JPH1073686A - トカマク型核融合装置の遠隔保全装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軌道面に段差や隙間が生じることがなく軌道
面を滑らかにする。 【解決手段】 関節ロック機構３０４は、隣接するリン
ク３０１ａ，３０１ｂのいずれか一方の端面に凹部３１
０を形成し、いずれか他方の端面に凹部に嵌合する突起
３０８を形成すると共に、リンクのいずれか一方の端部
に設ける受け部３０９に係合して隣接するリンク同士を
枢動不能とするリンクのいずれか他方の端部に揺動自在
に内蔵されるフック３０５と、フックを揺動させて受け
部にフックを係合させるフック操作機構３０７を設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はそれぞれ関節により
互いに枢着された複数の円弧状のリンクにより形成さ
れ、核融合炉のトーラス状スペース内に半円状に延設す
るときにリンクどうしを枢動不可能に固着する関節ロッ
ク機構を備えたトカマク型核融合装置の遠隔保全装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｄ−Ｔ反応を行う核融合炉の炉内機器
は、高温のプラズマに直接対向し、高エネルギーの粒子
負荷を直接受けるので、定期的な交換や修理等の保全作
業が必要とされている。また、運転後の炉内は放射化さ
れているため、炉内機器の保全作業は遠隔装置によって
行わなければならない。

【０００３】図４５はトカマク型核融合炉の一例を示す
断面図である。

【０００４】図に示すようにトカマク型核融合炉はトー
ラス状スペース１００の外径が約２０ｍ、高さが約１２
ｍに及ぶ中空ドーナツ状の真空容器１０１を有し、この
容器全体が厚さ数ｍの遮蔽体（図示せず）の中に収納さ
れている。保守の対象となっている大形の炉内機器の中
で、ブランケツト１０３は、重量１トンから５トン程度
で約１０００個のモジュールに分割されており、トーラ
ス状スペース１００の下部を除いた内面全体を覆ってい
る。また、核融台炉の運転時に生成される不純物を排出
するためのダイバータ１０２は、トーラス状スペース１
００の下端部に放射状に並べられて固定されている。

【０００５】また、トーラス状スペース１００の周りに
は、トロイダル磁場コイル１０４や、トーラスの中心軸
回りに円環状にポロイダル磁場コイル１０５ａ〜１０５
ｆが複雑に配置されている。従って、ダイバータ１０２
やブランケツト１０３等の炉内機器を交換するには、こ
れらの周りの機器を回避するようにトーラス状スペース
１００の周りに放射状に設けられた、中央部のボート１
０６や下部のボート１０７を使用しなければならない。

【０００６】限られた空間で炉内機器を点検・交換する
作業を安定して行え、炉内機器を高精度で保守でき、作
業効率の高い遠隔保守装置として、トーラス状スペース
内に軌道を敷設し、マニピユレータを装着したビークル
をその軌道に沿って走行させ、前記マニピュレータで炉
内機器を点検・交換する方式の遠隔保全装置が特開平４
−２１２０９１号公報および特開平６−３２８３７３号
公報にて提案されている。

【０００７】まず、特開平４−２１２０９１号公報によ
って提案されている遠隔保全装置の実施の形態を図４６
から図５３を用いて説明する。

【０００８】図４６は遠隔保全装置をトーラス状スペー
ス１００内に敷設した状態を示す斜視図である。この遠
隔保全装置は、円弧状の軌道３００と、マニピュレータ
５３０を搭載して軌道３００上を走行するビークル５０
０を備えている。この軌道３００は、それぞれ関節３０
２により枢着された複数の円弧状のリンク３０１で形成
されおり、遠隔装置が使用されないときは、トーラス状
スペース１００の外側に配置されたキャスク１０８内に
設けられた軌道収納手段４０６に収容されている。

【０００９】そして、炉内機器の保全が必要となったと
きに、キャスク１０８の内部からメンテナンス用の中央
部のボート（以後、単にメンテナンスポートと呼ぶ）１
０６をキャスク１０８内に固定された固定ガイド４０７
に沿ってトーラス状スペース１００の中心方向に伸縮し
て軌道３００を軌道収納手段４０６からトーラス状スペ
ース１００内に順次送り出し可能な第１、第２スライド
アーム４０３、４０４と、このスライドアームの先端に
揺動可能に装着されてビークル５００を着脱自在に保持
する支持アーム４０５と、軌道３００の基端のリンク３
０１を関節３０２を介して支持する旋回リンク４０１
と、旋回リンク４０１を回転自在に支持するとともに前
記第１、第２スライドアーム４０３、４０４にスライド
自在に支持された台車４０２と、第１スライドアーム４
０３に沿ってスライドして軌道３００のリンク３０１を
トーラス状スペース１００の内部に押し出す図示しない
軌道送り出し手段４１０を備えた軌道敷設手段４００に
よりトーラス状スペース１００内に延設される。トーラ
ス状スペース１００内に延設された軌道３００は他のメ
ンテナンスポート１０６から挿入される軌道支持装置４
５０により強固に支持される。

【００１０】図４７は軌道３００がキャスク１０８内に
収納されている状態を上方から見た図である。

【００１１】本図中でリンク３０１及び関節３０２に付
した記号ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆは軌道３００の先端か
ら順次付けたものである。リンク３０１は円弧の外側方
向に屈曲できるが、内側方向には隣接するリンク３０１
と連続する円弧をなす位置までしか屈曲できないように
なっていてる。ビークル５００は支持アーム４０３に保
持されており、先端のリンク３０１ａはビークル５００
に保持されている。また、関節３０２ａの回転中心と支
持アーム４０５の回転中心とはほぼ一致している。

【００１２】次に、この遠隔保全装置における軌道３０
０の敷設方法を図４８乃至図５２を用いて説明する。

【００１３】（１）リンク３０１の引き出しと整列 図４８は軌道３００の先端が第１スライドアーム４０３
とともにメンテナンスポート１０６内をトーラス状スペ
ース１００の中心方向に移動している状態を示してい
る。この時第１スライドアーム４０３が第２スライドア
ーム４０４の上をスライドしながらメンテナンスポート
１０６内に進入し、同時に旋回リンク４０１が台車４０
２の旋回軸まわりに旋回される。また、台車４０２は固
定ガイド４０７に対して静止している。すると、軌道３
００のリンク３０１は軌道収納手段４０６から引き出さ
れ、第１スライドアーム４０３の上に移動する。第１ス
ライドアーム４０３が所定距離移動した後、第２スライ
ドアーム４０４が固定ガイド４０７上を所定距離移動す
る。やがて軌道３００のリンク３０１は２つのスライド
アーム４０３、４０４の上に整列し、第２スライドアー
ムの後端部に台車４０２が付いた図４９の状態となる。

【００１４】（２）図４９に示す状態からメンテナンス
ポート１０６内の移動とトーラス状スペース１００内へ
の進入台車４０２を停止させて第２スライドアーム４０
４を固定ガイド４０７上を移動させる。

【００１５】すると、先端のビークル５００はトーラス
状スペース１００に進入する。ビークル５００や支持ア
ーム４０５がトーラス状スペース１００の壁、即ちブラ
ンケット１０３と干渉しないように第２スライドアーム
４０４のスライドと支持アーム４０５の旋回を同期させ
て行い、先端のリンク３０１ａの円弧の中心とトーラス
状スペースの中心とがほぼ一致する図５０の状態の位置
で停止させる。

【００１６】（３）図５０に示す状態からリンク３０１
ａの送り出し支持アーム４０３の先端に固定されたビー
クル５００の走行機能を使って軌道３００をトーラス状
スペース１００内に移動させる。この時、スライドアー
ム４０３及び４０４上でリンク３０１ａから３０１ｆが
整列した状態を維持するように、リンク３０１ａから３
０１ｆの送り出しと同期して台車４０２をスライドアー
ム４０３及び４０４に沿って移動させる。そして、リン
ク３０１ａの関節３０２ａがビークル５００の近くに達
したとき、ビークル５００によるリンク３０１ａの送り
出しと台車４０２の移動して図５１に示す状態で停止す
る。

【００１７】（４）リンク３０１ａとリンク３０１ｂを
円弧状に形成し軌道送り出し手段４１０を第１スライド
アーム４０３に沿ってトーラス状スペース１００の中心
方向に移動させ、リンク３０１ｃをトーラス状スペース
１００内に押し出す。すると、リンク３０１ｂは関節３
０２ａを中心に旋回する。そして、リンク３０１ａと次
のリンク３０１ｂが円弧を形成した時点で軌道送り出し
手段４１０を図５２を示す状態で停止させる。この時、
軌道送り出し手段４１０と同期させて台車４０２を同じ
量だけスライドアーム４０３及び４０４に沿って移動さ
せる。

【００１８】（５）関節のロックについて図５３は関節
部の概略を説明する図である。右側のリンク３０１ａの
端部にはフック３０５が内蔵されており、軸３０６によ
り揺動自在に支持されている。軸３０６の一方の端部に
はフック３０５を外部から操作するための操作入力部３
０７ｇが設けられている。左側のリンク３０１ｂの端部
には受け部３０９が形成されている。一方、ビークル５
００には前記操作入力部３０７ｇと接続して軸３０６を
回転するための関節ロック駆動機構３１４（図示せず）
が設けられている。図５２の状態で関節ロック駆動機構
３１４の駆動部３１５を操作入力部３０７ｇに接続して
軸３０６を回転してフック３０５を受け部３０９に引っ
かけることによりリンク３０１ａとリンク３０１ｂは強
固に固定されて枢動不能になる。

【００１９】以上の（３）（４）（５）を繰り返して関
節３０２ａから関節３０２ｆを固定してリンク３０１ａ
からリンク３０１ｆを円弧状の軌道３００に形成する。
ただし、終端から２本のリンク３０１ｅと３０１ｆでは
（４）の操作において軌道送り出し手段４１０を使わず
に台車４０２の移動により円弧状に形成する。

【００２０】以上の操作によりトーラス状スペース１０
０内に円弧状の軌道３００を敷設する。そして、他のメ
ンテナンスポート１０６から軌道支持装置４５０を挿入
して軌道３００を強固に支持する。

【００２１】軌道３００を敷設後、ビークル５００は、
支持アーム４０５から解放され、軌道３００に沿って移
動可能となる。そして、このビークル５００の走行機能
と、ビークル５００に搭載されたマニピュレータ５３０
を用いて炉内機器の保守点検作業を行う。

【００２２】軌道３００の収納は、上記敷設動作の逆の
手順で行う。

【００２３】次に、特開平６−３２８３７３号公報によ
って提案されている遠隔保全装置の実施の形態を図５４
を用いて説明する。

【００２４】この遠隔保全装置において軌道３００、軌
道収納手段４０６、軌道敷設手段４００、及び軌道支持
装置４５０は特開平４−２１２０９１号公報の保全装置
と同様なので省略する。

【００２５】マニピュレータ５３０は走行機構５０１に
より軌道３００上を走行するビークル５００に取り付
き、軌道３００回りに回転する回転機構５４０と、スラ
イド機構５５１により回転機構５４０に対して摺動する
と共に伸縮機構５５２によりそれ自体が伸縮するアーム
５５０とを備えており、炉内全域をカバーできる動作領
域を持つ。そしてアーム５５０の先端に作業目的に合致
したエンドエフェクタやマニピュレータなどを装着する
ことにより、炉内機器の保守・交換のみならず、真空容
器の溶接・切断等の作業まで行う。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
ビークル型の遠隔保全装置が高精度で高効率の炉内保守
作業を実現するために、軌道は以下のことを満足しなけ
ればならない。

【００２７】まず、ビークルが軌道の上を安定して走行
できるよう、軌道を炉内に延設したとき軌道部分は滑ら
かな円弧形状をしていなければならず、隣接するリンク
の接合部すなわち関節部分に隙間や段差があってはなら
ない。

【００２８】また、軌道を起点にマニピュレータの手先
が位置決めされるので、関節部分はせん断力や軌道の円
周に接する軸回りの捩じりトルクや軌道の径方向の軸回
りの曲げトルクを支持できて、機構的に安定していて信
頼性の高いものでなければならない。

【００２９】また、関節ロック機構は少ない駆動力で簡
単に操作できなければならない。

【００３０】また、関節ロック機構の操作入力部は、ビ
ークルの軌道に沿った走行動作を阻害せず、またビーク
ルが軌道表面におよぼす荷重を過大にしない構成でなけ
ればならない。

【００３１】また、ビークルに搭載したマニピユレータ
が動作して炉内機器の保守作業を行っているときにロッ
クが解除されることがないように、関節ロック機構は操
作入力部を操作する以外の外力によって作動してはなら
ない。

【００３２】一方、関節ロック駆動機構は、通常はビー
クルが走行するのを妨げない位置にあって、関節をロッ
クしたり解除したりするときだけ関節ロック機構の操作
入力部と取り合って関節ロック機構を操作する構成でな
ければならない。

【００３３】また、関節ロック機構の操作入力部と関節
ロック駆動機構の駆動部の位置がずれても確実に取りあ
える構成でなければならない。

【００３４】本発明は上記課題を解決する以下のような
トカマク型核融合装置の遠隔保全装置を提供することを
目的とする。

【００３５】第１の目的は、軌道を炉内に延設したとき
軌道部分は滑らかな円弧形状を形成でき、ビークルが安
定して走行できる軌道の関節部分を提供することであ
る。

【００３６】第２の目的は、ビークルに搭載したマニピ
ュレータが動作することなどにより関節部分に発生する
せん断力や軌道の円周に接する軸回りの捩じりトルクや
軌道の径方向の軸回りの曲げトルクを支持でき、機構的
に安定していて信頼性の高い関節部分を提供することで
ある。

【００３７】第３の目的は、少ない駆動力で容易に操作
できる関節ロック機構を備えた関節部分を提供すること
である。

【００３８】第４の目的は、関節ロック機構の操作入力
部は、ビークルの走行動作を阻害せず、またビークルが
軌道表面におよぼす荷重を過大にしない構成の関節ロッ
ク機構の操作入力部を備えた関節部分を提供することで
ある。

【００３９】第５の目的は、ビークルに搭載したマニピ
ュレータが動作して炉内機器の保守作業を行っていると
きに関節のロックが解除されることがないように、その
操作入力部を操作する以外の外力によって作動しない関
節ロック機構を備えた関節部分を提供することである。

【００４０】第６の目的は、通常はビークルが走行する
のを妨げない位置にあって、ロックしたり解除したりす
るときだけ関節ロック機構の操作入力部と取り合って関
節ロック機構を操作する構成の関節ロック駆動機構を提
供することである。

【００４１】第７の目的は、関節ロック機構の操作入力
部と関節ロック駆動機構の駆動部の位置がずれても確実
に取りあえる構成の関節ロック駆動機構を提供すること
である。

【００４２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、複数
の円弧状のリンクを互いに枢着する関節によって半円状
の軌道をトーラス状スペース内に延設するとき互いに隣
接するリンク同士を枢動不能とする関節ロック機構を有
して、軌道上にマニピュレータを搭載したビークルを走
行させて核融合炉の内部を遠隔で保全するトカマク型核
融合装置の遠隔保全装置において、関節ロック機構は、
隣接するリンクのいずれか一方の端面に凹部を形成し、
いずれか他方の端面に凹部に嵌合する突起を形成すると
共に、リンクのいずれか一方の端部に設ける受け部に係
合して隣接するリンク同士を枢動不能とするリンクのい
ずれか他方の端部に揺動自在に内蔵されるフックと、該
フックを揺動させて受け部にフックを係合させるフック
操作機構を設けるようにしたものである。この手段によ
れば、リンクのいずれか一方の端面の凹部にいずれか他
方の端面の突起が嵌合され、リンク間により形成される
軌道面に段差や隙間が生じることがなく軌道面を滑らか
にしてビークルが安定して走行ができる。また、リンク
間に働くせん断荷重と捩じりトルクに対して凹部と突起
の嵌合によって支持することができ曲げトルクをフック
と受け部によって支持することができる機構的に安定し
信頼性の高い関節となる。

【００４３】請求項２の発明は、請求項１記載のトカマ
ク型核融合装置の遠隔保全装置において、関節ロック機
構は、フックと受け部とが係合して接触する部分の中心
とフックの揺動中心とを結ぶ線が軌道の円弧状の接線方
向と平行となるようにフックと受け部を配置するように
したものである。この手段によれば、フックと受け部と
の接触部分の中心とフックの揺動中心とを結ぶ線が軌道
上の円弧の接線方向と平行するようにしてフックと受け
部が係合しているのでフックが揺動する方向の力が作用
せずフックが受け部から離間しリンクの端面が開くおそ
れを解消する。

【００４４】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２記載のトカマク型核融合装置の遠隔保全装置におい
て、関節ロック機構は、フックと受け部とが係合する接
触面がフックの揺動中心から等距離で形成される面とす
るようにしたものである。この手段によれば、各リンク
の端面を閉じフックが受け部の方向へ旋回するときフッ
クが受け部に案内されて円滑に係合される。また、フッ
クと受け部との接触面の形成が一致し、フックと受け部
とが広い面積で接触することができる。

【００４５】請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３
記載のいずれかのトカマク型核融合装置の遠隔保全装置
において、関節ロック機構は、リンクの周方向と交差す
るリンクの半径方向と平行になるように形成されるフッ
クと受け部との接触面がリンクの半径方向に揺動自在と
なるように受け部を設けるようにしたものである。この
手段によれば、フックと受け部とが係合した状態で、関
節部分に軌道に曲げトルクが作用したとき受け部がフッ
クに対して移動してフックと受け部が均一に接触し、フ
ックは断面全体に働く引っ張り荷重として曲げトルクを
受けることができる。

【００４６】請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４
記載のいずれかのトカマク型核融合装置の遠隔保全装置
において、関節ロック機構は、フックを揺動させる４節
からなるリンクによるトグル機構として、フックと受け
部とが係合したとき入力側リンクと中間リンクとがデッ
ト状態となるように各リンク長を定めるようにしたもの
である。この手段によれば、受け部にフックが係合する
付近で入力側リンクと中間リンクとがデット状態付近と
なり、操作力を軽減でき、また、フックが全閉または全
開のときフック側へ外力を作用させても開閉できない。
従って、少ない駆動力で、容易に操作ができる。

【００４７】請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５
記載のいずれかのトカマク型核融合装置の遠隔保全装置
において、関節ロック機構は、フックの上下にローラを
配置し、各ローラが受け部に係合する直前に各ローラと
受け部に形成される接触面の先端部が接触し、かつ、係
合した状態でローラと受け部の接触面の先端部とが離間
するように構成するようにしたものである。この手段に
よれば、リンクの両端面が少し開いた状態でフックを受
け部方向へ旋回させるとローラが受け部に設ける接触面
に案内されつつリンクの両端面を閉じていき、フックと
受け部とが係合したときローラと受け部とが離れる。こ
の結果、フックと受け部と係合する直前にはローラと接
触面とが接触するので駆動力を軽減できフックと受け部
とが係合したときフックと受け部とにより接触面が形成
されるので関節を確実にロックできる。

【００４８】請求項７の発明は、請求項１乃至請求項６
記載のいずれかのトカマク型核融合装置の遠隔保全装置
において、関節ロック機構のフック操作機構に設ける回
転軸を駆動させる操作入力部と連結させたとき回転軸を
回転させる駆動部と、この駆動部を回転させる回転機構
と、駆動部を上昇させて操作入力部と連結する一方、駆
動部を降下させて駆動部と分離する上下機構からなる関
節ロック駆動機構を設けるようにしたものである。この
手段によれば、関節をロックまたは解除するとき上下機
構によって駆動部を上昇させ操作入力部と連結させて、
回転機構を回転させれば、フック操作機構を駆動させフ
ックを操作することができる。従って、通常、関節ロッ
ク駆動機構は、コンパクトに形成され、ビークルの走行
を妨げない下方に配置されて必要時のみフック操作機構
と連結して使用することができる。

【００４９】請求項８の発明は、請求項７記載のトカマ
ク型核融合装置の遠隔保全装置において、関節ロック駆
動機構は、上下機構によって駆動部を上昇させたとき、
駆動部の中心軸が該中心軸に垂直な平面内に移動可能と
して、駆動部を操作入力部へ連結させる調芯機構を設け
るようにしたものである。この手段によれば、駆動部と
操作入力部との芯がずれた状態でも調芯機構の作用によ
って操作入力部に案内され駆動部が操作入力部に連結で
き作業効率を向上させることができる。

【００５０】請求項９の発明は、請求項７または請求項
８記載のトカマク型核融合装置の遠隔保全装置におい
て、関節ロック駆動機構は、上下機構によって駆動部を
上昇させたときに操作入力部と駆動部との位置関係から
連結不能を検出する検出器を設けて、この検出器によっ
て検出されたとき、上下機構による駆動部の上昇を停止
し、調芯機構によって調芯しつつ再度上下機構によって
駆動部を上昇させ駆動部と操作入力部とを連結するよう
にしたものである。この手段によれば、操作入力部と駆
動部との位置関係が大幅にずれていても駆動部の上昇を
一旦停止して駆動部と操作入力部との芯の位置関係を調
整して駆動部を再上昇させ連結させることができる。従
って、リンクによって軌道を延設する作業の迅速化と効
率化が図られる。

【００５１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００５２】図１は本発明による第１の実施形態の関節
部分の構成を説明する斜視図で、関節を閉じてロックし
た状態を示している。図中、リンク３０１ａとリンク３
０１ｂは関節３０２により連結されており、関節部分の
内部には関節ロック機構３０４が設けられている。関節
３０２は図２に示すようにヒンジ構造になっていて、ヒ
ンジ３０２ａとヒンジ３０２ｂとはシャフト３０２ｃに
より回転自在に連結されている。シャフト３０２ｃはヒ
ンジ３０２ｂに固定されており、またエンドブレート３
０２ｄとボルト３０２ｅによりヒンジ３０２ａ，ｂから
脱落しないようになっている。ヒンジ３０２ａとヒンジ
３０２ｂの間、及びヒンジ３０２ｂとシャフト３０２ｃ
の間にはそれぞれスラストワツシヤ３０２ｇとスリーブ
３０２ｆとが設けられており、摺動性の向上を図ってい
る。

【００５３】関節ロック機構３０４は、図１に示すよう
に、フック３０５とその軸３０６とフック操作機構３０
７とフック３０５が係合する受け部３０９等で構成され
ている。そして、右側のリンク３０１ａの端部には鍵状
のフック３０５が内蔵されており、フック３０５は、軸
３０６により揺動自在に支持され、フック３０５には外
部から操作するためのフック操作機構３０７が設けられ
ている。また、端面には対角線上にピン状の突起３０８
が２個設けられている。

【００５４】一方、左側のリンク３０１ｂの端部には、
受け部３０９が設けられ、端面にはリンク３０１ａの突
起３０８とはめ合う対向位置に穴状の凹み３１０が設け
られ、突起３０８の先端部分は凹み３１０に挿入しやす
いように面取りが施されている。図３は関節をロックし
た状態を示す水平断面図で、フック３０５と受け部３０
９にかかる荷重の中心Ａと軸３０６の中心Ｂは軌道の円
弧の接線と平行な直線Ｌの上に並ぶようにフック３０５
と受け部３０９および軸３０６が配置されている。

【００５５】まず、関節３０２を開閉するときの関節３
０２と突起３０８と凹み３１０との作用を説明する。

【００５６】図４（Ａ）・（Ｂ）および図５（Ａ）・
（Ｂ）は関節３０２を開閉するときの状況を示す図で、
特に突起３０８と凹み３１０に注目している。図４
（Ａ）は関節を開いたときの状態で、図５（Ｂ）は関節
を閉じたときの状態である。

【００５７】図６は、関節３０２を開閉するときに関節
３０２に働く荷重を示す図で、リンク３０１の自重など
により関節３０２には垂直荷重Ｐ１とトルクＴ１が働
く。垂直荷重Ｐ１は主にスラストワツシャ３０２ｇを介
して、トルクＴ１は主にスリーブ３０２ｆとシャフト３
０２ｃを介してヒンジ３０２ａとヒンジｂの間で支持さ
れる。図４（Ａ）の状態から図４（Ｂ）、図５（Ａ）・
（Ｂ）と関節を閉じると、突起３０８と凹み３１０はガ
イドの役割をはたし、リンク３０１ａ，３０１ｂは段差
なく接合する。

【００５８】次に、関節３０２をロックするときについ
て説明する。

【００５９】図７は関節３０２を閉じてロックする前の
関節ロック機構３０４の状況を示す図で、図８は関節３
０２をロックした後の状況を示す図であって、フック操
作機構３０７を動作させてフック３０５を受け部３０９
の方向に揺動させてフック３０５を受け部３０９に係合
させることにより関節３０２をロック即ち枢動不能にす
る。

【００６０】軌道を敷設した後、軌道上をビークルが移
動して保守作業を行うが、この時関節部分には、軌道や
ビークル（図示せず）の重量やビークルが動作すること
によって発生する軌道回りのモーメントなどにより軌道
の円弧の半径方向を軸とした曲げトルクＭ２、軌道の接
線を軸とした軌道回りの捩じりトルクＴ２、リンク３０
１ａと３０１ｂの端面を上下にずらそうとするせん断荷
重Ｐ２が働く。

【００６１】図９は関節部分に働くこれらの荷重を説明
する図で、これらの荷重に対し、突起３０８と凹み３１
０が捩じりトルクＴ２とせん断荷重Ｐ２をフック３０５
と受け部３０９が曲げトルクＭ２をそれぞれ支持する。
図１０および図１１はは曲げトルクＭ２の支持の状況を
説明する図で、図１０は垂直断面図、図１１は水平断面
図である。ただし、突起３０８と凹み３１０は省略して
いる。

【００６２】曲げトルクＭ２が関節部分に作用すると、
フック３０５と受け部３０９が受ける荷重の中心の点Ａ
とリンク３０１ａ、３０１ｂの下端の点Ｃの垂直距離Ｉ
Ｍ２を荷重点距離として式（１）で与えられる荷重ＦＭ
２がリンク３０１ａの端面の下端とフック３０５に、ま
た、その反力ＦＭ２’がリンク３０１ｂの下端と受け部
３０９にそれぞれ働く。

【００６３】 ＦＭ２＝ＦＭ２’＝Ｍ２／ｌＭ２ ・・・（１）

【００６４】荷重ＦＭ２とＦＭ２’が作用する中心Ａ
は、軌道の円弧の接線と平行で軸３０６の中心Ｂを通る
直線Ｌの上にあり、かつ、荷重ＦＭ２とＦＭ２’の方向
は直線Ｌと一致する。なお、荷重ＦＭ２とＦＭ２’の方
向は突起３０８の挿抜方向と一致するので突起３０８と
凹み３１０には曲げトルクＭ２は支持しない。

【００６５】図１２は、捩じりトルクＴ２とせん断荷重
Ｐ２の支持の状況を説明する図で関節部分の縦断面図で
ある。ただし、フック３０５は省略した。

【００６６】関節部分に捩じりトルクＴ２とせん断力Ｐ
２が作用すると、突起３０８にはせん断荷重ＦＴ２とＦ
Ｐ２が働く。せん断荷重ＦＴ２は捩じりトルクＴ２によ
るもので、突起３０８の距離をｌＴ２とするとその大き
さは以下の式（２）で与えられる。

【００６７】ＦＴ２＝Ｔ２／ｌＴ２ ・・・（２）

【００６８】また、せん断荷重ＦＰ２はせん断荷重Ｐ２
によるものでその大きさはＰ２／２である。一方、凹み
３１０には前記せん断力ＦＴ２、ＦＰ２の反力が作用す
る。なお、捩じりトルクＴ２はフック３０５と受け部３
０９の接触面に垂直な軸まわりに接触箇所を捩じる方向
に、またせん断荷重Ｐ２はフック３０５と受け部３０９
の接触箇所を上下にずらす方向にそれぞれ作用するた
め、フック３０５と受け部３０９はせん断荷重Ｐ２およ
び捩じりトルクＴ２を支持しない。

【００６９】第１実施の形態では、スリーブ３０２ｆと
スラストワツシヤ３０２ｇにより摺動性が維持されてい
るため、ヒンジ３０２ａ、３０２ｂやシャフト３０２ｃ
にダメージを与えることなくリンク３０１ａと３０１ｂ
は相対的旋回動作を行える効果がある。突起３０８と凹
み３１０が嵌合することによりリンク３０１ａと３０１
ｂの軌道面が段差無くそろえられる効果がある。関節部
分に働くせん断荷重Ｐ．２と捩じりトルクＴ２を突起３
０８と凹み３１０が、曲げトルクＭ２をフック３０５と
受け部３０９が支持できる効果がある。

【００７０】また、フック３０５と受け部３０９が受け
る荷重ＦＭ２とＦＭ２’が作用する中心Ａとフック３０
５の軸３０６の中心Ｂが軌道の円弧の接線と平行な直線
Ｌの方向に並ぶように配置され、フック３０５が支持す
る荷重ＦＭ２の方向が前記直線Ｌと一致し、フック３０
５を揺動する方向に力は作用しないため、フック３０５
が受け部３０９からはずれることはなく安定して関節を
ロックできる効果がある。

【００７１】図１３は突起３０８と凹み３１０の第１実
施の形態の他の実施の形態を説明する図である。

【００７２】この実施の形態において突起３０８はリン
ク３０１ａの端面の上下の凹み部分３０８’をコの字に
落として形成しており、凹みはリンク３０１ｂの端面の
上下にコの字の出っ張り部分３１０’を残して形成して
いる。これら突起３０８と凹み３１０は関節を閉じた時
に嵌合する構成になっている。

【００７３】関節３０２を開閉するときの突起３０８と
凹み３１０の作用は前記の実施の形態と同様で、関節３
０２を閉じると突起３０８は凹み３１０に嵌合してリン
ク３０１ａと３０１ｂの軌道面が段差無くそろえられる
効果がある。

【００７４】次に、関節をロックした状態で突起３０８
と凹み３１０が支持する荷重について説明する。

【００７５】本実施の形態においても突起３０８と凹み
３１０は図９に示す軌道の接線を軸とした軌道回りの捩
じりトルクＴ２、リンク３０１ａとｂの端面を上下にず
らそうとするせん断荷重Ｐ２を支持する。図１４は捩じ
りトルクＴ２とせん断荷重Ｐ２の支持の状況を説明する
関節部分の縦断面図で突起３０８に注目して記載した。
（フック３０５は省略した。）捩じりトルクＴ２は突起
３０８と図示しない凹み３１０の境界のうち図１４の斜
線を引いた部分Ｄを介して支持し、せん断力Ｐ２は下の
面のＥの部分を介して支持する。

【００７６】以上説明したように本構成の場合も関節部
分に働くせん断荷重Ｐ２と捩じりトルクＴ２を突起３０
８と凹み３１０が支持する効果がある。

【００７７】本実施の形態においてリンク３０１ａの凹
み部分３０８’の奥とリンク３０１ｂの突起部分３１
０’の先端を軌道の円弧の半径方向を軸とした円筒面形
状にする。

【００７８】図１５は関節をロックした状態の関節部分
の縦断面図である。この状態で図９の曲げトルクＭ２が
関節に作用すると、リンク３０１ｂの下側の突起部分３
１０’の先端のＲ面Ｈの中心Ｃ’とフック３０５の中心
Ａとの垂直距離ＩＭ２を荷重点距離として式（１）で与
えられる荷重ＦＭ２が、フック３０５と下側の凹み部分
３０８’に、また、荷重ＦＭ２’が受け部３０９と下側
の突起部分３１０’に働く。この時、下側の凹み部分３
０８’と突起部分３１０’はＲ面で接触しているため、
荷重ＦＭ２は突起部分３１０’に、荷重ＦＭ２Ｉは凹み
部分３０８’にほぼ均等に働く効果がある。

【００７９】次に、本発明の第２実施の形態を図１６を
参照して説明する。

【００８０】第２の実施の形態は、第１の実施の形態に
おける関節ロック機構３０４のフック３０５と受け部３
０９の接触面を揺動軸３０６を中心としたＲ面で構成し
たものである。本発明の第２実施の形態では、フック３
０５の動作方向とフック３０５と受け部３０９の接触面
とが一致するため、フック３０５と受け部３０９の接触
面積を大きくできる。また、図１６に示すようにフック
３０５の引っかかりが不完全であっても荷重ＦＭ２とＦ
Ｍ２’が作用する中心Ａ’は、軌道の円弧の接線と平行
で軸３０６の中心Ｂを通る直線Ｌの上にあり、かつ荷重
ＦＭ２とＦＭ２’の方向は直線Ｌと一致している。

【００８１】本発明の第２実施の形態では、フック３０
５と受け部３０９の接触面積を大きくでき、関節３０２
を確実にロックをする効果がある。また、関節３０２を
ロックした状態で関節部分に曲げトルクＭ２が作用した
場合、フック３０５と受け部３０９に作用する荷重ＦＭ
２、ＦＭ２’の中心Ａとフック３０５の軸３０６の中心
Ｂとを結ぶ直線上に荷重ＦＭ２が作用するため、フック
３０５の受け部３０９への係合が多少不完全であっても
フック３０５が外れることがなく安定してロックできる
効果がある。

【００８２】次に、本発明の第３実施の形態を図１７を
参照して説明する。

【００８３】第３の実施の形態は、第１あるいは第２の
実施形態における関節ロック機構３０４の受け部３０９
をリンクの半径方向を軸に揺動自在に設けたものであ
る。図１７は本発明の第３実施の形態における受け部３
０９の構成を説明するもので、関節部分の縦断面図であ
る。

【００８４】図示するように、受け部３０９の裏面はリ
ンク３０１ａ、３０１ｂの半径方向を軸にＲ面形状をし
ている。すなわち、受け部３０９の裏側にはガイド３１
１が取り付けられており、ガイド３１１はリンク３０１
ｂの径方向には拘束され、リンク３０１ｂの円弧の接線
と平行な直線と上下方向の直線を含む平面内では移動可
能なようにブロック部分３１２に支持されている。

【００８５】上記のように構成された本発明の第３実施
の形態では、受け部３０９はブロック部分３１２に対し
て揺動可能であって、関節３０２をロックした状態で図
９に示す曲げトルクＭ２が関節部分に作用した場合、図
１０の場合と同様に荷重ＦＭ２がフック３０５とリンク
３０１ａの下端に、ＦＭ２’が受け部３０９とリンク３
０１ｂの下端に働く。このとき、受け部３０９はフック
に倣って揺動可能なためフック３０５と受け部３０９は
均一に接触し、荷重ＦＭ２はフック３０５の断面全体に
均等に働く。そのため本実施形態では曲げトルクＭ２に
対する関節部分の剛性を向上させる効果がある。

【００８６】次に、本発明の第４実施の形態を図１８乃
至図２１を参照して説明する。

【００８７】第４の実施の形態は、第１、第２あるいは
第３の実施形態における関節ロック機構３０４のフック
操作機構３０７を４節のリンク機構で構成したものであ
る。図１８は関節３０２を解放した時の関節ロック機構
３０４の状況を実線で示し、関節３０２をロックしたと
きの状況を２点破線を示したものである。本発明の第４
実施の形態のフック操作機構３０７は、リンク３０１ａ
に対して軸３０７ｂにより回転自在に取り付けたクラン
ク３０７ａと、フック３０５から突き出したアーム３０
７ｆと、軸３０７ｂの中心ＩよりオフセットしたＪに中
心を持つ軸３０７ｃによりクランク３０７ａに対して揺
動自在に取り付けられ、かつ、軸３０６の中心点Ｂから
離れたＫに中心を持つ軸３０７ｅによりアーム３０７ｆ
に対して揺動自在に取り付けられた中間リンク３０７ｄ
とで構成されている。

【００８８】ここで、クランク３０７ａの軸３０７ｂと
３０７ｃの中心距離と中間リンク３０７ｄの軸間距離の
決定方法について説明する。

【００８９】まず、軸３０６の中心Ｂと軸３０７ｂの中
心Ｉの位置は固定され、アーム３０７ｆの軸間距離、す
なわち、軸３０６の中心Ｂと軸３０７ｅの中心Ｋの距離
ｌＬ１は一定と仮定する。こうすれば、関節３０２を解
放したときとロックしたときの軸３０７ｅの位置が決ま
るので、それぞれの場合の軸３０７ｅの中心点と軸３０
７ｂの中心Ｉの距離ｌＫｌとｌＫｌ’は一意に定まる。

【００９０】ここで、クランク３０７ａの軸３０７ｂと
３０７ｃの中心距離ＩＬ２と中間リンク３０７ｄの軸向
距離ｌＬ３は式（３）（４）により決定する。

【００９１】 ｌＬ２＝ｌｌＫ’−ｌｌＫ／２ ・・・（３） ｌＬ３＝ｌｌＫ’＋ｌｌＫ／２ ・・・（４）

【００９２】すると、点Ｉ、Ｊ、Ｋは関節３０２を解放
したときに直線Ｎ１上に、ロックしたときに直線Ｎ２上
に並ぶ。上記のように構成した４節のリンク機構をトグ
ル機構と呼ぶ。

【００９３】図１９乃至図２１は本発明の第４実施の形
態の作用を説明するもので、関節部分の水平断面図であ
る。図１９は関節３０２を解放したときの状態を示すも
のである。この状態で中心Ｉ、Ｊ、Ｋは直線Ｎ１上に並
んでおり、フック３０５側から操作してもクランク３０
７ａと中間リンク３０７ｄはデッド状態にあるのでフッ
ク３０５は動かない。一方、クランク３０７ａの軸３０
７ｂを反時計回りに回転させると、クランク３０７ａと
中間リンク３０７ｄのデッド状態を崩す方向に作用する
ため、中間リンク３０７ｄ、アーム３０７ｆを介してフ
ック３０５は容易に回転する。

【００９４】図２０は関節３０２をロックする中間の過
程を示すものである。クランク３０７ａの軸３０７ｂを
回転すると軸３０７ｃが矢印Ｓのごと〈旋回する。する
と中間リンク３０７ｄは軸３０７ｅを矢印Ｕのごと〈押
し、軸３０７ｅは軸３０６を中心に矢印Ｖのごと〈旋回
する。それに伴いフック３０５も矢印Ｑのごと〈旋回す
る。

【００９５】図２１は関節３０２をロックしたときの状
態を示すもので、フック３０５は受け部３０９に引っか
かっている。この場合も図１９の場合と同様に、中心
Ｉ、Ｊ、Ｋは直線Ｎ２上に並んでおり、クランク３０７
ａと中間リンク３０７ｄはデッド状態にあるのでフック
３０５側から操作してもフック３０５は動かない。一
方、軸３０７ｂを時計回りに回転すると、中間リンク３
０７ｄ、アーム３０７ｆを介してフック３０５は容易に
回転し、またクランク３０７ａと中間リンク３０７ｄが
デッド状態付近にあるとき小さな駆動力で大きな力をフ
ック３０５に発生させることが出来る。これをトグル機
構の倍力効果と呼ぶ。

【００９６】本発明の第４実施の形態によるフック操作
機構３０７によると、フック３０５が全閉・全開の状態
ではフック３０５の側を操作しても開閉せず、クランク
３０７ａの軸３０７ｂからしかフック３０５を開閉でき
ないという効果がある。また、このフック操作機構３０
７のようなトグル機構ではその倍力効果によりロックが
完了する付近の操作力を低減できる効果がある。

【００９７】次に、本発明の第５実施の形態を図２２乃
至図２７を参照して説明する。

【００９８】図２２および図２３は第５の実施の形態を
説明する図で、図２２は関節３０２をロックした状態の
斜視図で、図２３は関節３０２をロックしたときのフッ
ク３０５と受け部３０９を拡大した水平断面図である。

【００９９】本発明の第５実施の形態は、第１、第２、
第３あるいは第４の実施の形態における関節ロック機構
３０４のフック３０５の上下にローラ３１２を設け、受
け部３０９のＲ面のローラ３１２が通過する部分を延長
し、フック３０５のＲ面よりその転勤面を微少量εだけ
後退させた位置にローラ３１２を配置した構成である。

【０１００】この第５実施の形態の作用を図２４乃至図
２７に基づき以下に説明する。

【０１０１】まず、図２４のごと〈リンク３０１ａと３
０１ｂの端面が少し開いた状態でフック３０５を受け部
３０９方向に旋回させる。すると、まず、図２５のごと
くローラ３１２が受け部３０９のＲ面に接触してＲ面上
を転がりながら受け部３０９を引き寄せていきリンク３
０１ａと３０１ｂの端面を閉じていく。そして図２６の
ときにフック３０５と受け部３０９が接触する。そして
図２７のごとくフック３０５が受け部３０９に完全に係
合した状態では、ローラ３１２は受け部３０９のＲ面か
ら微少量εだけ離れる。

【０１０２】この第５実施の形態によると、フック３０
５と受け部３０９のＲ面同士が接触するよりも先にロー
ラ３１２が受け部３０９のＲ面に接触し、転動しながら
関節３０２をロックするため、フック３０５の駆動力を
低減できる効果がある。また、ローラ３１２によりフッ
ク３０５が受け部３０９を引き寄せる機能も備えている
ため、多少リンク３０１ａと３０１ｂの端面が開いた状
態であっても関節３０２をロックできる効果がある。そ
して、フック３０５と受け部３０９が完全に係合した状
態ではローラ３１２は受け部３０９と接触せず、フック
３０５と受け部３０９のＲ面同士だけが面接触している
ので、関節３０２を強固にロックでき、また関節３０２
をロックした後にローラ３１２に荷重がかかることがな
い。

【０１０３】図２８は第５実施の形態におけるローラ３
１２の位置と受け部３０９の形状を変えた他の実施の形
態を説明する図である。

【０１０４】本実施の形態では、フック３０５のＲ面に
ローラ３１２の転動面が接するようにローラ３１２を配
置してフック３０５が受け部３０９に完全に係合した状
態でローラ正面のＲ面を微少量εだけ無くした構成とす
る。この実施の形態においても前記実施の形態と同様に
作用してほぼ同じ効果が得られる。また、ローラ３１２
を受け部３０９に配置し、フック３０５のＲ面をローラ
３１２が通過する部分だけ延長した構成でも同様に作用
し、同じ効果がある。

【０１０５】次に、本発明の第６実施の形態について図
２９乃至図３６を参照して説明する。

【０１０６】第６の実施の形態は、第１、第２、第３、
第４あるいは第５の実施の形態における関節ロック機構
３０４を駆動する関節ロック駆動機構に関するものであ
る。図２９は関節部分の縦断面図で関節ロック機構３０
４のフック操作機構３０７を説明するものである。図に
示すように、クランク３０７ａの下側端面に軸３０７ｂ
の同芯上に６角形の穴状の操作入力部３０７ｇが設けら
れている。

【０１０７】図３０は関節ロック駆動機構３１４を横か
ら見た図である。関節ロック駆動機構３１４は、関節ロ
ック機構３０４のフック操作機構３０７の操作入力部３
０７ｇと接続する駆動部３１５と、駆動部３１５を回転
軸Ｏ回りにトルク伝達部３１６介して回転する回転機構
３１７と、駆動部３１５をスライド部３１９を介して回
転軸Ｏの方向に上下する上下機構３１８とで構成されて
いる。なお、図２２において上下機構３１８の駆動部分
は省略してある。

【０１０８】駆動部３１５は操作入力部３０７ｇの６角
穴と嵌合する６角棒形状をしており、その先端は面取り
が施されている。

【０１０９】回転機構３１７は図３１に示すように駆動
源としてモータ３１６ａを用いて、モータ３１６ａの出
力は同軸上に入出力軸を持つ減速機３１６ｂと減速機３
１６ｃ、さらに、軸３１６ｄを経て傘歯車３１６ｅ、傘
歯車３１６ｆに伝達される。この傘歯車３１６ｅ、傘歯
車３１６ｆで回転軸の向きが９０°変換されている。こ
のとき回転方向だけでなく軸方向にも力がかかるが、こ
の力は傘歯車３１６ｅ側では２個の円錐コロ軸受け３１
６ｇで、傘歯車３１６ｆ側ではクロスローラ軸受け３１
６ｈでそれぞれ支持する。傘歯車３１６ｆに伝達された
回転力は中空の軸３１６ｉを経て回転機構３１７に伝達
される。回転機構３１７の中心は駆動部３１５と同サイ
ズの６角穴が開いており、回転トルクは駆動部３１５に
伝達するが、軸Ｏ方向には拘束しない構成になってい
る。またモータ３１６ａの後端には位置検出器３１６ｊ
が設けられており、駆動部３１５の回転角を制御できる
ようになっている。

【０１１０】図３２は上下機構３１８の構成を説明する
図で、関節ロック駆動機構３１４の下から見たものであ
って、回転機構３１８は駆動源としてモータ３１８ａを
用いている。モータ３１８ａの出力は同軸上に入出力軸
を持つ減速機３１８ｂと軸３１８ｃを経て平歯車３１８
ｄに伝達される。ここでは、回転方向の力しか発生しな
いので軸３１８ｃを２個の玉軸受け３１８ｅで支持して
いる。一方、スライド部３１９には直動ガイド３１９ａ
が両脇に設けられておりレール３１９ｂにより上下方向
に案内されている。また、平歯車３１８ｄに噛み合うフ
ック３１８ｆが取り付けられており、モータ３１８ａを
回すことによりスライド部３１９は上下に移動する。

【０１１１】図３３はスライド部３１９の内部を説明す
る図であって、スライド部３１９の内部にはガイド３１
９ｃが設けられており、このガイド３１９ｃに駆動部３
１５が支持されている。ガイド３１９ｃはスライド部３
１９に対して軸Ｏを中心に回転自在に支持されている
が、上下方向には拘束されている。

【０１１２】本発明の第６実施の形態を説明すると、関
節ロック駆動機構３１４は軌道の下側に位置するように
ビークルや旋回アームなどに設け、通常は駆動部３１５
を下げておく。関節をロックあるいは解除するときは、
まず、操作入力部３０７ｇと駆動部３１５の中心と位相
を合わせる。図３４はこのときの関節部分と関節ロック
駆動機構３１４の状況を横から示すものである。また、
図３５は図３４の関節ロック機構３０７の操作入力部３
０７ｇと関節ロック駆動機構３１４の駆動部３１５付近
を拡大したもので、このときスライド部３１９は下がっ
ており、駆動部３１５は回転機構３１７の表面から飛び
出していない。次に、上下機構３１８を作動してスライ
ド部３１９を上昇させる。すると駆動部３１５は操作入
力部３０７ｇに挿入される。図３６はこのときの操作入
力部３０７ｇと駆動部３１５付近の状況を示すものであ
る。

【０１１３】この状態で、回転機構３１６を作動して回
転機構３１７を回転すると、駆動部３１５が操作入力部
３０７ｇに嵌合しているのでロック駆動機構３０７が作
動して関節３０２がロックあるいは解放される。

【０１１４】本発明の第６実施の形態によると、第１、
第２、第３、第４あるいは第５の実施の形態における関
節ロック機構３０４を作動して関節３０２をロック、解
放できる効果がある。また、上下機構３１８を採用して
駆動部３１５を通常は収納しておき、関節ロック機構３
０４を操作する必要があるときだけ上昇させること、回
転機構３１６の回転軸を傘歯車３１６ｅ、３１６ｆによ
り直角に折り曲げた構成であること、回転機構３１７と
スライド部３１９により回転機構３１６と上下機構３１
８の動作の干渉をなくす機構を採用したことなどにより
ビークルの端面などに取り付けてもビークル等の動作を
妨げないコンパクトな関節ロック駆動機構を実現できる
効果がある。

【０１１５】次に、本発明の第７実施の形態を図３７乃
至図４０を参照して説明する。

【０１１６】第７実施の形態は、第６実施の形態におけ
る関節ロック駆動機構３１４の回転機構３１７に自動調
芯機能を付加した構成のものである。

【０１１７】図３７は、本実施の形態における回転機構
３１７の水平断面図である。回転機構３１７は、その外
形を構成するケース３１７ａとケース３１７ａの内側に
Ｙ軸方向に摺動可能なように設けられたスライダ３１７
ｂとスライダ３１７ｂの内側にＸ軸方向に摺動可能なよ
うに設けられたスライダ３１７ｃとケース３１７ａとス
ライダ３１７ｂの間とスライダ３１７ｂとスライダ３１
７ｃの間のそれぞれの摺動方向の両端に設けられ圧縮バ
ネ３１７ｅにより押し出し力を発生する４個のバネ機構
３１７ｄとスライダ３１７ｃの内側に設けられた駆動部
３１５が通過する６角穴３１７ｆとで構成されている。

【０１１８】図３８は、スライド部３１９の内部を説明
する図で、ガイド３１９ｃは水平面内の移動が可能な構
成になっている。すなわち、スライダ３１７ｃはスライ
ダ３１７ｂに対してＸ軸方向に、スライダ３１７ｂはケ
ース３１７ａに対してＹ軸方向にそれぞれ移動可能なた
め駆動部３１５はケース３１７ａに対してＸＹ平面、す
なわち、水平面内を移動可能である。そして、スライダ
３１７ｃはスライダ３１７ｂとの間のバネ機構３１７ｄ
により、また、スライダ３１７ｂはケース３１７ａとの
間にバネ機構３１７ｄによりそれぞれ両側を押されてい
るため、駆動部３１５は通常バネ機構３１７ｄの力が平
衡する位置、すなわち、回転機構３１７の中心に位置す
る。回転トルクはケース３１７ａとスライダ３１７ｂが
接触する面３１７ｇ、スライダ３１７ｂとスライダ３１
７ｃが接触する面３１７ｈ、スライダ３１７ｃの内側の
６角穴３１７ｆを介して駆動部３１５へ伝達される。

【０１１９】図３９および図４０は関節ロック駆動機構
３１４の回転軸Ｏと操作入力部３０７ｇの中心Ｏ’がず
れているときの本実施の形態の作用を説明する図であ
る。

【０１２０】まず、図３９のごとく関節ロック駆動機構
３１４の回転軸Ｏと操作入力部３０７ｇの中心Ｏ’がず
れた状態で、上下機構３１８を動作させてスライド部３
１９を上昇させると、駆動部３１５はバネ機構３１７ｄ
の力に抗して操作入力部３０７ｇの入り口の面取りに沿
って水平面内を移動していき、駆動部３１５の中心は操
作入力部３９７ｇの中心Ｏ’と一致し、図４０のごとく
駆動部３１５は操作入力部３０７ｇに挿入される。この
状態で回転機構３１６を動作させて回転機構３１７を回
転すると、駆動部３１５は回転機構３１７の調芯機能に
より水平面内を移動しながら操作入力部３０７ｇの中心
Ｏ’を中心に回転する。

【０１２１】本発明の第７実施の形態によると関節ロッ
ク駆動機構３１４の回転軸Ｏがフック操作機構３０７の
操作入力部３０７ｇの中心Ｏ’からずれていても駆動部
３１５を操作入力部３０７ｇに挿入でき、関節３０２を
ロック、解放できる効果がある。

【０１２２】次に、本発明の第８実施の形態を図４１乃
至図４４を参照して説明する。

【０１２３】第８実施の形態は、第６あるいは第７の実
施の形態における関節ロック駆動機構３１４のスライド
部３１９に干渉機能を付加した構成のものである。図４
１は本発明の第８実施の形態のスライド部３１９の構成
を説明する図であって、スライド部３１９の内部は円筒
状のシリンダ３１９ｄを形成し、シリンダ３１９ｄの内
部にはシリンダ３１９ｄに沿って上下するピストン３１
９ｅが設けられ、ガイド部３１９ｃはピストン３１９ｄ
に対して上下方向を拘束されている以外回転軸Ｏ回りお
よび水平面内を移動可能に取り付けられている。

【０１２４】ピストン３１９ｅは圧縮バネ３１９ｆによ
り上方向に押し上げられており、通常はストッバ３１９
ｇに押し当てられている。スライド部３１９の上側には
センサ３１９ｈが設けられており、ピストン３１９ｅが
シリンダ３１９ｄの上部にあるときに信号を発し、シリ
ンダが２点破線３１９ｇのごとく下がると信号が切れ
る。

【０１２５】図４２乃至図４４は操作入力部３０７ｇと
駆動部３１５の位相が合っていないときの本実施の形態
の作用を説明する図である。

【０１２６】図４４は動作前の状態であって、この状態
から上下機構を作動してスライド部３１９を上昇させる
と駆動部３１５は操作入力部３０７ｇの入り口で停止す
る。さらに上昇させるとピストン３１９ｅは圧縮バネ３
１９ｆの力に抗してシリンダ３１９ｄに沿って下がって
いく。そして、ピストン３１７ｅはセンサ３１７ｈから
離れていきセンサ３１９ｈの信号が切れ、駆動部３１５
が操作入力部３０７ｇに挿入されていないことが判る。
図４３はこのときの状況を示すものであって、この状態
で回転機構３１６を作動して回転機構３１７を回転する
と駆動部３１５のみが回転し、操作入力部３０７ｇと位
相があったところで駆動部３１５が操作入力部３０７ｇ
に挿入される。このときの状況を示した物が図４４であ
る。このときセンサ３１９ｈは信号を発生し、駆動部３
１５と操作入力部３０７ｇの位相が合い挿入可能である
ことがわかる。これ以降は第６実施の形態と同様に作用
する。

【０１２７】本発明の第８実施の形態によると、駆動部
３１５と操作入力部３０７ｇの位相が合わない状態で関
節ロック機構３０４を操作開始しても、関節３０２をロ
ック、解除可能であるという効果がある。

【０１２８】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、リンクのいずれか一方の端面の凹部にいずれか他
方の端面の突起が嵌合され、リンク間により形成される
軌道面に段差や隙間が生じることがなく軌道面を滑らか
にしてビークルが安定して走行ができ、リンク間に働く
せん断荷重と捩じりトルクに対して凹部と突起の嵌合に
よって支持することができ曲げトルクをフックと受け部
によって支持することができる機構的に安定し信頼性の
高い関節となる。

【０１２９】請求項２の発明によれば、フックと受け部
との接触部分の中心とフックの揺動中心とを結ぶ線が軌
道上の円弧の接線方向と平行するようにしてフックと受
け部が係合しているので、フックが揺動する方向の力が
作用せずフックが受け部から離間しリンクの端面が開く
おそれを解消する。

【０１３０】請求項３の発明によれば、各リンクの端面
を閉じフックが受け部の方向へ旋回するときフックが受
け部に案内されて円滑に係合される。また、フックと受
け部との接触面の形成が一致し、フックと受け部とが広
い面積で接触することができる。

【０１３１】請求項４の発明によれば、フックと受け部
とが係合した状態で、関節部分に軌道に曲げトルクが作
用したとき受け部がフックに対して移動してフックと受
け部が均一に接触し、フックは断面全体に働く引っ張り
荷重として曲げトルクを受けることができる。

【０１３２】請求項５の発明によれば、受け部にフック
が係合する付近で入力側リンクと中間リンクとがデット
状態付近となり、操作力を軽減でき、また、フックが全
閉または全開のときフック側へ外力を作用させても開閉
できない。従って、少ない駆動力で、容易に操作ができ
る。

【０１３３】請求項６の発明によれば、リンクの両端面
が少し開いた状態でフックを受け部方向へ旋回させると
ローラが受け部に設ける接触面に案内されつつリンクの
両端面を閉じていき、フックと受け部とが係合したとき
ローラと受け部とが離れる。この結果、フックと受け部
と係合する直前にはローラと接触面とが接触するので駆
動力を軽減でき、フックと受け部とが係合したときフッ
クと受け部とにより接触面が形成されるので関節を確実
にロックできる。

【０１３４】請求項７の発明によれば、関節をロックま
たは解除するとき上下機構によって駆動部を上昇させ操
作入力部と連結させて、回転機構を回転させれば、フッ
ク操作機構を駆動させフックを操作することができる。
従って、通常、関節ロック駆動機構は、コンパクトに形
成され、ビークルの走行を妨げない下方に配置されて必
要時のみフック操作機構と連結して使用することができ
る。

【０１３５】請求項８の発明によれば、駆動部と操作入
力部との芯がずれた状態でも調芯構造の作用によって操
作入力部に案内され駆動部が操作入力部に連結でき作業
効率を向上させることができる。

【０１３６】請求項９の発明によれば、操作入力部と駆
動部との位置関係が大幅にずれていても駆動部の上昇を
一旦停止して駆動部と操作入力部との芯の位置関係を調
整して駆動部を再上昇させ連結させることができる。従
って、リンクによって軌道を延設する作業の迅速化と効
率化が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態を示す関節部の斜視図
である。

【図２】第１実施の形態の関節を示す構成図である。

【図３】第１実施の形態の関節をロックした状態を示す
水平断面図である。

【図４】第１実施の形態の関節を開閉するときの第１お
よび第２の作用図である。

【図５】第１実施の形態の関節を開閉するときの第３お
よび第４の作用図である。

【図６】第１実施の形態の関節を開閉するときの関節に
働く荷重を示す説明図である。

【図７】第１実施の形態の関節をロックする前の状況を
示す説明図である。

【図８】第１実施の形態の関節をロックした状況を示す
説明図である。

【図９】第１実施の形態の関節部分に働く荷重を示す説
明図である。

【図１０】第１実施の形態の関節部分に働く曲げトルク
の支持状況を示す第１説明図である。

【図１１】第１実施の形態の関節部分に働く曲げトルク
の支持状況を示す第２説明図である。

【図１２】第１実施の形態の関節部分に働く捩じりトル
クとせん断荷重の支持の状況を示す説明図である。

【図１３】第１実施の形態の関節部分の突起と凹みの他
の実施の形態の構成を示す説明図である。

【図１４】第１実施の形態の関節部分の他の実施の形態
の突起と凹みが捩じりトルクとせん断荷重を支持する状
況を示す説明図である。

【図１５】第１実施の形態の関節部分の他の実施の形態
の突起と凹みが曲げトルクにより発生する荷重を指示す
る状況を示す説明図である。

【図１６】第２実施の形態の関節部分の構成と作用を示
す説明図である。

【図１７】第３実施の形態の構成を示す説明図である。

【図１８】第４実施の形態の関節部分の構成を示す水平
断面図である。

【図１９】第４実施の形態の第１の作用を示す水平断面
図である。

【図２０】第４実施の形態の第２の作用を示す水平断面
図である。

【図２１】第４実施の形態の第３の作用を示す水平断面
図である。

【図２２】第５実施の形態を示す斜視図である。

【図２３】第５実施の形態のフックと受け部の部分拡大
図である。

【図２４】第５実施の形態の第１の作用を示す説明図で
ある。

【図２５】第５実施の形態の第２の作用を示す説明図で
ある。

【図２６】第５実施の形態の第３の作用を示す説明図で
ある。

【図２７】第５実施の形態の第４の作用を示す説明図で
ある。

【図２８】図２７の部分拡大図を示す説明図である。

【図２９】第６実施の形態を示す部分縦断面図である。

【図３０】第６実施の形態の関節ロック駆動機構の構成
を示す説明図である。

【図３１】第６実施の形態の関節ロック駆動機構の回転
機構の構成を示す説明図である。

【図３２】第６実施の形態の関節ロック駆動機構の上下
機構の構成を示す説明図である。

【図３３】第６実施の形態の関節ロック駆動機構のスラ
イド部の構成を示す説明図である。

【図３４】第６実施の形態の関節ロック駆動機構の部分
縦断面図である。

【図３５】第６実施の形態の第１の作用を示す説明図で
ある。

【図３６】第６実施の形態の第２の作用を示す説明図で
ある。

【図３７】第７実施の形態の回転機構の水平断面図であ
る。

【図３８】第７実施の形態のスライド部の内部説明図で
ある。

【図３９】第７実施の形態の第１の作用を示す説明図で
ある。

【図４０】第７実施の形態の第２の作用を示す説明図で
ある。

【図４１】第８実施の形態を示す構成図である。

【図４２】第８実施の形態の第１の作用を示す説明図で
ある。

【図４３】第８実施の形態の第２の作用を示す説明図で
ある。

【図４４】第８実施の形態の第３の作用を示す説明図で
ある。

【図４５】トカマク型核融合炉の一例を示す概念図であ
る。

【図４６】遠隔保全装置をトカマク型核融合炉のトーラ
ス状スペース内に敷設した状態を示す斜視図である。

【図４７】遠隔保全装置をキャスク内に収納した状態を
示す説明図である。

【図４８】遠隔保全装置をキャスクから引き出す第１状
態を示す説明図である。

【図４９】遠隔保全装置をキャスクから引き出す第２状
態を示す説明図である。

【図５０】遠隔保全装置をトカマク型核融合炉のトーラ
ス状スペース内に敷設する第１説明図である。

【図５１】遠隔保全装置をトカマク型核融合炉のトーラ
ス状スペース内に敷設する第２説明図である。

【図５２】遠隔保全装置をトカマク型核融合炉のトーラ
ス状スペース内に敷設する第３説明図である。

【図５３】従来の関節部分を示す斜視図である。

【図５４】他の従来の遠隔保全装置を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

３００ 軌道 ３０１ａ，３０１ｂ リンク ３０２ 関節 ３０４ 関節ロック機構 ３０５ フック ３０６ 軸 ３０７ フック操作機構 ３０８ 突起 ３０９ 受け部 ３１０ 凹み ３１１ ガイド ３１２ ローラ ３１４ 関節ロック駆動機構 ３１５ 駆動部 ３１６，３１８ 上下機構 ３１７ 回転機構 ３１９ スライド部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 深津 誠一 茨城県那珂郡那珂町大字向山801番地の１ 日本原子力研究所 那珂研究所内 (72)発明者 松本 泰弘 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の円弧状のリンクを互いに枢着する
   関節によって半円状の軌道をトーラス状スペース内に延
   設するとき前記互いに隣接するリンク同士を枢動不能と
   する関節ロック機構を有して、軌道上にマニピュレータ
   を搭載したビークルを走行させて核融合炉の内部を遠隔
   で保全するトカマク型核融合装置の遠隔保全装置におい
   て、 前記関節ロック機構は、前記隣接するリンクのいずれか
   一方の端面に凹部を形成し、いずれか他方の端面に前記
   凹部に嵌合する突起を形成すると共に、前記リンクのい
   ずれか一方の端部に設ける受け部に係合して前記隣接す
   るリンク同士を枢動不能とする前記リンクのいずれか他
   方の端部に揺動自在に内蔵されるフックと、該フックを
   揺動させて前記受け部に前記フックを係合させるフック
   操作機構を設けることを特徴とするトカマク型核融合装
   置の遠隔保全装置。
2. 【請求項２】 前記関節ロック機構は、前記フックと前
   記受け部とが係合して接触する部分の中心と前記フック
   の揺動中心とを結ぶ線が前記軌道の円弧状の接線方向と
   平行となるように前記フックと前記受け部を配置したこ
   とを特徴とする請求項１記載のトカマク型核融合装置の
   遠隔保全装置。
3. 【請求項３】 前記関節ロック機構は、前記フックと前
   記受け部とが係合する接触面が前記フックの揺動中心か
   ら等距離で形成される面とすることを特徴とする請求項
   １または請求項２記載のトカマク型核融合装置の遠隔保
   全装置。
4. 【請求項４】 前記関節ロック機構は、リンクの周方向
   と交差するリンクの半径方向と平行になるように形成さ
   れる前記フックと前記受け部との接触面が前記リンクの
   半径方向に揺動自在となるように前記受け部を設けるこ
   とを特徴とする請求項１乃至請求項３記載のいずれかの
   トカマク型核融合装置の遠隔保全装置。
5. 【請求項５】 前記関節ロック機構は、前記フックを揺
   動させる４節からなるリンクによるトグル機構として、
   前記フックと前記受け部とが係合したとき入力側リンク
   と中間リンクとがデット状態となるように各リンク長を
   定めることを特徴とする請求項１乃至請求項４記載のい
   ずれかのトカマク型核融合装置の遠隔保全装置。
6. 【請求項６】 前記関節ロック機構は、前記フックの上
   下にローラを配置し、前記各ローラが受け部に係合する
   直前に前記各ローラと受け部に形成される接触面の先端
   部が接触し、かつ、係合した状態で前記ローラと前記受
   け部の接触面の先端部とが離間するように構成したこと
   を特徴とする請求項１乃至請求項５記載のいずれかのト
   カマク型核融合装置の遠隔保全装置。
7. 【請求項７】 前記関節ロック機構のフック操作機構に
   設ける回転軸を駆動させる操作入力部と連結させたとき
   前記回転軸を回転させる駆動部と、この駆動部を回転さ
   せる回転機構と、前記駆動部を上昇させて前記操作入力
   部と連結する一方、前記駆動部を降下させて前記駆動部
   と分離する上下機構からなる関節ロック駆動機構を設け
   ることを特徴とする請求項１乃至請求項６記載のいずれ
   かのトカマク型核融合装置の遠隔保全装置。
8. 【請求項８】 前記関節ロック駆動機構は、前記上下機
   構によって駆動部を上昇させたとき、前記駆動部の中心
   軸が該中心軸に垂直な平面内に移動可能として、前記駆
   動部を前記操作入力部へ連結させる調芯機構を設けるこ
   とを特徴とする請求項７記載のトカマク型核融合装置の
   遠隔保全装置。
9. 【請求項９】 前記関節ロック駆動機構は、前記上下機
   構によって駆動部を上昇させたときに前記操作入力部と
   前記駆動部との位置関係から連結不能を検出する検出器
   を設けて、この検出器によって検出されたとき、前記上
   下機構による駆動部の上昇を停止し、前記調芯機構によ
   って調芯しつつ再度前記上下機構によって駆動部を上昇
   させ駆動部と操作入力部とを連結することを特徴とする
   請求項７また請求項８記載のトカマク型核融合装置の遠
   隔保全装置。