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武田 信和; 角舘 聡; 松本 泰弘; 小坂 広; 油谷 篤志; 根岸 祐介; 中平 昌隆*; Tesini, A.*
Fusion Engineering and Design, 85(7-9), p.1190 - 1195, 2010/12
被引用回数：2 パーセンタイル：17.46(Nuclear Science & Technology)ITERブランケット遠隔保守システムについての研究開発は、工学設計活動の時期以来現在まで続けられており、制御システムに関する若干の技術的課題を残すのみとなっている。技術的課題の例としては、スリップリングによるノイズ,ケーブル取扱装置の制御,超長距離ケーブルを通じた信号伝送,耐放射線性アンプ等である。本研究ではこれらの課題に着目している。結論として、制御システムに関する主な課題は解決され、ITERブランケット遠隔保守システムの実現性がより高まった。
中平 昌隆; 松本 泰弘; 角舘 聡; 武田 信和; 柴沼 清; Tesini, A.*
Fusion Engineering and Design, 84(7-11), p.1394 - 1398, 2009/06
被引用回数：20 パーセンタイル：77.78(Nuclear Science & Technology)ITERの炉内機器の保守作業は、D-D運転後に真空容器内が高
線環境になるため、遠隔操作装置によって行われる必要がある。ブランケットの保守作業は、マニピュレータを搭載した台車が真空容器内に展開した軌道上を走行して行う。ITER建設に向け、ブランケット遠隔操作装置の改良と詳細設計を実施している。今回は、設計結果の概要を紹介する。ブランケット遠隔操作装置のレール展開システムは、占有スペースを最小にするため搬送キャスク内で軌道を連結する方式へと変更した。この目的のために、真空容器内におけるブランケット交換とキャスク接続を含め遠隔装置のレール展開の概念設計、手順の検討及び典型的なシミュレーションを行った。キャスク内における軌道接続の技術的な課題は、(1)ヒンジの回転軸に許容される誤差が小さい、(2)キャスク内の限られたスペースでの軌道接続の実施、(3)高い位置決め精度の確保である。本論文は、これらの課題に対する対策と設計結果について述べる。新しいケーブルハンドリング装置、軌道支持装置、及びブランケット/ツール搬送装置についても述べる。
武田 信和; 角舘 聡; 中平 昌隆; 松本 泰弘; 田口 浩; 小坂 広; 柴沼 清; Tesini, A.*
Fusion Engineering and Design, 84(7-11), p.1813 - 1817, 2009/06
被引用回数：11 パーセンタイル：59.85(Nuclear Science & Technology)ブランケットやダイバータなどのITERの真空容器内機器の保守作業は、高線環境のため、遠隔機器によって行われる必要がある。工学設計活動(EDA)において、原子力機構はブランケット遠隔保守に用いるビークルマニピュレータシステムのプロトタイプを製作し、ブランケットの自動位置決めや多関節レールの展開動作等、このシステムの成立性を確認した。ITERに対する本システムの調達を円滑に行うため、その後も原子力機構は数々の研究開発を継続している。EDA後に残された課題としては、レール接続,ケーブルハンドリング,第一壁のその場交換が挙げられる。三番目の課題は最近提起され、現在まだ議論中である。本報告では、前二者の課題についての試験結果を中心に報告を行う。
角舘 聡; 武田 信和; 中平 昌隆; 松本 泰弘; 柴沼 清; Tesini, A.*
Fusion Engineering and Design, 83(10-12), p.1850 - 1855, 2008/12
被引用回数：13 パーセンタイル：64.63(Nuclear Science & Technology)本報では、ITERブランケット遠隔保守機器(保守ロボット)について以下に示す最新の設計及びR&D成果について報告する。(1)ブランケット分割形状の変更により他機器との干渉を回避するため保守ロボットの小型化設計を実施し、軌道回り回転機構歯車にダブルヘリカルギヤの採用等により重量30%減の小型化設計を実現した。(2)ブランケット交換時の視覚情報として3Dシミュレーションモデルを利用した操作系を全体制御系に組込み、真空容器内の周辺状況を把握するためのヒューマンインタフェースを改善し、保守ロボットの操作系を向上させた。(3)保守ロボットで使用される露出した歯車部の潤滑剤(グリース)が真空容器内の機器を汚すことを避ける必要がある。このため、グリースなしのドライ潤滑として耐摩耗特性に優れたDLC(Diamond Like Carbon)膜技術に着目し、歯車への応用を目的にDLC膜の潤滑特性要素試験を実施した。この結果、軟DLCとNi-Cr-Mo材で浸炭処理を施した基材との組合せが最も耐摩耗特性に優れていることが判明した。
本多 力*; 服部 行也*; Holloway, C.*; Martin, E.*; 松本 泰弘*; 松信 隆*; 鈴木 俊幸*; Tesini, A.*; Baulo, V.*; Haange, R.*; et al.
Fusion Engineering and Design, 63-64, p.507 - 518, 2002/12
被引用回数：16 パーセンタイル：69.83(Nuclear Science & Technology)ITERの小型化による遠隔保守シナリオと遠隔操作機器への影響を評価するとともに、その設計成立性及びコスト削減について検討を行うのが目的である。遠隔保守の基本的方針は変更せずに、いままでのR&D成果を最大限取り入れ、遠隔操作機器の設計を行った。また遠隔機器の標準化/共用化と小型化によるコスト削減を目指した。ダイバータ/ブランケット/ポートプラグ等の炉内構造物は、ユニット化された炉内遠隔機器で取り外した後、標準化されたキャスクと搬送装置を用いて真空容器のポートからホットセルへ運ばれ、損傷部を交換した後、逆の手順で再び真空容器内に戻される。ホットセルでは真空容器のポートに類似した標準化したドッキングポートを設置し、そこから構造物や機器を出し入れし、物流及び保守の流れを円滑にした。ユニット化された炉内遠隔機器は必要なときにキャスクと搬送装置で運びポート部で結合することにより、建家に対する影響を極めて小さくすることができた。結論として、小型化ITERに対して成立性のある遠隔保守シナリオが可能であり、その遠隔機器の設計結果を示した。
角舘 聡; 岡 潔; 吉見 卓*; 桧山 昌之; 田口 浩*; 柴沼 清; 小泉 興一; 松本 泰弘*; 本多 力*; Haange, R.*
Nuclear Fusion, 42(3), p.243 - 246, 2002/03
被引用回数：3 パーセンタイル：10.69(Physics, Fluids & Plasmas)ITERのブランケット保守では、4トンの大重量・大型のモジュールを
2mm以内の位置姿勢精度で取り扱うことが要求されている。現在、EDA延長期間のR&D計画に従って、センサー情報(位置力)に基づいた機械締結式モジュールの着脱を実証するために、その制御手法の開発を進めている。機械締結式ブランケットの取り付け面は、キーや位置決めピンから構成され、それぞれが高いはめあい精度(0.25mm以下)を必要とする嵌合構造である。そのため、挿入方向がマニピュレータのたわみや計測誤差により理想的な挿入方向と異なる場合、キーとモジュールの接触がマニピュレータの運動を拘束し、安定なモジュールの取付が困難となる。本報では、モジュールとマニピュレータ間の誤差を想定した場合の適用性試験を行い、力制御法の基本となる着脱動作時に発生する力の評価法について報告する。
角舘 聡; 岡 潔; 吉見 卓*; 田口 浩*; 中平 昌隆; 武田 信和; 柴沼 清; 小原 建治郎; 多田 栄介; 松本 泰弘*; et al.
Fusion Engineering and Design, 51-52(1-4), p.993 - 999, 2000/11
被引用回数：9 パーセンタイル：54.14(Nuclear Science & Technology)ブランケットを保守する遠隔機器は、高い放射線環境下で大重量・大型の炉内機器を安定にかつ、高い位置・姿勢精度でハンドリングする遠隔技術が要求される。これまで、4トンの可搬性能を有する実規模ブランケット遠隔保守システムの構造・機構設計及び製作・試験を実施し、重量物を安定に、かつ高い設置精度で取り扱う基本要件を満足するブランケット交換を実証した。本報では、ブランケット(4トン)の着脱動作時に生じる衝撃力を抑制する新しい制御手法を明示すると共に、本制御手法を実機に適用し、プランケット着脱動作時の急激な荷重変動をほとんどゼロに制御することが実験的に実証されたので報告する。
角舘 聡; 深津 誠一*; 中平 昌隆; 武田 信和; 安達 潤一*; 松本 泰弘*
プラズマ・核融合学会誌, 73(1), p.29 - 41, 1997/01
ITERでは、ダイバータ及びブランケット等の炉内機器は厳しい熱・粒子負荷あるいは段階的運転計画等の理由により定期的に保守・交換される機器に分類される。また、これらの機器はD-T燃焼時に発生する中性子により放射化され、遠隔機器による保守作業が前提となる。これらの炉内機器は大重量・大型・複雑な形状のものを安定に、かつ高い位置・姿勢精度でハンドリングする性能が要求され、このため、ブランケットについては炉内に軌道を敷設し軌道上を走行するビークル/マニピュレータを用いる方式及びダイバータについては移動式台車を用いる方式を考案した。ITER工学R&Dでは、これらの保守方式の妥当性を検証するために、これまでに主要な技術開発を進めてきた。本報では、主に日本チームで進めてきたこれらの炉内保守に関する設計及び技術開発の現状を報告すると共に、実規模の遠隔保守機器について紹介する。
武田 信和; 角舘 聡; 中平 昌隆; 松本 泰弘; 田口 浩; 小坂 広; 柴沼 清
no journal, ,
ITERでは、DT反応による中性子が構造材を放射化し、保守時においても真空容器内部が高放射線環境下となるため、真空容器内機器の保守作業は遠隔装置によって行われる。ブランケットの遠隔保守システムは日本が調達することとなっており、原子力機構では調達を円滑に実施するため、各種装置の試作・試験を行っている。本報では、ケーブル巻き取り装置及び軌道接続装置に関する試験結果を中心に報告する。
松本 泰弘; 角舘 聡; 武田 信和; 田口 浩; 小坂 広; 小泉 興一; 柴沼 清
no journal, ,
ITERの炉内機器の保守作業は、DT運転後に真空容器内が高線環境になるため、保守ロボットによって行われる。ブランケットの保守作業は、真空容器内に軌道を敷設し、マニピュレータを搭載した台車が軌道上を走行して行う方式を採用した。現在、ITER建設に向けてブランケット遠隔操作装置の改良と詳細設計を実施している。この方式では真空容器内へ軌道を展開するためにキャスク内で軌道を組立てる必要があり、このキャスク内軌道接続(組立)の技術課題は、(1)ヒンジ(回転軸)の高精度の組み立て、(2)キャスク内の限られたスペースでの軌道接続の実施である。この技術課題を解決するために、接続時の位置ズレを吸収する機構や軌道の接続姿勢を確保する位置決め機構から構成される軌道接続機構を設計・試作した。本報では、ブランケット用保守ロボットの一部である軌道接続機構の設計結果の概要と軌道接続機構のR&D進行状況を述べる。
角舘 聡; 武田 信和; 松本 泰弘; 柴沼 清; 小泉 興一
no journal, ,
ITER保守ロボットでは、4トンの大型重量物を最終設置精度0.5mm以内に扱う高精度ハンドリング技術が要求されている。これまで、高精度ハンドリング技術の基本性能にかかわる技術開発を実規模装置を使用して、実施してきた。ITER保守ロボットの高精度ハンドリングを実現している要素技術は、ACサーボモータ等の電気・機械的なサーボ制御技術であり、ACサーボモータへの制御信号を伝送するケーブルのハンドリング技術は、高精度ハンドリング技術を支える重要な技術である。ITER保守ロボットは、最大1.5kW程度の出力を有する20個のACサーボモータによって駆動されるため、その動力及び制御信号は約60mのケーブルにより真空容器外から供給され、保守ロボットの軌道上の動作に追従して、ケーブルをハンドリングする必要がある。本報では、この保守ロボットの動力・制御用のケーブルハンドリングに必要な技術開発の状況について報告する。特に、実規模のケーブルハンドリング装置を使用して、最も重要な技術課題であるドラム式のケーブルハンドリング性能とノイズ回避性能について、設計の妥当性を確認したので、その結果を報告する。
角舘 聡; 武田 信和; 中平 昌隆*; 油谷 篤志; 松本 泰弘; 小坂 広; 根岸 祐介
no journal, ,
ITERブランケット遠隔保守機器に使用する潤滑材に関する設計要求は「グリース等の漏洩防止措置をとること」となっている。しかし、可動する大型歯車機構部に漏洩防止措置を取ると、機構部分が複雑・肥大化し、機構設計が成立しない。このため、グリースなしのドライ潤滑として、耐摩耗特性に優れたDLC(Diamond Like Carbon)膜技術に着目し、ドライ潤滑技術の開発を行った。その結果、DLC膜のピン・オン・ディスク試験による要素試験より、軟DLCとSNCM420(浸炭処理)の組合せが寿命10000回,面圧4.2MPaで焼付きを起こしていないことから、最も耐摩耗特性に優れていることがわかった。さらに、この結果から歯車材料(SNCM420を浸炭処理)及びDLC膜種(軟DLC)でDLC歯車を製作し、設計荷重である歯車面圧1.5GPa下で歯車を噛み合わせて耐久試験を行った結果、設計寿命10000回を超える30000回以上の耐久性を有することが判明した。
小坂 広; 武田 信和; 油谷 篤志; 松本 泰弘; 根岸 祐介; 角舘 聡
no journal, ,
ITERブランケット遠隔保守システムは日本が調達を担当しており、2010年10月の調達取り決め締結に向けて、調達仕様を明確にするために現設計の検証試験に取り組んでいる。本システムではドーナツ状の真空容器内に軌道を敷設し、その上を走行するビークル型マニピュレータにより最大重量約4tのブランケットモジュールの保守・交換を行う。真空容器内への軌道の敷設は、円弧状の2リンク1関節から構成される軌道セグメントごとの接続(組立)後に、接続された6リンク5関節の軌道を真空容器内に展開(敷設)させる。この接続・展開動作の技術課題は、0.1mm以下の高精度な接続技術である。本報告では、最初に、高精度接続を実現する接続機構及び接続手順を示し、次に、この設計を検証するために試作した実規模部分モデルにより、設計の妥当性が明らかとなった結果を報告する。
油谷 篤志; 武田 信和; 松本 泰弘; 小坂 広; 根岸 祐介; 角舘 聡
no journal, ,
現在建設が進められている国際熱核融合実験炉(ITER)では、炉内機器が線環境下におかれるため、機器の保守を遠隔で行う必要がある。炉内機器の一つであるブランケットは運転時の熱負荷等により損傷するため交換が必要となる。この保守・交換を行う保守ロボットは日本が調達を予定している。本保守ロボットは最大重量40kNのブランケットを高精度(最終設置精度0.5mm以下)で取付けることが要求されている。この最終的設置精度を満足するためにキー構造にブランケットを勘合させる。勘合前の位置決め誤差によってブランケットとキーが接触し、挿入過程の接触状態によって過大な反力を伴う「かじり」が発生する。このため、この「かじり」を抑制するための制御手法を開発する必要がある。筆者らはアクチュエータのトルク制御を利用することで、エンドエフェクタにキーに沿って動作できる追従性(コンプライアンス)を与え、「かじり」による反力を抑える手法を開発した。本手法の有効性を実規模装置によって試験した結果、アクチュエータがキー形状に追従して受動的に回転することで位置決め誤差を修正し、反力を低減できる可能性が示唆された。
油谷 篤志; 武田 信和; 小坂 広; 根岸 祐介; 角舘 聡; 松本 泰弘*
no journal, ,
ITERブランケットはDT反応時に線環境下におかれるため保守交換を遠隔で行う。この交換を行う保守ロボットは日本が調達を予定している。保守ロボットは重量40kNのブランケットを高精度(最終設置精度0.5mm以下)で取付けることを要求されている。キー構造にブランケットを勘合させることで最終設置精度を満足させる。勘合前の位置決め誤差によって、勘合過程で過大な反力を伴う「かじり」が発生する。「かじり」が発生すると過大な反力によって勘合を完了できない場合がある。そのため「かじり」を抑制するための制御手法を開発する必要がある。従来の大容量の力センサは1トン程度の重量があり可搬性能が大幅に低下するため採用できない。そこで筆者らは保守ロボットの既存の機構を利用する「かじり」抑制法を開発した。開発した「かじり」抑制法はモータドライバのトルク制限機能を利用する。これにより位置決め誤差がある場合の勘合ではエンドエフェクタがキーからの反力に「ならう」ように姿勢を変化できるため、反力を低減できる。この結果「かじり」を防いで反力を抑制し、1.2度の角度誤差がある姿勢から、最終設置精度0.5mm以下を達成した。
角舘 聡; 武田 信和; 油谷 篤志; 重松 宗一郎; 松本 泰弘*; 辻 光一*
no journal, ,
保守ロボットへ要求される設計条件(制約条件)は、2つである。一つは、高い放射線(線)環境下で保守作業を行うこと。他の一つは、核融合炉の構造的特殊性に適用可能であることである。この構造的特殊性とは、保守空間である真空容器内(炉内)がドーナツ形状であり、炉内へのアクセス空間が保守空間より遙かに小さいという構造側の事情から要求される空間の制約条件である。本報では、環境と空間の両者の制約条件を満足するための保守ロボットの機械システム設計について、これまで行ってきた以下の実設計を例に、新たな視点で従来の設計を見直す。(1)要求される設計条件,(2)炉内での保守作業に必要な機構設計,(3)炉内へのアクセス方、及び炉内への保守ロボットの設置,(4)故障時の設計
油谷 篤志; 小坂 広; 角舘 聡; 根岸 祐介; 松本 泰弘*; 中平 昌隆*; Tesini, A.*; 武田 信和
no journal, ,
ITERブランケット遠隔保守システムの軌道展開装置及びケーブルハンドリングシステム等、主要機器に関する研究開発を行った。軌道展開に関しては、位置決めアームに用いるオルダム機構と、軌道先端部での位置決め誤差との関係について検討した。その結果、4mmの移動を許すオルダム機構は19mmの位置決め誤差を生じさせることが明らかになった。その対応策についても示唆した。ケーブルハンドリングシステムについては、トルクを制御することによってケーブルの張力を適切なレベルに抑える制御手法を示した。2016年にITERに納入するという、ブランケット遠隔保守システムの調達スケジュールも示した。
大縄 登史男*; 河野 渉*; 松本 泰弘*; 櫻井 真治; 林 孝夫
no journal, ,
核融合発電実用化に向けた日欧共同の幅広いアプローチ計画のサテライトトカマクであるJT-60SAにおいて、炉内機器であるダイバータカセットと炉外から入ってくるその水冷冷却配管を接続する方法を開発した。溶接装置取付面から最深部で481.8mmの箇所の円周溶接が可能な溶接ヘッドを開発し、内径
54.2mm、肉厚2.8mmの配管溶接試験に適用した。上管を下管の間に想定されるギャップ0.5mm分の体積に相当する突起部を上管下端の内径側に設けることにより最大ギャップ0.6mm程度までのギャップ裕度が確保できる。
