JP6870361B2 - 遠隔穿孔装置 - Google Patents

Description

本発明は、遠隔穿孔装置に関するものである。

下記特許文献１には、遠隔操作による穿孔作業を可能とする遠隔穿孔装置が開示されている。この遠隔穿孔装置は、過酷事故が発生した原子炉建屋内の高線量環境下で、作業者に代わり、ペネトレーションの閉止板に穿孔作業を行うものである。ペネトレーションの閉止板に貫通孔をあけると、これまで確保されていたバウンダリを一旦破壊することになるため、仮設バウンダリを構築する必要がある。

このため、遠隔穿孔装置は、先端にドリルが装着される延長シャフトと、遠隔操作により進退可能であると共に該延長シャフトが着脱される穿孔装置本体と、前記壁部に短管を介して取付けられる弁スプールと、前記短管内に窒素ガスを供給するパージラインと、前記弁スプールに固着され前記延長シャフトが挿入可能なシール部と、を具備する。

そして、パージラインより窒素ガスが供給されている状態で、シール部に延長シャフトが挿入されることで弁スプールが気密に封止され、該弁スプール内のバウンダリが確保されるので、バウンダリを確保しつつ前記貫通孔を穿設可能であり、過酷事故等により穿孔該当内部に高線量物質が存在した場合であっても、高線量物質を外部に放出させることなく穿孔作業を行うことができるという優れた効果を発揮することができる。

特開２０１６−７９５７１号公報

ところで、上記遠隔穿孔装置は、移動台車に隔離装置（弁スプール等）や穿孔装置を搭載し、穿孔対象物（ペネトレーションの閉止板）に近付いて穿孔作業を行う。しかしながら、移動台車が走行する床は、設計図通りの平面であるとは限らない。このため、穿孔対象物に近付いた後、移動台車に搭載した隔離装置及び穿孔装置の高さを遠隔操作によって調整する必要があるが、穿孔装置は隔離装置に片持ち支持状態で連結されており、撓み（垂れ）が発生し易く、隔離装置に対する追従性が悪いという問題がある。当該撓みが発生すると、例えば、穿孔装置の先端に装着される回転刃が、穿孔対象物に対して垂直に当たらず、刃が欠けてしまう等の懸念がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、遠隔操作による穿孔作業をより確実に行うことができる遠隔穿孔装置の提供を目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、移動台車と、前記移動台車に搭載された隔離装置と、前記隔離装置に片持ち支持状態で連結された穿孔装置と、前記穿孔装置の重さを相殺しつつ、前記穿孔装置を吊下げ支持する吊下げ装置と、を有する、ことを特徴とする遠隔穿孔装置を採用する。

また、本発明においては、前記吊下げ装置は、ワイヤ下端に吊下げた物品の重さを相殺するワイヤ巻取式のバランサーである、という構成を採用する。

また、本発明においては、前記移動台車は、前記隔離装置の高さを３点で調整する高さ調整装置を有する、という構成を採用する。

また、本発明においては、前記移動台車は、駆動源としてエアモーターを有する、という構成を採用する。

また、本発明においては、前記エアモーターは、前記移動台車の後方に設けられており、前記移動台車の前方には、旋回不能な固定キャスターが設けられ、前記移動台車の後方には、旋回可能なフリーキャスターが設けられている、という構成を採用する。

本発明では、穿孔装置の重さを相殺しつつ、該穿孔装置を吊下げ支持する吊下げ装置を設けることで、隔離装置に片持ち支持状態で連結された穿孔装置の隔離装置に対する追従性を上げることができる。これにより、隔離装置の高さを調整したときの穿孔装置の撓み（垂れ）を抑制でき、穿孔対象物に対して穿孔装置の回転刃を垂直に当てて確実な穿孔作業を行うことが可能となる。
したがって、本発明によれば、遠隔操作による穿孔作業をより確実に行うことができる。

本発明の実施形態における遠隔穿孔装置を示す側断面図である。 本発明の実施形態における遠隔穿孔装置における高さ調整装置のジャッキボルトの配置を示す平面図である。 本発明の実施形態における遠隔穿孔装置の吊下げ装置の作用を説明する説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために、例を挙げて説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明に用いる図面は、本発明の特徴を分かりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、本発明の特徴を分かりやすくするために、便宜上、省略した部分がある。

図１は、本発明の実施形態における遠隔穿孔装置１を示す側断面図である。
本実施形態の遠隔穿孔装置１は、遠隔操作によって、原子炉建屋内において床２の上を走行し、壁３に設けられたペネトレーション４（管部）を閉止している閉止板５（穿孔対象物）に、貫通孔を形成する穿孔作業を行うものである。この遠隔穿孔装置１は、移動台車１０と、隔離装置２０と、穿孔装置３０と、吊下げ装置４０と、クランプ装置５０と、を有する。
なお、以下の説明では、移動台車１０の走行方向を基準に、前後、左右、上下方向を規定して説明する。すなわち、移動台車１０の走行方向を前後方向とし、移動台車１０がペネトレーション４に向かう方向を前とし、遠ざかる方向を後とする。そして、該前後方向と直交する水平方向を左右方向とし、前後、左右方向と直交する鉛直方向を上下方向とする。

移動台車１０は、前方台車１１と、後方台車１２とが連結されたものである。前方台車１１には、隔離装置２０、クランプ装置５０が支持されている。後方台車１２には、吊下げ装置４０が支持されている。穿孔装置３０は、隔離装置２０に連結されると共に、吊下げ装置４０に吊下げ支持されており、前方台車１１と、後方台車１２に跨って支持されている。

前方台車１１の後方には、後方に突出した連結部材１３が設けられている。この連結部材１３には、上下方向に貫通する貫通孔が形成されており、後方台車１２の前方に設けられたエアシリンダ１４のロッド部が挿入可能な構成となっている。また、前方台車１１（移動台車１０の前方）には、旋回不能な固定キャスター１５が設けられている。一方、後方台車１２（移動台車１０の後方）には、旋回可能なフリーキャスター１６が設けられている。

移動台車１０は、走行ユニット１７を有し、その駆動源として、走行用エアモーター１７ａと、旋回用エアモーター１７ｂと、を有する。走行用エアモーター１７ａは、走行ユニット１７の２つの車輪を同じ方向に回転させて移動台車１０を走行させる。また、旋回用エアモーター１７ｂは、走行ユニット１７の２つの車輪を逆方向に回転させて移動台車１０を旋回させる。この走行ユニット１７は、後方台車１２（移動台車１０の後方）に設けられている。具体的には、走行ユニット１７は、固定キャスター１５の後方であって、フリーキャスター１６の前方に設けられている。このように、本実施形態の移動台車１０は、走行ユニット１７の走行用エアモーター１７ａと旋回用エアモーター１７ｂの回転を制御することにより、移動台車１０の前方を起点に、移動台車１０の後方を左右に振ることが可能な後輪駆動方式となっている。

また、後方台車１２には、外部制御装置と通信可能な制御ユニット１８が搭載されている。なお、通信方式は、有線または無線を問わない。制御ユニット１８は、遠隔穿孔装置１の各構成機器の動作を制御するものである。また、後方台車１２には、エアシリンダ１４や走行用エアモーター１７ａ及び旋回用エアモーター１７ｂ、後述するその他のエア駆動装置に、エアを供給する図示しないエアコンプレッサが搭載されている。

隔離装置２０は、移動台車１０の前方台車１１に搭載されている。隔離装置２０は、ペネトレーション４の閉止板５に貫通孔をあけるときの仮設バウンダリを構築するものである。すなわち、隔離装置２０は、閉止板５の表面５ａに気密に当接し、ペネトレーション４の内側に存在する高線量物質を含むガスを外部に排出させないようにするものである。この隔離装置２０は、フロントチャンバ２１（スプール）と、遠隔操作弁２２と、リアチャンバ２３と、を有する。

フロントチャンバ２１は、閉止板５の表面５ａに気密に密着する開口フランジ２１ａを有する。開口フランジ２１ａの閉止板５の表面５ａに当接する当接面には、気密性を高めるシール部材が設けられている。遠隔操作弁２２は、フロントチャンバ２１の後方に連結されると共に、その内部空間がフロントチャンバ２１の内部に連通している。この遠隔操作弁２２は、例えば、制御ユニット１８の制御の下に開閉する電動ボール弁である。なお、遠隔操作弁２２は、電動弁であっても電磁弁であってもよい。

リアチャンバ２３は、遠隔操作弁２２の後方に連結されると共に、その内部空間が遠隔操作弁２２の内部に連通している。フロントチャンバ２１、遠隔操作弁２２及びリアチャンバ２３は、後述する穿孔装置３０の本体部３１が水平方向（移動台車１０の前後方向）に挿入可能となるように水平方向に連結されている。リアチャンバ２３は、隔離装置２０に挿入された穿孔装置３０の本体部３１の芯出しをする芯出し部（突起部）を有する。

フロントチャンバ２１と遠隔操作弁２２は、遮蔽体２４を挟んでその前後に連結されている。フロントチャンバ２１は、遮蔽体２４の前方に配設され、遠隔操作弁２２は、遮蔽体２４の後方に配設されている。なお、前方台車１１（移動台車１０の前方）には、遠隔操作弁２２（及びリアチャンバ２３）の下方に配設された底部遮蔽体２５と、遠隔操作弁２２の上方に配設された天部遮蔽体２６と、遠隔操作弁２２の左右に配置された図示しない側部遮蔽体と、が設けられている。

遮蔽体２４には、前方に延びる前方フレーム２４ａと、後方に延びる後方フレーム２４ｂとが接続されており、それぞれのフレームが前方台車１１（移動台車１０の前方）に設けられた高さ調整装置２７によって支持されている。高さ調整装置２７は、複数のジャッキボルト２８を有している。ジャッキボルト２８は、駆動源としてエアモーターを有し、該エアモーターにて図示しないウォーム機構を駆動させることで、遮蔽体２４を介して隔離装置２０を上下に移動させる構成となっている。

図２は、本発明の実施形態における遠隔穿孔装置１における高さ調整装置２７のジャッキボルト２８の配置を示す平面図である。
図２に示すように、高さ調整装置２７は、隔離装置２０（遮蔽体２４）の高さを３点で調整する構成となっている。具体的に、ジャッキボルト２８は、遮蔽体２４の前方に２つ配設されると共に、遮蔽体２４の後方に１つ配設され、平面視で二等辺三角形状に配設されている。

図１に戻り、穿孔装置３０は、隔離装置２０に片持ち支持状態で連結されている。この穿孔装置３０は、本体部３１と、回転刃３２と、移動装置３３と、連結装置３４と、を有する。連結装置３４は、連結管３４ａと、トグルクランプ３４ｂと、エアシリンダ３４ｃと、を有する。連結管３４ａは、リアチャンバ２３の後方に連結されると共に、その内部空間がリアチャンバ２３の内部に連通している。連結管３４ａの後端部には、本体部３１が挿入可能なシール部３４ａ１が設けられ、隔離装置２０及び連結管３４ａの内部のバウンダリ（気密空間）が確保される。

トグルクランプ３４ｂは、連結管３４ａの外周に複数設けられ、連結管３４ａの前端部のフランジと、リアチャンバ２３の後端部のフランジとを挟み込んで、連結管３４ａとリアチャンバ２３とを連結するものである。エアシリンダ３４ｃは、トグルクランプ３４ｂの取手部と対向して設けられており、トグルクランプ３４ｂの取手部をそのロッド部で押し込むことで、遠隔操作により、隔離装置２０との連結状態を解除可能とさせるものである。

本体部３１は、少なくとも隔離装置２０よりも長く延びる長尺形状を有し、その先端に回転刃３２が配設されている。すなわち、本体部３１は、隔離装置２０の内部を通って、その先端（回転刃３２）が閉止板５にアクセス可能な長さを有している。本実施形態の回転刃３２は、ホールソーであり、図示しないモーターによって本体部３１の中心軸を中心に回転する構成となっている。

移動装置３３は、本体部３１を隔離装置２０に対して前後方向に相対移動させるものである。この移動装置３３は、連結管３４ａに接続されたガイドロッド３３ａを有する。ガイドロッド３３ａには、本体部３１の後端部に接続されたスライダ３３ｂが係合している。このガイドロッド３３ａは、本体部３１の周りに複数配設されており、それらの後端部は、支持板３３ｅに接続されている。

移動装置３３は、ボールねじ機構により、本体部３１を移動させる構成となっており、ねじ軸３３ｃと、ナット３３ｄと、を有する。ねじ軸３３ｃは、前端部が連結管３４ａに回転自在に支持され、後端部が支持板３３ｅに回転自在に支持されている。ナット３３ｄは、ねじ軸３３ｃに対して相対回転可能に係合すると共に、本体部３１の後端部に接続されている。ねじ軸３３ｃは、図示しないモーターに接続されており、ナット３３ｄに対して相対的に回転することにより、本体部３１を前後方向に移動させる構成となっている。

吊下げ装置４０は、隔離装置２０に片持ち支持状態で連結された穿孔装置３０の重さを相殺しつつ、穿孔装置３０を吊下げ支持するものである。本実施形態の吊下げ装置４０は、ワイヤ４１下端に吊下げた物品の重さを相殺するワイヤ巻取式のバランサーである。この吊下げ装置４０は、内部に設けたスプリング（ゼンマイ）の張力を利用することで吊下げた物品の重さをゼロに近付け、軽い力で上下に操作できるようにしたものであり、任意の高さでバランスが取れるような構成となっている。

吊下げ装置４０は、引っ掛けワイヤ４２を介して、後方台車１２に逆さ吊りされている。この吊下げ装置４０は、２台設けられており、本体部３１の前方と後方とを支持している。具体的に、連結管３４ａの後端上部と支持板３３ｅの上部との間には、吊バー４４が架設されており、この吊バー４４には、２つの吊ピース４３が取り付けられている。そして、吊ピース４３のそれぞれには、プーリー４５を介して、それぞれ別の吊下げ装置４０のワイヤ４１が接続されている。

クランプ装置５０は、閉止板５が取り付けられたペネトレーション４のフランジ部を把持するものであり、遠隔穿孔装置１の前方に設けられている。クランプ装置５０は、リンク機構５１と、車輪部５２と、押付機構５３と、を有する。リンク機構５１は、図示しないエアシリンダの駆動によって、ペネトレーション４のフランジ部の背面側に展開可能に構成されている。車輪部５２は、リンク機構５１に設けられ、ペネトレーション４と当接する。押付機構５３は、リンク機構５１がペネトレーション４のフランジ部の背面側に展開した状態で、隔離装置２０のフロントチャンバ２１の開口フランジ２１ａを閉止板５に押し付けるものである。

上記構成の遠隔穿孔装置１による穿孔作業は、外部制御装置からの遠隔操作により、概略、次のように行われる。先ず、走行ユニット１７を駆動させて、遠隔穿孔装置１をペネトレーション４に近付ける。次に、高さ調整装置２７を駆動させ、隔離装置２０の開口フランジ２１ａが閉止板５の規定の高さに当接するように高さ調整する。次に、クランプ装置５０のリンク機構５１を展開させた後に、押付機構５３を駆動させ、高さ調整した開口フランジ２１ａを閉止板５の表面５ａに押し付ける。

その後、遠隔操作弁２２を開くと共に、移動装置３３を駆動させ、穿孔装置３０の本体部３１を隔離装置２０の内部に挿入する。次に、本体部３１の先端部に設けた回転刃３２を回転させ、フロントチャンバ２１を介して閉止板５にアクセスし、閉止板５に貫通孔を形成する。閉止板５に貫通孔を形成したら、移動装置３３を駆動させ、本体部３１を後退させると共に、遠隔操作弁２２を閉じる。

その後、作業を終えた穿孔装置３０を離脱させるべく、連結装置３４のエアシリンダ３４ｃを駆動させ、トグルクランプ３４ｂの取手部を押し込み、隔離装置２０と穿孔装置３０との連結を解除する。また、前方台車１１と後方台車１２との連結を解除するべく、エアシリンダ１４を駆動させ、連結部材１３からロッド部を引き抜く。その後、走行ユニット１７を駆動させ、後方台車１２と共に穿孔装置３０を離脱させる。

穿孔装置３０が離脱したら、残された隔離装置２０（及び遮蔽体２４）に、例えば、ペネトレーション４の内部を調査する調査装置や、ペネトレーション４の内部の堆積物を除去する除去装置等を連結することで、バウンダリを確保しつつ、ペネトレーション４の内部で、所定の作業を行うことができる。

図３は、本発明の実施形態における遠隔穿孔装置１の吊下げ装置４０の作用を説明する説明図である。なお、図３（ａ）は、高さ調整前、図３（ｂ）は、高さ調整時の様子を示す。
上述したように、遠隔穿孔装置１は、移動台車１０に隔離装置２０や穿孔装置３０を搭載し、ペネトレーション４の閉止板５に近付いて穿孔作業を行う。しかしながら、移動台車１０が走行する床２（図１参照）は、設計図通りの平面であるとは限らない。このため、ペネトレーション４に近付いた後、移動台車１０に搭載した隔離装置２０及び穿孔装置３０の高さを遠隔操作によって調整する必要がある。

遠隔穿孔装置１は、移動台車１０と、移動台車１０に搭載された隔離装置２０と、隔離装置２０に片持ち支持状態で連結された穿孔装置３０と、を有する。このように、穿孔装置３０は、隔離装置２０に片持ち支持状態で連結されており、撓み（垂れ）が発生し易く（図３（ｂ）の二点鎖線参照）、このままでは、本体部３１の先端に装着される回転刃３２が、閉止板５の表面５ａに対して垂直に当たらず、刃が欠けてしまう等の懸念がある。

そのため、本実施形態では、穿孔装置３０の重さを相殺しつつ、該穿孔装置３０を吊下げ支持する吊下げ装置４０を設けている。吊下げ装置４０は、吊下げた物品の重さをゼロに近付けるため、穿孔装置３０を軽い力で上下に操作でき、隔離装置２０に対する追従性を上げることができる。これにより、隔離装置２０の高さを調整したときの穿孔装置３０の撓み（垂れ）を抑制でき、穿孔対象物に対して穿孔装置３０の回転刃を垂直に当てて確実な穿孔作業を行うことが可能となる。したがって、本実施形態によれば、遠隔操作による穿孔作業をより確実に行うことができる。

また、本実施形態の吊下げ装置４０は、ワイヤ４１下端に吊下げた物品の重さを相殺するワイヤ巻取式のバランサーである。この構成によれば、内部に設けたスプリング（ゼンマイ）の張力を利用することで吊下げた物品の重さをゼロに近付けることができ、任意の高さでバランスが取れるため、別途駆動源が必要とならず、遠隔穿孔装置１の小型化、軽量化、及び電気配線及びエア供給配管の敷設の簡単化に寄与できる。

また、本実施形態においては、移動台車１０は、図２に示すように、隔離装置２０の高さを３点で調整する高さ調整装置２７を有する。この構成によれば、最小のジャッキボルト２８の設置数で、上下方向だけでなく、前後方向及び左右方向の傾きを調整でき、床２がどのような起伏状態であっても、隔離装置２０の開口フランジ２１ａを閉止板５の表面５ａに密着させることができる。

また、本実施形態の移動台車１０は、図１に示すように、駆動源として走行用エアモーター１７ａ及び旋回用エアモーター１７ｂを有する。このように、各駆動部をエア駆動に統一することで、遠隔穿孔装置１の小型化、軽量化に寄与できる。さらに、走行ユニット１７は、移動台車１０の後方に設けられており、移動台車１０の前方には、旋回不能な固定キャスター１５が設けられ、移動台車１０の後方には、旋回可能なフリーキャスター１６が設けられているため、移動台車１０は、前方を起点としてその後方を容易に振れるため、走行用エアモーター１７ａ及び旋回用エアモーター１７ｂの計２台で、重量物を搭載した移動台車１０を容易に移動させることができる。

このように、上述の本実施形態によれば、移動台車１０と、移動台車１０に搭載された隔離装置２０と、隔離装置２０に片持ち支持状態で連結された穿孔装置３０と、穿孔装置３０の重さを相殺しつつ、穿孔装置３０を吊下げ支持する吊下げ装置４０と、を有する、という構成を採用することによって、遠隔操作による穿孔作業をより確実に行うことができる遠隔穿孔装置１が得られる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態では、吊下げ装置４０としてワイヤ巻き取り式のバランサーを例示したが、吊下げ装置４０としてスプリング等のバネ部材を採用し、当該バネ部材で穿孔装置３０の重さを相殺しつつ、穿孔装置３０を吊下げ支持する構成を採用してもよい。

また、例えば、上記実施形態では、穿孔装置３０の回転刃３２としてホールソーを例示したが、回転刃３２としてドリルを採用してもよい。

また、例えば、上記実施形態では、穿孔対象物としてペネトレーション４の閉止板５を例示したが、本発明の穿孔対象物は、この閉止板５に限らないのは言うまでもない。

１ 遠隔穿孔装置
１０ 移動台車
１５ 固定キャスター
１６ フリーキャスター
１７ 走行ユニット
１７ａ 走行用エアモーター（エアモーター）
１７ｂ 旋回用エアモーター（エアモーター）
２０ 隔離装置
２７ 高さ調整装置
３０ 穿孔装置
４０ 吊下げ装置

Claims (5)

1. 移動台車と、
   前記移動台車に搭載された隔離装置と、
   前記隔離装置に片持ち支持状態で連結された穿孔装置と、
   前記穿孔装置の重さを相殺しつつ、前記穿孔装置を吊下げ支持する吊下げ装置と、を有し、
   前記移動台車は、
   前記隔離装置を搭載する前方台車と、
   前記吊下げ装置を搭載し、前記前方台車に対して遠隔操作で離脱可能な後方台車と、を有し、
   前記穿孔装置は、前記隔離装置に対して遠隔操作で連結解除可能な連結装置を有する、ことを特徴とする遠隔穿孔装置。
2. 前記吊下げ装置は、ワイヤ下端に吊下げた物品の重さを相殺するワイヤ巻取式のバランサーである、ことを特徴とする請求項１に記載の遠隔穿孔装置。
3. 前記前方台車は、前記隔離装置の高さを３点で調整する高さ調整装置を有する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の遠隔穿孔装置。
4. 前記後方台車は、駆動源としてエアモーターを有する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の遠隔穿孔装置。
5. 前記前方台車には、旋回不能な固定キャスターが設けられ、
   前記後方台車には、旋回可能なフリーキャスターが設けられている、ことを特徴とする請求項４に記載の遠隔穿孔装置。

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