TWI703024B - 具可快速固定並卸除功能之遠端圓周切割裝置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供本發明提供一具備可快速固定並卸除功能之遠端圓周切割裝置，其係包括一切割模組、一旋轉模組、及一固定模組，固定模組可將切割裝置固定於切割平面上，並利用一氣/液壓流體推動該氣/液壓缸活塞，使一腳柱可夾持於該切割平面的孔洞上，固定模組更包含一定位座，其為一固定旋轉臂，使該遠端圓周切割裝置在吊掛作業時不會隨意擺動。

Description

具可快速固定並卸除功能之遠端圓周切割裝置及其使用方法

本發明可提供解決機具業界或拆除業界在成本上及作業人員安全上的問題，使用遠端控制機構裝置可避免作業人員直接暴露於高輻射劑量環境中，減少輻射傷害。

台灣核能發電廠運轉執照期限將分別陸續到期，電廠內各個機組即面臨必須除役的步驟，然而除役過程將免不了於高危險輻射環境中作業。為確保除役工作人員的健康安全，必須運用遠端控制方式操控除役機具，進行核設施組件之切割及剪除等除役工作。

雖然目前控制工程在業界已是相當成熟的技術，但對於高前量輻射環境中使用電氣系統控制除役機具可能會出現訊號失效情況，因此使用現有控制之電氣系統方式可能無法提供穩定及精確的控制，難以達到預先規劃的理想切割位置及切割路徑。

本發明雖是傳統機械元件的組合來達成可控制位置的機構裝置，然不僅可有效使操作人員遠離高危險輻射環境，且本發明機構裝置之體積、重量及成本相對較低，對我國核能電廠除役需求上有相當幫助。 未來不僅適用於核能電廠除役，亦可用於工業中高危險設備之拆除，符合我國目前市場需求。

有鑑於此，本發明提供一具備可快速固定並卸除功能之遠端圓周切割裝置，其係包括：一切割模組，其整體為一十字型切割模組，包含一V型面吊掛點，及一往復式電動鋸；一旋轉模組，其包含一氣/液壓缸、一旋轉中心軸、一單向軸承、一傳動連桿、一控制閥件；其係連接前述切割模組於一切割平面上，使前述切割模組可作圓周旋轉運動；及一固定模組，其用以將該切割裝置固定於該切割平面上，利用一氣/液壓流體推動該氣/液壓缸活塞，使一腳柱可夾持於該切割平面的孔洞上；並包含一定位座，其為一固定旋轉臂，使該遠端圓周切割裝置在吊掛作業時不會隨意擺動。

較佳地，本發明利用天車吊掛方式將該遠端圓周切割裝置放於該切割平面上，並使該固定模組快速固定及卸除；當該遠端圓周切割裝置牢固於該切割平面上後，該旋轉模組則可帶動一切割機具作圓周運動，繞圓周一圈將切割平面上之凸出物給予切除。

較佳地，該V型面吊掛點係將一切割接觸面設計為V型，利用孔洞自動對心原理來達到定位效果。

較佳地，該切割模組包含一V型吊掛桿，該吊掛桿下端為倒V型，當該吊掛桿進入該定位座之中央孔時，一鋼索拉動吊環使該吊掛桿向上提升至一V型面與一中央孔貼合時，則會自動對心並固定。又，該V型面吊掛點共有3處，其中一處設計為高度可調式，利用一螺栓上之螺 帽調整該吊掛桿之接觸距離，可方便吊掛前做好平衡調整。

較佳地，該固定模組包含三支不同長短之腳柱，其對於有圓形孔洞之該切割平面，有容易對位及夾持固定效果。

較佳地，該旋轉模組之設計原理為利用該氣/液壓缸搭配一單向軸承來達到旋轉軸做單向旋轉運動，以調整一控制閥門開關開度，使控制該氣/液流體之流量增加並推動氣/液壓缸活塞直線運動，產生之推力或拉力透過一傳動連桿傳遞至一旋轉中心軸；其中因該旋轉中心軸又受該單向軸承之單向運動限制，可將直線運動轉換為旋轉運動；藉由調整該控制閥門開關開度亦可控制一切割機具在切割時的進給量。

較佳地，該旋轉模組上方設計一組容易拆卸及組裝之一十字凹型壓板，可配合一十字型切割臂之安裝。

綜上所述，任何核能發電廠除役過程中將會面對工作人員輻射防護問題，對於電廠核設施組件的切割工作必須避免作業人員暴露於高危險輻射環境下作業，因此遠端控制裝置便是最佳的選擇。發展高操控性之體積小、重量輕及製作成本低的遠端控制裝置機構是非常適合電廠除役需求，可讓整個除役過程中最難處置的階段能夠順利完成，另外，此機構也能減少切割所產生的二次廢棄物。本案的遠端控制裝置運用於我國核能電廠除役上的經驗也能給予國外的核電廠除役使用。

核能發電除役為我國非核家園發展的重點項目，在除役的工作上需增加作業安全，減少工作人員受到高危險輻射的危害，且基於提升拆解作業效率使除役成本降低的特點上，開發穩定操控的遠端控制裝置機構是具有市場優勢，開發商未來亦可搭配不同切割機具來建置除役過程 中各種的專用切割裝置。

100‧‧‧切割裝置

1‧‧‧固定模組

11‧‧‧T型支撐座體

12a‧‧‧腳柱

12b‧‧‧腳柱

12c‧‧‧腳柱

12d‧‧‧腳柱

12e‧‧‧腳柱

12f‧‧‧腳柱

13‧‧‧定位座

14‧‧‧中心樞孔

2‧‧‧旋轉模組

21‧‧‧旋轉中心軸

22‧‧‧單向軸承

23‧‧‧傳動連桿

24‧‧‧驅動器

25‧‧‧控制閥

3‧‧‧十字型切割模組

31‧‧‧切割器

32‧‧‧吊掛桿

321‧‧‧限位座

322‧‧‧吊環

5‧‧‧螺栓

51‧‧‧螺帽

CP‧‧‧切割平面

H‧‧‧孔洞

HFS‧‧‧高壓流體源

P‧‧‧凸出件

第1圖係為本發明一實施例切割裝置之立體圖；

第2圖係為本發明一實施例切割裝置之分解圖；

第3圖係為本發明另一實施例切割裝置之部份截面圖；

第4A圖係為本發明再一實施例旋轉模組之立體示意圖；

第4B圖係為本發明再一實施例切割裝置之一控制方法示意圖；

第5A圖係為本發明又一實施例於吊掛作業定位前之調整示意圖；

第5B圖係為本發明又一實施例於吊掛作業定位後之調整示意圖；

第6圖係為本發明切割裝置運用於切除切割平面上之凸出件之示意圖。

為令本發明所運用之技術內容、發明目的及其達成之功效有更完整且清楚的揭露，茲於下詳細說明之，並請一併參閱所揭露之圖式及圖號，惟非用以限制本發明所欲保護之範疇。

在說明書中所述本創作的「一實施例」係用於說明、表示一特定功能、結構或特徵包含於本發明中。出現於說明書內的「一實施例」一詞，並不一定全都表示同一實施例，也不是與其他實施例互斥的個別或替代實施例。亦即，某些實施例可說明某些具體特徵，而其他實施例則沒有說明。另外，對於相關領域眾所周知的結構、元件或連接並未特別詳細說明，其目的係為避免模糊本發明新穎獨特的特徵。

請參閱第1圖至第6圖，係為本發明一實施例之具備可快速固定並卸除功能之遠端圓周切割裝置100於一使用態樣，切割裝置100能夠利用天車吊掛方式，將切割裝置100放於切割平面CP上並使固定模組1快速固定及卸除。切割裝置100牢固於切除平面CP上後，旋轉模組2則可帶動一外形呈十字型之十字型切割模組3進行圓周運動，繞圓周一圈將切割平面CP上之凸出物P予以切除(如第6圖所示)。

請參閱第2圖，切割裝置100採用三大模組逐一疊置組合之設計，由下至上可分別為固定模組1、旋轉模組2及十字型切割模組3，每個模組具備不同功能，可依使用環境現場狀況來變更單一模組之特殊功能或加設輔助裝置，因此可擴大切割裝置的環境適用性。

請參閱第1圖與第2圖，固定模組1主要功能為將切割裝置100固定於切割平面CP上，其中固定模組1係包括一T型支撐座體11、複數腳柱12a、12b、12c及至少一定位座13，而T型支撐座體11中央處設有一中心樞孔14，複數腳柱12a、12b、12c係面向切割平面CP之方向而凸設於T型支撐座體11，其中複數腳柱的數量多寡不限，複數腳柱亦可由切割裝置之前後方向性而分為前腳柱與後腳柱，而前述腳柱12d、12e、12f之長度亦可不需等長(如第3圖所示)。另外，本發明進一步利用氣/液壓流體推動氣/液壓缸活塞產生夾持力使後腳柱及前腳柱夾持於切割平面CP之孔洞H上。舉例而言，本發明一實施例中，固定模組1三支腳柱設計為不同長短，其優點為方便作業人員對準切割平面CP上之圓形孔洞H。在實際吊掛作業時，長腳柱將優先放入孔洞H中，之後次長腳柱會以長腳柱為圓周中心來對準另一個孔洞，待長腳柱及次長腳柱皆裝入孔洞 後，短腳柱自然對應到所屬孔洞位置，此時只要將切割裝置垂直放下則完成對位。因此，本發明三支不同長短之腳柱12d、12e、12f其設計對於有圓形孔洞H之切割平面CP，具容易對位及夾持固定效果。

進一步，定位座13係以遠離中心樞孔14且遠離切割平面CP之方向而凸設於T型支撐座體11上，亦即定位座13係反向於複數腳柱12a、12b、12c而凸設於T型支撐座體11。進一步，定位座13之上側設有一中央孔131可提供本發明於吊掛作業時增強固定效果，亦即定位座13可使旋轉模組2及十字型切割模組3於吊掛作業時不會隨意擺動，避免造成吊掛放置困難。

請參閱第2圖、第4A圖與第4B圖，旋轉模組2係設置於固定模組1之上側，其中旋轉模組2係包含一旋轉中心軸21、一單向軸承22、一傳動連桿23、一驅動器24及控制閥件25，其中旋轉中心軸21係穿設於單向軸承22而樞接於固定模組1之中心樞孔14。此外單向軸承22係藉傳動連桿23而連接於一驅動器24。驅動器24於本發明一實施例可選用一氣壓缸、一液壓缸、或一電動缸。換言之，本發明可利用利用氣/液壓缸搭配單向軸承22來達到旋轉中心軸21進行單向旋轉運動，另外藉由調整控制閥25開關開度，進而控制自高壓流體源HFS之氣流體或液流體之流量增加並推動氣(液)壓缸活塞直線運動，產生之推力或拉力經由傳動連桿23傳遞至旋轉中心軸21。其中因旋轉中心軸21又受單向軸承22之單向運動限制，可將直線運動轉換為旋轉運動，藉由調整控制閥門開關開度亦可控制十字型切割模組3在切割時的進給量，更能符合使用者在切割作業上之需求。旋轉模組2上方另設有一組容易拆卸及組裝之十字凹型壓板，其構造簡單，可配合十字型切割模組3之安裝，對切割模組在擴展功能上提高相當大的便利性。換句話說，本發明旋轉模組2具有可容易安裝十字型切割模組3的特性，且具使切割模組沿切割平面CP進行圓周旋轉運動。

再者，十字型切割模組3係設於旋轉模組2上側而樞接於旋轉中心軸21，十字型切割模組3側緣水平方向延伸出至少一切割器31，其中前述切割器31可為往復式電動鋸(如第2圖所示)。不僅如此，本發明十字型切割模組3具有容易安裝於旋轉模組2之旋轉中心軸21上，進而有效執行於切割平面CP上切割任務。從而，本發明十字型切割模組3外觀設計為十字型結構，其優點為構造簡單、容易安裝於旋轉模組2之旋轉中心軸21上。另外，十字型結構之平面可依任務之需求來搭載市面上容易購得之切割器。本發明不限於此，進一步經由傳動路線之改造，可使切割範圍更廣，更能符合切割平面CP上凸出件P之切割需求。

進一步，請參閱第2圖、第5A圖與第5B圖，一吊掛桿32係穿設於十字型切割模組3而對接於定位座13，其中吊掛桿32之其中一端設有一限位座321，而於限位座321相反一端另設有一吊環322，前述限位座321可滑移於定位座13之內部空間。當然，定位座、中央孔、吊掛桿、限位座、吊環於本發明又一實施例中可為複數個。換言之，本發明可藉由中央孔131而將限位座321擋止於定位座13中。進一步言，吊掛桿32之下端限位座321其接觸面設計為倒V型面幾何外型，當吊掛桿32進入定位座13之中央孔131時，天車之鋼索拉動吊環322使吊掛桿32向上提升至倒V型面與中央孔131貼合時，利用孔洞自動對心之技術來達到 定位與固定效果。當需解除固定時，僅需放鬆鋼索使吊掛桿32下端之倒V型面遠離定位座13之中央孔131。換句話說，本發明藉由具倒V型面幾何外型之吊掛桿32與定位座13，可使本發明之切割裝置100於吊掛過程中增加其吊運穩定性，更可使切割裝置100方便吊離或吊至切割平面之指定點。

於本發明另一實施中，進一步利用螺栓5上之螺帽51調整吊掛桿32接觸距離，可方便吊掛前做好平衡調整。

上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，然其並非限制本發明。因此習於此技術之人士或任何所屬技術領域中具有通常知識者對上述實施例進行修改、更動、變化及潤飾仍不脫本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述之申請專利範圍所所界定者為準。

100‧‧‧切割裝置

1‧‧‧固定模組

2‧‧‧旋轉模組

3‧‧‧十字型切割模組

Claims (8)

1. 一具備可快速固定並卸除功能之遠端圓周切割裝置，其係包括：

   一固定模組，其用以將該切割裝置固定於一切割平面上，其中該固定模組係包括一T型支撐座體、複數腳柱及至少一定位座，該T型支撐座體中央處設有一中心樞孔，該定位座係以遠離該中心樞孔且遠離該切割平面之方向而凸設於該T型支撐座體，該等複數腳柱係反向於該定位座而凸設於該T型支撐座體；

   一旋轉模組，係設於該固定模組之上側，其中該旋轉模組設有一單向軸承，一旋轉中心軸係穿設於該單向軸承而樞接於該中心樞孔，該單向軸承係藉一傳動連桿而連接於一驅動器；

   一十字型切割模組，係設於該旋轉模組之上側而樞接於該旋轉中心軸，該十字型切割模組之側緣水平方向延伸出至少一切割器，至少一吊掛桿係穿設於該十字型切割模組而對接於該定位座。
2. 如請求項1所述該切割裝置，其中該等複數腳柱之長度不同。
3. 如請求項2所述該切割裝置，其中該定位座之上側設有一中央孔。
4. 如請求項3所述該切割裝置，其中該吊掛桿之其中一端設有一限位座，該限位座係滑移於該定位座之內部空間而擋止於該中央孔。
5. 如請求項4所述該切割裝置，其中該吊掛桿於該限位座相反一端另設有一吊環而可供天車吊掛。
6. 如請求項5所述該切割裝置，其中該驅動器係選自一氣壓缸、一液壓 缸、或一電動缸。
7. 如請求項6所述該切割裝置，其中該切割器係為一往復式電動鋸。
8. 一種具備可快速固定並卸除功能之遠端圓周切割裝置的切割方法，係藉由如請求項1所述的該切割裝置以該等複數腳柱夾持於該切割平面之複數孔洞，並利用繞圓一周方式而將該切割平面上的複數凸出件予以切除。

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