Of propellant grain cutting assembly

【発明の詳細な説明】 推進薬粒の切断組立体 背景 １． 発明の背景本発明は、ロケット・モータの固体推進火薬を機械で切除する装置に関する。 特に、本発明は、ロケット・モータから固体の推進火薬を安全に且つ効率良く除去する円形の回転可能な切断ヘッドに関する。 ２． 技術的背景ロケット・モータの固体の推進火薬を処分する場合、各種の問題が生じる。 かかるロケット・モータを処分するときに対処すべき最も重要な問題点の一つは、 その推進火薬をモータから如何にして安全に且つ効率良く除去するかである。 この推進火薬に伝達されるエネルギの相当部分は、その性質上、推進火薬を発火させるのに十分な量の熱を発生させる。 単一点形状をした工具を使用する現在の方法には、刃先における熱の発生、及び推進火薬における静電エネルギの発生が伴う。 このため、熱の蓄積及び静電エネルギの発生に対する、具体的な予防措置が採用されるときに限り、単一点の工具を使用することができる。 この推進火薬を小さく且つ均一な寸法の切片としてロケットから除去し得るならば、エネルギ物質を必要とする、その他の適用例において、その切片を使用することにより、その切片を容易にリサイクルすることができる。 これと代替的に、従来から公知の化学的再生方法により、推進火薬からアンモニア過塩素酸塩を抽出することもできる。 しかしながら、ロケット・モータから推進火薬を除去する多くの従来技術の方法は、それ自体、かかる更なる処理工程を容易に行い得る仕方で推進火薬を除去し得ない。 上述のことから、高温の発生を回避し且つ静電エネルギの蓄積を最小にする、 ロケット・モータから固体のロケット・モータ推進火薬を除去するシステムを提供し得るならば、当該技術分野における一つの進歩となり得ることが理解される。 推進火薬を小さい均一な寸法の切片として除去し、これにより、その推進火薬のリサイクル化、又は化学的処理を容易にする、かかるシステムを提供し得るならば、当該業界における更なる進歩であろう。 ロケット・モータから固定の推進火薬を除去する、かかるシステムが本明細書に開示され且つ請求の範囲に記載されている。 発明の簡単な説明本発明は、ロケット・モータから推進火薬を切除する新規な組立体に関する。 該組立体は、回転軸線を中心として回転可能に取り付けヘッドが取り付けられる一つのアームを備えている。 この取り付けヘッドは、円形の縁部を備えており、 この縁部には、第一及び第二の切断ホイールという複数の切断ホイールと、補助的なカッターとが取り付けられる。 該第一及び第二の切断ホイールは、その各々が、取り付けヘッドの回転軸線と交差する回転軸線を中心として回転可能に取り付けられている。 これらの第一及び第二の切断ホイールは、切刃を有する形態とされた複数の切断ブレードを備えている。 これらの切断ブレードは、切断ホイールの回転軸線から半径方向外方に伸長し、その切断ブレードの少なくとも一部分は、推進火薬に切断箇所を形成し得るように取り付けヘッドから外方に伸長している。 該切断ブレードは、切断ホイールの回転軸線に対して約30°の角度で方向決めされ、第二の切断ホイールの切断ブレードの方向角度は、第一の切断ホイールの切断ブレードの方向角度と反対方向に方向決めされている。 好適な実施例において、各切断ホイールに設けられたその他の切断ブレードの各々は、該ブレードが取り付けられる切断ホイールの回転軸線に対して第一の軸方向位置に取り付けられており、その他の切除ブレードは、第二の軸方向位置に取り付けられている。 第二のカッターが各第二の切断ホイールに隣接する位置にて取り付けヘッドの縁部に取り付けられている。 これらの第二のカッターは、第一及び第二の切断ホイールにより形成された切断箇所と略交差する切断箇所を推進火薬に形成すべく取り付けヘッドから外方に伸長する略円形の切断ブレードを備えている。 これらの第二のカッターは、次のような位置に配置されている。 即ち、第一及び第二の切断ホイールの切断ブレードが、第二のカッターの湾曲した切断ブレードと少なく等距離、取り付けヘッドの回転軸線から半径方向外方に伸長するような位置に配置される。 現在の好適な実施例において、該切断組立体は、第一の切断ホイールを４つ、 第二の切断ホイールを４つ、及び第二のカッターを４つ、備えている。 推進火薬に混入する可能性のある、あらゆる金属物の存在を検出する任意の渦電流センサが設けられている。 また、取り付けヘッドをその回転軸線を中心として回転させるモータ及び駆動体の組立体も設けられている。 図面の簡単な説明図１は、本発明の一つの好適な実施例の取り付けヘッドの斜視図、 図２は、本発明の切断組立体により採用される一つの切断ホイールの一つの好適な実施例の斜視図、 図３は、図１の線３−３に沿った断面図、 図４は、図１の線４−４に沿った断面図、 図５は、ロケット・モータから推進火薬を除去するのに使用される本発明の一つの実施例の側面図である。 好適な実施例の詳細な説明次に、全体を通じて同様の部品は同様の参照符号で表示する図面に関して説明する。 特に、図１を参照すると、本発明に従って形成された、ロケット・モータの固体の推進火薬を切断する切断組立体が全体として参照符号１０で示してある。 該切断組立体は、アーム１２と、回転軸線１６を中心として矢印Ａで示した切断方向に回転可能に該アーム１２に取り付けられた取り付けヘッド１４とを備えている。 該切断組立体１０は、複数の第一の切断ホイール１８と、複数の第二の切断ホイール２０と、複数の第二のカッター２２とを含む、各種のカッターを更に備えている。 この好適な実施例において、これらの第一の切断ホイール１８、第二の切断ホイール２０及び第二のカッター２２の直径は、全て約５ｃｍである。 第一の切断ホイール１８、第二の切断ホイール２０及び第二のカッター２２は、取り付けヘッド１４の縁部２４に取り付けられている。 以下に更に詳細に説明するように、カッターを系統に分けて配置し、その各系統中に、第一の切断ホイール１８が一つ、第二の切断ホイール２０が一つ、第二のカッター２２が一つずつあるようにすることが現在、好ましい。 本発明のこの現在の好適な実施例において、かかるカッターは、四つの系統に分けて利用される。 このようにして、第二の切断ホイール２０の各々は、第一の切断ホイール１ ８に隣接する位置に配置される一方、第二のカッター２２の各々は、第二の切断ホイール２０に隣接する位置に配置される。 図２に図示するように、第一の切断ホイール１８は、切断ホイールを縁部２４ に取り付けるのに利用されるカッター・ブラケット２６を備えている。 複数の切断ブレード３０が、縁部２４から外方に伸長し且つハブ３２に取り付けられている。 該ハブ３２は、回転軸３４を中心として回転可能に配置され、該回転軸は切断ブレード３０をカッター・ブラケット２６に取り付けている。 このようにして、該回転軸３４は、軸線３４に対して共直線状であり且つ取り付けヘッド１４の回転軸線１６と略交差する回転軸線３６を中心としてハブ３２及び切断ブレード３０が、回転することを許容する。 切断ブレード３０の各々は、回転軸３４から半径方向外方に伸長する剃刀状の切刃４０を備える形態とされている。 該切断ブレードの少なくとも一部分が、推進火薬に切断箇所を形成し得るように取り付けヘッドから外方に伸長している。 該切断ブレード３０は、回転軸線３６に対して鋭角度θにて方向決めされている。 この好適な実施例において、この方向角度θは、約30°である。 回転軸線３ ６に関して角度を為すように切断ブレード３０を取り付けることにより、ブレードが回転軸線の方向に切り込む（取り付けヘッド１４の回転により行われる）とき、切断ブレードは、当然に、回転軸線３６を中心として回転する。 図２を更に参照すると、回転軸線３６に関して第一の軸方向位置４４に、その他の切断ブレード４２の各々が取り付けられるように、切断ブレード３０は軸方向にずらした位置に配置されている。 その他の切断ブレード４６は、回転軸線３ ６に関して第二の軸方向位置４８に取り付けられている。 第二の切断ホイール２０は、図２に図示した第一の切断ホイール１８と同一の形態に形成されているが、この第二の切断ホイール２０の切断ブレードの方向角度が、第一の切断ホイール１８の切断ブレード３０の方向角度θと反対方向を向いている点で相違している。 このようにして、使用時、第二の切断ホイール２０ は、図２に矢印Ａで示した方向と反対の方向に回転する。 第二の切断ホイール２ ０の切断ブレードの方向角度は、第一の切断ホイール１８の切断ブレード３０の方向角度θと等角度（但し、その方向は反対）とすることが現在、好ましい。 再度、図１を参照すると、第二のカッター２２は、切断ブレード６２を形成し得るように尖鋭にした前縁を有する略円形のカラー６０を備えている。 第二のカッター２２の各々の切断ブレード６２は、第一の切断ホイール１８及び第二の切断ホイール２０の切断ブレードと交差し、これにより、第二のカッター２２が、 第一の切断ホイール１８及び第二の切断ホイール２０により形成される切断箇所と略交差する切断箇所を推進火薬に形成することを可能にする。 重要なことは、第二のカッターの湾曲した切断ブレード６２が取り付けヘッドの回転軸線から半径方向外方に伸長する距離に少なくとも等距離だけ、第一の切断ホイール１８及び第二の切断ホイール２０の切断ブレードが、取り付けヘッド１４の回転軸線１６から半径方向外方に伸長するような形態とすることである。 次に図３を参照すると、ノーテック（Nortec）により製造されるモデル19交流／直流駆動のエディスコープ（Eddyscope）のような渦電流センサ７０が取り付けヘッド１４の縁部２４の両側部に取り付けられている。 該渦電流センサ７０は、推進薬粒中のあらゆる金属介在物を検出する安全機構として組み込まれている。 該渦電流センサ７０は、電線７２を介してコンピュータ（図示せず）に電気的に接続されており、推進火薬中に介在物が検出されたならば、カッター組立体１ ０の回転及び更なる前進を停止させ、これにより、切断工具がその介在物に係合するのを防止することができる。 切断工具が異物に接触すると、金属介在物の物質の性質に対応して、火花が生じ且つ推進火薬を着火させる電気が発生する。 図４に図示するように、複数のボルト８２を介して取り付けヘッド１４を回転軸８０に取り付けることにより、取り付けヘッド１４がアーム１２に取り付けられている。 該回転軸８０は、密封軸受８４、８６により回転可能にアーム１２に取り付けられている。 これらの軸受８４、８６、及びアーム１２内のその他の部品は、塵埃その他の異物からシールにより保護されている。 取り付けヘッド１４を回転させる手段が設けられている。 この好適な実施例において、かかる手段は、従来のモータ（図示せず）により駆動される駆動シャフト９４を備えている。 図４に図示するように、該取り付けヘッドは、直角カサ歯車組立体９６を使用して駆動シャフト９４に対し直角に配置することができる。 これと代替的に、該取り付けヘッド１４は、直接駆動システムの形態とすることにより、駆動シャフト９４と一直線に配置することもできる。 塵埃その他の異物が歯車組立体９６を汚染するのを防止すべく、駆動シャフト９４には、軸受９８ 及びシール１００が設けられている。 渦電流センサ７０との電気的接続を果たす（図１）、スリップ・リング１０４が回転軸８０の端部に設けられている。 取り付けヘッド１４をアーム１２に取り付け且つ取り付けヘッド１４の動力で回転させる各種の手段が採用可能であることが当業者に理解されよう。 作動時、ロケット・モータから固体の推進薬を除去するため、切断装置１０が使用される。 これは各種の方法で行うことができる。 その一つの方法は、図５に図示するように、ロケット・モータ１１０を半分に割って、これにより、推進薬１１２に対するアクセスが容易であるようにする方法である。 従来の数値制御タレット旋盤又は立中ぐり盤のような二軸キャリッジ１１４に切断組立体１０を取り付けることにより、該切断組立体１０をモータ１１０の内部に配置することができる。 軸受１１８の上で回転する回転台１１６にロケット・モータを載せる。 最初に、取り付けヘッド１４を軸線１６を中心として回転させる。 この好適な実施例において、該取り付けヘッド１４は、毎分当たり約25回の回転速度で回転させる。 次に、取り付けヘッド１４を推進火薬１１２に係合させる。 該取り付けヘッド１４は、第一の切断ホイール１８、第二の切断ホイール２０及び第二のカッター２２（図１）により為される一連の切断動作を通じて、ロケット・モータ１１０ から推進薬１１２を切除する。 最初に、第一の切断ホイール１８が推進火薬に一連の対角状態の切断箇所を形成する。 図２に図示するように、第一の切断ホイール１８の切断ブレード３０は、回転軸線３６に対して30°の角度で方向決めされているため、この第一の切断ホイールにより推進薬に形成される切断箇所は、等しい方向角度に沿って形成される。 取り付けヘッド１４を回転させると、第二の切断ホイール２０は第一の切断ホイール１８によりその直前に切断された推進薬の部分と係合する。 第二の切断ホイール２０の切断ブレードの方向角度は、第一の切断ホイール１８の方向角度と反対方向であるため、該第二の切断ホイールは、第一の切断ホイール１８により形成された切断箇所と交差する対角線に沿って推進薬を切断する。 その結果、 推進薬が菱形の形状のパターンにて切断される。 取り付けヘッド１４を更に回転させると、第二のカッター２２が推進薬と係合する。 第一の切断ホイール１８及び第二の切断ホイール２０の切断ブレードは、 第二のカッター２２の湾曲した切断ブレードと少なくとも等距離だけ、取り付けヘッド１４の回転軸線１６から半径方向外方に伸長しているため、第二のカッター２２は、ロケット・モータから推進薬を切除する。 従って、第二のカッター２ ２が、推進薬を連続的な帯状部分に切り取るのではなくて、推進薬を切除するとき、その推進薬は複数のダイヤモンド状の形状の切屑として除去される。 推進薬を細かい切屑に切断することにより、推進薬を長い帯状部分に切り取るときに生ずるように、切断工程中に発生される全ての静電気エネルギが推進薬に蓄積することはない。 次に、ロケット・モータ・ポート１２０を通じて且つ漏斗状部分１２２内に重力で供給することにより、ロケット・モータから推進薬の切屑を除去する。 この切屑は、その後に回収してその他の目的に使用することができる。 切断ブレードの温度が推進薬の自然着火温度に達するのを防止するため、空気又は噴霧水冷却装置のような冷却機構を利用することが好ましい。 また、噴霧水を利用すれば、切断工程中に生じた全ての塵埃を沈静させ且つその塵埃中の静電エネルギの量を軽減するのに役立つ。 第一の切断ホイール１８及び第二の切断ホイール２０において切断ブレードが斜めに方向決めされている結果、切断ホイールは、切断を行うときに回転する。 このため、推進火薬を切断するとき、切断ホイールの切断ブレードは、推進火薬を連続的に切断しない。 その結果、切断中における摩擦に起因する切断ブレードの加熱の程度が最小限となる。 また、一連のカッターを４つの系統に分けて使用することは、切断ブレードの温度を許容可能な範囲に保つのに役立つ。 このようにして、切断組立体の放熱機能によって、切断組立体の送り速度が決まる。 噴霧水冷却装置を利用して切断ブレードを冷却させる、この現在の好適な実施例においては、毎秒当たり約0.6メートルの送り速度、毎分当たり25回の取り付けホイール１４の回転速度とすることが好ましい。 本発明の装置及び方法は、各種の実施例の形態で具体化可能であり、その幾つかのものを図示し且つ上述したものであることを理解すべきである。 その精神又は必須の特徴から逸脱せずに、本発明は、その他の形態で具体化が可能である。 上述の実施例は、あらゆる点で単に一例にしか過ぎず、本発明の範囲を限定するものではなく、従って、本発明の範囲は、上記の説明ではなくて、請求の範囲の記載により判断されるべきである。 請求の範囲の均等物の意義及び範囲に属する全ての変更は、その請求の範囲に包含されるものである。

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