JP2023001663A - 加工装置および方法並びにロボット - Google Patents

Abstract

【課題】加工装置および方法並びにロボットにおいて、加工作業における作業効率の向上を図る。
【解決手段】カッタと、前記カッタを回転軸により駆動回転するカッタ駆動装置と、前記カッタ駆動装置を支持体に対して前記回転軸の軸方向に沿って移動しながら被加工面に対して接近または離反させるカッタ移動装置と、前記支持体に対して前記カッタ駆動装置を前記回転軸の軸方向に交差すると共に前記被加工面に沿う支持軸を支点として揺動させることで前記被加工面に対する前記カッタの加工角度を変更するカッタ揺動装置と、を備える。
【選択図】図１

Description

本開示は、加工対象物を加工してその一部を除去する加工装置および方法、加工装置を備えるロボットに関するものである。

例えば、原子力発電プラントにて、原子炉圧力容器内の炉心燃料が原子炉格納容器の中の構造物と一緒に溶融して固化すると放射性廃棄物としての燃料デブリが発生する。この燃料デブリなどの放射性廃棄物は、多量の放射線を発するものであることから、原子炉格納容器から外部に取り出す必要がある。原子炉格納容器から放射性廃棄物を取り出す場合、放射性廃棄物を切削や研削などにより小さな塊や粉体に加工して外部に搬出する。放射性廃棄物を加工して外部に搬出する技術としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。

特開２０２０－１２２７６６号公報

従来の加工装置は、回転するカッタを被切削面側に移動すると共に、被切削面に沿って移動することで、カッタの切削位置と切削角度を変更して被切削面に対する切削を行うものである。今後、原子炉格納容器からの放射性廃棄物の効率的な除去を可能とする上で、放射性廃棄物の加工作業における更なる作業効率の向上が求められている。

本開示は、上述した課題を解決するものであり、加工作業における作業効率の向上を図る加工装置および方法並びにロボットを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本開示の加工装置は、カッタと、前記カッタを回転軸により駆動回転するカッタ駆動装置と、前記カッタ駆動装置を支持体に対して前記回転軸の軸方向に沿って移動しながら被加工面に対して接近または離反させるカッタ移動装置と、前記支持体に対して前記カッタ駆動装置を前記回転軸の軸方向に交差すると共に前記被加工面に沿う支持軸を支点として揺動させることで前記被加工面に対する前記カッタの加工角度を変更するカッタ揺動装置と、を備える。

また、本開示の加工方法は、カッタを回転させる工程と、前記カッタの回転軸の軸方向に沿って移動しながら前記カッタを被加工面に対して接近または離反させる工程と、前記カッタを前記回転軸の軸方向に交差する方向に沿うと共に前記被加工面に沿う支持軸を支点として揺動させることで前記被加工面に対する前記カッタの加工角度を変更する工程と、を有する。

また、本開示のロボットは、支持アームの先端部に前記加工装置が装着される。

本開示の加工装置及び方法並びにロボットによれば、加工作業における作業効率の向上を図ることができる。

図１は、本実施形態の加工装置を表す側面図である。 図２は、加工装置を表す平面図である。 図３は、カッタ駆動装置を表す図２のIII－III断面図である。 図４は、カッタ移動装置を表す図２のIV－IV断面図である。 図５は、カッタ揺動装置を表す図１のＶ－Ｖ断面図である。 図６は、加工装置による加工方法を説明するための概略図である。 図７は、加工装置による加工方法を説明するための概略図である。 図８は、加工装置による加工方法を説明するための概略図である。 図９は、加工装置による加工方法を説明するための概略図である。 図１０は、加工装置におけるカッタ交換方法を説明するための概略図である。

以下に図面を参照して、本開示の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

＜加工装置＞
図１は、本実施形態の加工装置を表す側面図、図２は、加工装置を表す平面図である。なお、以下の説明では、被加工面に平行で加工装置の移動方向をＸ方向、被加工面に平行で加工装置の移動方向であるＸ方向に直交する方向をＹ方向、被加工面に直交する方向をＺ方向として説明する。

図１および図２に示すように、加工装置１０は、ロボット１００の多関節アーム１０１の先端部に着脱装置１０２により着脱自在に装着される。加工装置１０は、加工対象部として、原子炉圧力容器内にある放射性廃棄物（例えば、燃料デブリ）を加工して除去するものである。但し、加工対象部は、放射性廃棄物に限るものではなく、例えば、建築物の解体現場やトンネルの壁面など、小さいスペースを用いて広範囲にわたって加工する作業に好適である。また、加工装置１０による加工は、切削または研削であるが、これに限定されるものではない。

加工装置１０は、支持体１１と、カッタ１２と、カッタ駆動装置１３と、カッタ移動装置１４と、カッタ揺動装置１５とを備える。

支持体１１は、Ｘ方向に沿って配置される。支持体１１は、平面部１１ａと、傾斜部１１ｂと、側壁部１１ｃと、後壁部１１ｄとを有する。支持体１１は、平面部１１ａが被加工面Ｓに平行をなすように配置される。平面部１１ａは、Ｘ方向の一方側に傾斜部１１ｂが一体に設けられる。傾斜部１１ｂは、平面部１１ａの端部に傾斜角度をもって連続する。平面部１１ａおよび傾斜部１１ｂは、Ｙ方向の一方側に側壁部１１ｃが一体に設けられる。側壁部１１ｃは、平面部１１ａおよび傾斜部１１ｂの端部に直交する方向に沿って連続する。傾斜部１１ｂおよび側壁部１１ｃは、Ｙ方向の一方側に後壁部１１ｄが一体に設けられる。後壁部１１ｄは、傾斜部１１ｂおよび側壁部１１ｃの端部に直交する方向に沿って連続する。

平面部１１ａは、開口部２１が形成される。開口部２１は、長方形状をなす。また、平面部１１ａは、外側、つまり、被加工面Ｓ側にシール部材２２が固定される。シール部材２２は、平面部１１ａとほぼ同形状をなす。シール部材２２は、開口部２３が形成される。開口部２３は、開口部２１と同形状の長方形状をなす。

支持体１１は、後壁部１１ｄの外側に接続部２４が設けられる。ロボット１００は、多関節アーム１０１を有し、多関節アーム１０１の着脱装置１０２が接続部２４を介して支持体１１に連結可能となる。

カッタ駆動装置１３は、支持体１１に支持される。カッタ駆動装置１３は、カッタ１２を駆動回転可能である。カッタ１２は、円板形状をなす。カッタ１２は、円板形状をなす台金の外周面に砥粒が溶着されると共に、外周面の角部から平面側にかけて砥粒が溶着されて構成される。カッタ駆動装置１３は、支持体の傾斜部１１ｂに対向するように配置され、カッタ１２は、平面部１１ａの開口部２１に対向するように配置される。カッタ１２は、開口部２１を通して被加工面Ｓを加工可能である。

カッタ移動装置１４は、支持体１１に支持される。カッタ移動装置１４は、支持体１１における側壁部１１ｃに配置される。カッタ移動装置１４は、カッタ駆動装置１３を支持体１１に対してＸ方向に沿って移動しながら被加工面Ｓに対して接近または離反させる。すなわち、カッタ移動装置１４は、カッタ駆動装置１３を加工方向であるＸ方向の一方側（図１の右方側）に移動するとき、被加工面Ｓに最も接近した位置にあるカッタ駆動装置１３を被加工面Ｓから離反するように移動する。

カッタ揺動装置１５は、カッタ駆動装置１３に支持される。カッタ揺動装置１５は、カッタ移動装置１４を介して支持体１１に連結される。カッタ揺動装置１５は、支持体１１（カッタ移動装置１４）に対してカッタ駆動装置１３をＹ方向に沿う軸線を支点として揺動させることで、被加工面Ｓに対するカッタ１２の加工角度θを変更する。

加工装置１０は、カッタ駆動装置１３がカッタ１２を駆動回転した状態で、カッタ移動装置１４がカッタ駆動装置１３を加工方向に移動させると共に被加工面Ｓから離反するように移動させるのに同期して、カッタ揺動装置１５がカッタ駆動装置１３を揺動させてカッタ１２の加工角度θを変更する。そのため、加工装置１０は、駆動回転するカッタ１２が加工角度θを変更しながら加工方向に移動することで、被加工面Ｓを加工（研削または切削）し、放射性廃棄物を除去する。

＜カッタ駆動装置＞
図３は、カッタ駆動装置を表す図２のIII－III断面図である。

図３に示すように、カッタ駆動装置１３は、モータ３１と、ハウジング３２と、動力伝達機構３３と、回転軸３４とを有する。

モータ３１は、Ｌ字形状をなすブラケット４１を介してボルト（図示略）によりハウジング３２に連結される。ハウジング３２は、中空形状をなし、内部に動力伝達機構３３が収容される。回転軸３４は、一端部がハウジング３２の内部に配置され、動力伝達機構３３に駆動連結される。回転軸３４は、他端部がハウジング３２の外部に配置され、カッタ１２が連結される。

モータ３１は、軸心Ｏ１を中心として駆動回転する駆動軸４２を有する。軸心Ｏ１は、Ｘ方向と平行をなす。駆動軸４２は、軸方向の各端部が軸受４３によりハウジング３２に回転自在に支持される。駆動軸４２は、円板形状をなす駆動歯車４４が固定される。回転軸３４は、軸方向の各端部が軸受４５によりハウジング３２に回転自在に支持される。回転軸３４は、軸心Ｏ２を中心として回転する。軸心Ｏ２は、Ｘ方向と平行をなし、軸心Ｏ１と軸心Ｏ２は、互いに平行をなし、Ｙ方向に間隔を空けて配置される。回転軸３４は、円板形状をなす従動歯車４６が固定される。駆動歯車４４と従動歯車４６は、噛み合い、回転力を伝達する。動力伝達機構３３は、駆動歯車４４と従動歯車４６により構成される。カッタ１２は、ハウジング３２に隣接して配置され、回転軸３４の他端部に固定される。

そのため、モータ３１が駆動すると、駆動軸４２が軸心Ｏ１を中心に駆動回転し、駆動軸４２と一体の駆動歯車４４が回転する。駆動歯車４４が回転すると、回転力が駆動歯車４４に噛み合う従動歯車４６に伝達され、従動歯車４６が軸心Ｏ２を中心として回転する。従動歯車４６が回転すると、従動歯車４６と一体の回転軸３４が回転する。回転軸３４が回転すると、回転軸３４と一体のカッタ１２が回転する。

＜カッタ移動装置＞
図４は、カッタ移動装置を表す図２のIV－IV断面図である。

図２および図４に示すように、カッタ移動装置１４は、案内機構５１と、移動機構５２とを有する。案内機構５１は、ガイドレール５３と、ガイド部材５４とを有する。移動機構５２は、モータ５５と、ハウジング５６と、動力伝達機構５７、ボールねじ軸５８と、ナット５９とを有する。

支持体１１は、側壁部１１ｃに基板６１が固定される。ガイドレール５３は、基板６１の外面に固定される。ガイドレール５３は、Ｘ方向に沿うと共に、Ｚ方向の一方に向けて傾斜して配置される。ガイドレール５３は、加工方向であるＸ方向の一方側（図４の右方側）に向けて延出されると共に、支持体１１の平面部１１ａから離間する方向であるＺ方向の一方側（図４の上方側）に向けて傾斜する。ガイドレール５３は、支持体１１の傾斜部１１ｂに平行をなす。

カッタ駆動装置１３は、後述する支持軸７１を介して支持部材６２が連結される。支持部材６２は、上端部が支持軸７１に連結され、下端部にガイド部材５４が固定される。ガイド部材５４は、ガイドレール５３に嵌合し、ガイドレール５３に沿って移動自在に支持される。

モータ５５は、基板６１の外面に配置される。ボールねじ軸５８は、基板６１の外面側で、ガイドレール５３とモータ５５との間に配置される。モータ５５のおよびボールねじ軸５８の一端部にハウジング５６が配置される。ハウジング５６は、中空形状をなし、内部に動力伝達機構５７が収容される。

モータ５５は、軸心Ｏ３を中心として駆動回転する駆動軸６３を有する。駆動軸６３は、軸受６４によりハウジング５６に回転自在に支持される。駆動軸６３は、円板形状をなす駆動歯車６５が固定される。ボールねじ軸５８は、軸方向の一端部が軸受６６に回転自在に支持され、軸方法の他端部が軸受６７によりハウジング５６に回転自在に支持される。ボールねじ軸５８は、軸心Ｏ４を中心として回転する。軸心Ｏ３と軸心Ｏ４は、互いに平行をなすと共に、ガイドレール５３と平行をなす。ボールねじ軸５８は、円板形状をなす従動歯車６８が固定される。駆動歯車６５と従動歯車６８は、噛み合い、回転力を伝達する。動力伝達機構５７は、駆動歯車６５と従動歯車６８により構成される。

支持部材６２は、ガイド部材５４によりガイドレール５３に移動自在に支持され、下部に連結部材６９が一体に固定される。ナット５９は、連結部材６９に固定される。ボールねじ軸５８は、連結部材６９に固定されたナット５９が螺合する。

そのため、モータ５５が駆動すると、駆動軸６３が軸心Ｏ３を中心に駆動回転し、駆動軸６３と一体の駆動歯車６５が回転する。駆動歯車６５が回転すると、回転力が駆動歯車６５に噛み合う従動歯車６８に伝達され、従動歯車６８が軸心Ｏ４を中心として回転する。従動歯車６８が回転すると、従動歯車６８と一体のボールねじ軸５８が回転する。ボールねじ軸５８が回転すると、ボールねじ軸５８の回転力がナット５９により連結部材６９の直線移動力に変換され、連結部材６９が移動する。

すなわち、連結部材６９と一体の支持部材６２は、ガイド部材５４介してガイドレール５３に移動自在に支持される。ナット５９は、連結部材６９に固定されており、回転不能である。ボールねじ軸５８が回転すると、ボールねじ軸５８に螺合するナット５９は、回転せずにボールねじ軸５８の軸方向である軸心Ｏ４方向に移動し、連結部材６９および支持部材６２は、ガイドレール５３に沿って移動する。すると、支持部材６２に支持軸７１を介して連結されたカッタ駆動装置１３がガイドレール５３に沿って移動する。

＜カッタ揺動装置＞
図５は、カッタ揺動装置を表す図１のＶ－Ｖ断面図である。

図１、図２および図５に示すように、カッタ揺動装置１５は、Ｙ方向に平行な軸心Ｏ５に沿う支持軸７１を有する。支持軸７１は、軸方向の一端部がカッタ駆動装置１３のハウジング３２に固定され、他端部に支持部材６２が回動自在に連結される。カッタ駆動装置１３は、支持体１１に対して軸心Ｏ５を中心として回動自在である。カッタ揺動装置１５は、支持軸７１に対してカッタ１２とは反対側に配置される。すなわち、支持軸７１に対してＸ方向の一方側にカッタ揺動装置１５が配置され、他方側にカッタ１２が配置される。なお、カッタ揺動装置１５は、支持軸７１に対してカッタ１２側に配置してもよい。

カッタ揺動装置１５は、流体シリンダ装置である。カッタ揺動装置１５は、流体シリンダ７２と、駆動ロッド７３と、長孔７４と、連結ピン７５とを有する。

流体シリンダ７２は、油圧シリンダまたはエアシリンダである。流体シリンダ７２は、流体の給排により軸方向に移動自在な駆動ロッド７３を有する。流体シリンダ７２は、カッタ駆動装置１３のブラケット４１に固定され、被加工面Ｓに交差するＺ方向に沿って駆動ロッド７３が往復移動自在である。駆動ロッド７３は、先端部に長孔７４が形成された連結部７６が固定される。長孔７４は、Ｘ方向に沿って長い。一方、支持部材６２は、Ｘ方向の一方側に支持部材７７が連結される。支持部材７７は、Ｙ方向に平行な連結ピン７５が固定される。連結ピン７５は、連結部７６の長孔７４に係合する。

なお、流体シリンダ７２の駆動ロッド７３先端部に長孔７４が形成された連結部７６を固定し、カッタ駆動装置１３の支持部材７７に長孔７４に係合する連結ピン７５を設けたが、この構成に限定されるものではない。例えば、流体シリンダ７２の駆動ロッド７３先端部に連結ピン７５を固定し、カッタ駆動装置１３の支持部材７７に連結ピン７５に係合する長孔７４を設けてもよい。

そのため、流体シリンダ７２に対して流体を給排して駆動することで、駆動ロッド７３を収縮させると、連結部７６を支点として流体シリンダ７２の本体が上昇する。流体シリンダ７２の本体が上昇すると、ブラケット４１を介して連結されたカッタ駆動装置１３の後部が上昇する。すると、カッタ駆動装置１３は、支持体１１に対して軸心Ｏ５を中心として、図１にて反時計回り方向に回動する。一方、流体シリンダ７２に対して流体を給排して駆動することで、駆動ロッド７３を伸長させると、連結部７６を支点として流体シリンダ７２の本体が下降する。流体シリンダ７２の本体が下降すると、ブラケット４１を介して連結されたカッタ駆動装置１３の後部が下降する。すると、カッタ駆動装置１３は、支持体１１に対して軸心Ｏ５を中心として、図１にて時計回り方向に回動する。支持体１１に対してカッタ駆動装置１３が回動すると、支持体１１の平面部１１ａ、つまり、被加工面Ｓに対するカッタ１２の加工角度θを変更する。

また、図１および図２に示すように、加工装置１０は、カッタ１２を覆うカバー８１が設けられる。支持体１１は、カッタ１２に対向する平面部１１ａに開口部２１が形成され、カッタ駆動装置１３は、開口部２１とはＺ方向の反対側にカバー８１が配置される。カバー８１は、円筒の周方向の一部が切り欠掛けた円弧形状をなす。カバー８１は、カッタ１２の径方向の外側に配置され、カッタ１２の外周部の一部を覆う。

また、加工装置１０は、カッタ１２が被加工面Ｓを加工することで発生した加工粉を回収する加工粉回収装置９１が設けられる。加工粉回収装置９１は、加工粉を吸引するポンプ９２を有する。ポンプ９２は、カッタ駆動装置１３の駆動力により駆動する。すなわち、図３に示すように、ポンプ９２は、カッタ駆動装置１３のハウジング３２に固定される。ポンプ９２は、内部に回転翼９３が回転自在に支持される。回転翼９３は、軸心Ｏ１を中心に回転自在に支持される。モータ３１の駆動軸４２は、先端部がハウジング３２を貫通して回転翼９３に連結される。また、ポンプ９２は、加工粉を吸引するノズル９４が設けられる。ノズル９４は、先端部が被加工面Ｓに向けて延出される。加工粉回収装置９１は、ポンプ９２が吸引した加工粉を貯留する回収ボックス９５を有する。回収ボックス９５は、支持体１１の傾斜部１１ｂに固定される。回収ボックス９５は、ポンプ９２から加工粉回収ホース（図示略）が連結される。

そのため、カッタ駆動装置１３により駆動回転するカッタ１２が被加工面Ｓに接触することで、放射性廃棄物を加工する。このとき、加工装置１０は、被加工面Ｓに向けて摩耗の低減や冷却のための加工液を供給し、カッタ１２が被加工面Ｓを加工することで加工粉が発生する。加工粉回収装置９１は、カッタ駆動装置１３の駆動力によりポンプ９２が駆動し、ポンプ９２は、ノズル９４から加工液や加工粉を吸引する。吸引した加工液や加工粉は、加工粉回収ホースを通して回収ボックス９５に貯留される。なお、回収ボックス９５の内部にメッシュなどによる濾過部を設け、加工粉を濾過部で濾過し、加工液を外部に排出したり、循環して再利用したりしてもよい。

なお、カッタ１２の外周辺を覆うカバー８１は、加工粉回収装置９１ポンプ９２の外面に固定されるが、カッタ駆動装置１３のハウジング３２に直接固定してもよい。

＜加工方法＞
ここで、加工装置１０による放射性廃棄物の加工方法について説明する。図６から図１０は、加工装置による加工方法を説明するための概略図である。

図１および図２に示すように、加工装置１０は、ロボット１００の多関節アーム１０１の先端部に着脱装置１０２により接続部２４を介して装着される。ロボット１００は、多関節アーム１０１を作動することで加工装置１０を移動し、加工対象部としての放射性廃棄物の被加工面Ｓ上に配置する。このとき、加工装置１０は、支持体１１の平面部１１ａに固定されたシール部材２２の下面が被加工面Ｓに接触する。加工装置１０は、この配置位置で、回転するカッタ１２をＸ方向およびＺ方向に移動しながら被加工面Ｓの加工を行い、放射性廃棄物を除去する。

まず、図６に示すように、カッタ１２およびカッタ駆動装置１３をＸ方向の他方側（図６の左方側）に位置させる。また、被加工面Ｓに対するカッタ１２の加工角度θを９０度より小さくする。このとき、カッタ１２は、外周面が開口部２１，２３を通して被加工面Ｓに微小隙間をもって対向する。この状態で、カッタ駆動装置１３によりカッタ１２を駆動回転する。そして、カッタ移動装置１４によりカッタ駆動装置１３を加工方向であるＸ方向の一方側（図６の右方側）に向けて移動する。また、カッタ揺動装置１５によりカッタ駆動装置１３を、図６にて反時計回り方向に回動する。

すると、カッタ駆動装置１３が傾斜したガイドレール（図４参照）５３に沿って加工方向であるＸ方向の一方側（図６の右方側）に向けて移動することで、カッタ１２は、同方向に向けて移動しながら、被加工面Ｓから離間していく。一方で、カッタ１２の移動に同期して、カッタ駆動装置１３が支持軸７１を中心に図６にて反時計回り方向に回動することで、カッタ１２の外周面が被加工面Ｓに接近し、押圧する。そのため、回転するカッタ１２は、外周面および加工方向の前方側の角部が被加工面Ｓを加工（研削または切削）し、放射性廃棄物を除去する。

このとき、カッタ移動装置１４とカッタ揺動装置１５の作動によりカッタ駆動装置１３が移動しながら回動し、カッタ１２は、加工角度θが大きくなるように変化しながら、被加工面Ｓを加工する。すなわち、カッタ駆動装置１３が加工方向に沿って移動するとき、カッタ揺動装置１５における流体シリンダ７２の駆動ロッド７３を収縮させ、カッタ駆動装置１３を図６にて反時計回り方向に回動させる。このとき、カッタ１２は、外周面が被加工面Ｓを押圧する。このときの流体シリンダ７２によるカッタ１２の押圧力は、所定値に調整される。そして、カッタ１２が被加工面Ｓから加工反力を受けると、流体シリンダ７２は、駆動ロッド７３が伸長する方向に応力を受け、この応力（加工反力）が緩和される。そのため、カッタ１２は、被加工面Ｓを押圧する押圧力が一定に保持され、外周面が被加工面Ｓに倣って移動することができる。

カッタ駆動装置１３の移動動作および回動動作により、カッタ１２の加工角度θが大きくなるように変化すると、図７に示すように、被加工面Ｓに対するカッタ１２の加工角度θが９０度になる。そして、カッタ駆動装置１３の移動動作および回動動作が継続すると、図８に示すように、カッタ１２の加工角度θが９０度より大きくなる。すなわち、カッタ１２は、加工方向に移動しながら加工角度θが徐々に大きくなるように変化することで、カッタ１２における被加工面Ｓへの接触位置がカッタ１２の外周面における軸方向（Ｘ方向）に変化していく。そのため、カッタ１２は、被加工面Ｓに対する接触範囲（加工範囲）が大きくなり、局所的な摩耗が抑制される。

その後、カッタ駆動装置１３の移動動作および回動動作がさらに継続すると、図９に示すように、カッタ１２の加工角度θが９０度よりさらに大きくなる。そして、カッタ１２が開口部２１，２３におけるＸ方向の一方側の端部まで移動すると、カッタ駆動装置１３の移動動作および回動動作が停止し、加工装置１０による放射性廃棄物の加工作業が終了する。加工装置１０による放射性廃棄物の加工作業を継続する場合、図１および図２に示すように、ロボット１００により多関節アーム１０１を作動することで加工装置１０を移動し、放射性廃棄物の別の被加工面Ｓ上に配置し、加工作業を行う。

なお、カッタ１２は、長期間の仕様により摩耗することで交換が必要になる。このとき、図１０に示すように、加工装置１０を作動し、カッタ１２を支持体１１におけるＸ方向の他方側の端部に移動すると共に、カッタ１２の加工角度θを、図６の初期加工時よりも小さくする。すると、カッタ１２は、一部が支持体１１の外方に露出し、カッタの交換作業が可能になる。

［本実施形態の作用効果］
第１の態様に係る加工装置は、カッタ１２と、カッタ１２を回転軸３４により駆動回転するカッタ駆動装置１３と、カッタ駆動装置１３を支持体１１に対して回転軸３４の軸方向に沿って移動しながら被加工面Ｓに対して接近または離反させるカッタ移動装置１４と、支持体１１に対してカッタ駆動装置１３を回転軸３４の軸方向に交差すると共に被加工面Ｓに沿う支持軸７１を支点として揺動させることで被加工面Ｓに対するカッタ１２の加工角度θを変更するカッタ揺動装置１５とを備える。

第１の態様に係る加工装置によれば、カッタ移動装置１４によりカッタ駆動装置１３を移動しながら被加工面Ｓに対して接近または離反させると共に、カッタ揺動装置１５によりカッタ駆動装置１３を揺動させることで被加工面Ｓに対するカッタ１２の加工角度θを変更する。そのため、カッタ１２は、加工方向に移動しながら加工角度θが変化することとなり、カッタ１２における被加工面Ｓへの接触位置が変化していく。すると、カッタ１２は、被加工面Ｓに対する加工範囲を大きく確保することができ、カッタ１２の局所的な摩耗を抑制することができる。

また、カッタ移動装置１４によりカッタ１２を一定の速度で移動し、カッタ揺動装置１５によりカッタ１２を所定の押圧力で被加工面Ｓに押圧することができる。そのため、カッタ１２により被加工面Ｓを適切に加工して除去することができる。その結果、カッタ１２の交換頻度を少なくすることができると共に、被加工面Ｓを効率良く加工することができ、加工作業における作業効率の向上を図ることができる。

第２の態様に係る加工装置は、カッタ移動装置１４として、回転軸３４の軸方向に沿うと共に被加工面Ｓに対して傾斜する方向に沿って支持体１１に固定されるガイドレール５３と、カッタ駆動装置１３をガイドレール５３に沿って移動自在に支持するガイド部材５４とが設けられる。これにより、カッタ駆動装置１３をガイド部材５４によりガイドレール５３に沿って移動させることで、カッタ駆動装置１３を移動しながら被加工面Ｓに対して接近または離反させることができ、カッタ移動装置１４の簡素化を図ることができる。

第３の態様に係る加工装置は、カッタ揺動装置１５として、支持軸７１に対してカッタ１２側またはカッタ１２とは反対側で支持体１１に配置される流体シリンダ装置を有する。これにより、カッタ揺動装置１５としての流体シリンダ装置によりカッタ駆動装置１３を容易に回動させることができる。

第４の態様に係る加工装置は、流体シリンダ装置として、被加工面Ｓに交差する方向に沿って往復移動自在な駆動ロッド７３と、駆動ロッド７３の先端部とカッタ駆動装置１３のいずれか一方に設けられる連結ピン７５と、駆動ロッド７３の先端部とカッタ駆動装置１３のいずれか他方に設けられて連結ピン７５が係合する長孔７４とが設けられる。これにより、カッタ揺動装置１５としての流体シリンダ装置によりカッタ駆動装置１３を回動させるとき、連結ピン７５が長孔７４に沿って移動することで、カッタ移動装置１４によるカッタ駆動装置１３の移動のずれを吸収することができる。

第５の態様に係る加工装置は、支持体１１にカッタ１２に対向する位置に開口部２１が設けられ、カッタ駆動装置１３は、開口部２１とは反対側におけるカッタ１２の径方向の外側にカバー８１が設けられる。これにより、カッタ１２は、開口部２１を通して被加工面Ｓを加工することができ、また、カッタ１２による被加工面Ｓの加工により発生する加工粉の飛散をカバー８１により抑制することができる。

第６の態様に係る加工装置は、支持体１１にカッタ１２が被加工面Ｓを加工することで発生する加工粉を回収する加工粉回収装置９１が設けられる。これにより、加工粉回収装置９１によりカッタ１２による被加工面Ｓの加工により発生する加工粉の飛散を抑制することができる。

第７の態様に係る加工装置は、加工粉回収装置９１として、加工粉を吸引するポンプ９２が設けられ、ポンプ９２は、カッタ駆動装置１３の駆動力により駆動する。これにより、加工粉回収装置９１のための駆動装置を別途設ける必要がなく、構造の簡素化を図ることができる。

第８の態様に係る加工装置は、加工粉回収装置９１として、ポンプ９２が吸引した加工粉を貯留する回収ボックス９５が設けられる。これにより、カッタ１２による被加工面Ｓの加工により発生する加工粉を回収ボックス９５に貯留することで、加工粉の飛散を抑制することができる。

第９の態様に係る加工方法は、カッタ１２を回転させる工程と、カッタ１２の回転軸３４の軸方向に沿って移動しながらカッタを被加工面Ｓに対して接近または離反させる工程と、カッタ１２を回転軸３４の軸方向に交差する方向に沿うと共に被加工面Ｓに沿う支持軸７１を支点として揺動させることで被加工面Ｓに対するカッタ１２の加工角度θを変更する工程とを有する。これにより、カッタ１２の交換頻度を少なくすることができると共に、被加工面Ｓを効率良く加工することができ、加工作業における作業効率の向上を図ることができる。

第１０の態様に係るロボットは、多関節アーム（支持アーム）１０１の先端部に加工装置１０が装着される。これにより、ロボット１００の多関節アーム１０１を移動することなく、加工装置１０が被加工面Ｓに対する加工を行うことができ、装置の小型化を可能とすることができる。

なお、上述した実施形態では、カッタ１２を円板形状としたが、円板形状に限定されるものではなく、他の形状であってもよい。

また、上述した実施形態では、カッタ移動装置１４としてモータ５５やボールねじ軸５８を適用したが、この構成に限定されるものではなく、例えば、流体シリンダ装置やラックアンドピニオン装置などを適用してもよい。

また、上述した実施形態では、カッタ揺動装置１５として流体シリンダ７２を適用したが、この構成に限定されるものではなく、例えば、流体シリンダ装置やラックアンドピニオン装置などを適用してもよい。

１０ 加工装置
１１ 支持体
１２ カッタ
１３ カッタ駆動装置
１４ カッタ移動装置
１５ カッタ揺動装置
２１ 開口部
２２ シール部材
２３ 開口部
２４ 接続部
３１ モータ
３２ ハウジング
３３ 動力伝達機構
３４ 回転軸
Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４，Ｏ５ 軸心
４１ ブラケット
４２ 駆動軸
４３ 軸受
４４ 駆動歯車
４５ 軸受
４６ 従動歯車
５１ 案内機構
５２ 移動機構
５３ ガイドレール
５４ ガイド部材
５５ モータ
５６ ハウジング
５７ 動力伝達機構
５８ ボールねじ軸
５９ ナット
６１ 基板
６２ 支持部材
６３ 駆動軸
６４ 軸受
６５ 駆動歯車
６６ 軸受
６７ 軸受
６８ 従動歯車
６９ 連結部材
７１ 支持軸
７２ 流体シリンダ
７３ 駆動ロッド
７４ 長孔
７５ 連結ピン
７６ 連結部
７７ 支持部材
８１ カバー
９１ 加工粉回収装置
９２ ポンプ
９３ 回転翼
９４ ノズル
９５ 回収ボックス
１００ ロボット
１０１ 多関節アーム（支持アーム）
１０２ 着脱装置

Claims (10)

1. カッタと、
   前記カッタを回転軸により駆動回転するカッタ駆動装置と、
   前記カッタ駆動装置を支持体に対して前記回転軸の軸方向に沿って移動しながら被加工面に対して接近または離反させるカッタ移動装置と、
   前記支持体に対して前記カッタ駆動装置を前記回転軸の軸方向に交差すると共に前記被加工面に沿う支持軸を支点として揺動させることで前記被加工面に対する前記カッタの加工角度を変更するカッタ揺動装置と、
   を備えることを特徴とする加工装置。
2. 前記カッタ移動装置は、前記回転軸の軸方向に沿うと共に前記被加工面に対して傾斜する方向に沿って前記支持体に固定されるガイドレールと、前記カッタ駆動装置を前記ガイドレールに沿って移動自在に支持するガイド部材とを有する、
   請求項１に記載の加工装置。
3. 前記カッタ揺動装置は、前記支持軸に対して前記カッタ側または前記カッタとは反対側で前記支持体に配置される流体シリンダ装置を有する、
   請求項１または請求項２に記載の加工装置。
4. 前記流体シリンダ装置は、前記被加工面に交差する方向に沿って往復移動自在な駆動ロッドと、前記駆動ロッドの先端部と前記カッタ駆動装置のいずれか一方に設けられる連結ピンと、前記駆動ロッドの先端部と前記カッタ駆動装置のいずれか他方に設けられて前記連結ピンが係合する長孔とを有する、
   請求項３に記載の加工装置。
5. 前記支持体は、前記カッタに対向する位置に開口部が設けられ、前記カッタ駆動装置は、前記開口部とは反対側における前記カッタの径方向の外側にカバーが設けられる、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の加工装置。
6. 前記支持体は、前記カッタが前記被加工面を加工することで発生する加工粉を回収する加工粉回収装置が設けられる、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の加工装置。
7. 前記加工粉回収装置は、加工粉を吸引するポンプを有し、前記ポンプは、前記カッタ駆動装置の駆動力により駆動する、
   請求項６に記載の加工装置。
8. 前記加工粉回収装置は、前記ポンプが吸引した加工粉を貯留する回収ボックスを有する、
   請求項７に記載の加工装置。
9. カッタを回転させる工程と、
   前記カッタの回転軸の軸方向に沿って移動しながら前記カッタを被加工面に対して接近または離反させる工程と、
   前記カッタを前記回転軸の軸方向に交差する方向に沿うと共に前記被加工面に沿う支持軸を支点として揺動させることで前記被加工面に対する前記カッタの加工角度を変更する工程と、
   を有することを特徴とする加工方法。
10. 支持アームの先端部に請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の加工装置が装着されるロボット。

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