JP2004216525A

JP2004216525A - 管内面研磨装置

Info

Publication number: JP2004216525A
Application number: JP2003008625A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Tonmiya; 雄一頓宮; Shinji Togashi; 真治富樫
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-01-16
Filing date: 2003-01-16
Publication date: 2004-08-05

Abstract

【課題】内面に汚染物を含む酸化皮膜等が存在する管の酸化皮膜を、原子力プラントの原子炉内のような環境下においても、遠隔操作により均一に酸化皮膜を除去することができ、被曝量の低減および汚染物の拡散防止も有効的に図れるようにする。
【解決手段】回転駆動用のモータ７と、このモータに連結され、研磨対象となる管に先端側が挿入されて軸心回りに回転する回転軸８と、この回転軸の先端側に設けられた研磨用の加工ヘッド９と、モータ７、回転軸８および加工ヘッド９を管２の軸方向に沿って移動させる送り機構１０とを備え、加工ヘッド９は、非回転時に縮径して前記管の内径よりも小径となり、かつ回転時に遠心力で拡径することにより管２の内面にその外周面が接して研磨を行なう拡縮型の研磨工具２７を有する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば原子力発電プラント等に設けられる配管の内面に形成された酸化被膜等を除去する場合に好適な管内面研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、管内面研磨装置としては、粒状体を混合した洗浄液を配管内に通過させ、粒状体を管内面の付着物に衝突させて研磨するようにしたもの（特許文献１参照）、配管内にベルトサンダを挿入して前後移動させるようにしたもの（特許文献２参照）、あるいは電磁力で磁性体砥石を管内面に滑らせて研磨させるもの（特許文献３参照）等が知られている。
【０００３】
しかし、これらの従来技術では、粒状体を混合した洗浄液の処理が面倒であり、またベルトサンダや砥石等を適用するものでは管内面の全体的な均一研磨が困難であり、簡易処理、均一研磨等が強く望まれる原子力発電プラント等に設けられる配管の内面研磨には必ずしも適していない。
【０００４】
なお、従来では他の手段として、グラインダのような汎用工具にフラップホイル等の研磨工具を取り付け、作業者が手作業によって研磨を行うこともある。しかし、その場合には、開口部近傍しか磨くことができず、人間がツールを使うため均一に磨くことが困難である。
【０００５】
また、原子力発電プラント等に設けられる配管内には汚染物が存在している場合もあり、人間が汚染物に接近することは被曝可能性の面から問題があり、上記のような手作業の採用は困難である。特に、管内面の汚染物が細かい粉塵として飛散する可能性がある場合には、危険性が増加し、管近傍での手作業はさらに困難である。
【０００６】
その他、配管の軸方向への移動機構に汎用工具を取り付け、配管内部に挿入して管内面の研磨を行なうことも考えられる。しかしながら、管内径とほぼ同じ外径を持つ汎用の研磨工具を使用する場合には、抵抗が大きく、容易に回転することができない
逆に、管内径よりも十分小さい内径を持つ汎用の研磨冶具を適用することも考えられる。しかし、この場合には発生する抵抗は小さいが、片当たり等が生じて管内面を均一に磨くことができない。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−２７９号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平８−１１２７４７号公報
【０００９】
【特許文献３】
特開平９−１３１６５３号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の各技術においては、簡易処理、均一研磨等の面から問題がある。また、原子力発電プラント等の配管内面研磨については、汚染の拡大や被曝可能性等の面から種々の問題がある。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、管の軸方向への移動が容易で、かつ管内面が均一に研磨できるとともに、汚染の拡大防止、被曝低減等の面でも有効な管内面研磨装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、請求項１に係る発明では、回転駆動用のモータと、このモータに連結され、研磨対象となる管に先端側が挿入されて軸心回りに回転する回転軸と、この回転軸の先端側に設けられた研磨用の加工ヘッドと、前記モータ、回転軸および加工ヘッドを前記管の軸方向に沿って移動させる送り機構とを備え、前記加工ヘッドは、非回転時に縮径して前記管の内径よりも小径となり、かつ回転時に遠心力で拡径することにより前記管の内面にその外周面が接して研磨を行なう拡縮型の研磨工具を有することを特徴とする管内面研磨装置を提供する。
【００１３】
請求項２に係る発明では、前記研磨工具は、前記回転軸と同一軸心上に放射状に形成され遠心力により外径側に膨出する布製の羽根部を有するものである請求項１記載の管内面研磨装置を提供する。
【００１４】
請求項３に係る発明では、前記モータの回転数、前記送り機構による前記回転軸の送り量、停止位置等の研磨用制御を遠隔にて行なう遠隔制御装置を備えた請求項１記載の管内面研磨装置を提供する。
【００１５】
請求項４に係る発明では、前記管の回転軸挿入側端部を密封するシール機構と、前記管内から研磨屑を管外に吸引および回収する集塵機とを備えた請求項１記載の管内面研磨装置を提供する。
【００１６】
請求項５に係る発明では、前記加工ヘッドは、前記拡縮型の研磨工具に代え、前記回転軸と偏心する位置に非拡径型の研磨工具を有する構成とした請求項１記載の管内面研磨装置を提供する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る管内面研磨装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、管内面研磨装置の全体構成図である。図２は、同装置の要部を拡大して示す部分断面図であり、図３は研磨工具を拡大して示す構成図である。
【００１９】
本実施形態では、図１に示すように、原子力発電プラントの作業床１の上方に垂直に固定配置された複数の平行な管２，２ａ，２ｂのうち、一つの管２の内面を、下方から研磨する管内面研磨装置３を例として説明する。なお、図示の各管２，２ａ，２ｂの下端部は、その下方への連結管をそれぞれ取外して開口した状態となっており、これらの管２，２ａ，２ｂの下方に管内面研磨装置３が設置される。
【００２０】
管内面研磨装置３は大別して、管２，２ａ，２ｂに連結される研磨作業用動作部としての本体部４と、この本体部４の動作を制御するための遠隔制御装置（制御盤）５と、研磨対象となる管２内に研磨作業により発生する研磨屑を管内から管外に吸引および回収処理する集塵機６とを備えている。
【００２１】
本体部４は、回転駆動用のモータ７と、このモータ７に連結され、研磨対象となる管２に先端側が挿入されて軸心回りに回転する回転軸８と、この回転軸８の先端側に設けられた加工ヘッド９と、モータ７、回転軸８および加工ヘッド９を管２の軸方向（上下方向）ａに沿って移動させる送り機構１０とを備えている。
【００２２】
この本体部４の構成を図２に詳細に示している。図２に示すように、本体部４は、管２，２ａ等のフランジ部１１，１１ａ等の下面に着脱可能に装着される水平な取付板１２を有し、この取付板１２がフランジ部１１，１１ａに取付ねじ１３により固定されている。取付板１２には、研磨対象となる管２の下端部に連通する縦長な連通管部１４が設けられ、この連通管部１４を介して上述の回転軸８および加工ヘッド９等が管２内に下方から挿入されるようになっている。また、取付板１２の下面には、送り機構１０を保持する送り機構保持フレーム１５が設けられている。
【００２３】
送り機構１０は、送り機構保持フレーム１５に設けられた回転速度および回転方向可変のモータ・減速機等の送り用駆動部１６と、この送り用駆動部１６によって回転駆動される垂直下方に配されたボールねじ１７と、このボールねじ１７に係合する移動用のナット１８とを備えた構成となっている。
【００２４】
移動用のナット１８には、モータ連結具１９が一体的に設けられ、このモータ連結具１９には上述した回転駆動用のモータ７が支持されている。モータ７は垂直上方に向く図示省略の出力軸を有し、この出力軸に上述の垂直な回転軸８の下端が連結されている。モータ７は、回転速度および回転方向が可変とされている。
【００２５】
なお、図１に示した制御盤５は、回転軸８駆動用のモータ７および送り機構１０の送り用駆動部１６等に電気的に接続され、これらモータ７の回転数、送り機構１０による回転軸８の送り量、停止位置等の研磨用制御を遠隔にて行なうようになっている。すなわち、制御盤５では研磨速度（回転速度）、１ヶ所での停止時間（研磨時間）、軸方向の送り量、進行方向等の設定が可能であり、起動スイッチ等が備えられている。また、制御盤５には、研磨速度（回転数）、軸方向の位置、軸方向の送り量等が表示されるようになっている。これにより、予め研磨速度（回転速度）、１ヶ所での研磨時間および軸方向の送り速度を設定することにより、遠隔自動作業が可能となっている。
【００２６】
回転軸８の周囲には、モータ７等の外殻部に下端が固定された垂直な連結管２０が配され、これら回転軸８と連結管２０とは、互いに略同一高さ位置まで延び、これらの上端が連通管部１４を介して研磨対象となる管２内に下方から挿入し得る構成となっている。連通管部１４の下端部、すなわち管２の回転軸挿入側端部には、シール機構２１が設けられ、これにより管２内が外部から気密に密封シールされるようになっている。
【００２７】
連通管部１４の管壁におけるシール機構２１よりも上端側の部位には、研磨屑排出用の孔２２が穿設されるとともに、この孔２２には研磨屑排出管２３が接続されている。さらに、研磨屑排出管２３は、可撓性のホース２４を介して集塵機６に接続されている。なお、研磨屑排出管２３は、連通管部１４の下端に取付けた連結具２５により安定的に支持固定されている。
【００２８】
回転軸８の上端には、加工ヘッド９が設けられている。図３は、この加工ヘッド９を詳細に示している。図３に示すように、加工ヘッド９は、回転軸８と一体回転する工具保持部２６と、この工具保持部２６に着脱可能に保持される研磨工具２７とを有する構成となっている。
【００２９】
工具保持部２６は、回転軸８を囲む連結管２０の上端に一体的に設けられたボールベアリング等の軸受部２８と、回転軸８の上端にピン２９を介して同心的に連結され、かつ軸受部２８に支持されて垂直軸心回りに回転する回転保持具３０と、この回転保持具３０に設けられた研磨工具着脱用の着脱具３１とを備えている。
【００３０】
着脱具３１は、例えば上端側が開口し、その上方から挿入される垂直な軸を着脱可能に、かつ一体回転可能に締結保持するものである。
【００３１】
研磨工具２７は、非回転時には縮径して管２の内径よりも小径となり、かつ回転時には遠心力で拡径することにより、管２の内面にその外周面が接して研磨を行なう拡縮型の構成とされている。
【００３２】
すなわち、研磨工具２７は、着脱具３１に上方から着脱可能に挿入保持されて回転軸８と同軸的に回転できる軸体３２と、この軸体３２に設けられて回転軸８と同一軸心上に放射状に形成された布製の羽根部３３とを有し、羽根部３３に研磨材が設けられた構成となっている。
【００３３】
そして、羽根部３３が軸体３２とともに垂直軸心回り（図３の矢印ｂ方向）に回転した場合に、羽根部３３は遠心力によって外径側に膨出して、拡径するようになっている（図３の矢印ｃ、および仮想線参照）。
【００３４】
以上の構成のもとで、研磨作業を行なう場合には、まず準備作業として、図１および図２に示すように、下端が開口した管２，２ａのフランジ部１１，１１ａ等に対し、取付板１２を取付ねじ１３によって取付ける。なお、この取付の際には、モータ７および回転軸８等が、昇降位置における最下部に配置された状態としておく。この準備段階では、加工ヘッド９が管２内への挿入前であるため、加工ヘッド９が図２に示した状態よりも下方に配置され、連通管部１４内に収納されている。
【００３５】
この状態で、図１に示した制御盤５のスイッチ操作により、モータ７および送り機構１０を駆動することにより、研磨作業を開始する。
【００３６】
研磨作業が開始されると、送り機構１０のボールネジ１７が所定回転して、回転軸８をボールネジ１７に沿って垂直上方に上昇させる。これにより、加工ヘッド９が上昇して、管２内に挿入され、図２に示した状態となる。
【００３７】
そして、モータ７の駆動により回転軸８を介して加工ヘッド９が回転することにより、加工ヘッド９の研磨工具２７が遠心力によって管２の内径よりも大きく拡径する。拡径した研磨工具２７は管２の内面に圧接して回転し、これにより、管２の内面研磨が行なわれる。すなわち、研磨工具２７によって、配管２内面の汚染物を含む酸化皮膜が除去され、粉塵となる。通常の研磨工具は回転させてもさほど直径は大きくならないが、本実施形態の研磨工具２７は羽根部３３の長さが長く、回転の際発生する遠心力により十分広がる。
【００３８】
この内面研磨の進行は、制御盤５により、モータ７の回転数、送り機構１０による回転軸８の送り量、停止位置等の研磨用制御が遠隔にて行なわれる。すなわち、制御盤５においては、研磨速度（回転速度）、１ヶ所での停止時間（研磨時間）、軸方向の送り量、進行方向が設定でき、さらに研磨速度（回転数）、軸方向の位置、軸方向の送り量が表示される。これにより、遠隔作業が確実に行なわれる。
【００３９】
研磨により発生した汚染物を含む粉塵は、連通管部１４の孔２２から、研磨屑排出管２３およびホース２４を経由して集塵機６に送られ、汚染物は集塵機内部のフィルタにより分離抽出される。なお、連通管部１４の下端部にはシール機構２１が設けられているため、外気が管内に吸込まれることはなく、また汚染物が外部に漏洩することもない。
【００４０】
このように、研磨時に発生した汚染物を含んだ粉塵は空気とともに集塵機６に吸引され、吸引された粉塵は、フィルタによって分離され、汚染の拡大防止が可能となる。
【００４１】
また、予め研磨速度、１ヶ所での研磨時間および軸方向の送り速度を設定することにより、遠隔作業が可能であり、その結果、作業員の被曝低減が可能となる。
【００４２】
なお、本発明においては、拡縮型の研磨工具２７に代え、回転軸８と偏心する位置に非拡径型の研磨工具を有する構成とすることも可能である。このような構成にすれば、研磨工具の軸が加工ヘッド９の回転軸と偏心する構造となるため、回転により広がる研磨工具の代わりに汎用研磨工具の使用が可能となる。したがって、汎用の研磨工具の利用により、前記実施形態と同等な作用を行なうことが可能となる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、内面に汚染物を含む酸化皮膜等が存在する管の酸化皮膜を、人が管の近くに長時間居られない環境、例えば原子力プラントの原子炉内のような環境下においても、遠隔操作により均一に酸化皮膜を除去することができ、ひいては被曝量の低減および汚染物の拡散防止も有効的に図れるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す管内面研磨装置の構成図。
【図２】図１の要部を一部断面として示す拡大図。
【図３】本発明の一実施形態による研磨工具をさらに拡大して示す構成図。
【符号の説明】
１作業床
２，２ａ，２ｂ管
３管内面研磨装置
４本体部
５遠隔制御装置（制御盤）
６集塵機
７モータ
８回転軸
９加工ヘッド
１０送り機構
１１，１１ａフランジ部
１２取付板
１３取付ねじ
１４連通管部
１５送り機構保持フレーム
１６送り用駆動部
１７ボールねじ
１８移動ナット
１９モータ連結具
２０連結管
２１シール機構
２２孔
２３研磨屑排出管
２４ホース
２５連結具
２６工具保持部
２７研磨工具
２８軸受部
２９ピン
３０回転保持具
３１着脱具
３２軸体
３３羽根部

Claims

回転駆動用のモータと、このモータに連結され、研磨対象となる管に先端側が挿入されて軸心回りに回転する回転軸と、この回転軸の先端側に設けられた研磨用の加工ヘッドと、前記モータ、回転軸および加工ヘッドを前記管の軸方向に沿って移動させる送り機構とを備え、前記加工ヘッドは、非回転時に縮径して前記管の内径よりも小径となり、かつ回転時に遠心力で拡径することにより前記管の内面にその外周面が接して研磨を行なう拡縮型の研磨工具を有することを特徴とする管内面研磨装置。
前記研磨工具は、前記回転軸と同一軸心上に放射状に形成され遠心力により外径側に膨出する布製の羽根部を有するものである請求項１記載の管内面研磨装置。
前記モータの回転数、前記送り機構による前記回転軸の送り量、停止位置等の研磨用制御を遠隔にて行なう遠隔制御装置を備えた請求項１記載の管内面研磨装置。
前記管の回転軸挿入側端部を密封するシール機構と、前記管内から研磨屑を管外に吸引および回収する集塵機とを備えた請求項１記載の管内面研磨装置。
前記加工ヘッドは、前記拡縮型の研磨工具に代え、前記回転軸と偏心する位置に非拡径型の研磨工具を有する構成とした請求項１記載の管内面研磨装置。