以下に、本開示に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
例えば、加圧水型原子炉(PWR:Pressurized Water Reactor)において、原子炉容器は、内部に炉内構造物が設けられ、原子炉容器上部ふたで塞がれている。炉内構造物は、原子炉燃料の支持やその他諸目的のために使用される。原子炉燃料は、所定の燃焼を終えれば使用済燃料として原子炉容器から搬出されるが、原子炉容器上部ふたや炉内構造物は原子炉燃料と共に交換されない。これは、原子炉容器上部ふたや炉内構造物が、元々原子炉燃料のように燃焼が終了すれば取り替えられるべきものではなく、恒久的な構成部材として長期の耐久性を持たせて設計製作されたものだからである。ところが、数十年の長期使用において、設計時には想定しなかった事態が発生したり、設計上の使用期間を越えて原子炉の運転を継続したりする場合、安全性を維持するために当該原子炉容器上部ふたや炉内構造物を新品に取り替えることが望ましい場合がある。
原子炉容器上部ふたや炉内構造物は、原子炉容器が配置されている格納容器の内部において、起立された円筒状の保管容器に収納される。そして、原子炉容器上部ふたや炉内構造物が収納された保管容器を起立状態から横倒し状態として格納容器の出入口から搬出される。また、原子炉容器上部ふたや炉内構造物は、保管容器に収納されて横倒し状態で格納容器の出入口から搬入される。そして、保管容器を横倒し状態から起立状態として、原子炉容器上部ふたや炉内構造物が取り出される。
このような、原子炉容器上部ふたや炉内構造物が収納された保管容器を起立状態から横倒し状態にしたり、横倒し状態から起立状態としたりする反転を行うため、格納容器の上部に既に設置されているポーラクレーン(揚重設備)を用いることが検討されている。ポーラクレーンは、格納容器の周状にレールが敷設され、レール上に径方向にガータが設けられている。ガータは、その上にトロリーが設置されている。トロリーに、巻上装置が設置されている。
しかし、例えば、原子炉容器上部ふたが収納された保管容器は、例えば、220t程の重量物であり、ポーラクレーンの定格荷重は170t程であって、保管容器を反転させるときに、ポーラクレーンの定格荷重を超えるおそれがある。
本実施形態の重量物の反転方法および重量物の反転作業支援装置は、重量物が揚重設備の定格荷重を超える荷重であっても、揚重設備を新たに設置せず、揚重設備の定格荷重を超えることなく重量物を安全にハンドリングするためのものである。
以下、本実施形態の重量物の反転方法および重量物の反転作業支援装置について説明する。
図1は、本実施形態に係る重量物の反転方法を実施する構成を示す図である。図2は、本実施形態に係る重量物の反転方法を実施する構成を他方向から視た図である。
本実施形態に係る重量物の反転方法を実施する構成は、図1および図2に示すように、重量物1を反転するため、受台2と、ポーラクレーン3と、補助ワイヤ4A,4Bと、第一荷重センサ5と、第二荷重センサ6と、第三荷重センサ7と、角度センサ8と、を有する。
重量物1は、反転支点1a、吊点1b、補助点1c,1dを有している。反転支点1aは、重量物1が反転する際の回転中心であり、重量物1の下端の一側に設けられている。反転支点1aは、重量物1と受台2とを接合する軸Sで構成されている。また、反転支点1aは、安定して重量物1を反転させるため、上記軸Sの延在方向で複数箇所(例えば、図2に示す2箇所)または上記軸Sの延在方向で連続して設けられている。吊点1bは、ポーラクレーン3により吊り上げる部分であり、図1に示すように、反転支点1aに対して重量物1の設計重心Gを間にした直線L上に配置されるように重量物1の上部の他側に設けられている。吊点1bは、本実施形態では、アイプレートなどで構成されて1箇所に設けられている。吊点1bと反転支点1aとを配置する直線Lは、図2に示すように、反転支点1aをなす軸Sに直交して重量物1の重心Gを通過する。なお、吊点1bは、反転支点1aをなす軸Sと平行に複数箇所に設けられ、それぞれにポーラクレーン3が連結されるように構成されていてもよい。補助点1c,1dは、それぞれ補助ワイヤ4A,4Bが固定される部分である。
ここで、設計重心Gは、設計上の重心Gである。設計重心Gの位置(設計重心位置ともいう)は、重量物1の円筒形状の製作精度が高いことからほとんど設計通り円筒の中心にあると評価される。
受台2は、基部2aと、反転支点部2bと、支持部材2cと、車輪2dと、を有している。基部2aは、床Fに沿って配置されるもので、重量物1を支持ための基板を構成する。反転支点部2bは、反転支点1aを一部構成するもので、反転支点1aを構成する軸Sを基部2aに対して支持する。反転支点部2bは、基部2aの基板上に突出するもので、軸Sが貫通される。重量物1は、反転支点1aを構成する板部材を有し、この板部材に軸Sが貫通される。従って、重量物1は、反転支点1aである軸Sを中心に回転可能に受台2に支持され、これにより反転できるように構成されている。支持部材2cは、図1に示すように、反転支点部2bと共に重量物1を起立状態として基部2aに対して支持する。支持部材2cは、基部2aおよび重量物1に対して着脱が可能に設けられており、重量物1を起立状態で支持する一方で、重量物1の支持を解除して地切りする。車輪2dは、基部2aの基板の下側に取り付けられて床Fの上を転動可能に設けられ、受台2を床F上で横移動可能とする。車輪2dによる受台2の移動方向は、図1に矢印Dで示し、重量物1が反転する方向であって反転の中心である軸Sに対して直交し床Fに平行な方向である。受台2の横移動は、移動方向Dに横引ワイヤ(図示省略)が固定され、この横引ワイヤをレバーブロック(登録商標)などの牽引装置により引くことで行える。
ポーラクレーン3は、揚重設備であって、上述したように格納容器の上部に設置されている。ポーラクレーン3は、図1では、レールが省略され、ガータ3aと、トロリー3bと、巻上装置3cと、巻き上げ装置から吊り下げられるフック3dと、が示されている。ガータ3aは、図示しないレールに沿って格納容器の周状に旋回移動する。トロリー3bは、レール上に径方向に設けられたガータ3aに沿って移動する。本実施形態において、ガータ3aは、トロリー3bを、巻上装置3cおよびフック3dと共に、重量物1が反転する方向であって反転の中心である軸Sに対して直交し床Fに平行な移動方向Dに移動するように配置される。または、トロリー3bのガータ3a上での走行と、ガータ3aの旋回を組み合わせても、重量物1が反転する方向であって反転の中心である軸Sに対して直交し床Fに平行な移動方向Dへトロリー3bを移動することが可能である。
補助ワイヤ4A,4Bは、重量物1に対し反転方向Rと反転反対方向R’とにそれぞれ一端が固定され、他端が固定側であって図1では床Fに固定される。反転方向Rとは、重量物1が反転する方向であり、反転支点1aである軸Sを中心とした回転方向である。反転反対方向R’とは反転方向Rの反対方向である。補助ワイヤ4A,4Bは、一端が、重量物1の反転方向Rと反転反対方向R’とにそれぞれ設けられたアイプレートに固定される。具体的に、補助ワイヤ4Aは、一端が重量物1の反転する側である反転側に設けられた補助点1cをなすアイプレートに固定される。また、補助ワイヤ4Bは、一端が重量物1の反転側とは相反する反転反対側に設けられた補助点1dをなすアイプレートに固定される。なお、本実施形態では、補助点1dをなすアイプレートが、吊点1bをなすアイプレートと同じとして示している。なお、補助点1c,1dは、図2に示すように、反転方向R(移動方向D)に向かって視たときに直線L上に配置される。また、補助ワイヤ4A,4Bは、他端側に補助ワイヤ4A,4Bを引っ張ったり緩めたりするレバーブロックなどの牽引装置4Aa,4Baが取り付けられ、緊張される。本実施形態において、補助ワイヤ4A,4Bの耐荷重は、それぞれ15t程度で計30t程度としている。
第一荷重センサ5は、重量物1の吊点1bとポーラクレーン3のフック3dとの間に設けられ、ポーラクレーン3に掛かる荷重を計測する。第一荷重センサ5は、例えば、ロードセルで構成される。第一荷重センサ5で計測された荷重は、作業監視者が確認する。また、第一荷重センサ5で計測された荷重は、作業監視者などに知らせるために、例えば、後述する作業支援装置の制御部10に出力される。
第二荷重センサ6は、補助ワイヤ4Aの他端側で牽引装置4Aaとの間に設けられ、補助ワイヤ4Aに掛かる荷重を計測する。第二荷重センサ6は、例えば、ロードセルで構成される。第二荷重センサ6で計測された荷重は、作業監視者が確認する。また、第二荷重センサ6で計測された荷重は、作業監視者などに知らせるために、例えば、後述する作業支援装置の制御部10に出力される。
第三荷重センサ7は、補助ワイヤ4Bの他端側で牽引装置4Baとの間に設けられ、補助ワイヤ4Bに掛かる荷重を計測する。第三荷重センサ7は、例えば、ロードセルで構成される。第三荷重センサ7で計測された荷重は、作業監視者が確認する。また、第三荷重センサ7で計測された荷重は、作業監視者などに知らせるために、例えば、後述する作業支援装置の制御部10に出力される。
角度センサ8は、重量物1に設けられ、重量物1が反転した角度を計測する。角度センサ8は、傾斜センサや加速度センサやジャイロセンサなどで構成される。角度センサ8で計測された角度は、作業監視者が確認する。また、角度センサ8で計測された角度は、作業監視者などに知らせるために、例えば、後述する作業支援装置の制御部10に出力される。
図3は、本実施形態に係る重量物の反転方法のフローチャートである。
本実施形態の重量物の反転方法は、図3に示すように、真重心位置を推定し(ステップS1)、重量物1を反転する(ステップS2)。真重心位置とは、設計重心Gの位置は、設計上の位置であり、実際の真重心の位置がずれている可能性がある。従って、ステップS1で真重心位置を推定してから、ステップS2で重量物1の反転を実施する。なお、本実施形態では、設計重心Gの位置は、上述したように重量物1の円筒形状の製作精度が高いことからほぼ円筒の中心にあり、真重心位置もほぼ円筒の中心に存在すると評価できることから、円筒が立って中心軸が鉛直方向に延在する起立状態において、真重心位置は、中心軸に沿って上下方向にずれる傾向にある。このため、本実施形態では、中心軸から外れるずれを無視する。
図4は、本実施形態に係る重量物の反転方法の真重心位置を推定するフローチャートである。図5は、本実施形態に係る重量物の反転方法の真重心位置を推定する手法を示す図である。
ステップS1の真重心位置を推定する工程は、図4に示すように、ポーラクレーン3に第一荷重センサ5を取り付け、重量物1の吊点1bに接続する(ステップS11)。この際、ポーラクレーン3の巻上装置3cのワイヤは鉛直とする。次に、受台2に横引ワイヤを取り付ける(ステップS12)。これにより、受台2を横移動可能とする。次に、重量物1の各補助点1c,1dに補助ワイヤ4A,4Bを取り付ける(ステップS13)。次に、重量物1に角度センサ8を取り付ける(ステップS14)。次に、ポーラクレーン3により重量物1を少し傾け支持部材2cを取り外して地切りする(ステップS15)。これにより、重量物1は、反転支点1aにて支持される。次に、ポーラクレーン3の巻上装置3cを予め決めた長さ分巻き上げる(ステップS16)。予め決めた長さとは、検討により決めた長さであって図5において各ステップ数で均等な長さである。そして、ポーラクレーン3の巻上装置3cを巻き上げると、重量物1が反転支点1aを中心に傾く。次に、受台2を横移動させポーラクレーン3の巻上装置3cのワイヤを鉛直にする(ステップS17)。重量物1が反転支点1aを中心に傾くことで、巻上装置3cのワイヤも傾くので、これを鉛直に戻す。ここで、ポーラクレーン3の第一荷重センサ5の値および角度センサ8の値を記録する(ステップS18)。即ち、ステップS16からS17にて、図5に示すように、1ステップ分だけ重量物1を反転させ、このときの第一荷重センサ5の値および角度センサ8の値を記録する。次に、ステップS16からS18を繰り返す(ステップS19)。ステップS19では、図5に示す各ステップ数において重量物1を所定の反転角度まで反転させて第一荷重センサ5の値および角度センサ8の値を記録する。所定の反転角度は、図5に示す最終ステップ数15であり、設計重心位置からの真重心位置のずれ量を推定する角度である。所定の反転角度は、事前の検討により決定したもので、ポーラクレーン3の定格荷重を超えることのない角度であって、真重心位置が反転支点1aの上を越えない角度であり、本実施形態では角度Aとする。最後に、設計重心位置からの真重心位置のずれ方向およびずれ量を推定する(ステップS20)。
ステップS20の真重心位置のずれ方向およびずれ量の推定は、図5に示すデータに基づいて行う。図5は、重量物1の重量や設計重心位置から当該設計重心位置に対して真重心位置のずれが無い破線で示す基準ライン(真重心位置=設計重心位置)に対し、真重心位置のずれ方向とずれ量を示した基準データである。この図5において、記録した第一荷重センサ5の値が基準ラインより下回ると真重心位置が設計重心位置から上側にずれ、記録した第一荷重センサ5の値が基準ラインより下回ると真重心位置が設計重心位置から上側にずれていることを示す。また、○でプロットしたラインは、真重心位置が設計重心位置よりも250mm上側にずれた基準データ(真重心位置=設計重心位置+250mm)である。□でプロットしたラインは、真重心位置が設計重心位置よりも500mm上側にずれた基準データ(真重心位置=設計重心位置+500mm)である。×でプロットしたラインは、真重心位置が設計重心位置よりも250mm下側にずれた基準データ(真重心位置=設計重心位置-250mm)である。◆でプロットしたラインは、真重心位置が設計重心位置よりも500mm下側にずれた基準データ(真重心位置=設計重心位置-500mm)である。各基準データは、以下の図6で示す水平距離a,bの比率を真重心位置のずれ量に応じて変えることで算出する。また、図6で示す水平距離a,bの比率を真重心位置のずれ量に応じて変えることで、様々なずれ量に応じた0°から90°の反転角度の範囲で吊点1bに掛かる荷重を算出する。そして、ステップS16からS19で記録した値と各基準データとの比較により真重心位置のずれ方向およびずれ量を推定する。
図6は、本実施形態に係る重量物の反転方法の真重心位置に応じた補助ワイヤに掛かる力の考え方を示す図である。
図6では、設計重心Gが反転支点1aの鉛直方向の直線上を跨いだ後の反転角度(例えば、ここでは40°から45°付近)の状態で、補助ワイヤ4A,4Bに掛かる荷重の検討を行った。
M:重心(設計重心、真重心)の垂直方向のモーメント
P:ポーラクレーンに掛かる荷重
a:重心Gと吊点1bとの水平距離
b:重心Gと反転支点1aとの水平距離
c:補助ワイヤ4Aと反転支点1aとの最短距離
d:補助ワイヤ4Bと反転支点1aとの最短距離
α:補助ワイヤ4Bの水平に対する角度
β:補助ワイヤ4Aの水平に対する角度
(1)設計重心位置に対して真重心位置のずれが無い場合
M×b=P×(a+b)
この場合、反転支点1aおよび吊点1bが設計重心Gと共に直線L上に配置されていることから、水平距離a,bの比率を常に維持しながら、反転支点1aと吊点1bとに一定の荷重が掛かって反転でき、ここでは補助ワイヤ4A,4Bを用いないとしている。
(2)設計重心位置に対して真重心位置が上側にずれている場合
この場合、真重心位置のずれ量に応じたポーラクレーン3に掛かる荷重の算出において、ポーラクレーン3に定格荷重以上の荷重が掛かるおそれがある。
そこで、ポーラクレーン3に定格荷重以上の荷重が掛かるおそれがあるときに、補助ワイヤ4A,4Bで補助を行う。
このときをP=0とすると、
M×b+Ta×c=Tb×d
補助ワイヤ4A,4Bに掛かる荷重を軽減するため、c,dを極力長く取れるようにα,βを小さくするように考慮する。
真重心位置が設計重心位置より上側にずれていた場合、反転支点1aから真重心との間の水平距離b、および真重心から吊点1bとの間の水平距離aについて、水平距離aが小さく水平距離bが大きくなる。このため、真重心が反転支点1aの鉛直方向の直線上を跨いだ後、補助ワイヤ4Bに掛かる荷重が大きくなることから、ポーラクレーン3により補助する。この補助を実施する範囲は、例えば、真重心位置のずれ量が500mmであった場合、反転角度gから反転角度Eの範囲をポーラクレーン3による補助分担とする(図7参照)。
(3)設計重心位置に対して真重心位置が下側にずれている場合
この場合、ポーラクレーン3にはほとんど荷重が掛からない。
M×b+Ta×c=P×(a+b)+Tb×d
真重心位置が設計重心位置より下側にずれていた場合、反転支点1aから真重心との間の水平距離b、および真重心から吊点1bとの間の水平距離aについて、水平距離aが大きく水平距離bが小さくなる。このため、真重心が反転支点1aの鉛直方向の直線上を跨ぐ前、補助ワイヤ4Aに掛かる荷重が大きくなることから、ポーラクレーン3により補助する。この補助を実施する範囲は、例えば、真重心位置のずれ量が500mmであった場合、反転角度Aから反転角度fの範囲をポーラクレーン3による補助分担とする(図7参照)。
図7は、本実施形態に係る重量物の反転方法の反転作業計画を示す図である。
吊点1bの下側に設計重心Gが位置する、つまり反転支点1aの上側に設計重心Gが位置すると、反転方向で荷重が入れ替わることで、ポーラクレーン3への荷重の掛かりかたが不安定な状態となる。このため、この対策を講じる必要がある。また、設計重心位置に対して真重心位置のずれがある場合、反転と共に反転支点1aから真重心との間と、真重心から吊点1bとの間の水平距離比が設計重心位置のときと比較して変化するため、ポーラクレーン3に掛かる荷重もそれに従い変化し、ポーラクレーン3に過度な荷重が掛かる。このため、この対策も講じる必要がある。
設計重心位置に対して真重心位置のずれが無い場合、反転支点1aの上に重心(設計重心G)がきたときのみ不安定な状態となる。従って、反転支点1aの上に重心(設計重心G)がきたときは、補助ワイヤ4A,4Bにより荷重変化を補助する。なお、本実施形態では、補助ワイヤ4A,4Bにより荷重変化を補助する範囲を、反転支点1aの上に重心(設計重心G)がきたときを含み安全を考慮して反転角度Bから反転角度Cの範囲とした。
横倒し時、真重心位置が設計重心位置より上側にずれていた場合、反転と共に吊点1bに掛かる荷重は小さくなり、反転支点1aに掛かる荷重が大きくなる。また、真重心位置のずれ量により異なるが、反転角度がある角度になると反転支点1aに100%荷重が掛かり、一気に反転が進むように荷が不安定な状態となる。従って、ある角度の範囲において、補助ワイヤ4A,4Bにより荷重変化を補助する。ある角度は、反転支点1aの上に重心(真重心)がきたときを含み、真重心位置のずれ量が大きいほど大きい範囲となる。例えば、真重心位置のずれ量が500mmであった場合、ある角度は、安全を考慮して反転角度Aから反転角度Eの範囲とした。また、ある角度は、真重心位置のずれ量がゼロに近づくに連れて真重心位置のずれが無い場合の反転角度Bから反転角度Cの範囲に近づく。
横倒し時、真重心位置が設計重心位置より下側にずれていた場合、反転と共に吊点1bに掛かる荷重は大きくなり、反転支点1aに掛かる荷重が小さくなる。また、真重心位置のずれ量により異なるが、反転角度がある角度になると反転支点1aに100%荷重が掛かり、ポーラクレーン3のみでの反転が不可能となり地切ってしまうこととなる。従って、ある角度の範囲において、補助ワイヤ4A,4Bにより荷重変化を補助する。ある角度は、反転支点1aの上に重心(真重心)がきたときを含み、真重心位置のずれ量が大きいほど大きい範囲となる。例えば、真重心位置のずれ量が500mmであった場合、ある角度は、安全を考慮して反転角度Aから反転角度Dの範囲とした。また、ある角度は、真重心位置のずれ量がゼロに近づくに連れて真重心位置のずれが無い場合の反転角度Bから反転角度Cの範囲に近づく。
図8は、本実施形態に係る重量物の反転方法の反転手法のフローチャートである。図9は、本実施形態に係る重量物の反転方法の反転手法の工程図である。
図8および図9は、設計重心位置に対して真重心位置のずれが無い場合での反転手法を示す。設計重心位置に対して真重心位置のずれが無い場合、理論上は、吊点1b、反転支点1aに負荷する荷重は一定であるが、実際は、図9(d)のように、反転支点1aの鉛直方向の直線上を設計重心Gが跨いで通過するときが荷重が不安定な領域となる。このため、以下のような反転手法により重量物1の反転時の姿勢制御を行う。
反転開始から第一の所定角度までポーラクレーン3のみで反転を継続する(ステップS21、図9(a)-(b))。ここで、反転開始は、起立状態で反転角度0°である。また、第一の所定角度は、上記安全を考慮して反転角度Bである。また、反転開始から第一の所定角度までの間、図7に示すように、上述したポーラクレーン3の定格荷重を超えることのない反転角度Aまでは、ポーラクレーン(P/C)3により巻上装置3cのワイヤを所定長さ巻き上げて重量物1を吊り上げて反転を行い、反転角度Aから反転角度Bまでは、角度センサ8の値を監視しながら設定した管理角度ずつポーラクレーン3により小刻みに反転を行う。
次に、第一の所定角度になった時点で反転を停止し各補助ワイヤ4A,4Bを緊張させる(ステップS22)。そして、反転側の補助ワイヤ4Aを引き(ステップS23)、反転反対側の補助ワイヤを緩め(ステップS24)、このステップS23,S24を繰り返す(ステップS25、図9(c)-(e))。このとき、ポーラクレーン3の巻上装置3cのワイヤが緩まないように、ポーラクレーン3の第一荷重センサ5の値が0tにならないように監視する(ステップS26)。また、このとき、角度センサ8の値を監視しながら管理角度ずつ各補助ワイヤ4A,4Bにより小刻みに反転を行う。また、このとき、各補助ワイヤ4A,4Bの第二荷重センサ6および第三荷重センサ7により各補助ワイヤ4A,4Bに過剰な荷重が掛かっていないかを監視する。
次に、第二の所定角度になった時点でポーラクレーン3による反転に切り替え反転終了まで重量物1を反転させる(ステップS27、図9(f)-(g))。ここで、第二の所定角度は、上記安全を考慮して反転角度Cである。また、反転終了は横倒し状態で反転角度は90°である。また、第二の所定角度から反転終了までの間、図7に示すように、上述したポーラクレーン3の定格荷重を超えることのない反転角度Eまでは、角度センサ8の値を監視しながら管理角度ずつポーラクレーン3により小刻みに反転を行い、反転角度Eから反転終了まではポーラクレーン3の巻上装置3cのワイヤを所定長さ巻き上げて重量物1を吊り上げて反転を行う。なお、反転終了直前に、重量物1を反転支点1aと共に横倒し状態を支持する支持部材9を配置する。支持部材9は、受台2と同様に横移動が可能に構成され、受台2と共に重量物1を横移動させることができ、格納容器の出入口から搬出できる。
設計重心位置に対して真重心位置のずれが無い場合での反転手法において、図7に示すように、反転開始からポーラクレーン3の定格荷重を超えることのない反転角度Aまでは、ポーラクレーン3の巻上装置3cのワイヤが傾いてきたら、受台2を横移動してワイヤが鉛直になるように補正する。また、反転角度Aからポーラクレーン3の定格荷重を超えることのない反転角度Eまでは、ポーラクレーン3の巻上装置3cのワイヤが傾いてきたら、ポーラクレーン3のトロリー3bを横移動してワイヤが鉛直になるように補正する。また、反転角度Eから反転終了までは、ポーラクレーン3の巻上装置3cのワイヤが傾いてきたら、受台2を横移動してワイヤが鉛直になるように補正する。
図10は、本実施形態に係る重量物の反転方法の他の反転手法のフローチャートである。図11は、本実施形態に係る重量物の反転方法の他の反転手法の工程図である。
図10および図11は、真重心位置が設計重心位置より上側にずれていた場合での反転手法を示す。真重心位置が設計重心位置より上側にずれていた場合、図11(c)に示すように、反転支点1aの鉛直方向の直線上を真重心Gaが跨いで通過するときが、図9(d)で示す設計重心位置に対して真重心位置のずれが無い場合より早くに発生する。その発生位置は、図4に示すステップS20で真重心位置が設計重心位置より上側にずれていることの推定で分かる。ただし、ずれ量については定量的に推定できないため、以下のような反転手法により重量物1の反転時の姿勢制御を行う。
反転開始から第一の所定角度までポーラクレーン3のみで反転を継続する(ステップS31、図11(a)-(b))。ここで、反転開始は、起立状態で反転角度0°である。また、第一の所定角度は、上記安全を考慮して反転角度Aである。また、反転開始から第一の所定角度までの間、図7に示すように、上述したポーラクレーン3の定格荷重を超えることのない反転角度Aまでは、ポーラクレーン(P/C)3により巻上装置3cのワイヤを所定長さ巻き上げて重量物1を吊り上げて反転を行う。
次に、第一の所定角度になった時点で反転を停止し各補助ワイヤ4A,4Bを緊張させる(ステップS32)。そして、反転側の補助ワイヤ4Aを引き(ステップS33)、反転反対側の補助ワイヤ4Bを緩め(ステップS34)、このステップS33,S34を繰り返す(ステップS35、図11(c)-(e))。このとき、角度センサ8の値を監視しながら管理角度ずつ各補助ワイヤ4A,4Bにより小刻みに反転を行う。また、このとき、各補助ワイヤ4A,4Bの第二荷重センサ6および第三荷重センサ7により各補助ワイヤ4A,4Bに過剰な荷重が掛かっていないかを監視する。
そして、第二の所定角度になった時点でポーラクレーン3による反転に切り替え反転終了まで重量物1を反転させる(ステップS36、図11(f)-(g))。ここで、第二の所定角度は、上記安全を考慮して反転角度Eである。また、反転終了は横倒し状態で反転角度は90°である。また、第二の所定角度から反転終了までの間、ポーラクレーン3の巻上装置3cのワイヤを所定長さ巻き上げて重量物1を吊り上げて反転を行う。なお、反転終了直前に、重量物1を反転支点1aと共に横倒し状態を支持する支持部材9を配置する。支持部材9は、受台2と同様に横移動が可能に構成され、受台2と共に重量物1を横移動させることができ、格納容器の機器搬出入口から搬出できる。
ステップS32からS36の間、ステップS37からS41を実施する。まず、ポーラクレーン3の巻上装置3cのワイヤが緩まないように、ポーラクレーン3の第一荷重センサ5の値が0tから30tの範囲になるように監視する(ステップS37)。次に、第一の所定角度と第二の所定角度との間の第一の中間角度になった時点で反転を停止する(ステップS38)。ここで、第一の中間角度は、反転角度fであり、上側のずれ量500mmの場合に算出し、反転支点1aの鉛直方向の直線上を真重心Gaが跨いで通過する前の反転角度である。次に、各補助ワイヤ4A,4Bにより反転を行いつつ、ポーラクレーン3の巻上装置3cのワイヤが緩まないように、ポーラクレーン3の第一荷重センサ5の値が0tにならないように監視する(ステップS39)。そして、反転反対側の補助ワイヤ4Bの第三荷重センサ7の値の上昇により、真重心Gaが反転支点1aの鉛直方向の直線上を跨いで通過したことを確認する(ステップS40)。さらに、第一の所定角度と第二の所定角度との間の第二の中間角度を超えた時点で各補助ワイヤ4A,4Bにより反転を行いつつ、ポーラクレーン3により補助する(ステップS41)。第二の中間角度は、反転角度gであり、上側のずれ量500mmの場合に算出し、反転支点1aの鉛直方向の直線上を真重心Gaが跨いで通過する反転角度である。また、ステップS41において、ポーラクレーン3による補助(補助分担)は、ポーラクレーン3の第一荷重センサ5の値が50tから100tの範囲になるように監視する。その後、ステップS56まで、各補助ワイヤ4A,4Bにより反転を行いつつ、ポーラクレーン3による補助を行う。
真重心位置が設計重心位置より上側にずれていた場合での反転手法において、図7に示すように、反転開始からポーラクレーン3の定格荷重を超えることのない反転角度Aまでは、ポーラクレーン3の巻上装置3cのワイヤが傾いてきたら、受台2を横移動してワイヤが鉛直になるように補正する。また、反転角度Aからポーラクレーン3の定格荷重を超えることのない反転角度Eまでは、ポーラクレーン3の巻上装置3cのワイヤが傾いてきたら、ポーラクレーン3のトロリー3bを横移動してワイヤが鉛直になるように補正する。また、反転角度Eから反転終了までは、ポーラクレーン3の巻上装置3cのワイヤが傾いてきたら、受台2を横移動してワイヤが鉛直になるように補正する。
図12は、本実施形態に係る重量物の反転方法の他の反転手法のフローチャートである。図13は、本実施形態に係る重量物の反転方法の他の反転手法の工程図である。
図12および図13は、真重心位置が設計重心位置より下側にずれていた場合での反転手法を示す。真重心位置が設計重心位置より下側にずれていた場合、図13(e)で示すように、反転支点1aの鉛直方向の直線上を真重心Gaが跨いで通過するときが、図9(d)で示す設計重心位置に対して真重心位置のずれが無い場合より遅くに発生する。その発生位置は、図4に示すステップS20で真重心位置が設計重心位置より下側にずれていることの推定で分かる。ただし、ずれ量については定量的に推定できないため、以下のような反転手法により重量物1の反転時の姿勢制御を行う。
反転開始から第一の所定角度までポーラクレーン3のみで反転を継続する(ステップS51、図13(a)-(b))。ここで、反転開始は、起立状態で反転角度0°である。また、第一の所定角度は、上記安全を考慮して反転角度Aである。また、反転開始から第一の所定角度までの間、図7に示すように、上述したポーラクレーン3の定格荷重を超えることのない反転角度Aまでは、ポーラクレーン(P/C)3により巻上装置3cのワイヤを所定長さ巻き上げて重量物1を吊り上げて反転を行う。
次に、第一の所定角度になった時点で反転を停止し各補助ワイヤ4A,4Bを緊張させる(ステップS52)。そして、反転側の補助ワイヤ4Aを引き(ステップS53)、反転反対側の補助ワイヤ4Bを緩め(ステップS54)、このステップS53,S54を繰り返す(ステップS55、図13(c)-(e))。このとき、角度センサ8の値を監視しながら管理角度ずつ各補助ワイヤ4A,4Bにより小刻みに反転を行う。また、このとき、各補助ワイヤ4A,4Bの第二荷重センサ6および第三荷重センサ7により各補助ワイヤ4A,4Bに過剰な荷重が掛かっていないかを監視する。
そして、第二の所定角度になった時点でポーラクレーン3による反転に切り替え反転終了まで重量物1を反転させる(ステップS56、図13(f)-(g))。ここで、第二の所定角度は、上記安全を考慮して反転角度Dである。また、反転終了は横倒し状態で反転角度は90°である。そして、図7に示すように、反転角度Dから上述したポーラクレーン3の定格荷重を超えることのない反転角度Eまでは、角度センサ8の値を監視しながら管理角度ずつポーラクレーン3により小刻みに反転を行い、反転角度Eから反転終了まではポーラクレーン3の巻上装置3cのワイヤを所定長さ巻き上げて重量物1を吊り上げて反転を行う。なお、反転終了直前に、重量物1を反転支点1aと共に横倒し状態を支持する支持部材9を配置する。支持部材9は、受台2と同様に横移動が可能に構成され、受台2と共に重量物1を横移動させることができ、格納容器の機器搬出入口から搬出できる。
ステップS52からS56の間、ステップS57からS60を実施する。各補助ワイヤ4A,4Bによる反転と同時に、ポーラクレーン3により補助する(ステップS57)。ステップS57において、ポーラクレーン3による補助(補助分担)は、ポーラクレーン3の第一荷重センサ5の値が50tから100tの範囲になるように監視する。次に、第一の所定角度と第二の所定角度との間の中間角度になった時点で反転を停止する(ステップS58)。ここで、中間角度は、反転角度fであり、下側のずれ量500mmの場合に算出し、反転支点1aの鉛直方向の直線上を真重心Gaが跨いで通過する前の反転角度である。次に、各補助ワイヤ4A,4Bにより反転を行いつつ、ポーラクレーン3の巻上装置3cのワイヤが緩まないように、ポーラクレーン3の第一荷重センサ5の値が0tにならないように監視する(ステップS59)。そして、反転反対側の補助ワイヤ4Bの第三荷重センサ7の値の上昇により、真重心Gaが反転支点1aの鉛直方向の直線上を跨いで通過したことを確認する(ステップS60)。その後、ステップS55以下に戻り、反転角度Dまで、各補助ワイヤ4A,4Bにより反転を行う。
真重心位置が設計重心位置より下側にずれていた場合での反転手法において、図7に示すように、反転開始からポーラクレーン3の定格荷重を超えることのない反転角度Aまでは、ポーラクレーン3の巻上装置3cのワイヤが傾いてきたら、受台2を横移動してワイヤが鉛直になるように補正する。また、反転角度Aからポーラクレーン3の定格荷重を超えることのない反転角度Eまでは、ポーラクレーン3の巻上装置3cのワイヤが傾いてきたら、ポーラクレーン3のトロリー3bを横移動してワイヤが鉛直になるように補正する。また、反転角度Eから反転終了までは、ポーラクレーン3の巻上装置3cのワイヤが傾いてきたら、受台2を横移動してワイヤが鉛直になるように補正する。
なお、反転確度Aから反転角度Eは、例えば図7に示すように、0°から90°の範囲内において、A<B<C<D<Eとなるように設定してもよい。また、反転角度(中間角度)f,gは、例えば図7に示すように、反転角度Aから反転角度Eの範囲内において、f<gとなるように設定してもよい。さらに、反転角度fは、例えば図7に示すように、反転角度Aと反転角度Bの間の角度とし、反転角度gは、反転角度Bと反転角度Cの間の角度としてもよい。さらに、反転角度fは、真重心位置が設計重心位置より上側にずれていた場合と、真重心位置が設計重心位置より下側にずれていた場合とで同じ反転角度であってもよい。
上述したように、本実施形態の重量物の反転方法は、重量物1の情報を取得するステップと、反転開始から第一の所定角度までポーラクレーン(揚重設備)3の吊り上げにより姿勢制御するステップと、第一の所定角度から第二の所定角度まで主に各補助ワイヤ4A,4Bを反転方向Rもしくは反転反対方向R’に緊張し、姿勢制御するステップと、を含む。
上述したように、重量物1の反転支点1aの鉛直方向の直線上を重心G(Ga)が跨いで通過するときが荷重が不安定な領域となる。荷重が不安定な領域では、ポーラクレーン3の定格荷重を超えるおそれがある。そのため、この領域の以前で、反転開始から第一の所定角度まではポーラクレーン3で姿勢制御を行い、この領域となる第一の所定角度から第二の所定角度までは、主に各補助ワイヤ4A,4Bを反転方向Rもしくは反転反対方向R’に緊張して姿勢制御する。これにより、揚重設備を新たに設置せずにポーラクレーン3の定格荷重を超えることなく重量物1を安全にハンドリングすることができる。
また、本実施形態の重量物の反転方法では、第二の所定角度から反転終了までポーラクレーン3の吊り上げにより姿勢制御するステップをさらに含むことがよい。
荷重が不安定な領域を超えた後は、ポーラクレーン3の定格荷重を超えるおそれがないため、ポーラクレーン3の吊り上げにより姿勢制御を行うことで、重量物1を安全にハンドリングすることができる。
また、本実施形態の重量物の反転方法では、重量物1の角度を計測する角度センサ8を用い、重量物1の反転角度を監視することがよい。
角度センサ8により重量物1の反転角度を監視することで、荷重が不安定な領域を判断することが可能となり、重量物1を安全にハンドリングすることができる。
また、本実施形態の重量物の反転方法では、ポーラクレーン3に掛かる荷重を計測する第一荷重センサ5と、各補助ワイヤ4A,4Bに掛かる荷重を計測する第二荷重センサ6および第三荷重センサ7を用い、各荷重を監視することがよい。
第一荷重センサ5、第二荷重センサ6および第三荷重センサ7により各荷重を監視することで、ポーラクレーン3や各補助ワイヤ4A,4Bに掛かる荷重を管理でき、重量物1を安全にハンドリングすることができる。
また、本実施形態の重量物の反転方法では、重量物1の設計重心位置を間に置いた直線L上にポーラクレーン3の吊点1bと反転中心となる反転支点1aとが設けられており、反転する前に、起立状態の反転開始から設計重心位置が反転支点1aの鉛直方向の直線上を超える前まで、重量物1の角度およびポーラクレーン3に掛かる荷重の関係曲線と計測値とを比較して設計重心位置と真重心位置とのずれを推定するステップと、設計重心位置に対する真重心位置のずれに基づいて、第一の所定角度から第二の所定角度までの範囲におけるポーラクレーン3による補助分担を設定するステップと、をさらに含むことがよい。
設計重心位置と真重心位置とのずれを推定し、この推定により荷重が不安定な領域を重心の位置ずれに応じて判断することが可能となり、これにより、必要に応じて、第一の所定角度から第二の所定角度までの範囲でポーラクレーン3による補助分担を設定できる。このため、重量物1を安全にハンドリングすることができる。
また、本実施形態の重量物の反転方法では、真重心位置が設計重心位置に対して上側にずれていると推定した場合、第一の所定角度から第二の所定角度までの範囲において、真重心Gaが反転支点1aの鉛直方向の直線上を跨いだ後にポーラクレーン3の吊り上げによる補助を行うことがよい。
真重心位置が設計重心位置より上側にずれていた場合、反転支点1aの鉛直方向の直線上を真重心Gaが跨いで通過するときが、設計重心Gのずれが無い場合より早くに発生する。このため、真重心Gaが反転支点1aの鉛直方向の直線上を跨いだ後に反転反対側の補助ワイヤ4Bに荷重が掛かりやすくなる。そこで、ポーラクレーン3の吊り上げによる補助を行うことで、重量物1を安全にハンドリングすることができる。
また、本実施形態の重量物の反転方法では、真重心位置が設計重心位置に対して下側にずれていると推定した場合、第一の所定角度から第二の所定角度までの範囲において、真重心Gaが反転支点1aの鉛直方向の直線上を跨ぐ前にポーラクレーン3の吊り上げによる補助を行うことがよい。
真重心位置が設計重心位置より下側にずれていた場合、反転支点1aの鉛直方向の直線上を真重心Gaが跨いで通過するときが、設計重心Gのずれが無い場合より遅くに発生する。このため、真重心Gaが反転支点1aの鉛直方向の直線上を跨ぐ前に反転側の補助ワイヤ4Aに荷重が掛かりやすくなる。そこで、ポーラクレーン3の吊り上げによる補助を行うことで、重量物1を安全にハンドリングすることができる。
また、本実施形態の重量物の反転方法では、真重心位置の設計重心位置に対するずれ量に応じてポーラクレーン3の吊り上げにより補助する範囲を設定することがよい。
真重心位置の設計重心位置に対するずれ量が異なることで、荷重が不安定な領域が変化する。真重心位置の設計重心位置に対するずれ量が大きくなるほど、荷重が不安定な領域が大きくなる。このため、真重心位置の設計重心位置に対するずれ量に応じてポーラクレーン3の吊り上げにより補助する範囲を設定することで、重量物1を安全にハンドリングすることができる。
図14は、本実施形態に係る重量物の反転作業支援装置のブロック図である。
反転作業支援装置は、上述した第一荷重センサ5、第二荷重センサ6、第三荷重センサ7、角度センサ8の値を入力する制御部10を有している。
制御部10は、例えば、コンピュータであり、図には明示しないが、CPU(Central Processing Unit)のようなマイクロプロセッサを含む演算処理装置や、ROMやRAMのようなメモリおよびストレージを含む記憶装置などにより実現される。演算処理装置は、記憶装置に記憶されているプログラムに従って演算処理を実施する。制御部10は、図には明示しないが、入力装置、表示装置、音声出力装置、ドライブ装置、および入出力インターフェース装置を有してもよい。入力装置は、操作されることにより入力データを生成するもので、キーボードおよびマウスの少なくとも一方を含む。表示装置は、ディスプレイを含む。音声出力装置は、スピーカーを含む。ドライブ装置は、プログラムなどのデータが記録された記録媒体からデータを読み出す。記録媒体は、CD-ROM、フレキシブルディスク、光磁気ディスクなどのように情報を光学的、電気的或いは磁気的に記録する記録媒体、ROM、フラッシュメモリなどの様に情報を電気的に記録する半導体メモリなど、様々なタイプの記録媒体を用いることができる。入出力インターフェース装置は、演算処理装置と記憶装置と入力装置と表示装置と音声出力装置とドライブ装置との間でデータ通信する。
制御部10は、推定部10aと、設定部10bと、記憶部10cと、出力部10dと、を有する。
推定部10aは、第一荷重センサ5および角度センサ8の値を入力し、図4に示す真重心位置の推定を実行する。
設定部10bは、推定部10aにおいて推定した真重心位置に基づき、図7に示す反転作業計画を設定する。
記憶部10cは、推定部10aにおいて真重心位置を推定したり、設定部10bにおいて反転作業計画を設定したりするため、重量物1の重量や設計重心位置、ポーラクレーン3の定格荷重、各補助ワイヤ4A,4Bの耐荷重、および図6で示す情報などの重量物1の情報や、推定した真重心位置や、設定した反転作業計画が記憶されている。重量物1の情報は、入力装置により入力される。また、推定部10aの推定を人為的に行い入力装置により入力されてもよい。また、設定部10bの反転作業計画を人為的に行い入力装置により入力されてもよい。
出力部10dは、上述した表示装置や音声出力装置を含む。出力部10dは、記憶部10cに記憶されている反転作業計画に基づく支援を表示や音声により出力する。
従って、反転作業支援装置は、図7から図13に示す反転作業を実施するにあたり、入力した第一荷重センサ5、第二荷重センサ6、第三荷重センサ7、角度センサ8の値の入力に基づき、作業者または作業監視者または作業管理者に対して、出力部10dから出力制御を行う。具体的に、反転作業支援装置は、制御部10において、図7に示す反転作業計画に基づき、図8、図10、図12に示す反転手法を出力制御する。
このように、本実施形態の反転作業支援装置は、重量物1を吊り上げるポーラクレーン3に掛かる荷重を計測する第一荷重センサ5と、重量物1の反転方向Rと反転反対方向R’とにそれぞれ張力を付与する各補助ワイヤ4A,4Bに掛かる荷重を計測する第二荷重センサ6および第三荷重センサ7と、重量物1の角度を計測する角度センサ8と、各センサ5,6,7,8からの入力に基づいてポーラクレーン3および各補助ワイヤ4A,4Bによる重量物1の反転作業計画を出力制御する制御部10と、を備える。
また、制御部10は、重量物1の設計重心位置と真重心位置とのずれに応じてポーラクレーン3および各補助ワイヤ4A,4Bによる重量物1の反転作業計画を出力制御する。
反転作業を実施する場合、反転作業計画を作業管理者が管理し、作業管理者からの反転作業計画の指示に基づいて第一荷重センサ5、第二荷重センサ6、第三荷重センサ7、角度センサ8の値を作業監視者が監視し、作業者に指示を出す。本実施形態の反転作業支援装置によれば、作業監視者による作業者への指示や、作業管理者による作業監視者への指示の作業をすることができ、作業管理者や作業監視者の負担を軽減でき、さらに作業者への指示の人為的ミスや遅滞を防ぐことができる。これにより、揚重設備を新たに設置せずにポーラクレーン3の定格荷重を超えることなく重量物1を安全にハンドリングすることができる。