JP6359597B2 - 管切断機 - Google Patents

Description

本発明は、管状の被切断物を長手方向に沿って切断する管切断機に関するものである。

従来、放射性物質として扱う廃棄物の中には、放射性物質として扱う必要のないものが含まれることがあった。そこで、放射性物質として扱う必要のないものを、一般廃材と同様に再利用したり、処分したりすることができるクリアランス制度がある。すなわち、クリアランス制度とは、放射性廃棄物として扱う必要のない廃棄物であれば、使用条件や行き場等の条件を一切付けずに、普通の再生利用品として、あるいは産業廃棄物として同じ扱いができる制度である。

例えば原子力発電所において、放射性物質を含む汚染物質を流通させるために使用された配管を除却することがある。除去すべき配管の放射性物質の汚染レベルによっては、前記クリアランス制度の対象となって、一般廃材と同様に再利用したり、処分したりすることができる場合がある。そこで、配管の放射性物質の汚染レベルを測定するため、又は配管内面を除染するために、配管を長手方向に沿って切断する装置が提案されている（特許文献１〜特許文献３）。

特許文献１のものは、外周面が鋸状刃である切断ディスクを一対備え、一対の切断ディスクの間を配管が移動する。切断ディスクの回転によって、配管の外径側が削り取られて配管を切断することができる。

特許文献２のものは、配管の送り出し方向に直交する方向に、一対の回転剪断刃が対向配置されるとともに、一対の回転剪断刃の間を通過する配管内部に嵌装される棒状の受け刃が設けられる。回転剪断刃の周縁部における片側角部と、受け刃の外周面から半径方向に段部が設けられて形成された周縁角部とで、配管が送り出し方向に移動されて、配管を受け刃に挿入しつつ、受け刃に嵌装された配管を略半径方向に向けて剪断力で切断するものである。

特許文献３のものは、水平に支持された配管端部に、楔状の切断刃の先端を当てがい、切断刃を配管側に引き込むことによって、配管を半割りに切断するものである。

特開２００５−７４８３号公報 特開２００７−２４５３１２号公報 特開２０１５−２２９２１３号公報

特許文献１のものは、配管の外径側が削り取られて配管を切断するものであるため、切粉が発生し、切粉に付着した汚染物質によって、汚染が拡大するおそれがある。また、配管は長年の使用により、直線状に延びていない場合があり、特許文献２のものでは、棒状の受け刃に配管を完全に挿入できないおそれがある。さらに、特許文献３のものは、切断刃において、配管が当接する箇所がほぼ一定となるため、切断刃の寿命が短くなるというおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みて、切粉による汚染拡大を防止し、被切断物の切断精度が高い管切断機を提供する。

本発明の管切断機は、管状の被切断物を長手方向に沿って切断する切断機構と、被切断物を切断方向に沿って保持する保持機構とを備え、前記切断機構と保持機構との相対的な移動により、被切断物に切断機構を接近させて被切断物を切断する管切断機において、前記切断機構は、被切断物の外径側から内径方向に食い込みつつ長手方向に沿って被切断物を相対的に移動する第１刃部と、前記第１刃部にて形成された食込部に、被切断物の内径側から当接しつつ長手方向に沿って被切断物を相対的に移動する第２刃部とを備えたものである。

本発明の管切断機によれば、第１刃部が、被切断物の外径側から内径方向に食い込みつつ長手方向に沿って被切断物を相対的に移動する。すなわち、被切断物の外径側は、第１刃部にて内径方向に応力集中することにより、被切断物の外径側は押し潰されて塑性変形し、食込部（被切断物が薄肉又は切断された箇所）が形成される。これにより、切粉の発生を抑制することができる。また、食込部に、第２刃部が被切断物の内径側から当接しつつ長手方向に沿って被切断物を相対的に移動するため、第１刃部では完全に切断できなかった部位を、第２刃部にて切断することができる。この場合も、第２刃部は薄肉となった部分を切断するため、切粉の発生を抑制することができる。

前記第２刃部は、被切断物の内径側に挿入される棒状体の外径面に設けられるのが好ましい。また、前記第１刃部は前記棒状体の外径面側に設けられるとともに、前記第２刃部は前記第１刃部よりも、前記保持機構と離間する側に設けられ、被切断物が、前記棒状体と前記第１刃部との間を通過するものであるのが好ましい。これにより、棒状体は、芯金として機能し、第２刃部を効率良く被切断物の内径側に挿入することができるとともに、切断中の被切断物の芯ずれの発生を抑制することができる。従って、直線状の良好な切断面を得ることができる。

前記第１刃部は、被切断物の相対的な移動に従動回転するものであるのが好ましい。これにより、第１刃部は、被切断物との当接箇所が均一なものとなり、第１刃部の長寿命化を図ることができる。

前記第２刃部は、保持機構側先端部を構成する案内部と、前記案内部から前記保持機構と離間する側に向かって肉厚となり、前記食込部及びその近傍の配管への接触圧を緩和する緩和部とを備えたものであるのが好ましい。これにより、被切断物の切断面において、バリ、切削屑、面荒れ等の発生を防止し、良好な切断面を得ることができる。

前記保持機構の上方側に前記切断機構が配置され、前記保持機構は被切断物を、上下方向に沿って延びるように保持するとともに、前記第１刃部及び第２刃部が下降することにより、被切断物を切断するものであるのが好ましい。これにより、省スペースな装置とすることができる。

本発明の管切断機では、被切断物の外径側は押し潰されて塑性変形するため、切粉の発生を抑制することができて、切粉による汚染拡大を防止することができる。また、第１刃部では完全に切断できなかった部位を、第２刃部にて切断することができるため、被切断物の切断精度が高いものとなる。

本発明の管切断機を示す簡略斜視図である。 前記管切断機の正面図である。 前記管切断機の側面図である。 前記管切断機の一部を示す平面図である。 前記管切断機を構成する第１刃部及び第２刃部を示す拡大正面図である。 前記管切断機を構成する第１刃部を示す側面図である。 前記管切断機を構成する第２刃部を示す正面図である。 前記管切断機を構成する第２刃部の斜視図である。 前記管切断機の第１刃部及び第２刃部が配管に挿入される順序を示す図である。 前記管切断機により切断された管の食込部を示す斜視図である。 前記管切断機の第２刃部が食込部に当接しながら配管に挿入される順序を示す拡大斜視図である。 前記管切断機を構成する他の第２刃部の斜視図である。

以下本発明の実施の形態を図１〜図１２に基づいて説明する。

図１に本発明の管切断機を示す。この管切断機は、管状の被切断物を長手方向に沿って切断する切断機構１と、被切断物を切断方向に沿って保持する保持機構２とを備える。本実施形態における被切断物３は、例えば原子力発電所において、放射性物質を含む汚染物質を流通させるために使用された配管である。配管を長手方向に沿って切断することにより、配管の放射性物質の汚染レベルを測定したり、配管内面を除染したりすることができる。

保持機構２は、図２及び図３に示すように、平板状の板状部４と管保持部５とから構成される。管保持部５は、板状部４のほぼ中央部に設けられており、板状部４の上面に載置される載置板６と、載置板６から鉛直方向に立設する一対の鉛直板８とから構成される。一対の鉛直板８の間には円筒部７が設けられ、円筒部７の内径側の穴部７ａに配管３の端部を挿入することにより、配管３を立設させて保持することができる。

切断機構１は、図２及び図３に示すように、駆動部１０及び切断部１１とから構成されている。駆動部１０は、本実施形態では、図１及び図４に示すように、４つのボールねじ機構１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄにて構成されている。ボールねじ機構１２ａ〜１２ｄは、図２〜図４に示すように、スプライン軸１３ａ〜１３ｄと、ナット１４ａ〜１４ｄとから構成されている。ナット１４ａ〜１４ｄは、ハウジング１５ａ〜１５ｄの内側に挿入されており、図４に示すように、ナット上部のフランジ部にスプロケット１６ａ〜１６ｄが設けられている。夫々のスプロケット１６ａ〜１６ｄが無端状チェーン１７に巻回されて、図示省略のモータによりナット１４ａ〜１４ｄに回転力が付与されてボールねじ機構１２ａ〜１２ｄが駆動される。夫々のハウジング１５ａ〜１５ｄは支持板１８の上面に固定されており、４つのナット１４ａ〜１４ｄが、スプライン軸１３ａ〜１３ｄを一体的に上下動可能となっている。

支持板１８のほぼ中央部には、図４に示すような穴部１９が設けられており、この穴部１９には棒状体２０が挿通されている。棒状体２０は、支持板１８の上面で、４つのハウジング１５ａ〜１５ｄの間に固定された固定ブロック２１を介して支持板１８に固定されている。

切断機構１の切断部１１は、図２に示すように、支持板１８の下面側に設けられた第１刃部２２と、棒状体２０に設けられた第２刃部２３とを備えている。すなわち、支持板１８の下面には、図５に示すように、棒状体２０と対称となる位置で夫々、一対の支持片２４ａ、２４ｂが設けられている。図６に示すように、支持片２４ａ（２４ｂ）には、夫々シャフト２５ａ（２５ｂ）が保持されており、このシャフト２５ａ（２５ｂ）には図示省略の軸受を介して円形刃２７ａ（２７ｂ）が取り付けられている。この円形刃２７ａ（２７ｂ）が第１刃部２２ａ（２２ｂ）となる。第１刃部２２ａ（２２ｂ）は、軸方向中央部において外径側に突出した先細り形状となっている。これにより、第１刃部２２ａ、２２ｂの先端縁２６ａ（２６ｂ）に当接した箇所は応力集中する。本実施形態では、図５に示すように棒状体２０と第１刃部２２ａ、２２ｂの先端縁２６ａ（２６ｂ）とが接触しているが、切断する配管の厚みにより、棒状体２０と第１刃部２２ａ、２２ｂとの間に隙間を有していてもよい。

図５に示すように、棒状体２０の外径面で、第１刃部２２ａ、２２ｂが配管３と当接する位置よりも上方位置に、第２刃部２３ａ、２３ｂが設けられている。第２刃部２３ａ（２３ｂ）は、図７及び図８に示すように、保持機構側先端部で、先端部が先細状となる案内部２８ａ（２８ｂ）と、案内部２８ａ（２８ｂ）から保持機構２と離間する側に向かって徐々に肉厚となる緩和部２９ａ（２９ｂ）と、最も幅広となる幅広部３２ａ（３２ｂ）とを備えている。緩和部２９ａ（２９ｂ）は、案内部２８ａ（２８ｂ）よりも垂直方向に対して傾斜の緩やかなテーパ面となっている。これにより、緩和部２９ａ（２９ｂ）の上端部となるエッジ部３１ａ（３１ｂ）（緩和部２９ａ（２９ｂ）と幅広部３２ａ（３２ｂ）との境界部）が鋭くなるのを防止することができる。

次に、この管切断機を使用して配管を切断する方法を説明する。まず、図１に示すように、保持機構２の管保持部５に配管３の端部を挿入することにより、配管３を立設させて保持する。この場合、配管３の上端縁は、図１及び図９（ａ）に示すように、棒状体２０の下端部よりも下方に位置している。

駆動部１０の駆動により、ナット１４ａ〜１４ｄを回転させて、支持板１８をスプライン軸１３ａ〜１３ｄに沿って下方に移動させる。すなわち、図１の矢印に示すように、支持板１８と、棒状体２０（第２刃部２３ａ、２３ｂ）と、第１刃部２２ａ、２２ｂとが、一体的に下方に移動する。

その後、図９（ｂ）に示すように、棒状体２０の先端部が、配管３の内径側に挿入される。これにより、棒状体２０は芯金として機能し、配管３が直線状でなくても切断中の配管３の芯ずれの発生を抑制することができるため、直線状の切断面を得ることができる。

図９（ｃ）に示すように、さらに棒状体２０が下方に移動すると、配管３が、棒状体２０と第１刃部２２ａ、２２ｂとの間に入り込み、配管３は第１刃部２２ａ、２２ｂに当接する。配管３が第１刃部２２ａ、２２ｂに当接すると、配管３の外径側は、第１刃部２２ａ、２２ｂにて内径方向に応力集中することにより、配管３の外径側は押し潰されて塑性変形し、図１０に示すような食込部３０（配管３が薄肉又は切断された箇所）が形成される。本実施形態では、棒状体２０に対して対称となる位置に２つの第１刃部２２ａ、２２ｂが設けられているため、食込部３０は周方向に沿って約１８０°離れた位置で２カ所形成される。第１刃部２２ａ、２２ｂは、長手方向に沿って配管３を移動することにより、２カ所の食込部３０が、配管３の長手方向に沿って連続的に形成される。このように第１刃部２２ａ、２２ｂは、配管３を切削することなく、押し潰して変形させるため、切粉の発生を抑制することができる。

配管３が棒状体２０と第１刃部２２ａ、２２ｂとの間を通過する際、第１刃部２２ａ、２２ｂは、配管３の相対的な移動によって、配管３に当接しながら従動回転する。これにより、第１刃部２２ａ、２２ｂは、配管３との当接箇所が均一なものとなり、第１刃部２２ａ、２２ｂの長寿命化を図ることができる。

第１刃部２２ａ、２２ｂを通過した配管の食込部３０は、図９（ｄ）に示すように、第２刃部２３ａ、２３ｂに当接する。すなわち、第２刃部２３ａ、２３ｂは、食込部３０に対して内径側から当接しつつ長手方向に沿って配管３を移動する。

この場合、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、最初に案内部２８が食込部３０（配管３が薄肉又は切断された箇所）に進入し、薄肉の部分の切断を開始する。これにより、第１刃部２２では完全に切断できなかった部位を、第２刃部２３にて切断することができる。この場合、第２刃部２３は薄肉となった部分を切断するため、切粉の発生を抑制することができる。

次に、図１１（ｃ）に示すように、緩和部２９が食込部３０を進入しながら完全に切断できなかった部位を切断する。このとき、緩和部２９は緩やかなテーパ面となっているため、徐々に食込部３０に進入して、食込部３０への急激な接触を防止するとともに、エッジ部３１が緩やかなものとなっているため、食込部３０及びその近傍の配管３への接触圧を緩和することができる。この接触圧が大きすぎると、切断面（特に、食込部３０の内径面側であり、特に図１１（ｃ）における囲み部分）は、第２刃部２３との強い接触によって、バリ、切削屑、面荒れ等が発生する。これにより、荒れた箇所に汚染物質が入り込んだり、除染に手間がかかったりするため、好ましくない。そこで、本実施形態では、第２刃部２３が案内部２８と緩和部２９を有することによって、低い接触圧で薄肉の部分を切断し、配管３の切断面は鏡面状に近い状態となり、良好な切断面を得ることができる。

図１１（ｄ）に示すように、配管３が案内部２８及び緩和部２９を通過した後は、配管３は幅広部３２を通過する。このとき、配管３は、案内部２８及び緩和部２９により完全に切断されて半割にされているため、矢印に示すように外径側に開いた状態となる。これにより、配管３の切断箇所に幅広部３２が進入しても、幅広部３２が当接することがなく、切断面を傷つけることがない。

このようにして、棒状体２０が配管３内をさらに進入し、第１刃部２２ａ、２２ｂ及び第２刃部２３ａ、２３ｂを通過して切断された配管３は、支持板１８に設けられた穴部１９を通過して支持板１８の上方に現れる。このため、切断された配管３の取出しが可能となる。

本発明の管切断機では、配管３の外径側は押し潰されて塑性変形するため、切粉の発生を抑制することができて、切粉による汚染拡大を防止することができる。また、第１刃部２２ａ、２２ｂでは完全に切断できなかった部位を、第２刃部２３ａ、２３ｂにて切断することができるため、配管３の切断精度が高いものとなる。

第２刃部３３の他の実施形態として、図１２に示すようなものであってもよい。この場合の第２刃部３３は、保持機構側先端部で、先端部が先細状となる案内部３８と、案内部３８から保持機構２と離間する側に向かって徐々に肉厚となる緩和部３９と、最も幅広となる幅広部４２とを備えている。緩和部３９は、案内部３８から幅広部４２まで連続する円弧面となっている。これにより、緩和部３９の上端部にはエッジ部が形成されず、緩和部３９と幅広部４２との境界部が鋭くなるのを防止することができる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、案内部２８、３８の先端部の角度は任意とすることができる。また、実施形態では、切断機構１を移動させて保持機構２を待機させたが、切断機構１を待機させて保持機構２を移動させても、切断機構１と保持機構２との両方を移動させてもよい。実施形態では、駆動部１０をボールねじ機構１２としたが、往復動が可能な機構であれば、シリンダ機構、リニアモーター機構等の種々の機構にて構成することができる。第１刃部２２及び第２刃部２３の数は１つ以上であれば任意に設けることができる。

１ 切断機構
２ 保持機構
３ 配管
２０ 棒状体
２２ 第１刃部
２３ 第２刃部
２８、３８ 案内部
２９、３９ 緩和部
３０ 食込部

Claims (6)

1. 管状の被切断物を長手方向に沿って切断する切断機構と、被切断物を切断方向に沿って保持する保持機構とを備え、前記切断機構と保持機構との相対的な移動により、被切断物に切断機構を接近させて被切断物を切断する管切断機において、
   前記切断機構は、被切断物の外径側から内径方向に食い込みつつ長手方向に沿って被切断物を相対的に移動する第１刃部と、前記第１刃部にて形成された食込部に、被切断物の内径側から当接しつつ長手方向に沿って被切断物を相対的に移動する第２刃部とを備えたことを特徴とする管切断機。
2. 前記第２刃部は、被切断物の内径側に挿入される棒状体の外径面に設けられることを特徴とする請求項１に記載の管切断機。
3. 前記第１刃部は前記棒状体の外径面側に設けられるとともに、前記第２刃部は前記第１刃部よりも、前記保持機構と離間する側に設けられ、被切断物が、前記棒状体と前記第１刃部との間を通過するものであることを特徴とする請求項２に記載の管切断機。
4. 前記第１刃部は、被切断物の相対的な移動に従動回転することを特徴とする請求項１に記載の管切断機。
5. 前記第２刃部は、保持機構側先端部を構成する案内部と、前記案内部から前記保持機構と離間する側に向かって肉厚となり、前記食込部及びその近傍の配管への接触圧を緩和する緩和部とを備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の管切断機。
6. 前記保持機構の上方側に前記切断機構が配置され、前記保持機構は被切断物を、上下方向に沿って延びるように保持するとともに、前記第１刃部及び第２刃部が下降することにより、被切断物を切断することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の管切断機。
   
   

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