切削装置
【課題】比較的細径の管内面の切削を行うこと。
【解決手段】管の内部に配置されるカッタ２を回転させる回転機構３と、カッタ２を所定の軸Ｓ１の周りに旋回させる旋回機構４と、カッタ２を軸Ｓ１の延在方向Ｌに沿って移動させる軸方向移動機構５と、カッタ２を軸Ｓ１に交差する方向に移動させる交差方向移動機構６と、を備え、回転機構３に動力を伝達する回転動力伝達軸３２と、旋回機構４に動力を伝達する旋回動力伝達軸４２とを同一軸Ｓ１上に配置する。
【解決手段】管の内部に配置されるカッタ２を回転させる回転機構３と、カッタ２を所定の軸Ｓ１の周りに旋回させる旋回機構４と、カッタ２を軸Ｓ１の延在方向Ｌに沿って移動させる軸方向移動機構５と、カッタ２を軸Ｓ１に交差する方向に移動させる交差方向移動機構６と、を備え、回転機構３に動力を伝達する回転動力伝達軸３２と、旋回機構４に動力を伝達する旋回動力伝達軸４２とを同一軸Ｓ１上に配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、原子力容器に設けられた管の内面を切削するための切削装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所では、その安全性や信頼性を確保するため、定期的に配管や圧力容器の検査が行われており、同検査には、例えば、超音波を用いた非破壊検査（ＵＴ：Ultrasonic Testing）が適用されている。そして、この検査の結果、配管の管台の溶接部に、経年変化によるクラックなどの表面欠陥が発生するおそれのある場合や、経年変化による表面欠陥が判明した場合、これらの箇所を切削・補修する。
【０００３】
従来、例えば、特許文献１に記載の切削装置（原子力容器の管台内面の切削方法および切削装置）では、原子炉圧力容器（原子力容器）の側面に設けられている管台と、同管台に接続されている出口管や入口管との溶接部を切削する原子炉圧力容器の管台内面を切削するため、少なくとも管台の下方位置まで冷却水を排水した状態の原子炉圧力容器内に、管台の位置に合わせた開口部を側面に有す架台を設置し、前記開口部から管台内に円筒状の遮蔽体を挿入設置した後、管台内に切削装置を挿入して前記溶接部を切削することが示されている。これにより、原子炉圧力容器の管台と、管台に接続する出口管や入口管との溶接部の切削を、気中状態で、作業員が安全に、迅速かつ容易に行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３４９５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、例えば、蒸気発生器を２機接続する２ループの原子炉においては、出口管台や入口管台の他に原子炉内に冷却水を注水するための注水配管が接続される注水管台が設けられている。かかる注水管台と注水配管との溶接部においても、必要に応じて内面の切削・補修を行う。
【０００６】
しかし、上述した特許文献１の切削装置は、内径がほぼ７４０ｍｍの出口管台や入口管台の内面の切削に適用されるもので、内径がほぼ８７ｍｍの注水管台に挿入することはできない。したがって、注水管台のような細径の管に挿入し、その内面を切削することのできる切削装置が切望されている。特に、原子炉容器内が放射線雰囲気であり、切削作業を安全に、迅速かつ容易に行うことが第一であるから、切削装置の適用は必要不可欠である。
【０００７】
本発明は上述した課題を解決するものであり、比較的細径の管内面の切削を行うことのできる切削装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明の切削装置は、管の内部に配置されるカッタを回転させる回転機構と、前記カッタを所定の軸の周りに旋回させる旋回機構と、前記カッタを前記所定の軸の延在方向に沿って移動させる軸方向移動機構と、前記カッタを前記所定の軸に交差する方向に移動させる交差方向移動機構と、を備え、前記回転機構に動力を伝達する回転動力伝達軸と、前記旋回機構に動力を伝達する旋回動力伝達軸とを同一軸上に配置することを特徴とする。
【０００９】
この切削装置によれば、回転機構に動力を伝達する回転動力伝達軸と、旋回機構に動力を伝達する旋回動力伝達軸とが同一軸上に配置されていることから、これらの動力の伝達に係り、管の径方向での寸法を比較的小さく構成することができ、比較的細径の管内面の切削を行うことができる。
【００１０】
また、本発明の切削装置は、前記交差方向移動機構は、前記回転動力伝達軸および前記旋回動力伝達軸と平行に延在する駆動ロッドと、前記回転動力伝達軸および前記旋回動力伝達軸が配置された軸方向に沿って前記駆動ロッドを移動させる交差方向駆動部と、前記カッタを交差方向に移動可能に支持するとともに、前記駆動ロッドの軸方向への移動を摺動によって前記カッタの交差方向への移動に変換する方向変換部と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
この切削装置によれば、交差方向移動機構について、軸方向に沿って設けられた駆動ロッドを、軸に沿って移動させることで、カッタを交差方向に移動させることから、管の径方向での寸法を比較的小さく構成することができ、比較的細径の管内面の切削を行う効果を顕著に得ることができる。
【００１２】
また、本発明の切削装置は、前記回転機構を除く前記旋回機構および前記軸方向移動機構による前記カッタの移動に伴って移動可能に設けられ、かつ前記交差方向移動機構によって前記カッタの移動と相反する方向に移動可能に設けられており、前記管の内面形状を計測するセンサ部を備えることを特徴とする。
【００１３】
管の内面を切削するにあたり、管の内面形状を計測することが切削深さを一定とするうえで好ましい。この切削装置によれば、管の内面形状を計測するセンサ部を、回転機構を除く旋回機構および軸方向移動機構によるカッタの移動に伴って移動可能に設け、かつ交差方向移動機構によってカッタの移動と相反する方向に移動可能に設けたことで、計測の際にセンサ部を移動させる機構としてカッタを移動させる機構を用いている。この結果、管の径方向での寸法を比較的小さく構成することができ、比較的細径の管内面の切削を行う効果を顕著に得ることができる。
【００１４】
また、本発明の切削装置は、前記軸方向移動機構による前記センサ部の移動に伴って移動する一方、前記旋回機構による前記センサ部の移動には伴わない非回転部が設けられ、当該非回転部側と前記センサ部との相互間に電気信号を伝達するスリップリングを備えることを特徴とする。
【００１５】
センサ部は、電気信号を伝達する必要がある。この切削装置によれば、センサ部の回転移動に伴わない非回転部とセンサ部との間にスリップリングを設けたことで、回転する側と回転しない側との間にケーブルが存在しないため、ケーブルを用いた場合には回転を逆にしてケーブルの捻れを回避する必要があるが、センサ部の回転移動を規制なく行うことが可能になり、かつケーブルの捻れを回避する逆回転の動作を要さないため、計測や切削を円滑に行うことができる。
【００１６】
また、本発明の切削装置は、前記軸方向移動機構による前記カッタの移動に伴って移動する態様で、前記管内を撮像する撮像部を備えることを特徴とする。
【００１７】
管の内面を切削するにあたり、切削する部位を確認する必要がある。この切削装置によれば、管内を撮像する撮像部を、軸方向移動機構によるカッタの移動に伴って移動可能に設けたことで、計測の際に撮像部を移動させる機構としてカッタを移動させる機構を用いている。この結果、管の径方向での寸法を比較的小さく構成することができ、比較的細径の管内面の切削を行う効果を顕著に得ることができる。
【００１８】
また、本発明の切削装置は、前記回転機構は、前記回転動力伝達軸から伝達された動力を前記カッタに伝える複数の歯車を有し、前記交差方向移動機構による前記カッタの移動に際して前記カッタの移動を許容しつつ各前記歯車が常に噛み合う態様で各前記歯車をリンクによって連結することを特徴とする。
【００１９】
この切削装置によれば、リンクによって、交差方向移動機構によるカッタの移動に際して回転機構の歯車の噛合を維持するため、回転機構と交差方向移動機構との構成の一部を供用することができる。この結果、管の径方向での寸法を比較的小さく構成することができ、比較的細径の管内面の切削を行う効果を顕著に得ることができる。
【００２０】
また、本発明の切削装置は、前記軸方向移動機構は、前記回転機構、前記旋回機構、および前記交差方向移動機構を、前記回転動力伝達軸および前記旋回動力伝達軸の軸方向に沿ってともに移動させることを特徴とする。
【００２１】
この切削装置によれば、軸方向移動機構によって、回転機構、旋回機構、および交差方向移動機構を軸方向に移動させることで、カッタを軸方向に移動させる機構を、回転機構、旋回機構、または交差方向移動機構に介在させることがない。この結果、管の径方向での寸法を比較的小さく構成することができ、比較的細径の管内面の切削を行う効果を顕著に得ることができる。
【００２２】
また、本発明の切削装置は、前記回転動力伝達軸および前記旋回動力伝達軸を支持するとともに、前記回転機構、前記旋回機構、前記軸方向移動機構および前記交差方向移動機構による前記カッタの移動に伴わない固定部を備え、前記管の内面に対して当接または離隔する態様で前記固定部の外側に出没可能に設けられた拘束機構を備えることを特徴とする。
【００２３】
この切削装置によれば、拘束機構を備えることで、装置自身を管の内部に固定することができ、切削を安定かつ精度良く行うことができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、比較的細径の管内面の切削を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、原子力設備の一例を示す概略図である。
【図２】図２は、原子炉容器の横断面図である。
【図３】図３は、注水管台の断面図である。
【図４】図４は、注水管台の切削・補修の説明図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る切削装置の一部裁断した外観図である。
【図６】図６は、図５の切削装置を軸回りに９０度回転した状態での軸方向断面の拡大図である。
【図７】図７は、図５の切削装置の軸方向断面の一部拡大図である。
【図８】図８は、図６の切削装置を後端側から視た図である。
【図９】図９は、軸方向移動機構の断面拡大図である。
【図１０】図１０は、図６から軸方向移動機構を作動させた状態での軸方向断面の拡大図である。
【図１１】図１１は、図６のＡ−Ａ断面拡大図である。
【図１２】図１２は、図６から交差方向移動機構を作動させた状態での軸方向断面の拡大図である。
【図１３】図１３は、図６のＢ−Ｂ断面拡大図である。
【図１４】図１４は、図６の矢視Ｃ概略拡大図である。
【図１５】図１５は、図１３から交差方向移動機構を作動させた状態の図である。
【図１６】図１６は、図１４から交差方向移動機構を作動させた状態の図である。
【図１７】図１７は、図１３から交差方向移動機構を作動させた状態の図である。
【図１８】図１８は、図１４から交差方向移動機構を作動させた状態の図である。
【図１９】図１９は、交差方向移動機構を作動させた状態での噛合歯車の動作を示す概略図である。
【図２０】図２０は、本発明の実施の形態に係る切削装置を適用した切削手順の工程図である。
【図２１】図２１は、本発明の実施の形態に係る切削装置を適用した切削手順の工程図である。
【図２２】図２２は、本発明の実施の形態に係る切削装置を適用した切削手順の工程図である。
【図２３】図２３は、本発明の実施の形態に係る切削装置を適用した切削手順の工程図である。
【図２４】図２４は、本発明の実施の形態に係る切削装置を適用した切削手順の工程図である。
【図２５】図２５は、他のカッタを示す切削装置の軸方向断面の一部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００２７】
図１は、原子力設備の一例を示す概略図であり、図２は、原子炉容器の横断面図である。図１に示すように、原子力設備１００は、例えば、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）がある。この原子力設備１００は、原子炉容器１０１、加圧器１０２、蒸気発生器１０３およびポンプ１０４が、一次冷却水管１０５により順次連結されて、一次冷却水の循環経路が構成されている。また、蒸気発生器１０３とタービン（図示省略）との間には、二次冷却水の循環経路が構成されている。
【００２８】
この原子力設備１００では、一次冷却水が原子炉容器１０１にて加熱されて高温・高圧となり、加圧器１０２にて加圧されて圧力を一定に維持されつつ、一次冷却水管１０５を介して蒸気発生器１０３に供給される。蒸気発生器１０３では、一次冷却水と二次冷却水との熱交換が行われることにより、二次冷却水が蒸発して蒸気となる。熱交換により蒸気となった二次冷却水は、タービンに供給される。タービンは、二次冷却水の蒸気により駆動される。そして、タービンの動力が発電機（図示省略）に伝達されて発電される。タービンの駆動に供された蒸気は、凝縮して水となり蒸気発生器１０３に供給される。一方、熱交換後の一次冷却水は、一次冷却水管１０５を介してポンプ１０４側に回収される。
【００２９】
蒸気発生器１０３は、図１に示すように、半球形状に形成された下部において、入口側水室１０３ａと出口側水室１０３ｂとが仕切板１０３ｃによって区画されて設けられている。入口側水室１０３ａおよび出口側水室１０３ｂは、その天井部に設けられた管板１０３ｄによって蒸気発生器１０３の上部側と区画されている。蒸気発生器１０３の上部側には、逆Ｕ字形状の伝熱管１０３ｅが設けられている。この伝熱管１０３ｅは、入口側水室１０３ａと出口側水室１０３ｂとを繋ぐように端部が管板１０３ｄに支持されている。また、入口側水室１０３ａは、配管ノズルとしての入口管台１０３ｆが設けられ、この入口管台１０３ｆに入口側の一次冷却水管１０５が接続されている。一方、出口側水室１０３ｂは、配管ノズルとしての出口管台１０３ｇが設けられ、この出口管台１０３ｇに出口側の一次冷却水管１０５が接続されている。
【００３０】
原子炉容器１０１は、図１に示すように、燃料集合体（図示省略）が挿抜できるように、容器本体１０１ａとその上部に装着される容器蓋１０１ｂとにより構成されている。容器蓋１０１ｂは、容器本体１０１ａに対して開閉可能に設けられている。容器本体１０１ａは、上方が開口し、下方が半球形状とされて閉塞された円筒形状をなし、上部に一次冷却水としての軽水を給排する入口管台１０１ｃおよび出口管台１０１ｄが設けられている。出口管台１０１ｄは、蒸気発生器１０３の入口管台１０３ｆに連通するように一次冷却水管１０５が接続されている。また、入口管台１０１ｃは、蒸気発生器１０３の出口管台１０３ｇに連通するように一次冷却水管１０５が接続されている。また、原子炉容器１０１は、図２に示すように、容器本体１０１ａにおいて入口管台１０１ｃおよび出口管台１０１ｄと同等高さの位置に、注水用の管である注水管台１０１ｅが設けられている。注水管台１０１ｅは、管である注水配管１０１ｆが溶接によって接続されている。
【００３１】
図３は、注水管台の断面図であり、図４は、注水管台の切削・補修の説明図である。注水管台１０１ｅは、上述した原子力設備１００の安全性や信頼性を確保するため、定期的に検査が行われる。この検査の結果、図３に示す、注水管台１０１ｅと注水配管１０１ｆとの接続部分である溶接部１０１ｇに、経年変化によるクラックなどの表面欠陥が発生するおそれのある場合や、経年変化による表面欠陥が判明した場合、当該溶接部１０１ｇを切削・補修する。具体的には、図４に示すように、溶接部１０１ｇの内壁面を、注水管台１０１ｅおよび注水配管１０１ｆの内壁面の一部とともに切削し、切削された切削部Ａに所定合金種の溶接肉盛Ｂを行う。
【００３２】
上記の切削・補修のうちの切削を行うため、本実施の形態に係る切削装置が適用される。図５は、本実施の形態に係る切削装置の一部裁断した外観図であり、図６は、図５の切削装置を軸回りに９０度回転した状態での軸方向断面の拡大図であり、図７は、図５の切削装置の軸方向断面の一部拡大図であり、図８は、図６の切削装置を後端側から視た図であり、図９は、軸方向移動機構の断面拡大図であり、図１０は、図６から軸方向移動機構を作動させた状態での軸方向断面の拡大図であり、図１１は、図６のＡ−Ａ断面拡大図であり、図１２は、図６から交差方向移動機構を作動させた状態での軸方向断面の拡大図であり、図１３は、図６のＢ−Ｂ断面拡大図であり、図１４は、図６の矢視Ｃ概略拡大図であり、図１５は、図１３から交差方向移動機構を作動させた状態の図であり、図１６は、図１４から交差方向移動機構を作動させた状態の図であり、図１７は、図１３から交差方向移動機構を作動させた状態の図であり、図１８は、図１４から交差方向移動機構を作動させた状態の図であり、図１９は、交差方向移動機構を作動させた状態での噛合歯車の動作を示す概略図である。
【００３３】
切削装置１は、上述した原子炉容器１０１の内側であって注水管台１０１ｅから注水配管１０１ｆに至る管の内部に挿入されるもので、図５に示すように、管内側（ＩＮ）に配置される先端部１１と、先端部１１に連続しつつ管外側（ＯＵＴ）に配置される基端部１２とを有している。
【００３４】
先端部１１は、管の内部に挿入されるように、当該管の内径よりも細径に形成され、管の延在方向に沿う軸Ｓ１に延びる棒状体をなしている。この先端部１１は、その先端から管外側順に、円盤状に形成されて外周部分に切削刃が設けられたカッタ２を、円盤状の中心を基に回転可能に支持するカッタ支持部１１Ａと、当該カッタ支持部１１Ａに連結されてカッタ２に回転動力を伝えるギア部１１Ｂと、カッタ支持部１１Ａに連結されており軸Ｓ１を中心に回転可能で軸Ｓ１の延在方向に沿って移動可能に設けられた回転部１１Ｃと、前記回転部１１Ｃに鉤状のカップリング１１Ｆ（図６参照）を介して接続されることで軸Ｓ１を中心とした回転から切り離されつつ軸Ｓ１の延在方向に沿って移動可能に設けられた非回転部１１Ｄと、当該非回転部１１Ｄに接続されて基端部１２に固定された先端側固定部１１Ｅとを有している。
【００３５】
基端部１２は、管外側（ＯＵＴ）に配置されるため、当該管の内径よりも太径に形成されている。この基端部１２は、先端部１１の先端側固定部１１Ｅから連続して一体に固定された基端側固定部１２Ａと、当該基端側固定部１２Ａの基端側に配置されており、後述の各機構３，４，５，６の駆動源となる各駆動モータ３１，４１，５１，６１が配置された駆動源部１２Ｂと、基端側固定部１２Ａを固定するとともに駆動源部１２Ｂを収納し、管の外部に固定される本体部１２Ｃとを有している。
【００３６】
そして、この切削装置１は、上述した先端部１１および基端部１２において、カッタ２を回転させる回転機構３（図６〜図８参照）と、カッタ２を所定の軸Ｓ１の周りに旋回させる旋回機構４（図６〜図８参照）と、カッタ２を前記軸Ｓ１の延在方向Ｌに沿って移動させる軸方向移動機構５（図６、図８〜図１１参照）と、カッタ２を軸Ｓ１に交差する径方向Ｗに移動させる交差方向移動機構６（図６、図８、図１１〜図１９参照）と、を備えており、各機構３，４，５，６により作動されるカッタ２によって、注水管台１０１ｅおよび注水配管１０１ｆの内壁面の一部を含み、上述の溶接部１０１ｇの内壁面を切削する。
【００３７】
回転機構３は、図６〜図８に示すように、回転駆動モータ３１、回転動力伝達軸３２、第一噛合歯車群３３、第二噛合歯車群３４、および第三噛合歯車群３５を含み構成されている。
【００３８】
回転駆動モータ３１は、図６および図８に示すように、円筒状の本体部１２Ｃの内部で、駆動源部１２Ｂの基端側に固定され、軸Ｓ１上に配置されている。
【００３９】
回転動力伝達軸３２は、回転駆動モータ３１の出力軸に連結されて軸Ｓ１上に配置され、駆動源部１２Ｂ、基端側固定部１２Ａ、先端側固定部１１Ｅ、非回転部１１Ｄ、および回転部１１Ｃの内部を貫通することでギア部１１Ｂに至り延在して設けられている。第一噛合歯車群３３および第二噛合歯車群３４は、ギア部１１Ｂに設けられている。また、第三噛合歯車群３５は、カッタ支持部１１Ａに設けられている。
【００４０】
第一噛合歯車群３３は、図７に示すように、はすば歯車である回転主歯車３３ａおよび回転従歯車３３ｂによって構成されている。回転主歯車３３ａは、回転動力伝達軸３２の先端に固定されている。回転従歯車３３ｂは、ギア部１１Ｂにおいて回転可能であって軸位置が固定して設けられており、回転主歯車３３ａと噛合されている。
【００４１】
第二噛合歯車群３４は、図７に示すように、はすば歯車である固定歯車３４ａ、第一移動歯車３４ｂ、および第二移動歯車３４ｃによって構成されている。固定歯車３４ａは、ギア部１１Ｂに対して回転可能であって軸位置が固定して設けられており、第一噛合歯車群３３の回転従歯車３３ｂに対して軸が連結されている。第一移動歯車３４ｂは、固定歯車３４ａに噛合されている。この第一移動歯車３４ｂは、固定歯車３４ａとの噛合が維持された状態で、当該固定歯車３４ａの軸の周りに回転移動できるように第一リンク３４ｄ（図１９参照）によって支持されている。第二移動歯車３４ｃは、第一移動歯車３４ｂに噛合されている。この第二移動歯車３４ｃは、第一移動歯車３４ｂとの噛合が維持された状態で、当該第一移動歯車３４ｂの軸の周りに回転移動できるように第二リンク３４ｅ（図１９参照）によって支持されている。
【００４２】
第三噛合歯車群３５は、図７に示すように、はすば歯車である中継歯車３５ａおよび出力歯車３５ｂによって構成されている。中継歯車３５ａは、カッタ支持部１１Ａに対して回転可能であって軸位置が固定して設けられており、第二噛合歯車群３４の第二移動歯車３４ｃに対して軸が連結されている。出力歯車３５ｂは、カッタ支持部１１Ａに対して回転可能に設けられ、中継歯車３５ａに噛合されている。この出力歯車３５ｂの軸は、カッタ支持部１１Ａの先端側に延出され、カッタ２が固定されている。
【００４３】
このような回転機構３は、回転駆動モータ３１の動力が回転動力伝達軸３２によって駆動源部１２Ｂ、基端側固定部１２Ａ、先端側固定部１１Ｅ、非回転部１１Ｄ、および回転部１１Ｃを貫通して回転主歯車３３ａに伝えられる。続いて、回転駆動モータ３１の動力は、回転主歯車３３ａから回転従歯車３３ｂ、固定歯車３４ａ、第一移動歯車３４ｂ、第二移動歯車３４ｃ、中継歯車３５ａ、出力歯車３５ｂの順で伝えられ、カッタ２を回転させる。
【００４４】
旋回機構４は、図６〜図８に示すように、旋回駆動モータ４１および旋回動力伝達軸４２を含み構成されている。
【００４５】
旋回駆動モータ４１は、図６および図８に示すように、円筒状の本体部１２Ｃの内部で、駆動源部１２Ｂの基端側に固定され、上述した回転駆動モータ３１の側部に配置されている。旋回駆動モータ４１は、その出力軸に旋回主歯車４３ａが設けられている。
【００４６】
旋回動力伝達軸４２は、軸Ｓ１に沿う方向に延在して円筒状に構成された内部に、上述した回転動力伝達軸３２を配置しており、当該回転動力伝達軸３２と相対的に同一の軸Ｓ１を中心として回転するように設けられている。旋回動力伝達軸４２は、その基端側に、回転動力伝達軸３２が貫通する旋回従歯車４３ｂが軸Ｓ１を中心として設けられている。この旋回従歯車４３ｂは、旋回主歯車４３ａと噛合されている。また、旋回動力伝達軸４２は、回転動力伝達軸３２を内部に配置しつつ、駆動源部１２Ｂ、基端側固定部１２Ａ、先端側固定部１１Ｅおよび非回転部１１Ｄに貫通することで、先端が回転部１１Ｃに連結されている。
【００４７】
このような旋回機構４は、旋回駆動モータ４１の動力が旋回動力伝達軸４２によって駆動源部１２Ｂ、基端側固定部１２Ａ、先端側固定部１１Ｅおよび非回転部１１Ｄを貫通し、回転部１１Ｃに伝えられる。この回転部１１Ｃは、カッタ支持部１１Ａおよびギア部１１Ｂに連結されていることから、当該カッタ支持部１１Ａおよびギア部１１Ｂとともに軸Ｓ１を中心としてカッタ２を旋回させる。
【００４８】
なお、旋回機構４は、図８に示すように、バックラッシュ補正モータ４４を備えている。バックラッシュ補正モータ４４は、円筒状の本体部１２Ｃの内部で、駆動源部１２Ｂの基端側に固定され、旋回駆動モータ４１に連動して駆動されることで、カッタ２を旋回させる際の動力伝達系のバックラッシュを打ち消し、かつ当該旋回における振動や切削時の反力を抑制する。
【００４９】
軸方向移動機構５は、図９に示す軸方向駆動モータ５１を含み構成されている。軸方向駆動モータ５１は、円筒状の本体部１２Ｃの内部で、駆動源部１２Ｂの基端側に固定され、上述した回転駆動モータ３１の側部に配置されている。軸方向駆動モータ５１は、その出力軸に軸Ｓ１の延在方向Ｌに沿って設けられたネジロッド５２ａが接続されている。このネジロッド５２ａは、ナット５２ｂが螺合されている。ナット５２ｂは、駆動源部１２Ｂの内部に挿通された基端側固定部１２Ａの基端に固定されている。
【００５０】
駆動源部１２Ｂは、図６および図１０に示すように、基端側にスライダ５３ａが設けられている。このスライダ５３ａは、基端側固定部１２Ａにおいて軸Ｓ１と平行に固定されたレール５３ｂに対してスライド移動を案内される。なお、スライダ５３ａおよびレール５３ｂは、軸Ｓ１の周りに複数（例えば３つ）設けられている。
【００５１】
また、駆動源部１２Ｂは、図６、図８および図１０に示すように、その外側に軸Ｓ１と平行に設けられたレール５４ａが設けられている。レール５４ａは、本体部１２Ｃにおいて固定されたスライダ５４ｂに対してスライド移動を案内される。なお、レール５４ａおよびスライダ５４ｂは、軸Ｓ１の周りに複数（本実施の形態では４つ）設けられている。
【００５２】
さらに、駆動源部１２Ｂから先端部１１側に延在する回転動力伝達軸３２および旋回動力伝達軸４２は、図６および図１０に示すように、円筒状の軸支持管５０の内部に挿通して支持されている。軸支持管５０は、駆動源部１２Ｂから先端側固定部１１Ｅに至り延在し、基端側固定部１２Ａおよび先端側固定部１１Ｅに対して軸Ｓの延在方向Ｌに沿ってスライド移動可能に設けられている。この軸支持管５０は、図１１に示すように、その外側に、軸Ｓ１と平行に延在するレール５５ａが固定されている。レール５５ａは、先端側固定部１１Ｅにおいて固定されたスライダ５５ｂに対してスライド移動を案内される。なお、レール５５ａおよびスライダ５５ｂは、軸Ｓ１の周りに複数（本実施の形態では３つ）設けられている。また、スライダ５５ｂは、軸Ｓ１の延在方向Ｌで複数設けられていてもよい。
【００５３】
このような軸方向移動機構５は、軸方向駆動モータ５１の駆動によってネジロッド５２ａが回転すると、当該ネジロッド５２ａとナット５２ｂとの螺合関係により、ネジロッド５２ａとナット５２ｂとが相対的に軸Ｓ１に沿う方向にスライド移動する（図９（ａ）および図９（ｂ）参照）。この場合、ナット５２ｂが基端側固定部１２Ａに固定されていることから、ネジロッド５２ａ側が軸Ｓ１に沿う方向に移動することになる。このため、ネジロッド５２ａが接続されている軸方向駆動モータ５１、軸方向駆動モータ５１が固定されている駆動源部１２Ｂ、駆動源部１２Ｂに支持されている構成が、軸Ｓ１に沿う方向にスライド移動する。この結果、回転動力伝達軸３２や旋回動力伝達軸４２に接続された構成を含めてカッタ２が軸Ｓ１に沿う方向にスライド移動する。また、この軸Ｓ１に沿う方向へのスライド移動は、スライダ５３ａおよびレール５３ｂ、レール５４ａおよびスライダ５４ｂ、レール５５ａおよびスライダ５５ｂによって案内される。
【００５４】
なお、図８に示すように、駆動源部１２Ｂは、バランサ５６が設けられている。このバランサ５６は、軸Ｓ１と平行に延在するロッドが上述したナット５２ｂのように基端側固定部１２Ａの基端に固定され、このロッドを挿通する。すなわち、バランサ５６は、駆動源部１２Ｂが軸Ｓ１に沿う方向にスライド移動する際に、ロッドに対して摺動することで、当該スライド移動のバランスを調整する。
【００５５】
なお、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、ネジロッド５２ａが接続された軸方向駆動モータ５１の出力軸には、平歯車５７ａが設けられている。そして、この平歯車５７ａは、平歯車５７ｂに噛合されており、平歯車５７ｂの軸が軸方向駆動モータ５１の側部に延在されている。この平歯車５７ｂの軸は、工具などを嵌合する嵌合凹部５７ｃが設けられている。このため、軸方向駆動モータ５１が回転不可の状態となった場合、嵌合凹部５７ｃに工具を嵌合して平歯車５７ｂの軸を回せば、ネジロッド５２ａを回転させることができ、この結果、手動でカッタ２を軸Ｓ１に沿う方向にスライド移動させることが可能である。
【００５６】
交差方向移動機構６は、図６、図８、図１１〜図１９に示すように、交差方向駆動モータ６１、駆動ロッド６２、交差方向駆動部６３および方向変換部６４を含み構成されている。
【００５７】
交差方向駆動モータ６１は、円筒状の本体部１２Ｃの内部で、駆動源部１２Ｂの基端側に固定され、上述した回転駆動モータ３１の側部に配置されている。
【００５８】
駆動ロッド６２は、軸Ｓ１に沿う方向であって回転動力伝達軸３２および旋回動力伝達軸４２と平行に延在して設けられている。駆動ロッド６２は、駆動源部１２Ｂから、基端側固定部１２Ａおよび先端側固定部１１Ｅを貫通し、非回転部１１Ｄに接続されている。この駆動ロッド６２は、基端側固定部１２Ａおよび先端側固定部１１Ｅに対し、軸Ｓ１に沿う方向にスライド移動可能に設けられている。また、駆動ロッド６２は、図１１に示すように、軸Ｓ１の周りに複数（本実施の形態では３つ）設けられている。
【００５９】
交差方向駆動部６３は、軸Ｓ１の延在方向Ｌに沿って設けられて交差方向駆動モータ６１の出力軸に接続されたネジロッド６３ａと、このネジロッド６３ａに螺合されて各駆動ロッド６２に接続されたナット６３ｂとを有している。
【００６０】
方向変換部６４は、ガイド部６４ａ、レール６４ｂ、スライダ６４ｃおよび作動片６４ｄを有している。ガイド部６４ａは、図６、図１２および図１３に示すように、旋回動力伝達軸４２に固定され、カッタ支持部１１Ａを両側から挟むように設けられており、カッタ支持部１１Ａを径方向Ｗに移動可能に支持している。レール６４ｂは、図１３および図１４に示すように、軸Ｓ１の延在方向Ｌおよび径方向Ｗに対して傾斜する方向に延び、カッタ支持部１１Ａに固定されている。スライダ６４ｃは、レール６４ｂに嵌合して当該レール６４ｂの延在方向に対して相対的な移動を許容されている。また、スライダ６４ｃは、ガイド部６４ａに対して軸Ｓ１の延在方向Ｌに沿って移動可能に設けられた作動片６４ｄの先端に固定されている。この作動片６４ｄは、基端が回転部１１Ｃに固定されている。回転部１１Ｃは、駆動ロッド６２が接続された非回転部１１Ｄに接続されている。
【００６１】
このような交差方向移動機構６は、図６および図１２に示すように、交差方向駆動モータ６１の駆動によって交差方向駆動部６３のネジロッド６３ａが回転すると、当該ネジロッド６３ａとナット６３ｂとの螺合関係により、ナット６３ｂが軸Ｓ１に沿う方向にスライド移動する。そして、このナット６３ｂの移動に伴い、駆動ロッド６２が軸Ｓ１に沿う方向にスライド移動する。すると、駆動ロッド６２が接続された非回転部１１Ｄとともに回転部１１Ｃが軸Ｓ１に沿う方向にスライド移動する。すなわち、回転部１１Ｃの移動によって作動片６４ｄが軸Ｓ１に沿う方向にスライド移動することになる。このため、軸Ｓ１に沿う方向の移動がスライダ６４ｃに伝えられ、ガイド部６４ａによって軸Ｓ１に交差する交差方向である径方向Ｗに移動可能に支持されたカッタ支持部１１Ａは、当該スライダ６４ｃとレール６４ｂとの摺動によって、径方向Ｗに移動することになる。この結果、カッタ２が径方向Ｗに移動する（図１３〜図１８参照）。
【００６２】
ところで、図１３および図１４に示すように、カッタ２は、カッタ支持部１１Ａに対して径方向Ｗの一方寄りに偏って設けられている。そして、カッタ支持部１１Ａの径方向Ｗの他方側には、タッチセンサからなるセンサ部７が設けられている。このため、図１５および図１６に示すように、上述した交差方向移動機構６によって作動片６４ｄが基端側に引っ張られ、カッタ支持部１１Ａが径方向Ｗの他方に移動した場合、センサ部７が管の内面（溶接部１０１ｇ）に接触する位置に移動する。また、図１７および図１８に示すように、上述した交差方向移動機構６によって作動片６４ｄが先端側に押し出され、カッタ支持部１１Ａが径方向Ｗの一方に移動した場合、カッタ２が管の内面（溶接部１０１ｇ）に接触する位置に移動する。このように、センサ部７は、カッタ２の径方向Ｗへの移動に対して相反する位置に配置されている。そして、センサ部７は、上述した回転機構３を除く旋回機構４、軸方向移動機構５および交差方向移動機構６によるカッタ２の移動に伴って移動可能に設けられている。
【００６３】
また、センサ部７が設けられたカッタ支持部１１Ａは、上述した旋回機構４によってギア部１１Ｂや回転部１１Ｃとともに軸Ｓ１を中心に回転する。そして、センサ部７は、その作動において電力の供給や検出信号である電気信号が、ギア部１１Ｂ、回転部１１Ｃ、非回転部１１Ｄ、先端側固定部１１Ｅ、基端側固定部１２Ａおよび駆動源部１２Ｂを経て、カッタ支持部１１Ａと本体部１２Ｃの外部との相互間で伝達される必要がある。非回転部１１Ｄ、先端側固定部１１Ｅ、基端側固定部１２Ａおよび駆動源部１２Ｂは、旋回機構４によって回転しない非回転部側として構成されているため、電気信号を伝達する配線が回転することがない。しかし、カッタ支持部１１Ａ、ギア部１１Ｂおよび回転部１１Ｃは、旋回機構４によって回転する回転側として構成されているため、電気信号を伝達する配線が回転して装置構成内で捩れることが想定される。そこで、本実施の形態では、図６に示すように、回転部１１Ｃと非回転部１１Ｄとの間に、スリップリング８が設けられている。このため、非回転部側とセンサ部７を有する回転側との間で配線が回転して装置構成内で捩れる事態を防ぎ、非回転部側と回転側との相互間に電気信号を伝達することが可能である。
【００６４】
なお、上述した交差方向移動機構６によってカッタ支持部１１Ａが径方向Ｗに移動した場合、カッタ支持部１１Ａに設けられた第三噛合歯車群３５の中継歯車３５ａおよび出力歯車３５ｂも径方向Ｗに移動する。中継歯車３５ａは、第二噛合歯車群３４における第二移動歯車３４ｃに軸が連結されている。すなわち、中継歯車３５ａの移動に伴って第二移動歯車３４ｃも移動する。上述したように本実施の形態の切削装置１は、回転機構３において、第一移動歯車３４ｂが固定歯車３４ａとの噛合が維持された状態で、当該固定歯車３４ａの軸の周りに回転移動できるように第一リンク３４ｄによって支持されている。また、第二移動歯車３４ｃが第一移動歯車３４ｂとの噛合が維持された状態で、当該第一移動歯車３４ｂの軸の周りに回転移動できるように第二リンク３４ｅによって支持されている。このため、中継歯車３５ａの移動に伴って第二移動歯車３４ｃが移動しても、各噛合歯車群３３，３４，３５によるカッタ２への回転動力の伝達が切れることはない。
【００６５】
なお、交差方向移動機構６は、図１３、図１５および図１７に示すように、カッタ支持部１１Ａとガイド部６４ａとの間であって、レール６４ｂと相反する側において、カッタ支持部１１Ａの径方向Ｗへの移動のバランスを調整する油圧バランサ６５が設けられている。
【００６６】
また、図８に示すように、交差方向移動機構６の交差方向駆動モータ６１は、軸方向駆動モータ５１と同様の構成によって、工具を嵌合する嵌合凹部６１ａが設けられており、手動でカッタ２およびセンサ部７を径方向Ｗに移動させることが可能である。
【００６７】
上述した切削装置１において、上記構成の他、図５に示すように、非回転部１１Ｄの外側に向けて配置されて管の内部を撮像する撮像部９が設けられている。この撮像部９は、例えば、非回転部１１Ｄの外側に向け、ライト付きの側視ＣＣＤカメラとして構成されている。また、撮像部９は、非回転部１１Ｄに設けられていることから、上述の回転機構３、旋回機構４および交差方向移動機構６によるカッタ２やセンサ部７の移動には伴わず、軸方向移動機構５によってのみ軸Ｓ１の延在方向Ｌに移動する。さらに、撮像部９は、電力の供給や検出信号である電気信号が、先端側固定部１１Ｅ、基端側固定部１２Ａおよび駆動源部１２Ｂを経て、非回転部１１Ｄと本体部１２Ｃの外部との相互間で伝達されるが、非回転部１１Ｄよりも基端側の非回転側に設けられていることから、配線が回転して装置構成内で捩れることはない。
【００６８】
また、切削装置１において、上記構成の他、図１１に示すように、管の内部に挿通される先端側固定部１１Ｅの外側に配置されて、当該先端側固定部１１Ｅの外側面に対して出没可能に設けられた拘束機構１０が設けられている。この拘束機構１０は、アクチュエータ（図示せず）によって先端側固定部１１Ｅの外側面に対して出没するシリンダ１０ａと、先端側固定部１１Ｅの外側面に設けられた突起１０ｂとを有する。そして、シリンダ１０ａと突起１０ｂとは、先端側固定部１１Ｅの外側面の相反する位置に設けられた対をなし、かつ先端側固定部１１Ｅの外側面において対称位置に２対配置され１組として構成されている。これにより、拘束機構１０は、先端側固定部１１Ｅの外側面の周方向の４箇所で管の内面に当接することで先端側固定部１１Ｅを基に切削装置１を管の内部に固定する。また、本実施の形態において、先端側固定部１１Ｅの外側面の周方向に設けられた１組の拘束機構１０は、図５に示すように、先端側固定部１１Ｅの軸Ｓ１の延在方向Ｌに沿って複数組み（本実施の形態では２組）設けられている。このため、先端側固定部１１Ｅを基に切削装置１を管の内部に固定する作用が顕著に得られる。
【００６９】
以下、上述した切削装置１による管の内面の切削手順について説明する。図２０〜図２４は、本実施の形態に係る切削装置を適用した切削手順の工程図である。なお、本工程において、切削装置１による切削対象は、上述した原子炉容器１０１の注水管台１０１ｅと注水配管１０１ｆとの溶接部１０１ｇの内面とする。
【００７０】
まず、図２０に示すように、クレーン１１０により吊り下げた挿入装置１１１によって、切削装置１を原子炉容器１０１の容器本体１０１ａの内部にアクセスする。注水管台１０１ｅは、容器本体１０１ａの内部側の開口部に、異物落下防止リング１１２が固定される。この異物落下防止リング１１２は、特開２００６−３４９５９６号公報に記載されている有底円筒状の作業架台１１３に固定される。また、異物落下防止リング１１２は、その内側に、空間隙間を塞ぐ遮蔽リング１１４が固定される。遮蔽リング１１４は、注水管台１０１ｅの中心に対してセンタリングして据え付けられる。
【００７１】
次に、図２１に示すように、挿入装置１１１により切削装置１を注水管台１０１ｅの内部に挿入し、遮蔽リング１１４に固定する。上述したように、遮蔽リング１１４は、注水管台１０１ｅの中心に対してセンタリングされているため、当該遮蔽リング１１４に固定された切削装置１は、その軸Ｓ１が注水管台１０１ｅの中心に対して自動的にセンタリングされることになる。そして、切削装置１は、拘束機構１０によって先端部固定部１１Ｅを基に注水管台１０１ｅの内部で拘束される。
【００７２】
次に、図２２に示すように、軸方向移動機構５によってカッタ支持部１１Ａ、ギア部１１Ｂ、回転部１１Ｃおよび非回転部１１Ｄを軸Ｓ１の延在方向Ｌに沿って移動させる。これにより、非回転部１１Ｄに設けられている撮像部９によって注水管台１０１ｅの内面を撮影することで、検査時などに予め注水管台１０１ｅの内面にマーキングされたポンチ穴を確認する。このため、カッタ２で切削する位置が確認できる。
【００７３】
次に、図２３に示すように、交差方向移動機構６によってカッタ支持部１１Ａを径方向Ｗに移動させることで、センサ部７を注水管台１０１ｅの内面に対して当接または離隔させ、かつ旋回機構４によってカッタ支持部１１Ａを軸Ｓ１を中心に旋回させることで、センサ部７を注水管台１０１ｅの周方向に移動させ、かつ軸方向移動機構５によってカッタ支持部１１Ａを軸Ｓ１の延在方向Ｌに沿って移動させることで、センサ部７を注水管台１０１ｅの延在方向に移動させる。これにより、センサ部７が、周方向の所定角度の位置で注水管台１０１ｅの内面に対して当接し、注水管台１０１ｅの内面の周方向の形状を確認し、かつ注水管台１０１ｅの延在方向における注水管台１０１ｅの内面の周方向の形状を確認する。このため、これから切削する注水管台１０１ｅの内面の形状が取得できる。
【００７４】
次に、図２４に示すように、回転機構３によってカッタ２を回転させ、かつ交差方向移動機構６によってカッタ支持部１１Ａを径方向Ｗに移動させることで、カッタ２を注水管台１０１ｅの内面に対して当接させ、かつ旋回機構４によってカッタ支持部１１Ａを軸Ｓ１を中心に旋回させることで、カッタ２を注水管台１０１ｅの周方向に移動させ、かつ軸方向移動機構５によってカッタ支持部１１Ａを軸Ｓ１の延在方向Ｌに沿って移動させることで、カッタ２を注水管台１０１ｅの延在方向に移動させる。これにより、回転するカッタ２が、注水管台１０１ｅの内面に対して交差方向移動し、かつ注水管台１０１ｅの内面に沿って周方向に旋回移動し、かつ注水管台１０１ｅの延在方向に軸方向移動する。ここで、カッタ２の旋回移動および軸方向移動は、上述した撮像部９によって確認した切削位置に基づいて行うことで所定の範囲を切削できる。さらに、交差方向移動は、上述したセンサ部７によって取得した注水管台１０１ｅの内面の形状に基づき行うことで、所定の切削深さで切削できる。
【００７５】
なお、上述した実施の形態においてカッタ２は、円盤状に形成されて外周部分に切削刃が設けられており、円盤状の中心を基に回転されることで切削を行う構成である。その他のカッタ２’を図２５に示す。図２５は、他のカッタを示す切削装置の軸方向断面の一部拡大図である。かかる図２５では、図７において同じ構成のものに同一符号を付して説明を省略する。図２５に示すように、カッタ２’は、棒状のエンドミルとして軸の先端に砲弾型（球型であってもよい）の切削刃が設けられている。そして、このカッタ２’の回転は、軸Ｓ１に交差（直交）して軸を配置して回転させるため、回転機構３において、図７に示す第三噛合歯車群３５に換えて第四噛合歯車群３６を備える。第四噛合歯車群３６は、傘歯車である中継歯車３６ａおよび出力歯車３６ｂによって構成されている。中継歯車３６ａは、カッタ支持部１１Ａに対して回転可能であって軸位置が固定して設けられており、第二噛合歯車群３４の第二移動歯車３４ｃに対して軸が連結されている。出力歯車３６ｂは、カッタ支持部１１Ａに対して回転可能に設けられ、中継歯車３６ａに対して軸を交差した状態で噛合されている。この出力歯車３６ｂの軸はカッタ２’の軸となる。この図２５に示すカッタ２’では、切削範囲が狭いが自身の軸方向への切削深さを深くできるので、管の内面の局所的な切削において適用できる。
【００７６】
このように、本実施の形態の切削装置１は、管（注水管台１０１ｅおよび注水配管１０１ｆ）の内部に配置されるカッタ２，２’を回転させる回転機構３と、カッタ２，２’を所定の軸Ｓ１の周りに旋回させる旋回機構４と、カッタ２，２’を軸Ｓ１の延在方向Ｌに沿って移動させる軸方向移動機構５と、カッタ２，２’を軸Ｓ１に交差する方向（径方向Ｗ）に移動させる交差方向移動機構６と、を備え、回転機構３に動力を伝達する回転動力伝達軸３２と、旋回機構４に動力を伝達する旋回動力伝達軸４２とを同一軸Ｓ１上に配置する。
【００７７】
この切削装置１によれば、回転機構３に動力を伝達する回転動力伝達軸３２と、旋回機構４に動力を伝達する旋回動力伝達軸４２とが同一軸Ｓ１上に配置されていることから、これらの動力の伝達に係り、管の径方向での寸法を比較的小さく構成することができ、比較的細径の管内面の切削を行うことが可能になる。
【００７８】
また、本実施の形態の切削装置１は、前記交差方向移動機構６は、回転動力伝達軸３２および旋回動力伝達軸４２と平行に延在する駆動ロッド６２と、回転動力伝達軸３２および旋回動力伝達軸４２が配置された軸Ｓ１方向に沿って駆動ロッド６２を移動させる交差方向駆動部６３と、カッタ２，２’を交差方向に移動可能に支持するとともに、駆動ロッド６２の軸Ｓ１方向への移動を摺動によってカッタ２，２’の交差方向への移動に変換する方向変換部６４と、を備える。
【００７９】
この切削装置１によれば、交差方向移動機構６について、軸Ｓ１方向に沿って設けられた駆動ロッド６２を、軸Ｓ１に沿って移動させることで、カッタ２，２’を交差方向に移動させることから、管の径方向での寸法を比較的小さく構成することができ、比較的細径の管内面の切削を行う効果を顕著に得ることが可能になる。
【００８０】
また、本実施の形態の切削装置１は、回転機構３を除く旋回機構４および軸方向移動機構５によるカッタ２，２’の移動に伴って移動可能に設けられ、かつ交差方向移動機構６によってカッタ２，２’の移動と相反する方向に移動可能に設けられており、前記管の内面形状を計測するセンサ部７を備える。
【００８１】
管の内面を切削するにあたり、管の内面形状を計測することが切削深さを一定とするうえで好ましい。この切削装置１によれば、管の内面形状を計測するセンサ部７を、回転機構３を除く旋回機構４および軸方向移動機構５によるカッタ２，２’の移動に伴って移動可能に設け、かつ交差方向移動機構６によってカッタ２，２’の移動と相反する方向に移動可能に設けたことで、計測の際にセンサ部７を移動させる機構としてカッタ２，２’を移動させる機構を用いている。この結果、管の径方向での寸法を比較的小さく構成することができ、比較的細径の管内面の切削を行う効果を顕著に得ることが可能になる。
【００８２】
また、本実施の形態の切削装置１は、前記軸方向移動機構５によるセンサ部７の移動に伴って移動する一方、前記旋回機構４によるセンサ部７の移動には伴わない非回転部１１Ｄが設けられ、当該非回転部１１Ｄ側とセンサ部７との相互間に電気信号を伝達するスリップリング８を備える。
【００８３】
センサ部７は、電気信号を伝達する必要がある。この切削装置１によれば、センサ部７の回転移動に伴わない非回転部１１Ｄとセンサ部７との間にスリップリング８を設けたことで、回転する側と回転しない側との間にケーブルが存在しないため、ケーブルを用いた場合には回転を逆にしてケーブルの捻れを回避する必要があるが、センサ部７の回転移動を規制なく行うことが可能になり、かつケーブルの捻れを回避する逆回転の動作を要さないため、計測や切削を円滑に行うことが可能になる。
【００８４】
また、本実施の形態の切削装置１は、前記軸方向移動機構５によるカッタ２，２’の移動に伴って移動する態様で、管内を撮像する撮像部９を備える。
【００８５】
管の内面を切削するにあたり、切削する部位を確認する必要がある。この切削装置１によれば、管内を撮像する撮像部９を、軸方向移動機構５によるカッタ２，２’の移動に伴って移動可能に設けたことで、計測の際に撮像部９を移動させる機構としてカッタ２，２’を移動させる機構を用いている。この結果、管の径方向での寸法を比較的小さく構成することができ、比較的細径の管内面の切削を行う効果を顕著に得ることが可能になる。
【００８６】
また、本実施の形態の切削装置１は、前記回転機構３は、回転動力伝達軸３２から伝達された動力をカッタ２，２’に伝える複数の歯車を有し、交差方向移動機構６によるカッタ２，２’の移動に際してカッタ２，２’の移動を許容しつつ各歯車が常に噛み合う態様で各歯車をリンク３４ｄ，３４ｅによって連結する。
【００８７】
この切削装置１によれば、リンク３４ｄ，３４ｅによって、交差方向移動機構６によるカッタ２，２’の移動に際して回転機構３の歯車の噛合を維持するため、回転機構３と交差方向移動機構６との構成の一部を供用することができる。この結果、管の径方向での寸法を比較的小さく構成することができ、比較的細径の管内面の切削を行う効果を顕著に得ることが可能になる。
【００８８】
また、本実施の形態の切削装置１は、前記軸方向移動機構５は、前記回転機構３、旋回機構４、および交差方向移動機構６を、回転動力伝達軸３２および旋回動力伝達軸４２の軸Ｓ１方向に沿ってともに移動させる。
【００８９】
この切削装置１によれば、軸方向移動機構５によって、前記回転機構３、旋回機構４、および交差方向移動機構６を軸Ｓ１方向に移動させることで、カッタ２，２’を軸Ｓ１方向に移動させる機構を回転機構３、旋回機構４、または交差方向移動機構６に介在させることがない。この結果、管の径方向での寸法を比較的小さく構成することができ、比較的細径の管内面の切削を行う効果を顕著に得ることが可能になる。
【００９０】
また、本実施の形態の切削装置１は、前記回転動力伝達軸３２および旋回動力伝達軸４２を支持するとともに、前記回転機構３、旋回機構４、軸方向移動機構５および交差方向移動機構６によるカッタ２，２’の移動に伴わない固定部（先端側固定部１１Ｅ）を備え、前記管の内面に対して当接または離隔する態様で前記固定部の外側に出没可能に設けられた拘束機構１０を備える。
【００９１】
この切削装置１によれば、拘束機構１０を備えることで、装置自身を管の内部に固定することができる。この結果、切削を安定かつ精度良く行うことが可能になる。
【符号の説明】
【００９２】
１ 切削装置
１１ 先端部
１１Ａ カッタ支持部
１１Ｂ ギア部
１１Ｃ 回転部
１１Ｄ 非回転部
１１Ｅ 先端側固定部
１１Ｆ カップリング
１２ 基端部
１２Ａ 基端側固定部
１２Ｂ 駆動源部
１２Ｃ 本体部
２，２’ カッタ
３ 回転機構
３１ 回転駆動モータ
３２ 回転動力伝達軸
３３ 第一噛合歯車群
３３ａ 回転主歯車
３３ｂ 回転従歯車
３４ 第二噛合歯車群
３４ａ 固定歯車
３４ｂ 第一移動歯車
３４ｃ 第二移動歯車
３４ｄ 第一リンク（リンク）
３４ｅ 第二リンク（リンク）
３５ 第三噛合歯車群
３５ａ 中継歯車
３５ｂ 出力歯車
３６ 第四噛合歯車群
３６ａ 中継歯車
３６ｂ 出力歯車
４１ 旋回駆動モータ
４２ 旋回動力伝達軸
４３ａ 旋回主歯車
４３ｂ 旋回従歯車
４４ バックラッシュ補正モータ
４ 旋回機構
５ 軸方向移動機構
５１ 軸方向駆動モータ
５２ａ ネジロッド
５２ｂ ナット
５３ａ スライダ
５３ｂ レール
５４ａ レール
５４ｂ スライダ
５５ａ レール
５５ｂ スライダ
５６ バランサ
５７ａ 平歯車
５７ｂ 平歯車
５７ｃ 嵌合凹部
６ 交差方向移動機構
６１ 交差方向駆動モータ
６２ 駆動ロッド
６３ 交差方向駆動部
６３ａ ネジロッド
６３ｂ ナット
６４ 方向変換部
６４ａ ガイド部
６４ｂ レール
６４ｃ スライダ
６４ｄ 作動片
６５ 油圧バランサ
７ センサ部
８ スリップリング
９ 撮像部
１０ 拘束機構
１０ａ シリンダ
１０ｂ 突起
１０１ｅ 注水管台
１０１ｆ 注水配管
１０１ｇ 溶接部
Ｓ１ 軸
Ｗ 径方向
Ｌ 軸の延在方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、原子力容器に設けられた管の内面を切削するための切削装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所では、その安全性や信頼性を確保するため、定期的に配管や圧力容器の検査が行われており、同検査には、例えば、超音波を用いた非破壊検査（ＵＴ：Ultrasonic Testing）が適用されている。そして、この検査の結果、配管の管台の溶接部に、経年変化によるクラックなどの表面欠陥が発生するおそれのある場合や、経年変化による表面欠陥が判明した場合、これらの箇所を切削・補修する。
【０００３】
従来、例えば、特許文献１に記載の切削装置（原子力容器の管台内面の切削方法および切削装置）では、原子炉圧力容器（原子力容器）の側面に設けられている管台と、同管台に接続されている出口管や入口管との溶接部を切削する原子炉圧力容器の管台内面を切削するため、少なくとも管台の下方位置まで冷却水を排水した状態の原子炉圧力容器内に、管台の位置に合わせた開口部を側面に有す架台を設置し、前記開口部から管台内に円筒状の遮蔽体を挿入設置した後、管台内に切削装置を挿入して前記溶接部を切削することが示されている。これにより、原子炉圧力容器の管台と、管台に接続する出口管や入口管との溶接部の切削を、気中状態で、作業員が安全に、迅速かつ容易に行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３４９５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、例えば、蒸気発生器を２機接続する２ループの原子炉においては、出口管台や入口管台の他に原子炉内に冷却水を注水するための注水配管が接続される注水管台が設けられている。かかる注水管台と注水配管との溶接部においても、必要に応じて内面の切削・補修を行う。
【０００６】
しかし、上述した特許文献１の切削装置は、内径がほぼ７４０ｍｍの出口管台や入口管台の内面の切削に適用されるもので、内径がほぼ８７ｍｍの注水管台に挿入することはできない。したがって、注水管台のような細径の管に挿入し、その内面を切削することのできる切削装置が切望されている。特に、原子炉容器内が放射線雰囲気であり、切削作業を安全に、迅速かつ容易に行うことが第一であるから、切削装置の適用は必要不可欠である。
【０００７】
本発明は上述した課題を解決するものであり、比較的細径の管内面の切削を行うことのできる切削装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明の切削装置は、管の内部に配置されるカッタを回転させる回転機構と、前記カッタを所定の軸の周りに旋回させる旋回機構と、前記カッタを前記所定の軸の延在方向に沿って移動させる軸方向移動機構と、前記カッタを前記所定の軸に交差する方向に移動させる交差方向移動機構と、を備え、前記回転機構に動力を伝達する回転動力伝達軸と、前記旋回機構に動力を伝達する旋回動力伝達軸とを同一軸上に配置することを特徴とする。
【０００９】
この切削装置によれば、回転機構に動力を伝達する回転動力伝達軸と、旋回機構に動力を伝達する旋回動力伝達軸とが同一軸上に配置されていることから、これらの動力の伝達に係り、管の径方向での寸法を比較的小さく構成することができ、比較的細径の管内面の切削を行うことができる。
【００１０】
また、本発明の切削装置は、前記交差方向移動機構は、前記回転動力伝達軸および前記旋回動力伝達軸と平行に延在する駆動ロッドと、前記回転動力伝達軸および前記旋回動力伝達軸が配置された軸方向に沿って前記駆動ロッドを移動させる交差方向駆動部と、前記カッタを交差方向に移動可能に支持するとともに、前記駆動ロッドの軸方向への移動を摺動によって前記カッタの交差方向への移動に変換する方向変換部と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
この切削装置によれば、交差方向移動機構について、軸方向に沿って設けられた駆動ロッドを、軸に沿って移動させることで、カッタを交差方向に移動させることから、管の径方向での寸法を比較的小さく構成することができ、比較的細径の管内面の切削を行う効果を顕著に得ることができる。
【００１２】
また、本発明の切削装置は、前記回転機構を除く前記旋回機構および前記軸方向移動機構による前記カッタの移動に伴って移動可能に設けられ、かつ前記交差方向移動機構によって前記カッタの移動と相反する方向に移動可能に設けられており、前記管の内面形状を計測するセンサ部を備えることを特徴とする。
【００１３】
管の内面を切削するにあたり、管の内面形状を計測することが切削深さを一定とするうえで好ましい。この切削装置によれば、管の内面形状を計測するセンサ部を、回転機構を除く旋回機構および軸方向移動機構によるカッタの移動に伴って移動可能に設け、かつ交差方向移動機構によってカッタの移動と相反する方向に移動可能に設けたことで、計測の際にセンサ部を移動させる機構としてカッタを移動させる機構を用いている。この結果、管の径方向での寸法を比較的小さく構成することができ、比較的細径の管内面の切削を行う効果を顕著に得ることができる。
【００１４】
また、本発明の切削装置は、前記軸方向移動機構による前記センサ部の移動に伴って移動する一方、前記旋回機構による前記センサ部の移動には伴わない非回転部が設けられ、当該非回転部側と前記センサ部との相互間に電気信号を伝達するスリップリングを備えることを特徴とする。
【００１５】
センサ部は、電気信号を伝達する必要がある。この切削装置によれば、センサ部の回転移動に伴わない非回転部とセンサ部との間にスリップリングを設けたことで、回転する側と回転しない側との間にケーブルが存在しないため、ケーブルを用いた場合には回転を逆にしてケーブルの捻れを回避する必要があるが、センサ部の回転移動を規制なく行うことが可能になり、かつケーブルの捻れを回避する逆回転の動作を要さないため、計測や切削を円滑に行うことができる。
【００１６】
また、本発明の切削装置は、前記軸方向移動機構による前記カッタの移動に伴って移動する態様で、前記管内を撮像する撮像部を備えることを特徴とする。
【００１７】
管の内面を切削するにあたり、切削する部位を確認する必要がある。この切削装置によれば、管内を撮像する撮像部を、軸方向移動機構によるカッタの移動に伴って移動可能に設けたことで、計測の際に撮像部を移動させる機構としてカッタを移動させる機構を用いている。この結果、管の径方向での寸法を比較的小さく構成することができ、比較的細径の管内面の切削を行う効果を顕著に得ることができる。
【００１８】
また、本発明の切削装置は、前記回転機構は、前記回転動力伝達軸から伝達された動力を前記カッタに伝える複数の歯車を有し、前記交差方向移動機構による前記カッタの移動に際して前記カッタの移動を許容しつつ各前記歯車が常に噛み合う態様で各前記歯車をリンクによって連結することを特徴とする。
【００１９】
この切削装置によれば、リンクによって、交差方向移動機構によるカッタの移動に際して回転機構の歯車の噛合を維持するため、回転機構と交差方向移動機構との構成の一部を供用することができる。この結果、管の径方向での寸法を比較的小さく構成することができ、比較的細径の管内面の切削を行う効果を顕著に得ることができる。
【００２０】
また、本発明の切削装置は、前記軸方向移動機構は、前記回転機構、前記旋回機構、および前記交差方向移動機構を、前記回転動力伝達軸および前記旋回動力伝達軸の軸方向に沿ってともに移動させることを特徴とする。
【００２１】
この切削装置によれば、軸方向移動機構によって、回転機構、旋回機構、および交差方向移動機構を軸方向に移動させることで、カッタを軸方向に移動させる機構を、回転機構、旋回機構、または交差方向移動機構に介在させることがない。この結果、管の径方向での寸法を比較的小さく構成することができ、比較的細径の管内面の切削を行う効果を顕著に得ることができる。
【００２２】
また、本発明の切削装置は、前記回転動力伝達軸および前記旋回動力伝達軸を支持するとともに、前記回転機構、前記旋回機構、前記軸方向移動機構および前記交差方向移動機構による前記カッタの移動に伴わない固定部を備え、前記管の内面に対して当接または離隔する態様で前記固定部の外側に出没可能に設けられた拘束機構を備えることを特徴とする。
【００２３】
この切削装置によれば、拘束機構を備えることで、装置自身を管の内部に固定することができ、切削を安定かつ精度良く行うことができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、比較的細径の管内面の切削を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、原子力設備の一例を示す概略図である。
【図２】図２は、原子炉容器の横断面図である。
【図３】図３は、注水管台の断面図である。
【図４】図４は、注水管台の切削・補修の説明図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る切削装置の一部裁断した外観図である。
【図６】図６は、図５の切削装置を軸回りに９０度回転した状態での軸方向断面の拡大図である。
【図７】図７は、図５の切削装置の軸方向断面の一部拡大図である。
【図８】図８は、図６の切削装置を後端側から視た図である。
【図９】図９は、軸方向移動機構の断面拡大図である。
【図１０】図１０は、図６から軸方向移動機構を作動させた状態での軸方向断面の拡大図である。
【図１１】図１１は、図６のＡ−Ａ断面拡大図である。
【図１２】図１２は、図６から交差方向移動機構を作動させた状態での軸方向断面の拡大図である。
【図１３】図１３は、図６のＢ−Ｂ断面拡大図である。
【図１４】図１４は、図６の矢視Ｃ概略拡大図である。
【図１５】図１５は、図１３から交差方向移動機構を作動させた状態の図である。
【図１６】図１６は、図１４から交差方向移動機構を作動させた状態の図である。
【図１７】図１７は、図１３から交差方向移動機構を作動させた状態の図である。
【図１８】図１８は、図１４から交差方向移動機構を作動させた状態の図である。
【図１９】図１９は、交差方向移動機構を作動させた状態での噛合歯車の動作を示す概略図である。
【図２０】図２０は、本発明の実施の形態に係る切削装置を適用した切削手順の工程図である。
【図２１】図２１は、本発明の実施の形態に係る切削装置を適用した切削手順の工程図である。
【図２２】図２２は、本発明の実施の形態に係る切削装置を適用した切削手順の工程図である。
【図２３】図２３は、本発明の実施の形態に係る切削装置を適用した切削手順の工程図である。
【図２４】図２４は、本発明の実施の形態に係る切削装置を適用した切削手順の工程図である。
【図２５】図２５は、他のカッタを示す切削装置の軸方向断面の一部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００２７】
図１は、原子力設備の一例を示す概略図であり、図２は、原子炉容器の横断面図である。図１に示すように、原子力設備１００は、例えば、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）がある。この原子力設備１００は、原子炉容器１０１、加圧器１０２、蒸気発生器１０３およびポンプ１０４が、一次冷却水管１０５により順次連結されて、一次冷却水の循環経路が構成されている。また、蒸気発生器１０３とタービン（図示省略）との間には、二次冷却水の循環経路が構成されている。
【００２８】
この原子力設備１００では、一次冷却水が原子炉容器１０１にて加熱されて高温・高圧となり、加圧器１０２にて加圧されて圧力を一定に維持されつつ、一次冷却水管１０５を介して蒸気発生器１０３に供給される。蒸気発生器１０３では、一次冷却水と二次冷却水との熱交換が行われることにより、二次冷却水が蒸発して蒸気となる。熱交換により蒸気となった二次冷却水は、タービンに供給される。タービンは、二次冷却水の蒸気により駆動される。そして、タービンの動力が発電機（図示省略）に伝達されて発電される。タービンの駆動に供された蒸気は、凝縮して水となり蒸気発生器１０３に供給される。一方、熱交換後の一次冷却水は、一次冷却水管１０５を介してポンプ１０４側に回収される。
【００２９】
蒸気発生器１０３は、図１に示すように、半球形状に形成された下部において、入口側水室１０３ａと出口側水室１０３ｂとが仕切板１０３ｃによって区画されて設けられている。入口側水室１０３ａおよび出口側水室１０３ｂは、その天井部に設けられた管板１０３ｄによって蒸気発生器１０３の上部側と区画されている。蒸気発生器１０３の上部側には、逆Ｕ字形状の伝熱管１０３ｅが設けられている。この伝熱管１０３ｅは、入口側水室１０３ａと出口側水室１０３ｂとを繋ぐように端部が管板１０３ｄに支持されている。また、入口側水室１０３ａは、配管ノズルとしての入口管台１０３ｆが設けられ、この入口管台１０３ｆに入口側の一次冷却水管１０５が接続されている。一方、出口側水室１０３ｂは、配管ノズルとしての出口管台１０３ｇが設けられ、この出口管台１０３ｇに出口側の一次冷却水管１０５が接続されている。
【００３０】
原子炉容器１０１は、図１に示すように、燃料集合体（図示省略）が挿抜できるように、容器本体１０１ａとその上部に装着される容器蓋１０１ｂとにより構成されている。容器蓋１０１ｂは、容器本体１０１ａに対して開閉可能に設けられている。容器本体１０１ａは、上方が開口し、下方が半球形状とされて閉塞された円筒形状をなし、上部に一次冷却水としての軽水を給排する入口管台１０１ｃおよび出口管台１０１ｄが設けられている。出口管台１０１ｄは、蒸気発生器１０３の入口管台１０３ｆに連通するように一次冷却水管１０５が接続されている。また、入口管台１０１ｃは、蒸気発生器１０３の出口管台１０３ｇに連通するように一次冷却水管１０５が接続されている。また、原子炉容器１０１は、図２に示すように、容器本体１０１ａにおいて入口管台１０１ｃおよび出口管台１０１ｄと同等高さの位置に、注水用の管である注水管台１０１ｅが設けられている。注水管台１０１ｅは、管である注水配管１０１ｆが溶接によって接続されている。
【００３１】
図３は、注水管台の断面図であり、図４は、注水管台の切削・補修の説明図である。注水管台１０１ｅは、上述した原子力設備１００の安全性や信頼性を確保するため、定期的に検査が行われる。この検査の結果、図３に示す、注水管台１０１ｅと注水配管１０１ｆとの接続部分である溶接部１０１ｇに、経年変化によるクラックなどの表面欠陥が発生するおそれのある場合や、経年変化による表面欠陥が判明した場合、当該溶接部１０１ｇを切削・補修する。具体的には、図４に示すように、溶接部１０１ｇの内壁面を、注水管台１０１ｅおよび注水配管１０１ｆの内壁面の一部とともに切削し、切削された切削部Ａに所定合金種の溶接肉盛Ｂを行う。
【００３２】
上記の切削・補修のうちの切削を行うため、本実施の形態に係る切削装置が適用される。図５は、本実施の形態に係る切削装置の一部裁断した外観図であり、図６は、図５の切削装置を軸回りに９０度回転した状態での軸方向断面の拡大図であり、図７は、図５の切削装置の軸方向断面の一部拡大図であり、図８は、図６の切削装置を後端側から視た図であり、図９は、軸方向移動機構の断面拡大図であり、図１０は、図６から軸方向移動機構を作動させた状態での軸方向断面の拡大図であり、図１１は、図６のＡ−Ａ断面拡大図であり、図１２は、図６から交差方向移動機構を作動させた状態での軸方向断面の拡大図であり、図１３は、図６のＢ−Ｂ断面拡大図であり、図１４は、図６の矢視Ｃ概略拡大図であり、図１５は、図１３から交差方向移動機構を作動させた状態の図であり、図１６は、図１４から交差方向移動機構を作動させた状態の図であり、図１７は、図１３から交差方向移動機構を作動させた状態の図であり、図１８は、図１４から交差方向移動機構を作動させた状態の図であり、図１９は、交差方向移動機構を作動させた状態での噛合歯車の動作を示す概略図である。
【００３３】
切削装置１は、上述した原子炉容器１０１の内側であって注水管台１０１ｅから注水配管１０１ｆに至る管の内部に挿入されるもので、図５に示すように、管内側（ＩＮ）に配置される先端部１１と、先端部１１に連続しつつ管外側（ＯＵＴ）に配置される基端部１２とを有している。
【００３４】
先端部１１は、管の内部に挿入されるように、当該管の内径よりも細径に形成され、管の延在方向に沿う軸Ｓ１に延びる棒状体をなしている。この先端部１１は、その先端から管外側順に、円盤状に形成されて外周部分に切削刃が設けられたカッタ２を、円盤状の中心を基に回転可能に支持するカッタ支持部１１Ａと、当該カッタ支持部１１Ａに連結されてカッタ２に回転動力を伝えるギア部１１Ｂと、カッタ支持部１１Ａに連結されており軸Ｓ１を中心に回転可能で軸Ｓ１の延在方向に沿って移動可能に設けられた回転部１１Ｃと、前記回転部１１Ｃに鉤状のカップリング１１Ｆ（図６参照）を介して接続されることで軸Ｓ１を中心とした回転から切り離されつつ軸Ｓ１の延在方向に沿って移動可能に設けられた非回転部１１Ｄと、当該非回転部１１Ｄに接続されて基端部１２に固定された先端側固定部１１Ｅとを有している。
【００３５】
基端部１２は、管外側（ＯＵＴ）に配置されるため、当該管の内径よりも太径に形成されている。この基端部１２は、先端部１１の先端側固定部１１Ｅから連続して一体に固定された基端側固定部１２Ａと、当該基端側固定部１２Ａの基端側に配置されており、後述の各機構３，４，５，６の駆動源となる各駆動モータ３１，４１，５１，６１が配置された駆動源部１２Ｂと、基端側固定部１２Ａを固定するとともに駆動源部１２Ｂを収納し、管の外部に固定される本体部１２Ｃとを有している。
【００３６】
そして、この切削装置１は、上述した先端部１１および基端部１２において、カッタ２を回転させる回転機構３（図６〜図８参照）と、カッタ２を所定の軸Ｓ１の周りに旋回させる旋回機構４（図６〜図８参照）と、カッタ２を前記軸Ｓ１の延在方向Ｌに沿って移動させる軸方向移動機構５（図６、図８〜図１１参照）と、カッタ２を軸Ｓ１に交差する径方向Ｗに移動させる交差方向移動機構６（図６、図８、図１１〜図１９参照）と、を備えており、各機構３，４，５，６により作動されるカッタ２によって、注水管台１０１ｅおよび注水配管１０１ｆの内壁面の一部を含み、上述の溶接部１０１ｇの内壁面を切削する。
【００３７】
回転機構３は、図６〜図８に示すように、回転駆動モータ３１、回転動力伝達軸３２、第一噛合歯車群３３、第二噛合歯車群３４、および第三噛合歯車群３５を含み構成されている。
【００３８】
回転駆動モータ３１は、図６および図８に示すように、円筒状の本体部１２Ｃの内部で、駆動源部１２Ｂの基端側に固定され、軸Ｓ１上に配置されている。
【００３９】
回転動力伝達軸３２は、回転駆動モータ３１の出力軸に連結されて軸Ｓ１上に配置され、駆動源部１２Ｂ、基端側固定部１２Ａ、先端側固定部１１Ｅ、非回転部１１Ｄ、および回転部１１Ｃの内部を貫通することでギア部１１Ｂに至り延在して設けられている。第一噛合歯車群３３および第二噛合歯車群３４は、ギア部１１Ｂに設けられている。また、第三噛合歯車群３５は、カッタ支持部１１Ａに設けられている。
【００４０】
第一噛合歯車群３３は、図７に示すように、はすば歯車である回転主歯車３３ａおよび回転従歯車３３ｂによって構成されている。回転主歯車３３ａは、回転動力伝達軸３２の先端に固定されている。回転従歯車３３ｂは、ギア部１１Ｂにおいて回転可能であって軸位置が固定して設けられており、回転主歯車３３ａと噛合されている。
【００４１】
第二噛合歯車群３４は、図７に示すように、はすば歯車である固定歯車３４ａ、第一移動歯車３４ｂ、および第二移動歯車３４ｃによって構成されている。固定歯車３４ａは、ギア部１１Ｂに対して回転可能であって軸位置が固定して設けられており、第一噛合歯車群３３の回転従歯車３３ｂに対して軸が連結されている。第一移動歯車３４ｂは、固定歯車３４ａに噛合されている。この第一移動歯車３４ｂは、固定歯車３４ａとの噛合が維持された状態で、当該固定歯車３４ａの軸の周りに回転移動できるように第一リンク３４ｄ（図１９参照）によって支持されている。第二移動歯車３４ｃは、第一移動歯車３４ｂに噛合されている。この第二移動歯車３４ｃは、第一移動歯車３４ｂとの噛合が維持された状態で、当該第一移動歯車３４ｂの軸の周りに回転移動できるように第二リンク３４ｅ（図１９参照）によって支持されている。
【００４２】
第三噛合歯車群３５は、図７に示すように、はすば歯車である中継歯車３５ａおよび出力歯車３５ｂによって構成されている。中継歯車３５ａは、カッタ支持部１１Ａに対して回転可能であって軸位置が固定して設けられており、第二噛合歯車群３４の第二移動歯車３４ｃに対して軸が連結されている。出力歯車３５ｂは、カッタ支持部１１Ａに対して回転可能に設けられ、中継歯車３５ａに噛合されている。この出力歯車３５ｂの軸は、カッタ支持部１１Ａの先端側に延出され、カッタ２が固定されている。
【００４３】
このような回転機構３は、回転駆動モータ３１の動力が回転動力伝達軸３２によって駆動源部１２Ｂ、基端側固定部１２Ａ、先端側固定部１１Ｅ、非回転部１１Ｄ、および回転部１１Ｃを貫通して回転主歯車３３ａに伝えられる。続いて、回転駆動モータ３１の動力は、回転主歯車３３ａから回転従歯車３３ｂ、固定歯車３４ａ、第一移動歯車３４ｂ、第二移動歯車３４ｃ、中継歯車３５ａ、出力歯車３５ｂの順で伝えられ、カッタ２を回転させる。
【００４４】
旋回機構４は、図６〜図８に示すように、旋回駆動モータ４１および旋回動力伝達軸４２を含み構成されている。
【００４５】
旋回駆動モータ４１は、図６および図８に示すように、円筒状の本体部１２Ｃの内部で、駆動源部１２Ｂの基端側に固定され、上述した回転駆動モータ３１の側部に配置されている。旋回駆動モータ４１は、その出力軸に旋回主歯車４３ａが設けられている。
【００４６】
旋回動力伝達軸４２は、軸Ｓ１に沿う方向に延在して円筒状に構成された内部に、上述した回転動力伝達軸３２を配置しており、当該回転動力伝達軸３２と相対的に同一の軸Ｓ１を中心として回転するように設けられている。旋回動力伝達軸４２は、その基端側に、回転動力伝達軸３２が貫通する旋回従歯車４３ｂが軸Ｓ１を中心として設けられている。この旋回従歯車４３ｂは、旋回主歯車４３ａと噛合されている。また、旋回動力伝達軸４２は、回転動力伝達軸３２を内部に配置しつつ、駆動源部１２Ｂ、基端側固定部１２Ａ、先端側固定部１１Ｅおよび非回転部１１Ｄに貫通することで、先端が回転部１１Ｃに連結されている。
【００４７】
このような旋回機構４は、旋回駆動モータ４１の動力が旋回動力伝達軸４２によって駆動源部１２Ｂ、基端側固定部１２Ａ、先端側固定部１１Ｅおよび非回転部１１Ｄを貫通し、回転部１１Ｃに伝えられる。この回転部１１Ｃは、カッタ支持部１１Ａおよびギア部１１Ｂに連結されていることから、当該カッタ支持部１１Ａおよびギア部１１Ｂとともに軸Ｓ１を中心としてカッタ２を旋回させる。
【００４８】
なお、旋回機構４は、図８に示すように、バックラッシュ補正モータ４４を備えている。バックラッシュ補正モータ４４は、円筒状の本体部１２Ｃの内部で、駆動源部１２Ｂの基端側に固定され、旋回駆動モータ４１に連動して駆動されることで、カッタ２を旋回させる際の動力伝達系のバックラッシュを打ち消し、かつ当該旋回における振動や切削時の反力を抑制する。
【００４９】
軸方向移動機構５は、図９に示す軸方向駆動モータ５１を含み構成されている。軸方向駆動モータ５１は、円筒状の本体部１２Ｃの内部で、駆動源部１２Ｂの基端側に固定され、上述した回転駆動モータ３１の側部に配置されている。軸方向駆動モータ５１は、その出力軸に軸Ｓ１の延在方向Ｌに沿って設けられたネジロッド５２ａが接続されている。このネジロッド５２ａは、ナット５２ｂが螺合されている。ナット５２ｂは、駆動源部１２Ｂの内部に挿通された基端側固定部１２Ａの基端に固定されている。
【００５０】
駆動源部１２Ｂは、図６および図１０に示すように、基端側にスライダ５３ａが設けられている。このスライダ５３ａは、基端側固定部１２Ａにおいて軸Ｓ１と平行に固定されたレール５３ｂに対してスライド移動を案内される。なお、スライダ５３ａおよびレール５３ｂは、軸Ｓ１の周りに複数（例えば３つ）設けられている。
【００５１】
また、駆動源部１２Ｂは、図６、図８および図１０に示すように、その外側に軸Ｓ１と平行に設けられたレール５４ａが設けられている。レール５４ａは、本体部１２Ｃにおいて固定されたスライダ５４ｂに対してスライド移動を案内される。なお、レール５４ａおよびスライダ５４ｂは、軸Ｓ１の周りに複数（本実施の形態では４つ）設けられている。
【００５２】
さらに、駆動源部１２Ｂから先端部１１側に延在する回転動力伝達軸３２および旋回動力伝達軸４２は、図６および図１０に示すように、円筒状の軸支持管５０の内部に挿通して支持されている。軸支持管５０は、駆動源部１２Ｂから先端側固定部１１Ｅに至り延在し、基端側固定部１２Ａおよび先端側固定部１１Ｅに対して軸Ｓの延在方向Ｌに沿ってスライド移動可能に設けられている。この軸支持管５０は、図１１に示すように、その外側に、軸Ｓ１と平行に延在するレール５５ａが固定されている。レール５５ａは、先端側固定部１１Ｅにおいて固定されたスライダ５５ｂに対してスライド移動を案内される。なお、レール５５ａおよびスライダ５５ｂは、軸Ｓ１の周りに複数（本実施の形態では３つ）設けられている。また、スライダ５５ｂは、軸Ｓ１の延在方向Ｌで複数設けられていてもよい。
【００５３】
このような軸方向移動機構５は、軸方向駆動モータ５１の駆動によってネジロッド５２ａが回転すると、当該ネジロッド５２ａとナット５２ｂとの螺合関係により、ネジロッド５２ａとナット５２ｂとが相対的に軸Ｓ１に沿う方向にスライド移動する（図９（ａ）および図９（ｂ）参照）。この場合、ナット５２ｂが基端側固定部１２Ａに固定されていることから、ネジロッド５２ａ側が軸Ｓ１に沿う方向に移動することになる。このため、ネジロッド５２ａが接続されている軸方向駆動モータ５１、軸方向駆動モータ５１が固定されている駆動源部１２Ｂ、駆動源部１２Ｂに支持されている構成が、軸Ｓ１に沿う方向にスライド移動する。この結果、回転動力伝達軸３２や旋回動力伝達軸４２に接続された構成を含めてカッタ２が軸Ｓ１に沿う方向にスライド移動する。また、この軸Ｓ１に沿う方向へのスライド移動は、スライダ５３ａおよびレール５３ｂ、レール５４ａおよびスライダ５４ｂ、レール５５ａおよびスライダ５５ｂによって案内される。
【００５４】
なお、図８に示すように、駆動源部１２Ｂは、バランサ５６が設けられている。このバランサ５６は、軸Ｓ１と平行に延在するロッドが上述したナット５２ｂのように基端側固定部１２Ａの基端に固定され、このロッドを挿通する。すなわち、バランサ５６は、駆動源部１２Ｂが軸Ｓ１に沿う方向にスライド移動する際に、ロッドに対して摺動することで、当該スライド移動のバランスを調整する。
【００５５】
なお、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、ネジロッド５２ａが接続された軸方向駆動モータ５１の出力軸には、平歯車５７ａが設けられている。そして、この平歯車５７ａは、平歯車５７ｂに噛合されており、平歯車５７ｂの軸が軸方向駆動モータ５１の側部に延在されている。この平歯車５７ｂの軸は、工具などを嵌合する嵌合凹部５７ｃが設けられている。このため、軸方向駆動モータ５１が回転不可の状態となった場合、嵌合凹部５７ｃに工具を嵌合して平歯車５７ｂの軸を回せば、ネジロッド５２ａを回転させることができ、この結果、手動でカッタ２を軸Ｓ１に沿う方向にスライド移動させることが可能である。
【００５６】
交差方向移動機構６は、図６、図８、図１１〜図１９に示すように、交差方向駆動モータ６１、駆動ロッド６２、交差方向駆動部６３および方向変換部６４を含み構成されている。
【００５７】
交差方向駆動モータ６１は、円筒状の本体部１２Ｃの内部で、駆動源部１２Ｂの基端側に固定され、上述した回転駆動モータ３１の側部に配置されている。
【００５８】
駆動ロッド６２は、軸Ｓ１に沿う方向であって回転動力伝達軸３２および旋回動力伝達軸４２と平行に延在して設けられている。駆動ロッド６２は、駆動源部１２Ｂから、基端側固定部１２Ａおよび先端側固定部１１Ｅを貫通し、非回転部１１Ｄに接続されている。この駆動ロッド６２は、基端側固定部１２Ａおよび先端側固定部１１Ｅに対し、軸Ｓ１に沿う方向にスライド移動可能に設けられている。また、駆動ロッド６２は、図１１に示すように、軸Ｓ１の周りに複数（本実施の形態では３つ）設けられている。
【００５９】
交差方向駆動部６３は、軸Ｓ１の延在方向Ｌに沿って設けられて交差方向駆動モータ６１の出力軸に接続されたネジロッド６３ａと、このネジロッド６３ａに螺合されて各駆動ロッド６２に接続されたナット６３ｂとを有している。
【００６０】
方向変換部６４は、ガイド部６４ａ、レール６４ｂ、スライダ６４ｃおよび作動片６４ｄを有している。ガイド部６４ａは、図６、図１２および図１３に示すように、旋回動力伝達軸４２に固定され、カッタ支持部１１Ａを両側から挟むように設けられており、カッタ支持部１１Ａを径方向Ｗに移動可能に支持している。レール６４ｂは、図１３および図１４に示すように、軸Ｓ１の延在方向Ｌおよび径方向Ｗに対して傾斜する方向に延び、カッタ支持部１１Ａに固定されている。スライダ６４ｃは、レール６４ｂに嵌合して当該レール６４ｂの延在方向に対して相対的な移動を許容されている。また、スライダ６４ｃは、ガイド部６４ａに対して軸Ｓ１の延在方向Ｌに沿って移動可能に設けられた作動片６４ｄの先端に固定されている。この作動片６４ｄは、基端が回転部１１Ｃに固定されている。回転部１１Ｃは、駆動ロッド６２が接続された非回転部１１Ｄに接続されている。
【００６１】
このような交差方向移動機構６は、図６および図１２に示すように、交差方向駆動モータ６１の駆動によって交差方向駆動部６３のネジロッド６３ａが回転すると、当該ネジロッド６３ａとナット６３ｂとの螺合関係により、ナット６３ｂが軸Ｓ１に沿う方向にスライド移動する。そして、このナット６３ｂの移動に伴い、駆動ロッド６２が軸Ｓ１に沿う方向にスライド移動する。すると、駆動ロッド６２が接続された非回転部１１Ｄとともに回転部１１Ｃが軸Ｓ１に沿う方向にスライド移動する。すなわち、回転部１１Ｃの移動によって作動片６４ｄが軸Ｓ１に沿う方向にスライド移動することになる。このため、軸Ｓ１に沿う方向の移動がスライダ６４ｃに伝えられ、ガイド部６４ａによって軸Ｓ１に交差する交差方向である径方向Ｗに移動可能に支持されたカッタ支持部１１Ａは、当該スライダ６４ｃとレール６４ｂとの摺動によって、径方向Ｗに移動することになる。この結果、カッタ２が径方向Ｗに移動する（図１３〜図１８参照）。
【００６２】
ところで、図１３および図１４に示すように、カッタ２は、カッタ支持部１１Ａに対して径方向Ｗの一方寄りに偏って設けられている。そして、カッタ支持部１１Ａの径方向Ｗの他方側には、タッチセンサからなるセンサ部７が設けられている。このため、図１５および図１６に示すように、上述した交差方向移動機構６によって作動片６４ｄが基端側に引っ張られ、カッタ支持部１１Ａが径方向Ｗの他方に移動した場合、センサ部７が管の内面（溶接部１０１ｇ）に接触する位置に移動する。また、図１７および図１８に示すように、上述した交差方向移動機構６によって作動片６４ｄが先端側に押し出され、カッタ支持部１１Ａが径方向Ｗの一方に移動した場合、カッタ２が管の内面（溶接部１０１ｇ）に接触する位置に移動する。このように、センサ部７は、カッタ２の径方向Ｗへの移動に対して相反する位置に配置されている。そして、センサ部７は、上述した回転機構３を除く旋回機構４、軸方向移動機構５および交差方向移動機構６によるカッタ２の移動に伴って移動可能に設けられている。
【００６３】
また、センサ部７が設けられたカッタ支持部１１Ａは、上述した旋回機構４によってギア部１１Ｂや回転部１１Ｃとともに軸Ｓ１を中心に回転する。そして、センサ部７は、その作動において電力の供給や検出信号である電気信号が、ギア部１１Ｂ、回転部１１Ｃ、非回転部１１Ｄ、先端側固定部１１Ｅ、基端側固定部１２Ａおよび駆動源部１２Ｂを経て、カッタ支持部１１Ａと本体部１２Ｃの外部との相互間で伝達される必要がある。非回転部１１Ｄ、先端側固定部１１Ｅ、基端側固定部１２Ａおよび駆動源部１２Ｂは、旋回機構４によって回転しない非回転部側として構成されているため、電気信号を伝達する配線が回転することがない。しかし、カッタ支持部１１Ａ、ギア部１１Ｂおよび回転部１１Ｃは、旋回機構４によって回転する回転側として構成されているため、電気信号を伝達する配線が回転して装置構成内で捩れることが想定される。そこで、本実施の形態では、図６に示すように、回転部１１Ｃと非回転部１１Ｄとの間に、スリップリング８が設けられている。このため、非回転部側とセンサ部７を有する回転側との間で配線が回転して装置構成内で捩れる事態を防ぎ、非回転部側と回転側との相互間に電気信号を伝達することが可能である。
【００６４】
なお、上述した交差方向移動機構６によってカッタ支持部１１Ａが径方向Ｗに移動した場合、カッタ支持部１１Ａに設けられた第三噛合歯車群３５の中継歯車３５ａおよび出力歯車３５ｂも径方向Ｗに移動する。中継歯車３５ａは、第二噛合歯車群３４における第二移動歯車３４ｃに軸が連結されている。すなわち、中継歯車３５ａの移動に伴って第二移動歯車３４ｃも移動する。上述したように本実施の形態の切削装置１は、回転機構３において、第一移動歯車３４ｂが固定歯車３４ａとの噛合が維持された状態で、当該固定歯車３４ａの軸の周りに回転移動できるように第一リンク３４ｄによって支持されている。また、第二移動歯車３４ｃが第一移動歯車３４ｂとの噛合が維持された状態で、当該第一移動歯車３４ｂの軸の周りに回転移動できるように第二リンク３４ｅによって支持されている。このため、中継歯車３５ａの移動に伴って第二移動歯車３４ｃが移動しても、各噛合歯車群３３，３４，３５によるカッタ２への回転動力の伝達が切れることはない。
【００６５】
なお、交差方向移動機構６は、図１３、図１５および図１７に示すように、カッタ支持部１１Ａとガイド部６４ａとの間であって、レール６４ｂと相反する側において、カッタ支持部１１Ａの径方向Ｗへの移動のバランスを調整する油圧バランサ６５が設けられている。
【００６６】
また、図８に示すように、交差方向移動機構６の交差方向駆動モータ６１は、軸方向駆動モータ５１と同様の構成によって、工具を嵌合する嵌合凹部６１ａが設けられており、手動でカッタ２およびセンサ部７を径方向Ｗに移動させることが可能である。
【００６７】
上述した切削装置１において、上記構成の他、図５に示すように、非回転部１１Ｄの外側に向けて配置されて管の内部を撮像する撮像部９が設けられている。この撮像部９は、例えば、非回転部１１Ｄの外側に向け、ライト付きの側視ＣＣＤカメラとして構成されている。また、撮像部９は、非回転部１１Ｄに設けられていることから、上述の回転機構３、旋回機構４および交差方向移動機構６によるカッタ２やセンサ部７の移動には伴わず、軸方向移動機構５によってのみ軸Ｓ１の延在方向Ｌに移動する。さらに、撮像部９は、電力の供給や検出信号である電気信号が、先端側固定部１１Ｅ、基端側固定部１２Ａおよび駆動源部１２Ｂを経て、非回転部１１Ｄと本体部１２Ｃの外部との相互間で伝達されるが、非回転部１１Ｄよりも基端側の非回転側に設けられていることから、配線が回転して装置構成内で捩れることはない。
【００６８】
また、切削装置１において、上記構成の他、図１１に示すように、管の内部に挿通される先端側固定部１１Ｅの外側に配置されて、当該先端側固定部１１Ｅの外側面に対して出没可能に設けられた拘束機構１０が設けられている。この拘束機構１０は、アクチュエータ（図示せず）によって先端側固定部１１Ｅの外側面に対して出没するシリンダ１０ａと、先端側固定部１１Ｅの外側面に設けられた突起１０ｂとを有する。そして、シリンダ１０ａと突起１０ｂとは、先端側固定部１１Ｅの外側面の相反する位置に設けられた対をなし、かつ先端側固定部１１Ｅの外側面において対称位置に２対配置され１組として構成されている。これにより、拘束機構１０は、先端側固定部１１Ｅの外側面の周方向の４箇所で管の内面に当接することで先端側固定部１１Ｅを基に切削装置１を管の内部に固定する。また、本実施の形態において、先端側固定部１１Ｅの外側面の周方向に設けられた１組の拘束機構１０は、図５に示すように、先端側固定部１１Ｅの軸Ｓ１の延在方向Ｌに沿って複数組み（本実施の形態では２組）設けられている。このため、先端側固定部１１Ｅを基に切削装置１を管の内部に固定する作用が顕著に得られる。
【００６９】
以下、上述した切削装置１による管の内面の切削手順について説明する。図２０〜図２４は、本実施の形態に係る切削装置を適用した切削手順の工程図である。なお、本工程において、切削装置１による切削対象は、上述した原子炉容器１０１の注水管台１０１ｅと注水配管１０１ｆとの溶接部１０１ｇの内面とする。
【００７０】
まず、図２０に示すように、クレーン１１０により吊り下げた挿入装置１１１によって、切削装置１を原子炉容器１０１の容器本体１０１ａの内部にアクセスする。注水管台１０１ｅは、容器本体１０１ａの内部側の開口部に、異物落下防止リング１１２が固定される。この異物落下防止リング１１２は、特開２００６−３４９５９６号公報に記載されている有底円筒状の作業架台１１３に固定される。また、異物落下防止リング１１２は、その内側に、空間隙間を塞ぐ遮蔽リング１１４が固定される。遮蔽リング１１４は、注水管台１０１ｅの中心に対してセンタリングして据え付けられる。
【００７１】
次に、図２１に示すように、挿入装置１１１により切削装置１を注水管台１０１ｅの内部に挿入し、遮蔽リング１１４に固定する。上述したように、遮蔽リング１１４は、注水管台１０１ｅの中心に対してセンタリングされているため、当該遮蔽リング１１４に固定された切削装置１は、その軸Ｓ１が注水管台１０１ｅの中心に対して自動的にセンタリングされることになる。そして、切削装置１は、拘束機構１０によって先端部固定部１１Ｅを基に注水管台１０１ｅの内部で拘束される。
【００７２】
次に、図２２に示すように、軸方向移動機構５によってカッタ支持部１１Ａ、ギア部１１Ｂ、回転部１１Ｃおよび非回転部１１Ｄを軸Ｓ１の延在方向Ｌに沿って移動させる。これにより、非回転部１１Ｄに設けられている撮像部９によって注水管台１０１ｅの内面を撮影することで、検査時などに予め注水管台１０１ｅの内面にマーキングされたポンチ穴を確認する。このため、カッタ２で切削する位置が確認できる。
【００７３】
次に、図２３に示すように、交差方向移動機構６によってカッタ支持部１１Ａを径方向Ｗに移動させることで、センサ部７を注水管台１０１ｅの内面に対して当接または離隔させ、かつ旋回機構４によってカッタ支持部１１Ａを軸Ｓ１を中心に旋回させることで、センサ部７を注水管台１０１ｅの周方向に移動させ、かつ軸方向移動機構５によってカッタ支持部１１Ａを軸Ｓ１の延在方向Ｌに沿って移動させることで、センサ部７を注水管台１０１ｅの延在方向に移動させる。これにより、センサ部７が、周方向の所定角度の位置で注水管台１０１ｅの内面に対して当接し、注水管台１０１ｅの内面の周方向の形状を確認し、かつ注水管台１０１ｅの延在方向における注水管台１０１ｅの内面の周方向の形状を確認する。このため、これから切削する注水管台１０１ｅの内面の形状が取得できる。
【００７４】
次に、図２４に示すように、回転機構３によってカッタ２を回転させ、かつ交差方向移動機構６によってカッタ支持部１１Ａを径方向Ｗに移動させることで、カッタ２を注水管台１０１ｅの内面に対して当接させ、かつ旋回機構４によってカッタ支持部１１Ａを軸Ｓ１を中心に旋回させることで、カッタ２を注水管台１０１ｅの周方向に移動させ、かつ軸方向移動機構５によってカッタ支持部１１Ａを軸Ｓ１の延在方向Ｌに沿って移動させることで、カッタ２を注水管台１０１ｅの延在方向に移動させる。これにより、回転するカッタ２が、注水管台１０１ｅの内面に対して交差方向移動し、かつ注水管台１０１ｅの内面に沿って周方向に旋回移動し、かつ注水管台１０１ｅの延在方向に軸方向移動する。ここで、カッタ２の旋回移動および軸方向移動は、上述した撮像部９によって確認した切削位置に基づいて行うことで所定の範囲を切削できる。さらに、交差方向移動は、上述したセンサ部７によって取得した注水管台１０１ｅの内面の形状に基づき行うことで、所定の切削深さで切削できる。
【００７５】
なお、上述した実施の形態においてカッタ２は、円盤状に形成されて外周部分に切削刃が設けられており、円盤状の中心を基に回転されることで切削を行う構成である。その他のカッタ２’を図２５に示す。図２５は、他のカッタを示す切削装置の軸方向断面の一部拡大図である。かかる図２５では、図７において同じ構成のものに同一符号を付して説明を省略する。図２５に示すように、カッタ２’は、棒状のエンドミルとして軸の先端に砲弾型（球型であってもよい）の切削刃が設けられている。そして、このカッタ２’の回転は、軸Ｓ１に交差（直交）して軸を配置して回転させるため、回転機構３において、図７に示す第三噛合歯車群３５に換えて第四噛合歯車群３６を備える。第四噛合歯車群３６は、傘歯車である中継歯車３６ａおよび出力歯車３６ｂによって構成されている。中継歯車３６ａは、カッタ支持部１１Ａに対して回転可能であって軸位置が固定して設けられており、第二噛合歯車群３４の第二移動歯車３４ｃに対して軸が連結されている。出力歯車３６ｂは、カッタ支持部１１Ａに対して回転可能に設けられ、中継歯車３６ａに対して軸を交差した状態で噛合されている。この出力歯車３６ｂの軸はカッタ２’の軸となる。この図２５に示すカッタ２’では、切削範囲が狭いが自身の軸方向への切削深さを深くできるので、管の内面の局所的な切削において適用できる。
【００７６】
このように、本実施の形態の切削装置１は、管（注水管台１０１ｅおよび注水配管１０１ｆ）の内部に配置されるカッタ２，２’を回転させる回転機構３と、カッタ２，２’を所定の軸Ｓ１の周りに旋回させる旋回機構４と、カッタ２，２’を軸Ｓ１の延在方向Ｌに沿って移動させる軸方向移動機構５と、カッタ２，２’を軸Ｓ１に交差する方向（径方向Ｗ）に移動させる交差方向移動機構６と、を備え、回転機構３に動力を伝達する回転動力伝達軸３２と、旋回機構４に動力を伝達する旋回動力伝達軸４２とを同一軸Ｓ１上に配置する。
【００７７】
この切削装置１によれば、回転機構３に動力を伝達する回転動力伝達軸３２と、旋回機構４に動力を伝達する旋回動力伝達軸４２とが同一軸Ｓ１上に配置されていることから、これらの動力の伝達に係り、管の径方向での寸法を比較的小さく構成することができ、比較的細径の管内面の切削を行うことが可能になる。
【００７８】
また、本実施の形態の切削装置１は、前記交差方向移動機構６は、回転動力伝達軸３２および旋回動力伝達軸４２と平行に延在する駆動ロッド６２と、回転動力伝達軸３２および旋回動力伝達軸４２が配置された軸Ｓ１方向に沿って駆動ロッド６２を移動させる交差方向駆動部６３と、カッタ２，２’を交差方向に移動可能に支持するとともに、駆動ロッド６２の軸Ｓ１方向への移動を摺動によってカッタ２，２’の交差方向への移動に変換する方向変換部６４と、を備える。
【００７９】
この切削装置１によれば、交差方向移動機構６について、軸Ｓ１方向に沿って設けられた駆動ロッド６２を、軸Ｓ１に沿って移動させることで、カッタ２，２’を交差方向に移動させることから、管の径方向での寸法を比較的小さく構成することができ、比較的細径の管内面の切削を行う効果を顕著に得ることが可能になる。
【００８０】
また、本実施の形態の切削装置１は、回転機構３を除く旋回機構４および軸方向移動機構５によるカッタ２，２’の移動に伴って移動可能に設けられ、かつ交差方向移動機構６によってカッタ２，２’の移動と相反する方向に移動可能に設けられており、前記管の内面形状を計測するセンサ部７を備える。
【００８１】
管の内面を切削するにあたり、管の内面形状を計測することが切削深さを一定とするうえで好ましい。この切削装置１によれば、管の内面形状を計測するセンサ部７を、回転機構３を除く旋回機構４および軸方向移動機構５によるカッタ２，２’の移動に伴って移動可能に設け、かつ交差方向移動機構６によってカッタ２，２’の移動と相反する方向に移動可能に設けたことで、計測の際にセンサ部７を移動させる機構としてカッタ２，２’を移動させる機構を用いている。この結果、管の径方向での寸法を比較的小さく構成することができ、比較的細径の管内面の切削を行う効果を顕著に得ることが可能になる。
【００８２】
また、本実施の形態の切削装置１は、前記軸方向移動機構５によるセンサ部７の移動に伴って移動する一方、前記旋回機構４によるセンサ部７の移動には伴わない非回転部１１Ｄが設けられ、当該非回転部１１Ｄ側とセンサ部７との相互間に電気信号を伝達するスリップリング８を備える。
【００８３】
センサ部７は、電気信号を伝達する必要がある。この切削装置１によれば、センサ部７の回転移動に伴わない非回転部１１Ｄとセンサ部７との間にスリップリング８を設けたことで、回転する側と回転しない側との間にケーブルが存在しないため、ケーブルを用いた場合には回転を逆にしてケーブルの捻れを回避する必要があるが、センサ部７の回転移動を規制なく行うことが可能になり、かつケーブルの捻れを回避する逆回転の動作を要さないため、計測や切削を円滑に行うことが可能になる。
【００８４】
また、本実施の形態の切削装置１は、前記軸方向移動機構５によるカッタ２，２’の移動に伴って移動する態様で、管内を撮像する撮像部９を備える。
【００８５】
管の内面を切削するにあたり、切削する部位を確認する必要がある。この切削装置１によれば、管内を撮像する撮像部９を、軸方向移動機構５によるカッタ２，２’の移動に伴って移動可能に設けたことで、計測の際に撮像部９を移動させる機構としてカッタ２，２’を移動させる機構を用いている。この結果、管の径方向での寸法を比較的小さく構成することができ、比較的細径の管内面の切削を行う効果を顕著に得ることが可能になる。
【００８６】
また、本実施の形態の切削装置１は、前記回転機構３は、回転動力伝達軸３２から伝達された動力をカッタ２，２’に伝える複数の歯車を有し、交差方向移動機構６によるカッタ２，２’の移動に際してカッタ２，２’の移動を許容しつつ各歯車が常に噛み合う態様で各歯車をリンク３４ｄ，３４ｅによって連結する。
【００８７】
この切削装置１によれば、リンク３４ｄ，３４ｅによって、交差方向移動機構６によるカッタ２，２’の移動に際して回転機構３の歯車の噛合を維持するため、回転機構３と交差方向移動機構６との構成の一部を供用することができる。この結果、管の径方向での寸法を比較的小さく構成することができ、比較的細径の管内面の切削を行う効果を顕著に得ることが可能になる。
【００８８】
また、本実施の形態の切削装置１は、前記軸方向移動機構５は、前記回転機構３、旋回機構４、および交差方向移動機構６を、回転動力伝達軸３２および旋回動力伝達軸４２の軸Ｓ１方向に沿ってともに移動させる。
【００８９】
この切削装置１によれば、軸方向移動機構５によって、前記回転機構３、旋回機構４、および交差方向移動機構６を軸Ｓ１方向に移動させることで、カッタ２，２’を軸Ｓ１方向に移動させる機構を回転機構３、旋回機構４、または交差方向移動機構６に介在させることがない。この結果、管の径方向での寸法を比較的小さく構成することができ、比較的細径の管内面の切削を行う効果を顕著に得ることが可能になる。
【００９０】
また、本実施の形態の切削装置１は、前記回転動力伝達軸３２および旋回動力伝達軸４２を支持するとともに、前記回転機構３、旋回機構４、軸方向移動機構５および交差方向移動機構６によるカッタ２，２’の移動に伴わない固定部（先端側固定部１１Ｅ）を備え、前記管の内面に対して当接または離隔する態様で前記固定部の外側に出没可能に設けられた拘束機構１０を備える。
【００９１】
この切削装置１によれば、拘束機構１０を備えることで、装置自身を管の内部に固定することができる。この結果、切削を安定かつ精度良く行うことが可能になる。
【符号の説明】
【００９２】
１ 切削装置
１１ 先端部
１１Ａ カッタ支持部
１１Ｂ ギア部
１１Ｃ 回転部
１１Ｄ 非回転部
１１Ｅ 先端側固定部
１１Ｆ カップリング
１２ 基端部
１２Ａ 基端側固定部
１２Ｂ 駆動源部
１２Ｃ 本体部
２，２’ カッタ
３ 回転機構
３１ 回転駆動モータ
３２ 回転動力伝達軸
３３ 第一噛合歯車群
３３ａ 回転主歯車
３３ｂ 回転従歯車
３４ 第二噛合歯車群
３４ａ 固定歯車
３４ｂ 第一移動歯車
３４ｃ 第二移動歯車
３４ｄ 第一リンク（リンク）
３４ｅ 第二リンク（リンク）
３５ 第三噛合歯車群
３５ａ 中継歯車
３５ｂ 出力歯車
３６ 第四噛合歯車群
３６ａ 中継歯車
３６ｂ 出力歯車
４１ 旋回駆動モータ
４２ 旋回動力伝達軸
４３ａ 旋回主歯車
４３ｂ 旋回従歯車
４４ バックラッシュ補正モータ
４ 旋回機構
５ 軸方向移動機構
５１ 軸方向駆動モータ
５２ａ ネジロッド
５２ｂ ナット
５３ａ スライダ
５３ｂ レール
５４ａ レール
５４ｂ スライダ
５５ａ レール
５５ｂ スライダ
５６ バランサ
５７ａ 平歯車
５７ｂ 平歯車
５７ｃ 嵌合凹部
６ 交差方向移動機構
６１ 交差方向駆動モータ
６２ 駆動ロッド
６３ 交差方向駆動部
６３ａ ネジロッド
６３ｂ ナット
６４ 方向変換部
６４ａ ガイド部
６４ｂ レール
６４ｃ スライダ
６４ｄ 作動片
６５ 油圧バランサ
７ センサ部
８ スリップリング
９ 撮像部
１０ 拘束機構
１０ａ シリンダ
１０ｂ 突起
１０１ｅ 注水管台
１０１ｆ 注水配管
１０１ｇ 溶接部
Ｓ１ 軸
Ｗ 径方向
Ｌ 軸の延在方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管の内部に配置されるカッタを回転させる回転機構と、前記カッタを所定の軸の周りに旋回させる旋回機構と、前記カッタを前記所定の軸の延在方向に沿って移動させる軸方向移動機構と、前記カッタを前記所定の軸に交差する方向に移動させる交差方向移動機構と、を備え、
前記回転機構に動力を伝達する回転動力伝達軸と、前記旋回機構に動力を伝達する旋回動力伝達軸とを同一軸上に配置することを特徴とする切削装置。
【請求項２】
前記交差方向移動機構は、
前記回転動力伝達軸および前記旋回動力伝達軸と平行に延在する駆動ロッドと、
前記回転動力伝達軸および前記旋回動力伝達軸が配置された軸方向に沿って前記駆動ロッドを移動させる交差方向駆動部と、
前記カッタを交差方向に移動可能に支持するとともに、前記駆動ロッドの軸方向への移動を摺動によって前記カッタの交差方向への移動に変換する方向変換部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の切削装置。
【請求項３】
前記回転機構を除く前記旋回機構および前記軸方向移動機構による前記カッタの移動に伴って移動可能に設けられ、かつ前記交差方向移動機構によって前記カッタの移動と相反する方向に移動可能に設けられており、前記管の内面形状を計測するセンサ部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の切削装置。
【請求項４】
前記軸方向移動機構による前記センサ部の移動に伴って移動する一方、前記旋回機構による前記センサ部の移動には伴わない非回転部が設けられ、当該非回転部側と前記センサ部との相互間に電気信号を伝達するスリップリングを備えることを特徴とする請求項３に記載の切削装置。
【請求項５】
前記軸方向移動機構による前記カッタの移動に伴って移動する態様で、前記管内を撮像する撮像部を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の切削装置。
【請求項６】
前記回転機構は、前記回転動力伝達軸から伝達された動力を前記カッタに伝える複数の歯車を有し、前記交差方向移動機構による前記カッタの移動に際して前記カッタの移動を許容しつつ各前記歯車が常に噛み合う態様で各前記歯車をリンクによって連結することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の切削装置。
【請求項７】
前記軸方向移動機構は、前記回転機構、前記旋回機構、および前記交差方向移動機構を、前記回転動力伝達軸および前記旋回動力伝達軸の軸方向に沿ってともに移動させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の切削装置。
【請求項８】
前記回転動力伝達軸および前記旋回動力伝達軸を支持するとともに、前記回転機構、前記旋回機構、前記軸方向移動機構および前記交差方向移動機構による前記カッタの移動に伴わない固定部を備え、前記管の内面に対して当接または離隔する態様で前記固定部の外側に出没可能に設けられた拘束機構を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の切削装置。
【請求項１】
管の内部に配置されるカッタを回転させる回転機構と、前記カッタを所定の軸の周りに旋回させる旋回機構と、前記カッタを前記所定の軸の延在方向に沿って移動させる軸方向移動機構と、前記カッタを前記所定の軸に交差する方向に移動させる交差方向移動機構と、を備え、
前記回転機構に動力を伝達する回転動力伝達軸と、前記旋回機構に動力を伝達する旋回動力伝達軸とを同一軸上に配置することを特徴とする切削装置。
【請求項２】
前記交差方向移動機構は、
前記回転動力伝達軸および前記旋回動力伝達軸と平行に延在する駆動ロッドと、
前記回転動力伝達軸および前記旋回動力伝達軸が配置された軸方向に沿って前記駆動ロッドを移動させる交差方向駆動部と、
前記カッタを交差方向に移動可能に支持するとともに、前記駆動ロッドの軸方向への移動を摺動によって前記カッタの交差方向への移動に変換する方向変換部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の切削装置。
【請求項３】
前記回転機構を除く前記旋回機構および前記軸方向移動機構による前記カッタの移動に伴って移動可能に設けられ、かつ前記交差方向移動機構によって前記カッタの移動と相反する方向に移動可能に設けられており、前記管の内面形状を計測するセンサ部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の切削装置。
【請求項４】
前記軸方向移動機構による前記センサ部の移動に伴って移動する一方、前記旋回機構による前記センサ部の移動には伴わない非回転部が設けられ、当該非回転部側と前記センサ部との相互間に電気信号を伝達するスリップリングを備えることを特徴とする請求項３に記載の切削装置。
【請求項５】
前記軸方向移動機構による前記カッタの移動に伴って移動する態様で、前記管内を撮像する撮像部を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の切削装置。
【請求項６】
前記回転機構は、前記回転動力伝達軸から伝達された動力を前記カッタに伝える複数の歯車を有し、前記交差方向移動機構による前記カッタの移動に際して前記カッタの移動を許容しつつ各前記歯車が常に噛み合う態様で各前記歯車をリンクによって連結することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の切削装置。
【請求項７】
前記軸方向移動機構は、前記回転機構、前記旋回機構、および前記交差方向移動機構を、前記回転動力伝達軸および前記旋回動力伝達軸の軸方向に沿ってともに移動させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の切削装置。
【請求項８】
前記回転動力伝達軸および前記旋回動力伝達軸を支持するとともに、前記回転機構、前記旋回機構、前記軸方向移動機構および前記交差方向移動機構による前記カッタの移動に伴わない固定部を備え、前記管の内面に対して当接または離隔する態様で前記固定部の外側に出没可能に設けられた拘束機構を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の切削装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２０１２−１８７６７１（Ｐ２０１２−１８７６７１Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５３８５３（Ｐ２０１１−５３８５３）
【出願日】平成２３年３月１１日（２０１１．３．１１）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１１日（２０１１．３．１１）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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