管を有する配管構造物の被切断部を切断する切断加工装置であって、
   前記被切断部を切断加工する切断ユニットと、
   前記切断ユニットの上方および下方に設けられ、前記切断ユニットを前記配管に対して保持可能な一対の保持ユニットと、
   前記切断ユニットおよび前記保持ユニットを前記配管内で昇降させる昇降駆動ユニットと、を備え、
   前記切断ユニットは、前記保持ユニットに連結された筐体と、前記被切断部を切断する切断工具を含む切断本体部と、前記切断本体部のうちの少なくとも前記切断工具を前記配管の外側に位置付ける展開機構と、前記配管の外側に位置付けられた前記切断工具を前記被切断部に向かう方向に移動させる工具移動駆動機構と、を有していることを特徴とする切断加工装置。
7. 前記切断ユニットは、前記切断本体部の移動を案内するガイドレールを更に有し、
   前記ガイドレールは、前記配管内を昇降する際には前記配管の軸方向に沿うように配置されることを特徴とする請求項６に記載の切断加工装置。
8. 前記展開機構は、前記筐体に対して旋回可能に設けられるとともに前記ガイドレールが設けられた旋回アームであって、前記配管の軸方向に沿うように配置されて前記配管内に前記切断本体部を収容する位置と、前記配管の軸方向に直交する方向に沿うように配置されて前記切断本体部のうちの少なくとも前記切断工具を前記配管の外側に位置付ける位置との間で旋回可能な旋回アームと、前記旋回アームを旋回させる旋回アーム駆動部と、を含んでいることを特徴とする請求項７に記載の切断加工装置。
9. 前記展開機構は、前記筐体に対して移動可能に設けられるとともに前記ガイドレールが設けられた展開ベースであって、前記配管の軸方向に沿うように配置されて前記配管内に前記切断本体部を収容する位置と、前記配管の軸方向に沿うように配置されて前記切断本体部のうちの少なくとも前記切断工具を前記配管の外側に位置付ける位置との間で平行移動可能な展開ベースと、前記展開ベースを平行移動させる展開ベース駆動部と、を含んでいることを特徴とする請求項７に記載の切断加工装置。
10. 前記切断工具は、前記被切断部を機械的に切断することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の切断加工装置。
11. 前記切断工具は、ホールソーであることを特徴とする請求項１０に記載の切断加工装置。
12. 前記保持ユニットは、前記配管の内面を押圧可能な押圧部と、前記押圧部を前記配管の内面に押圧させる押圧駆動部と、を有していることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の切断加工装置。
13. 前記切断ユニットの上方に配置された前記保持ユニットの前記押圧部は、前記配管の内面に対して転動可能であることを特徴とする請求項１２に記載の切断加工装置。
14. 前記昇降駆動ユニットは、流体圧力を受けて前記配管の軸方向に伸長可能な伸縮マストを有していることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の切断加工装置。
15. 前記切断ユニットを旋回させる旋回駆動ユニットを更に備えたことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の切断加工装置。
16. 起立した配管を有する配管構造物の被切断部を切断する切断加工方法であって、
    前記被切断部を切断加工する切断ユニットと、前記切断ユニットの上方および下方に一対の保持ユニットを設けて前記配管内に下方から挿入する工程と、
    前記切断ユニットおよび前記保持ユニットを前記配管内で上昇させる工程と、
    前記切断ユニットを、前記配管の内面に対して一対の前記保持ユニットにより保持する工程と、
    前記切断ユニットにより、前記被切断部を切断加工する工程と、を備え、
    前記切断ユニットは、前記保持ユニットに連結された筐体と、前記被切断部を切断する切断工具を含む切断本体部と、前記切断本体部のうちの少なくとも前記切断工具を前記配管の外側に位置付ける展開機構と、前記配管の外側に位置付けられた前記切断工具を前記被切断部に向かう方向に移動させる工具移動駆動機構と、を有しており、
    前記切断ユニットおよび前記保持ユニットを前記配管内で上昇させた後、前記展開機構により、前記切断本体部のうちの少なくとも前記切断工具を前記配管の外側に位置付けることを特徴とする切断加工方法。

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