JP2007050469A - ブラスト装置及びブラスト方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粗さが規定された加工対象面のブラスト作業の自動化を達成できるブラスト装置及びブラスト方法を提供する。
【解決手段】ノズル３８、吸引口６０、圧力センサ８０、粗さ計８４等が搭載された装置本体７２を塗装面３０に磁着する。次に、前輪７４及び／又は後輪７６をモータ８８によって駆動して装置本体７２を上方に自動走行させる。そして、ノズル３８からブラスト媒体２６を塗装面３０に噴射するとともに使用済みのブラスト媒体２６を吸引口６０によって吸引回収しながら、ブラスト媒体の噴射によって加工された塗装面３０の凹凸面の粗さを粗さ計８４によって測定する。測定された粗さが、その塗装に対応した所定の粗さ範囲内におさまるようにＣＰＵがスポンジブラスト供給装置、コンプレッサ、回収装置などを制御して、ブラスト媒体の噴射量、噴射圧力、噴射速度、噴射空気量、吸引空気量、装置本体７２の速度をフィードバック制御する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ブラスト媒体を加工対象面に向けて噴射し、加工対象面を粗面化して素地調整を行うブラスト装置及びブラスト方法に関する。

原子力発電所設備のサプレッションチェンバは、躯体がコンクリート製であり、その内壁面及び底面に鋼板が貼られてプールが構成されている。鋼板の外表面、すなわち、サプレッションチェンバの内面は、耐食性、除染性等に優れた複数の塗料を重ね塗りすることにより塗装されている。また、その再塗装工事は、運転開始後１０年前後を目安に実施されるが、その再塗装工事の事前工事として、内面の放射線物質を含む塗膜を研削し、塗装面を粗面化して素地調整するブラスト作業が行われる。

このブラスト作業は、特許文献１等に記載されているようなサンドブラスト工法により行われている。サンドブラスト工法とは、ノズルから高速エアーで噴射したサンド（砂）等のブラスト材を塗装面に衝突させ、その衝撃力で塗装面の塗膜を研削し粗面化する工法である。

しかしながら、サンドブラスト工法では、ブラスト材が強力な力で跳ね返るため、粉塵が飛散するという問題があった。また、ノズルを操作する作業者は、強力な力で跳ね返るブラスト材から身を守るために重装備を強いられ、作業性が悪いという欠点があった。更に、作業者は、飛散した粉塵によって視野が劣悪となるため、作業を均一な品質で行うことが困難であった。

そこで、このような問題を解消するために本願出願人は、研削材が多孔質弾性体内に包含されたスポンジ片状のブラスト媒体を使用した工法、いわゆるスポンジブラスト工法を提案している。

このスポンジブラスト工法によれば、ノズルから高速エアーで噴射したスポンジブラスト媒体が塗装面に衝突するとブラスト媒体が偏平になり、混入した研削材が塗装面に直接高速で衝突する。これにより、サンドブラスト工法と同様に、塗膜を研削し除去することができる。また、通常では空中に漂うことになる粉塵がスポンジ片中に取り込まれてそのまま落下するので、粉塵飛散を低減できるという利点がある。更に、反発力もスポンジ片によって吸収されるため跳ね返りが激減し、よって、ノズルを操作する作業者の装備も軽くて済むという利点もある。

ところで、サプレッションチェンバの粗面化する塗装面の粗さは、塗装する塗料に応じて規定されている。このため、作業者は、その粗さに対応した材料の研削材を選択するとともに、ブラスト作業と粗さ測定とを手作業で繰り返し行いながら所望の粗さに加工していた。
特開平９−１０９０２９号公報

しかしながら、前述した従来のサプレッションチェンバのブラスト作業は、ブラスト作業と粗さ測定とを手作業で行うという、作業者の勘に頼る作業なので、ブラスト作業を標準化するとともに自動化したいという要求があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、粗さが規定された加工対象面のブラスト作業において、標準化及び自動化を達成できるブラスト装置及びブラスト方法を提供することを目的とする。

本願請求項１に記載の発明は、前記目的を達成するために、ブラスト媒体を噴射する噴射手段と、噴射された使用済みのブラスト媒体を吸引回収する回収手段とが走行台車に設けられ、走行台車を加工対象面上で走行させながら噴射手段によってブラスト媒体を加工対象面に噴射するとともに、回収手段によって使用済みのブラスト媒体を回収するブラスト装置であって、前記ブラスト媒体の噴射によって加工された加工対象面の凹凸面の粗さを測定する粗さ測定手段が前記走行台車に設けられ、前記粗さ測定手段によって測定された粗さが所定の粗さ範囲内におさまるようにブラスト媒体の噴射量、噴射圧力、噴射速度、噴射空気量、前記回収手段による吸引空気量、前記走行台車の速度をフィードバック制御する制御部が備えられていることを特徴とする。

本願請求項４に記載の発明は、前記目的を達成するために、ブラスト媒体を噴射する噴射手段と、噴射された使用済みのブラスト媒体を吸引回収する回収手段とが走行台車に設けられ、走行台車を加工対象面上で走行させながら噴射手段によってブラスト媒体を加工対象面に噴射するとともに、回収手段によって使用済みのブラスト媒体を回収するブラスト方法において、前記ブラスト媒体の噴射によって加工された加工対象面の凹凸面の粗さを測定し、測定された粗さが所定の粗さ範囲内におさまるようにブラスト媒体の噴射量、噴射圧力、噴射速度、噴射空気量、前記回収手段による吸引空気量、前記走行台車の速度をフィードバック制御することを特徴とする。

請求項１、４に記載の発明によれば、加工対象面上で走行移動する走行台車に、ブラスト媒体の噴射手段、ブラスト媒体の回収手段、粗さ測定手段を搭載する。そして、走行台車を自動走行させて、噴射手段からブラスト媒体を加工対象面に噴射するとともに使用済みのブラスト媒体を回収手段によって吸引回収しながら、ブラスト媒体の噴射によって加工された加工対象面の凹凸面の粗さ（算術平均粗さ、最大高さ、十点平均粗さ）を粗さ測定手段によって測定する。そして、測定された粗さが所定の粗さ範囲内におさまるようにブラスト媒体の噴射量、噴射圧力、噴射速度、噴射空気量、前記回収手段による吸引空気量、前記走行台車の速度をフィードバック制御する。これにより、粗さが規定された加工対象面のブラスト作業において、標準化及び自動化を達成できる。

また、前記フィードバック制御によって得られた所定の粗さになるための諸条件を、制御部の記憶部に記憶させておき、次回の同条件の使用時に読み出して利用すれば、次回はフィードバック制御を行うことなく、加工対象面を最初から所定の粗さに加工することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記走行台車には、前記ブラスト媒体の噴射によって加工された加工対象面を撮影する撮影手段が設けられ、前記制御部は、前記撮影手段によって得られた画像とあらかじめ記憶されている基準の画像とを比較して、前記加工対象面の除錆度及び／又はアンカーパターンを判断することを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、請求項４において、前記ブラスト媒体の噴射によって加工された加工対象面を撮影し、この画像と基準の画像とを比較して、前記加工対象面の除錆度及び／又はアンカーパターンを判断することを特徴としている。

請求項２、５に記載の発明によれば、走行台車に撮影手段を設け、ブラスト後の加工対象面を撮影手段によって撮影し、制御部は、撮影手段によって得られた画像とあらかじめ記憶されている基準の画像（標本画像）とを比較し、ＩＳＯにて規定された加工対象面の除錆度及び／又はアンカーパターンを判断する。したがって、本発明によれば、加工対象面のブラスト作業と、除錆度判断作業及び／又はアンカーパターン判断作業とを同時に実施できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記ブラスト媒体は、研削材が多孔質弾性体内に包含されたブラスト媒体であることを特徴としている。

請求項６に記載の発明は、請求項４又は５において、前記ブラスト媒体は、研削材が多孔質弾性体内に包含されたブラスト媒体であることを特徴としている。

請求項３、６に記載の発明は、前記ブラスト媒体は、研削材が多孔質弾性体内に包含されたブラスト媒体であることを特徴としている。

請求項３、６に記載の発明はブラスト媒体として研削材が多孔質弾性体内に包含されたブラスト媒体を使用するブラスト工法を採択したことを特徴している。このブラスト工法で使用するブラスト媒体は、用途に応じて異なる材質の研削材をスポンジ等の多孔質弾性体内に包含させたものであり、このブラスト媒体を高圧エアによって塗装面に噴射し、塗装面を研削するとともにその表面を粗面化する。

このブラスト工法によれば、ブラスト媒体が塗装面に衝突するとブラスト媒体が偏平になり、包含させた研削材が塗装面に直接高速で衝突する。これにより、サンドブラスト工法と同様に、塗装面を研削材によって研削することができる。また、通常では空中に漂うことになる粉塵が多孔質弾性体の中に取り込まれてそのまま落下するので、粉塵飛散を防止できる。また、反発力も多孔質弾性体によって吸収されるため跳ね返りはなく、したがって、作業者の装備も軽くて済む。

本発明に係るブラスト装置及びブラスト方法によれば、加工対象面上で走行移動する走行台車に、ブラスト媒体の噴射手段、ブラスト媒体の回収手段、粗さ測定手段を搭載し、そして、走行台車を自動走行させて、噴射手段からブラスト媒体を加工対象面に噴射するとともに使用済みのブラスト媒体を回収手段によって吸引回収しながら、ブラスト媒体の噴射によって加工された加工対象面の凹凸面の粗さを粗さ測定手段によって測定し、そして、測定された粗さが所定の粗さ範囲内におさまるようにブラスト媒体の噴射量、噴射圧力、噴射速度、噴射空気量、前記回収手段による吸引空気量、前記走行台車の速度をフィードバック制御するので、粗さが規定された加工対象面のブラスト作業において、標準化及び自動化を達成できる。

以下添付図面に従って、本発明に係るブラスト装置及びブラスト方法の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は、スポンジ状多孔質弾性体ブラスト装置（以下、スポンジブラスト装置と称する）２０の基本的な構造を示した説明図である。

まず、スポンジブラスト装置２０を用いたスポンジブラスト工法について説明すると、この工法で使用するブラスト媒体２６は、図２に示すように塗装面３０に要求される粗さ（算術平均粗さ、最大高さ、十点平均粗さ）に応じて、異なる材質（スチールグリット、アルミナ、スターライト、ユリア樹脂等）の研削材（ユリア樹脂の場合には研掃材ともいう）をスポンジ片２４に固着させたものであり、このブラスト媒体２６を高圧エアによって壁４０の塗膜２８に噴射し、塗膜２８を研削するとともに塗装面３０を粗面化して素地調整を行う工法である。

スポンジブラスト工法によれば、図２（Ａ）の如くブラスト媒体２６が塗膜２８に衝突すると、図２（Ｂ）の如くブラスト媒体２６が偏平になり、包含させた研削材２２、２２…が塗膜２８に直接高速で衝突する。これにより、サンドブラスト工法と同様に、図２（Ｃ）の如く塗膜２８を研削することができる。また、通常では空中に漂うことになる粉塵３２、３２…がスポンジ片２４の中に取り込まれてそのまま落下するので、粉塵飛散も防止することができる。また、反発力もスポンジ片２４によって吸収されるため、ブラスト媒体２６の跳ね返りは極めて少ない。

したがって、図３の如くスポンジブラスト装置２０を取り扱う作業者３４の装備３６も軽くて済む。図３は、スポンジブラスト装置２０のノズル３８近傍のホース３９を作業者３４が両手で把持し、壁４０に向けてブラスト媒体２６を噴射している図が示されている。この作業者３４は、サンドブラスト工法のようにプロテクタを全身に装備する必要はなく、また、ヘルメット４２についても、頭部、顔部全てを覆うフルフェイス型のヘルメットではなく、作業現場で使用する通常のヘルメットに透明アクリル板からなるフェイスプロテクタ４３が取り付けられたものが使用され、いたって軽量な装備３６となっている。これにより、装備の重量が軽くなるので、作業者３４の労力を大幅に低減することができる。

スポンジブラスト装置２０は図１の如く、スポンジブラスト供給装置５０、コンプレッサ５２、ノズル３８、回収装置５４、リサイクル分離機５６及びホッパ５８から構成されている。

スポンジブラスト供給装置５０には、コンプレッサ５２から高圧エアが供給されるとともに、ホッパ５８からブラスト媒体２６（図２参照）が供給される。このブラスト媒体２６は、コンプレッサ５２からの高圧エアによりホース３９を介してエア搬送されてノズル３８の先端から壁４０に向けて高速で噴射される。そして、研削に供した使用済みのブラスト媒体２６は、粉塵３２、３２…（図２（Ｃ）参照）を取り込んだ状態でそのままシートＳ上に落下し、回収装置５４の吸引口６０からホース６１回収装置５４に吸引され、リサイクル分離機５６に送り込まれる。

リサイクル分離機５６は、篩の目のサイズが大、中の２つの篩６２、６４が加振機６６上に積み重ねられて構成される。ブラスト媒体２６は、まず、目のサイズが大の篩６２に送り込まれ、加振機６６のバイブレータによって篩６２が加振されることにより、ここで大サイズのブラスト媒体２６が選別されて篩６２から取り出される。また、篩６２を通過したブラスト媒体２６は篩６４に落下し、同じくバイブレータによって加振されている篩６４によって中サイズのブラスト媒体２６が選別されて取り出される。篩６２、６４から取り去れた大、中サイズのブラスト媒体２６は、そのまま使用できるためホッパ５８に搬送される。また、篩６４を通過した細かいブラスト媒体２６は、再利用不能のため容器６８に溜められて廃棄される。なお、再利用可能なブラスト媒体２６は、全体の約９０％である。以上がスポンジブラスト装置２０の基本的な構造である。

図４は、実施の形態に係るブラスト装置７０の断面図であり、図１〜図３に示したスポンジブラスト装置２０と同一又は類似の部材については同一の符号を付して説明する。

ブラスト装置７０の装置本体７２は、永久磁石製の前輪７４、後輪７６を備えた走行台車であり、前輪７４及び後輪７６を鋼板製の塗装面３０に磁着させることにより、装置本体７２が塗装面３０に沿って走行移動自在に取り付けられる。なお、実施の形態では、前輪７４及び後輪７６を永久磁石製としたが、電磁石としもよい。

また、装置本体７２の開放縁部には、ゴム製のシール部材７８が固着され、このシール部材７８が塗装面３０に弾性をもって当接されることにより、装置本体７２の内部空間７３が密閉される。これにより、内部空間７３で噴射されたブラスト媒体２６が装置本体７２から漏出するが防止されている。

更に、装置本体７２には、内部空間７３の内圧を検出する圧力センサ８０が取り付けられ、圧力センサ８０によって検出された圧力を示す情報は、図５に示すＣＰＵ（制御部）８２に出力される。ＣＰＵ８２はスポンジブラスト供給装置５０、コンプレッサ５２、回収装置５４等、ブラスト装置７０全体を統括制御する中央処理装置である。このＣＰＵ８２については後述する。

図４の如く装置本体７２には、ノズル３８と吸引口６０とが内部空間７３に貫通して設けられている。装置本体７２が塗装面３０に磁着されると、ノズル３８及び吸引口６０が塗装面３０に対向され、ノズル３８から塗装面３０にブラスト媒体２６が噴射されるとともに、塗装面３０に衝突した使用済みのブラスト媒体２６が吸引口６０から吸引回収される。

装置本体７２の前部及び後部には、ブラスト媒体２６の噴射によって研削された塗装面３０の凹凸面の粗さを測定する、触針式の粗さ計（粗さ測定手段）８４、８４が設けられている。この粗さ計８４によって計測された粗さを示す情報は、図５に示したＣＰＵ８２に出力される。なお、装置本体７２の上方移動の場合には後部の粗さ計８４によって計測された粗さを示す情報がＣＰＵ８２に出力され、装置本体７２の下方移動の場合には前部の粗さ計８４によって計測された粗さを示す情報がＣＰＵ８２に出力される。また、実施の形態では、触針（接触）式の粗さ計８４を例示したが、これに限定されず非接触式の粗さ計を適用してもよい。

また、粗さ計８４、８４は、図４の如く進退移動装置８６、８６を介して装置本体７２に設けられており、測定時にのみ塗装面３０に向けて進出され、塗装面３０に接触される。この進退移動装置８６、８６もＣＰＵ８２によって制御され、更にまた、前輪７４及び／又は後輪７６を駆動するモータ８８（図４では不図示、図５に図示）もＣＰＵ８２によって遠隔制御されている。進退移動装置８６、８６及びモータ８８は、図４に示すケーブル８３から給電されており、このケーブル８３は装置本体７２に連結されたホース８５内に挿通されている。なお、ホース８５を使用することなくホース３９、６１に沿わせてケーブル８３を配設してもよい。

一方、装置本体７２には、ブラスト媒体２６の噴射によって研削された塗装面３０を撮影する電子カメラ９０が設けられている。この電子カメラ９０によって撮像された塗装面３０の画像データは、図５のＣＰＵ８２に出力される。ＣＰＵ８２は、電子カメラ９０によって得られた画像とあらかじめ記憶されている基準の画像（標本画像）とを比較して、塗装面３０の除錆度や剥離面の模様（アンカーパターン）を判断する。

次に、前記の如く構成されたブラスト装置７０の作用について説明する。

まず、ノズル３８、吸引口６０、圧力センサ８０、粗さ計８４、及び電子カメラ９０が搭載された装置本体７２を、永久磁石製の前輪７４及び後輪７６を介して塗装面３０に磁着する。

次に、前輪７４及び／又は後輪７６をモータ８８によって駆動することにより、装置本体７２を上方に自動走行させ、そして、ノズル３８からブラスト媒体２６を塗装面３０に噴射するとともに使用済みのブラスト媒体２６を吸引口６０によって吸引回収しながら、ブラスト媒体２６の噴射によって研削された塗装面３０の凹凸面の粗さ（算術平均粗さ、最大高さ、十点平均粗さ）を、粗さ計８４によって測定する。

そして、測定された粗さが、その塗装に対応した所定の粗さ範囲内におさまるようにＣＰＵ８２がスポンジブラスト供給装置５０、コンプレッサ５２、回収装置５４、モータ８８のうち少なくとも一つを制御して、ブラスト媒体２６の噴射量、噴射圧力、噴射速度、噴射空気量、吸引空気量、装置本体７２の速度のうち少なくとも一つをフィードバック制御する。

これにより、実施の形態のブラスト装置７０によれば、粗さが規定された塗装面３０のブラスト作業において、標準化及び自動化を達成できる。

また、ＣＰＵ８２の記憶部には、前記フィードバック制御によって得られた所定の粗さになるための諸条件が記憶されている。この諸条件は、次回の同条件の使用時に、記憶部から読み出されて利用される。これにより、次回の作業時には、フィードバック制御を行うことなく、塗装面３０を最初から所定の粗さに加工することができる。

更に、ＣＰＵ８２は、装置本体７２の電子カメラ９０によって撮像された、ブラスト作業後の塗装面画像と、あらかじめ記憶されている基準の画像（標本画像）とを比較し、ＩＳＯにて規定された塗装面３０の除錆度やアンカーパターンを判断する。例えば、画像の濃淡を比較することにより、除錆度、アンカーパターンを判断する。したがって、実施の形態のブラスト装置７０によれば、塗装面３０のブラスト作業と除錆度判断作業及び／又はアンカーパターン判断作業とを同時に実施できる。ＣＰＵ８２による判断結果は、プリンタから出力してもよく、ディスプレイに表示してもよい。

このブラスト装置７０は、塗装面３０を上下移動させながらブラスト作業を行うものなので、隣接する塗装面とオーバーラップする部分は他よりも多く研削されるという、オーバーブラスト現象が生じ、粗さに分布が生じる場合がある。この不具合を防止するために実施の形態のブラスト装置７０では、オーバーラップする部分に噴射されるブラスト媒体２６の個数を中央部よりも少なくし、結果的に同量分だけブラストされるように調整されている。

また、ブラスト装置７０が上方に移動した後、下方に移動する際には磁着されている前輪７４及び／又は後輪７６をハンドル（不図示）で操作し、研削する塗装面３０（ブラスト面）の重ね代をできるだけ小さくすることもできる。

なお、実施の形態では、ブラスト媒体として研削材が多孔質弾性体内に包含されたスポンジブラスト媒体２６について説明したが、これに限定されるものではなく、サンドブラスト媒体でもよい。

スポンジブラスト装置の全体構成図 スポンジブラストのメカニズムを説明した図 スポンジブラストの作業者装備を説明した図 実施の形態のブラスト装置の断面図 図４に示したブラスト装置の構成を示したブロック図

符号の説明

２０…スポンジブラスト装置、２４…スポンジ片、２６…ブラスト媒体、３０…塗装面、５４…回収装置、５６…リサイクル分離機、６０…吸引口、７０…ブラスト装置、７２…装置本体、７４…前輪、７６…後輪、７８…シール部材、８０…圧力センサ、８２…ＣＰＵ、８４…粗さ計、８６…進退移動装置、８８…モータ、９０…電子カメラ

Claims (6)

1. ブラスト媒体を噴射する噴射手段と、噴射された使用済みのブラスト媒体を吸引回収する回収手段とが走行台車に設けられ、走行台車を加工対象面上で走行させながら噴射手段によってブラスト媒体を加工対象面に噴射するとともに、回収手段によって使用済みのブラスト媒体を回収するブラスト装置であって、
   前記ブラスト媒体の噴射によって加工された加工対象面の凹凸面の粗さを測定する粗さ測定手段が前記走行台車に設けられ、
   前記粗さ測定手段によって測定された粗さが所定の粗さ範囲内におさまるようにブラスト媒体の噴射量、噴射圧力、噴射速度、噴射空気量、前記回収手段による吸引空気量、前記走行台車の速度をフィードバック制御する制御部が備えられていることを特徴とするブラスト装置。
2. 前記走行台車には、前記ブラスト媒体の噴射によって加工された加工対象面を撮影する撮影手段が設けられ、
   前記制御部は、前記撮影手段によって得られた画像とあらかじめ記憶されている基準の画像とを比較して、前記加工対象面の除錆度及び／又はアンカーパターンを判断することを特徴とする請求項１に記載のブラスト装置。
3. 前記ブラスト媒体は、研削材が多孔質弾性体内に包含されたブラスト媒体であることを特徴とする請求項１又は２に記載のブラスト装置。
4. ブラスト媒体を噴射する噴射手段と、噴射された使用済みのブラスト媒体を吸引回収する回収手段とが走行台車に設けられ、走行台車を加工対象面上で走行させながら噴射手段によってブラスト媒体を加工対象面に噴射するとともに、回収手段によって使用済みのブラスト媒体を回収するブラスト方法であって、
   前記ブラスト媒体の噴射によって加工された加工対象面の凹凸面の粗さを測定し、測定された粗さが所定の粗さ範囲内におさまるようにブラスト媒体の噴射量、噴射圧力、噴射速度、噴射空気量、前記回収手段による吸引空気量、前記走行台車の速度をフィードバック制御することを特徴とするブラスト方法。
5. 前記ブラスト媒体の噴射によって加工された加工対象面を撮影し、この画像と基準の画像とを比較して、前記加工対象面の除錆度及び／又はアンカーパターンを判断することを特徴とする請求項４に記載のブラスト方法。
6. 前記ブラスト媒体は、研削材が多孔質弾性体内に包含されたブラスト媒体であることを特徴とする請求項４又は５に記載のブラスト方法。

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