JP2012172363A

JP2012172363A - 解体機

Info

Publication number: JP2012172363A
Application number: JP2011034481A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Takakura; 可明高倉
Original assignee: Towani KK
Current assignee: Towani KK
Priority date: 2011-02-21
Filing date: 2011-02-21
Publication date: 2012-09-10

Abstract

【課題】従来より効率的で安全に大型構造物の鋼板を切断・回収できる解体機の提供。
【解決手段】解体機において、自走車両の車体上に旋回可能に搭載された起伏可能な油圧作動ブームと、該ブーム先端に曲げ伸ばし可能に連結された油圧作動アームと、前記車体上に設置され、内部に車両の走行運転およびブーム及びアームの駆動操作を行う制御部を備えた運転キャビンと、該運転キャビン内の制御部での制御操作により作動される熱切断機と、アーム先端に自在継手を介して連結された台車と、を備え、この台車は、熱切断機のトーチヘッドを搭載し、運転キャビン内の制御部での制御操作によって通電状態と非通電状態とに切り換えられる電磁石が組み込まれた車輪の回転によって走行する台車本体と、該台車本体と自在継手との間に設けられた懸架バネ装置と、を有するものとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば各種大型鋼製構造物の鋼板を切断して解体するための解体機に関するものである。

現在、船舶やタンク等の大型構造物を解体する工程においても機械化は進み、クラッシャーやカッター等の各種アタッチメントを用途に応じて重機のアーム先端に装着してなる解体機の利用が一般的となっている。また、対象物が鋼製であれば、解体時に生じる廃棄物から、リサイクル可能な金属が回収されている。

大型鋼性構造物に対しては、効率的な回収のために、アタッチメントとしてカッターを装着し、鋼板壁を剪断しながら解体を行っている。（例えば、特許文献１，２，３参照。）。このような重機を用いた解体では、ブーム及びアームの可動範囲の大きい大型重機を適宜選択することによって、大型構造物に対応して効率的な解体が行える。

特開平０９−０４１６８１号公報特許第３２２７４７３号公報特開２００３−３６７９号公報

しかしながら、重機に装着されるカッターは、主にシャー切断を行うものであり、上刃と下刃との間に鋼板を挟みながら剪断する構成となっているため、上刃と下刃との間に対象物が挿入されなければ切断できないものである。しかも、対象物が大きいほどその取っ掛かりを得るための破壊を同時に行いながら切断を行うという煩雑な作業となる。よって、このようなシャー切断では、面積の大きい鋼板に対して連続的に切断を進めることが困難であり、金属回収という点では高い作業効率が得られなかった。

一方、精度良く効率的に鋼板の切断を行う場合には熱切断装置が用いられている。熱切断は、切断すべき部位を熱で溶かして高圧ガスで溶けた部分を排出、除去して溝を形成しながら分断する溶断機であり、非接触で切断を行うものであるため、切断対象物に大きさや形状の制限を受けない。そこで構造物の切断、解体にも熱切断装置は利用されている。しかし、平板でない立体的でしかも大型のものに対しては、トーチを持って手作業で切断を行うことになり、作業者には大きな負担となる。

そこで、トーチを搭載した台車を対象物面上で自走させながら切断を行う自動切断装置が考えられている。このような自動切断装置では、台車の車輪に電磁石を組み込むことによって、水平面に限らず様々な鋼製構造物の壁面を走行しながら切断することが可能となっている。

しかしこのような自動切断装置では、自走のための電動モータを含む車輪駆動機構を搭載する必要であるため、重量が大きくなり、その分、電磁石の吸着力も大きくしなければ傾斜壁面等の走行状態を維持できない。しかも、切断で生じる金属片が車輪へ吸着するため走行に支障が出る前に通電を切って溜まった吸着金属片を除去しなければならず、長時間に亘る連続切断処理が困難であり、また水平面上でなければ電力供給が絶たれると、装置の落下、破損の危険性は避けられず、高い作業効率と安全性の双方を確実に得るのは難しいものであった。

本発明の目的は、上記問題点に鑑み、従来より効率的で安全に大型構造物の金属鋼板を切断・回収できる解体機を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の解体機においては、自走車両の車体上に旋回可能に搭載された起伏可能な油圧作動ブームと、
該ブーム先端でブームに対して曲げ伸ばし可能に連結された油圧作動アームと、
車両運転時に走行方向を向く状態で前記車体上に設置され、内部に前記車両の走行運転およびブーム及びアームの駆動操作を行う制御部を備えた運転キャビンと、
該運転キャビン内の制御部での制御操作により作動される熱切断機と、
前記アームの先端に自在継手を介して連結された台車と、を備え、
前記台車は、前記熱切断機のトーチヘッドを搭載し、前記運転キャビン内の制御部での制御操作によって通電状態と非通電状態とに切り換えられる電磁石が組み込まれた車輪の回転によって走行する台車本体と、該台車本体と前記自在継手との間に設けられた懸架バネ装置と、を有するものである。

熱切断機は、切断すべき部位を熱で溶かして高圧ガスで溶けた部分を排出、除去して溝を形成しながら分断するという、非接触の切断方式であるため、切断対象物に大きさや形状の制限を受けない。従って、本発明の解体機においては、自走車両の車体上にブームが旋回可能に搭載され、該ブームに連結されたアームの先端に熱切断機のトーチヘッドが装着されているため、ブームの旋回・起伏およびアームの曲げ伸ばし駆動により届く限りの広い範囲に亘って、任意の部位、長さで対象物を連続的に切断することができる。しかも、機械的剪断時のように反力が発生することもないので、よってこれに抗する剛性も必要なく熱切断に必要なエネルギーを確保すれば済む。

なお、熱切断機による切断を良好に維持するには、トーチヘッドのノズル先端の切断対象面に対する間隔位置を常に一定に保つ必要があるが、トーチヘッドの切断移動においてこのような対象面に対する間隔位置を維持する精度を、トーチヘッドを直接先端に装着した解体機のアームの駆動制御によって得ることは非常に困難である。

しかしながら、本発明においては、トーチヘッドはアーム先端に自在継手を介して連結した台車の本体に搭載し、該台車本体と自在継手との間に懸架バネ装置を設けることによって振動が緩和されると共に自在継手が連結されたアーム先端と台車本体との間に生じる接近離反の変位も吸収されるため、アームの駆動制御により台車を対象面に当接させながら走行させるだけで、対象面がどのような形状、傾斜であっても、対象面に対するアーム先端の間隔位置が一定でなくても、台車本体と対象面との間隔位置、即ちトーチヘッドと対象面との間隔位置は常に一定で安定した状態で保たれ、どの方向へも良好な熱切断作業を進めることができる。

しかも本発明では、台車の車輪は電磁石を組み込んだものであるため、通電により磁力を発生させて切断対象である鋼板に吸着させることができる。従って、水平でない領域においても台車を走行させて熱切断を連続的に進めることができる。さらに、通電を停止して磁力による吸着力を消失させても、台車自体はアームにより任意の位置で保持されるため、従来の自走式切断装置のように落下して損傷する危険性も全くない。

さらに、切断作業途中で車輪に金属片が吸着して走行に支障が生じても、その場で一時的に通電を停止するだけで金属片を除去し、直ちに同位置から走行切断を再開することができる。また、これらの通電状態と非通電状態との切り換えは、運転キャビン内の制御部での制御操作で容易に行える。よって、本発明の解体機によれば、立体的な大型の鋼製構造体に対しても、従来の機械的切断や自走式熱切断装置に比べて格段に効率的な切断解体を遠隔操作で安全に行うことが可能となる。

また、台車には、トーチヘッドによる切断領域を撮影すると共に撮影されている動画像の映像信号を前記運転キャビン内のモニターへ送信する撮影装置を備えれば、実際の切断作業を運転キャビン内のモニターで確認しながら行うことができるため、切断作業がより確実となり、また比較的高い精度で位置決めが必要な場合にも対応できる。

例えば、切断速度は台車の走行速度によって決まるが、切断対象の鋼板の厚みが走行途中で変化するなど、同じ速度でも切断が不十分となる部分が生じる可能性がある。しかし、動画像からその切断状況を把握できれば、切断が不十分な部分を往復させて切断を繰り返したり、走行速度を落として十分な切断状態を得るなど、より確実な切断を行うことができる。

本発明における熱切断機としては、主に熱エネルギーを利用したガス切断機と、光エネルギーを利用したレーザ切断機、また、電気エネルギーを利用したプラズマ切断機とが挙げられる。ガス切断機は、トーチヘッドの先端ノズルから噴出する高圧酸素と鉄の酸化反応熱を利用して切断前面部を溶融し、この溶融金属をその高速酸素噴流で吹き飛ばすことによって切断を行うものである。通常、切断開始点を発火温度に上げるための高温の火炎（予熱炎）を噴出する切断火口が酸素噴出ノズル周りに設けられている。この予熱炎は、空気の巻き込みを抑えて切断溝中の酸素純度の急速低下を抑制すると共に、運動量保持の機能も果たす。

本発明の熱切断機としてガス切断機を選択した場合、ガス供給源は運転キャビンが設置された車体側に搭載し、台車には、トーチヘッドのみを装着する。これによって、アームへの負荷は台車とトーチヘッドだけであるので、剛性の高い従来のアタッチメントよりも操作性は軽い。ガス切断機は、一般的に鉄の切断用に普及しており、本発明の解体機への搭載においても低コストで済み、鉄板の切断に好適である。

なお、切断しようとする鋼板が鉄以外のステンレス鋼やアルミ合金など、酸化反応を利用して切断を行うガス切断では対応できない場合には、熱切断機としてレーザ切断機又はプラズマ切断機を選択すれば良い。またレーザ切断機やプラズマ切断機を鉄板の切断に用いれば、ガス切断機よりも切断速度を向上させることができる。

レーザ切断機は、レーザ発信器からのレーザビームを光ファイバー等の伝達系を介して集光光学系へ送り、この集光光学系で集光されたビームをノズルからアシストガスと共に対象物へ照射するものである。アシストガスは、酸素、窒素、アルゴン等の高速ガス流で、レーザの入熱により溶融した金属を吹き飛ばすものである。

従って、本発明の熱切断機としてレーザ切断機を選択した場合、レーザ発振器とガスボンベ及びレギュレーターのアシストガス供給原を含む切断機本体は運転キャビンが設置された車体側に搭載し、台車には照射ノズルへレーザビームを集光させる集光光学系が配置されたトーチヘッドのみを装着する。

またプラズマ切断機は、トーチヘッド先端内部の電極周辺からノズルへガスを流し、このガスに電気を流すことによってプラズマ気流を形成し、ノズルから収束されながらエネルギー密度を高められた高温・高圧のプラズマジェットとして噴射される。このプラズマジェットにより対象物は溶融されると同時に、その溶融金属が該ジェットで吹き飛ばされて切断がなされる。

従って、本発明の熱切断機としてプラズマ切断機を選択した場合、電源とプラズマガス供給源および高温プラズマに曝される電極とノズルを冷却するための冷却水供給源とをふくむ切断機本体は運転キャビンが設置された車体側に搭載し、台車には、電極とノズルが配置されたトーチヘッドのみを装着する。

以上のように、いずれの熱切断機においても、トーチヘッドのみを台車に搭載し、ガス供給源を含む本体部分は車体側に搭載することによって、運転キャビン内の制御部における操作で熱切断機の作動および台車車輪の電磁石への通電を制御すれば、切断部であるトーチヘッドの操作性は軽くて効率的である。また熱切断機の本体側からトーチヘッドへの伝送系、配管系や電気配線はブーム・アームに沿って配置すれば良い。

車輪に組み込む電磁石は、軽量で簡単な構成のものが望ましく、例えば、金属製車輪に電磁コイルコアを内蔵する構成が簡便である。また、自在継手には、一般的なボールジョイントあるいはユニバーサルジョイントを採用できる。

本発明の解体機においては、自走車両の車体上に旋回可能、起伏可能に搭載された油圧作動ブーム・アームの先端に、電磁石を組み込んだ車輪を有する台車を自在継手を介して連結し、該台車の、自在継手との間に懸架バネ装置が備えられた本体に熱切断機のトーチヘッドを搭載し、運転キャビン内の制御部においてすべて遠隔操作するものであるため、切断対象物の大きさや形状に制限を受けず、ブーム・アームの駆動により届く限りの広い範囲に亘って、どのような傾斜面であってもまた作業中に振動が生じてもトーチヘッドのノズル先端との間隔位置を常に一定で安定した状態で任意の部位、長さで連続的に良好に切断することができ、大型の鋼製構造体を対象とした場合でも、従来の機械的切断や自走式切断装置に比べて格段に効率的な切断解体を安全に且つ確実に行うことができるという効果がある。

本発明の一実施の形態による解体機の概略構成構成図である。図１の解体機のアーム先端に連結された台車の概略横断面図である。図２の台車の概略底面図である。

本発明の一実施形態による解体機を図１に示す。本解体機は、エンジンから得た動力で走行する所謂油圧バックホーを自走車両１として利用したものである。車両上には、前記エンジンから得た動力が油圧発生装置３で変換された油圧力の一部により旋回する旋回ステージ２が搭載されている。この旋回ステージ２上には、運転キャビン４が車両走行時に走行方向を向く状態で、且つ前記油圧力によって昇降可能に設置されている。

さらに、旋回ステージ上２には、ブーム５が起伏用油圧シリンダで起伏可能に枢支されており、このブーム５の先端には、ブーム５に対して曲げ伸ばし可能に連結されたアーム６が設けられている。

この旋回ステージ２上には、さらにガス切断機、レーザ切断機、プラズマ切断機のいずれかの熱切断機本体１３も搭載されており、その熱切断機のトーチヘッド１４が、アーム６の先端に自在継手７を介して連結された台車８の本体１０に搭載されている。このトーチヘッド１４と熱切断機本体１３との間の伝送系・配管系１５や電気配線１６は、ブーム５とアーム６に沿って、これらブーム・アームの起伏、曲げ伸ばしに追随可能な余裕分の長さをもって配置されている。

台車８の本体１０は、電磁石（不図示）を内蔵した車輪１１を備えており、この電磁石への通電によって鋼製構造体の壁面に吸着状態で走行することが可能となる。また、台車本体１０と自在継手７との間には懸架バネ装置９が備えられており、該懸架バネ装置９がサスペンションのように車両側で生じる振動の緩和すると共に、アーム６に連結された自在継手７と台車本体１０との間に生じる接近離反の変位を吸収するため、台車の本体１０に形成された取付孔１２に固定されたトーチヘッド１４のノズル先端は、台車８の走行面である切断対象面に対して常に一定の間隔位置が安定した状態で維持される。

運転キャビン４内には、自走車両１の運転および旋回ステージ２の旋回、ブーム５，アーム６の駆動操作を制御する制御部が設けられており、運転キャビン４内のオペレータにより全ての操作が行われるが、本解体機においては、この制御部での操作によって、熱切断機本体１３の作動および電磁石へ通電切換も制御される。

従って、オペレータは、運転キャビン４内でブーム５およびアーム６を駆動制御して台車１０を底面側から対象面に当接させてから、運転キャビン内の制御部での操作によって前記電磁石に通電を開始すると共に、台車８を対象面に沿って適度な速度で走行移動させるようにブーム５とアーム６を駆動させながら熱切断機本体１３を作動すれば、対象面がどのような形状、傾斜面であっても、またブーム・アームが届く限りはその大きさに制限無く、常に良好な熱切断状態を維持しつつ連続的に切断を進行させることができる。

また、切断作業の進行に伴って、切断屑である金属片が車輪１１に吸着し堆積して走行に支障が生じても、一端走行、熱切断を停止して電磁石への通電を解除するだけで、車輪１１の吸着力も消失し、金属片を落下させて除去することができる。しかも、アーム６により対象面に対する台車８の位置は保持されるため、電磁石による磁性吸着量が消えても台車８が落下したり破損する危険性はなく、金属片の除去後、再び通電し、走行、熱切断を開始すれば、停止した地点から連続して切断を再開させることができる。従って、長時間、広範囲にわたる切断作業を、実施的にはほぼ中断無く連続的に、しかも全て遠隔操作で安全に進行させることが可能となる。

また、台車８の本体１０裏面にカメラ１７を装着し、運転キャビン４内のモニターで切断領域の動画像をみて切断状況を確認できる構成とすることによって、切断部に不具合が生じたり、対象物に問題があってもそれを見極めて回避できる。また、切断状況から鋼板の厚みによって切断が不十分であることが確認できれば、その領域を往復させて繰り返し切断を行ったり、走行速度を落とすなどの手段を講じてより確実な切断を行うことが可能となる。

１：自走車両
２：旋回ステージ
３：油圧発生装置
４：運転キャビン
５：ブーム
６：アーム
７：自在継手
８：台車
９：懸架バネ装置
１０：台車本体
１１：車輪
１２：取付孔
１３：熱切断機本体
１４：トーチヘッド
１５：伝送系・配管系
１６：電気配線
１７：カメラ

Claims

自走車両の車体上に旋回可能に搭載された起伏可能な油圧作動ブームと、
該ブーム先端でブームに対して曲げ伸ばし可能に連結された油圧作動アームと、
車両運転時に走行方向を向く状態で前記車体上に設置され、内部に前記車両の走行運転およびブーム及びアームの駆動操作を行う制御部を備えた運転キャビンと、
該運転キャビン内の制御部での制御操作により作動される熱切断機と、
前記アームの先端に自在継手を介して連結された台車と、を備え、
前記台車は、前記熱切断機のトーチヘッドを搭載し、前記運転キャビン内の制御部での制御操作によって通電状態と非通電状態とに切り換えられる電磁石が組み込まれた車輪の回転によって走行する台車本体と、該台車本体と前記自在継手との間に設けられた懸架バネ装置と、を有することを特徴とする解体機。
前記台車は、前記トーチヘッドによる切断領域を撮影すると共に撮影されている動画像の映像信号を前記運転キャビン内のモニターへ送信する撮影装置を備えていることを特徴とする請求項１に記載の解体機。
前記熱切断機は、ガス切断機又はレーザ切断機又はプラズマ切断機のいずれかであることを特徴とする請求項１又は２に記載の解体機。