JP3905051B2 - 構造物表面の補修検査システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は構造物の表面を検査し、欠陥部の存在状況に応じて補修を可能とした構造物表面の補修検査システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
構造物の表面を検査し、補修するシステムとして利用できる技術に構造物の表面に沿って移動する装置がある。
【０００３】
従来の構造物の表面で移動する装置では、特許第３１７５０５２号公報に記載された表面に沿って移動可能な装置が代表的である。
【０００４】
図１２は従来の構造物の表面に沿って移動可能な補修検査装置を示す平面図であり、図１３は図１２で示す構造物の表面に沿って移動可能な補修検査装置に備えられる吸着ユニットの断面図である。
【０００５】
従来の構造物の表面に沿って移動可能な補修検査装置１は２個の吸着ユニット３をシリンダ機構２等の伸縮可能な連結手段で連結した構成である。各吸着ユニット３はそれぞれ逆皿状をなす吸盤状フランジを備えた円筒形部材４、連通管５およびシリンダ機構６を締結した本体７で構成される。連通管５は真空ポンプやエゼクタ等の減圧源に接続され、空気等の流体を吸引することにより、円筒形部材４は構造物表面８との間に負圧空間９を形成する。また、シリンダ機構６の負圧空間９に突き出した作動ロッド部位には車輪やボールキャスタ等の走行手段１０が連結される。
【０００６】
次に従来の構造物の表面に沿って移動可能な補修検査装置１の移動方法について説明する。
【０００７】
シリンダ機構２が収縮された状態で真空ポンプやエゼクタ等の減圧源を作動させ、円筒形部材４と構造物表面８との間に負圧空間９を形成させる。このとき走行手段１０はシリンダ機構６を収縮させることにより、構造物表面８から後退して隔離される。これにより各吸着ユニット３の円筒形部材４は構造物表面８に吸着され。すなわち各吸着ユニット３は不動の固着状態となる。
【０００８】
次に、一方の吸着ユニット３の減圧源を解放させシリンダ機構６により走行手段１０を押し出して構造物表面８に密接させる。これにより、円筒形部材４と構造物表面８との吸着面積が減少し、摩擦力が低減させられるため、一方の吸着ユニット３が走行可能状態になる。この走行可能状態でシリンダ機構２を伸長させることにより走行手段１０が構造物表面８に接触し、走行可能状態となった側の吸着ユニット３は移動する。
【０００９】
また、走行可能状態となった側の吸着ユニット３のシリンダ機構６を収縮させ、走行手段１０を構造物表面８から後退させて隔離させる。さらに真空ポンプやエゼクタ等の減圧源により円筒形部材４と構造物表面８との間に負圧空間９を形成させ、吸着ユニット３を構造物表面８に密着させ、固着される。
【００１０】
次に、移動してない側の吸着ユニット３の走行手段１０をシリンダ機構６により押し出すことにより構造物表面８に密接させ走行可能状態にする。走行可能状態となった側の吸着ユニット３はシリンダ機構２を収縮することにより移動する。これらの動作を繰り返すことにより、両吸着ユニット３、３は交互に間欠的に移動し、構造物の表面に沿って移動可能な装置１全体はシリンダ機構２の伸縮方向に移動することができる。
【００１１】
また、対をなすシリンダ機構２の伸縮ストローク量に差をつければ伸縮方向の移動みならず旋回移動をすることができ、任意の方向への移動が可能となる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
補修対象構造物表面の検査、補修例として、原子炉内構造物であるシュラウドの溶接部近傍で発生する応力腐食割れを検査し、レーザ溶接による補修を施工するような溶接機がある。
【００１３】
従来、この溶接機では原子炉上部に移動式の台車を設置し、この台車からワイヤ等の吊設手段で溶接機を吊り下げて台車の移動によって施工部へ接近させて補修工事をしていた。
【００１４】
しかし、この補修方法ではシュラウド外面の様にジェットポンプが全周に配置された狭隘な場所や、特に溶接機を吊り降ろした後、前後左右への移動が必要な入り組んだ場所への接近ができないという問題があった。
【００１５】
そこで、構造物の表面に沿って移動可能な作業ロボット装置を利用することが考えられるが、次の問題がある。
【００１６】
シュラウド外周面側にジェットポンプが全周に複数個配置された狭隘な場所や屈曲部の補修検査では、作業ロボットを吊り降ろしただけではシュラウド外周面上に作業ロボットを配置できない。すなわち、補修対象構造物表面が不連続であるため、作業ロボットが検査補修箇所まで移動できない。
【００１７】
作業ロボットをワイヤ等の吊設手段で吊り降ろし補修対象構造物表面に配置できたとしても作業ロボットの移動によりワイヤが弛み補修対象構造物と干渉する恐れがある。このため、移動範囲が制限される。
【００１８】
作業ロボットが移動中に補修対象構造物表面から脱落した場合や狭隘部に入り込んだ場合に作業ロボットの回収が不可能となる。
【００１９】
作業ロボットの走行性、操作性あるいは狭隘部への接近性等が不十分であると作業性が悪く、作業時間が長くなり工期の増加につながる。特に原子炉内環境では作業環境が悪く、作業時間が長くなると、作業者の被爆量が増加する恐れがあり、人体に悪影響を及ぼす。
【００２０】
本発明は上述した従来の事情に対処するためになされたものであり、補修対象構造物、具体的には炉内構造物の外表面、例えばジェットポンプが配置されたシュラウド外周面側の狭隘な場所、環境での作業を可能とする構造物表面の補修検査システムを提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る構造物表面の補修検査システムは、上述した課題を解決するために、検査対象である構造物の上方に設置されたホイストと、このホイストによって上下駆動されるロープの下部に接続される作業ロボットと、この作業ロボットよりも上部でロープを案内する移動可能な支援装置とを有し、この作業ロボット及び支援装置は前記構造物の表面に吸着するそれぞれ複数の吸着脚と、これらの吸着脚を伸縮駆動する作動シリンダと、前記吸着脚を構成する吸着パッドの内部に、前記構造物の表面に進退可能に設けられて前記吸着脚の吸着力を減じて走行可能状態とするローラと、前記作業ロボットおよび支援装置にそれぞれ推進力を発生させる水中推進機構を備え、前記支援装置は作業ロボットを上下駆動する前記ロープを案内する案内ガイドを備え、前記作業ロボットは検査手段を備えたことを特徴とするものである。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る構造物表面の補修検査システムの実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００３０】
図１は、本発明に係る構造物表面の補修検査システムの実施の形態を示す構成図である。
【００３１】
この構造物表面の補修検査システム２０は補修対象構造物として、例えば原子炉内構造物であるシュラウド２１の外表面側を補修検査する装置に適用した例を示す。
【００３２】
作業エリアである原子炉建屋内のオペレーションフロア２２上には制御盤２３、液圧ポンプ２４およびテンション式巻取装置２５が設置される。テンション式巻取装置２５からホースおよびケーブル２６が一定の張力で繰り出され、ホースおよびケーブル２６の先には自走支援装置２７を介して検査補修機である作業ロボットとしての補修検査ロボット２８が接続される。また、制御盤２３ではホースおよびケーブル２６を利用して自走支援装置２７と補修検査ロボット２８の移動量、移動方向および傾斜を遠隔操作により制御できる。
【００３３】
一方、オペレーションフロア２２上には支持構造物である移動可能な燃料交換機２９が設けられ、この燃料交換機２９にはホイスト３０が設置される。ホイスト３０には落下防止装置３１が設けられており、この落下防止装置３１を介してワイヤ３２が繰り出される。ワイヤ３２の先もホースおよびケーブル２６と同様に自走支援装置２７を介して補修検査ロボット２８に接続される。落下防止装置３１は補修検査ロボット２８と自走支援装置２７を下降させた際、荷重を検知してワイヤ３２をロックさせる機能を有する。
【００３４】
原子炉圧力容器３３の内部には円筒状のシュラウド２１が設置され流体である炉水３４で満たされる。またシュラウド２１は上部胴３６と中間部胴３５と図示しない下部胴とを備え、シュラウド２１外周側に、シュラウド２１と原子炉圧力容器３３の間にアニュラス部３７が形成される。アニュラス部３７にはジェットポンプ３８が周方向に複数台設置されるが、原子炉方位０度と１８０度の部分には設置されていない。
【００３５】
シュラウド２１と原子炉圧力容器３３の間のアニュラス部３７に沿ってジェットポンプ３８が設置される一方、これらジェットポンプ３８が設置されていない部分に自走支援装置２７と補修検査ロボット２８が設置される。自走支援装置２７と補修検査ロボット２８は燃料交換機２９に設置されたホイスト３０およびワイヤ３２にて吊り降ろされる。シュラウド２１の上部胴３６の外径は中間部胴３５の外径より大きいので、燃料交換機２９に設置されたホイスト３０およびワイヤ３２にて吊り降ろしただけでは補修検査ロボット２８を中間部胴３５付近に沿って移動させること困難である。
【００３６】
補修検査ロボット２８には炉水３４を吸引して、ジェット水として排出し炉水３４中で推進力を得る推進機能とシュラウド２１の外表面に吸着する機能を有する。これら両機能により炉水３４を利用して発生した推進力にて補修検査ロボット２８を中間部胴３５に接近させ、吸着機能により中間部胴３５の表面に吸着させる。自走支援装置２７も同様の手段で中間部胴３５に吸着させる。
【００３７】
このようにしてアニュラス部３４のシュラウド２１の中間部胴３５表面に吸着した補修検査ロボット２８を補修検査を実施する箇所、例えば、中間部胴３５の水平溶接線部分に沿って移動させ溶接等の補修作業を実施する。
【００３８】
図２は図１に示す自走支援装置２７と補修検査ロボット２８の構成を示す平面図であり、図３は図２に示す補修検査ロボット２８の側面図である。
【００３９】
ワイヤ３２とホースおよびケーブル２６の先には、自走支援装置２７を経由して補修検査ロボット２８が接続される。ボディ４０の長手方向両側の側面のワイヤ３２接続側とワイヤ３２と非接続側の４箇所には伸縮機能および吸着機能を有する吸着脚４１が配置される。またボディ４０の中央にも、吸着脚４１取付用の孔があり、この取付孔に吸着脚４１が設けられる。
【００４０】
さらに、ボディ４０の自走支援装置２７側には吊り耳４２が、ボディ４０の例えばほぼ中央には傾斜角検出器４３が、またボディ４０の別の部位にはシュラウド２１の外表面を補修する補修手段としてのレーザ溶接機４４と、シュラウド２１の外表面を検査する検査手段としての水中カメラ４５が配置される。また、吊り耳４２には対をなすアクチュエータとしての作動シリンダ４７で構成した遠隔吊具４６が着脱自在に装着される。
【００４１】
ワイヤ３２は、この遠隔吊具４６に接続される。また、遠隔吊具４６が具備する作動シリンダ４７を遠隔作動させることでワイヤ３２を吊り耳４２に着脱させることができる。
【００４２】
補修検査ロボット２８は吸着脚４１の吸着機能と伸縮機能によりシュラウド２１の外表面に吸着され、かつシュラウド２１の外表面に沿って移動することができる。さらに、レーザ溶接機４４と水中カメラ４５により検査および補修作業を実施することができる。また、ワイヤ３２とホースおよびケーブル２６は弛まないよう自走支援装置２７により定位置に保持される。
【００４３】
図４は補修検査ロボット２８に備えられる吸着脚４１の平面図であり、図５は図４に示す吸着脚４１の断面図である。
【００４４】
吸着脚４１は、液圧シリンダ５０と吸引機構５１が作動ロッド５２の片端に固定された取付金具５３で接続された構成である。作動ロッド５２は液圧シリンダ５０の作動により往復ストロークされる例えばピストンロッドで構成される。
【００４５】
ボディ４０の長手方向側面の４つの吸着脚４１では、液圧シリンダ５０の伸縮方向がボディ幅方向、例えば図４および図５において左右方向になる向きで、液圧シリンダ５０は、補修検査ロボット２８に取り付けられる。ボディ４０の中央の吸着脚４１はワイヤ３２接続側が吸引機構５１、非接続側が液圧シリンダ５０となる向きで、補修検査ロボット２８の取付孔に接続される。ボディ４０の中央の吸着脚４１の向きは、逆であっても、あるいは吸着脚４１を並設したものでもよい。
【００４６】
また吸引機構５１には吸着力調整機構５４が接続される。吸引機構５１は吸着盤としての逆皿状、吸盤状の吸着パッド５５とこの吸着パッド５５に吸着力を発生させる吸引手段としてのエゼクタ５６で構成される。このエゼクタ５６で吸引力を発生することによりシュラウド外表面５７と吸着パッド５５との間に負圧空間５８が形成される。この負圧空間５８の負圧力により吸着パッド５５をシュラウド外表面５７に吸着させることができる。すなわち吸着脚４１をシュラウド外表面５７上に固定し、不動の固着状態とすることができる。また、吸引機構５１は吸着パッド５５の内面を経由して炉水３４が通過するよう配管経路を具備する。さらに、エゼクタ５６は吸着パッド５５が吸着する面と直角方向に設置された排気口からジェット水を噴出し推進力を得る推進機能を有する。
【００４７】
吸着力を調整する吸着力調整機構５４は、吸着パッド５５の中央凸側に配置された作動シリンダ５９と、作動シリンダ５９から吸着パッド５５の中央内を貫通させたロッド６０を具備する。ロッド６０先端には軸押さえ６１が接続され、軸押さえ６１にはローラ６２を回転自在に軸支した支軸６３が支持される。吸着パッド５５がシュラウド外表面５７に吸着するときは、作動シリンダ５９は動作ストロークの上限収納位置側にされ、ローラ６２は吸着パッド５５の接触面とほぼ同一位置にある。これはローラ６２が吸着パッド５５を押し上げて吸着力を低下させないようにするためである。また、作動シリンダ５９を伸長させてローラ６２を押し出すことによりシュラウド外表面５７と吸着パッド５５との摩擦力を減少させ吸着脚４１をシュラウド外表面５７上で走行可能状態とすることができる。
【００４８】
また、液圧シリンダ５０にはリニアゲージ６４が具備され、伸縮量を制御する際に利用される。
【００４９】
次に、補修検査ロボット２８の制御方法について、図１乃至図５を用いて説明する。
【００５０】
図４および図５に示す液圧シリンダ５０のリニアゲージ６４により吸着脚４１の動作量を図１に示す制御盤２３にて確認、調整することができる。また、吸着脚４１の吸着タイミングを図１に示す制御盤２３にてプログラマブルコントローラ等によるタイミング発生機能で制御することができる。さらに図２に示す補修検査ロボット２８に具備された傾斜角検出器４３により傾斜量を電圧変換させることができる。この出力を図１に示す制御盤２３にて一定値に制御することで姿勢制御ができる。
【００５１】
図６は図２に示す自走支援装置２７の平面図であり、図７は図６に示す自走支援装置２７の側面図である。
【００５２】
自走支援装置２７は、補修検査ロボット２８の走行移動をアシストするアシスト機である。
【００５３】
自走支援装置２７は、吸着力調整機構７０を設けた２個の吸着機構７１を対をなす２つの伸縮機構７２により連結した構成である。吸着機構７１は吸着パッド７３と吸引手段としてのエゼクタ７４で構成される。
【００５４】
さらに吸着パッド７３には取付座７５が設けられる。伸縮機構７２は作動シリンダ７６の両端に球面付きロッド７７の球面側を接続した構成である。一方、球面付きロッド７７の固定側は吸着パッド７３の取付座７５に接続される。
【００５５】
また、対をなす２つの伸縮機構７２には支軸７８が設けられる。支軸７８には軸受け７９で回転自在に支持された案内ガイド８０が設けられる。さらに支軸７８にはフレーム８１が固定される。このフレーム８１には支軸８２で回転自在に支持された押えローラ８３が設けられる。この案内ガイド８０と押えローラ８３の間にホースおよびケーブル２６とワイヤ３２が挟持される。
【００５６】
自走支援装置２７は、吸着力調整機構７０と吸着機構７１により補修検査ロボット２８と同様にシュラウド２１の外表面に吸着し、走行可能状態あるいは不動の固着状態とすることができる。また、伸縮機構７２によりシュラウド外表面５７に沿って移動することが可能である。さらにシュラウド外表面５７以外では、エゼクタ７４が炉水３４中で発生する推進力により原子炉圧力容器の炉水３４内を遊泳しつつ移動することができる。
【００５７】
次に補修検査ロボット２８の移動方法ついて説明する。
【００５８】
まず、アニュラス部３７のジェットポンプ３８が設置されていない部分に自走支援装置２７と補修検査ロボット２８が吊設される。次にエゼクタ７４が発生する推進力により自走支援装置２７がシュラウド２１の中間部胴３６に接近し吸着機構７１により補修目的となる位置より上部のシュラウド２１の外表面に吸着する。そして、補修検査ロボット２８が自走支援装置２７と同様な手段で自走支援装置２７よりも下部の補修検査すべき位置付近に吸着する。このとき全ての吸着脚４１の液圧シリンダ５０は収縮した状態にしておく。
【００５９】
次に補修検査ロボット２８は吸着脚４１により、シュラウド外表面５７に沿って補修検査すべき位置に移動させる。補修検査ロボット２８のシュラウド外表面５７に沿った移動方法について説明する。
【００６０】
補修検査ロボット２８をシュラウド外表面５７の円周方向、例えばボディ４０の幅方向に移動する場合は、まず、ボディ４０の長手方向側面の４つの吸着脚４１のうち移動方向側の２つの吸着脚４１とボディ４０の中央の吸着脚４１の走行手段である５つのローラ６２を押し出すことにより、走行可能状態になるまで吸着力を低下させる。そして、ボディ４０の長手方向側面の４つの吸着脚４１に備えられる液圧シリンダ５０を伸張させ移動方向側とボディ４０の中央の３つの吸着脚４１を走行移動させる。その後、移動方向側とボディ４０の中央の３つの吸着脚４１のローラ６２を引き上げて、吸着脚４１とシュラウド外表面５７とで囲まれる空間を負圧にし、吸着脚４１が固定され不動の固着状態になるまで吸着力を増加させる。
【００６１】
次に、移動方向と反対側の吸着脚４１のローラ６２を押し出すことにより、走行可能状態になるまで吸着力を低下させる。そして、ボディ４０の長手方向側面の４つの吸着脚４１に備えられる液圧シリンダ５０を収縮させ移動方向と反対側の吸着脚４１を走行移動させる。その後、移動方向と反対側の吸着脚４１のローラ６２を引き上げて、吸着脚４１とシュラウド外表面５７とで囲まれる空間を負圧にし、吸着脚４１が固定され不動の固着状態になるまで吸着力を増加させる。
【００６２】
この動作を繰り返すことによりシュラウド外表面５７の円周方向に補修検査ロボット２８を間欠的に走行移動させることができる。
【００６３】
補修検査ロボット２８をシュラウド外表面５７の下方に移動させる場合は、まず、ボディ４０の長手方向側面の４つの吸着脚４１の走行手段としての、４箇所のローラ６２が走行可能状態になるまで押し出し、シュラウド外表面５７に接触させる。
【００６４】
そして、ボディ４０の中央の吸着脚４１に備えられる液圧シリンダ５０を作動させて伸張させ、ボディ４０の長手方向側面の４つの吸着脚４１をシュラウド外表面５７の下方へ走行移動させる。その後、ボディ４０の長手方向側面の４つの吸着脚４１のローラ６２を引き上げることにより、吸着脚４１をシュラウド外表面５７に吸着、固定させ不動の固着状態にする。
【００６５】
次に、ボディ４０の中央の吸着脚４１のローラ６２を押し出すことにより、走行可能状態になるまで吸着力を低下させる。そして、ボディ４０の中央の吸着脚４１に備えた液圧シリンダ５０を収縮させボディ４０の中央の吸着脚４１を走行移動させる。その後、ボディ４０の中央の吸着脚４１のローラ６２を引き上げることにより、補修検査ロボット２８は下方位置に固着され、不動の固着状態になる。
【００６６】
この動作を繰り返すことによりシュラウド外表面５７の下方向に補修検査ロボット２８を間欠的に走行移動させることができる。
【００６７】
補修検査ロボット２８をシュラウド外表面５７の上方向に移動する場合は、例えば、まず、ボディ４０の中央の吸着脚４１のローラ６２を押し出すことにより、走行可能状態になるまで吸着力を低下させ、ローラ６２を走行可能にセットする。そして、ボディ４０の中央の吸着脚４１に備えられた液圧シリンダ５０を伸張させボディ４０の中央の吸着脚４１を走行移動させる。その後、ボディ４０の中央の吸着脚４１のローラ６２を引き上げることにより、不動の固着状態になるまで吸着力を増加させる。
【００６８】
次に、ボディ４０の長手方向側面の４つの吸着脚４１のローラ６２を押し出すことにより、走行可能状態になるまで吸着力を低下させ、各ローラを走行可能にセットする。そして、ボディ４０の中央の吸着脚４１に備えられた液圧シリンダ５０を収縮させ、各ローラ６２を転動させ、ボディ４０の長手方向側面の４つの吸着脚４１を走行移動させる。その後、ボディ４０の長手方向側面の４つの吸着脚４１のローラ６２を引き上げることにより、不動の固着状態になるまで吸着力を増加させる。
【００６９】
この動作を繰り返すことによりシュラウド外表面５７の上方向に補修検査ロボット２８を間欠的に走行移動させることができる。
【００７０】
また、ボディ４０の長手方向側面の４つの吸着脚４１に備えられた液圧シリンダ５０の伸縮ストロークを変化させることで斜め方向への移動あるいは補修検査ロボット２８の向きを変化させることも可能である。
【００７１】
次に補修検査ロボット２８の補修検査方法ついて説明する。
【００７２】
補修検査ロボット２８を補修検査すべき位置に移動させた後、補修検査ロボット２８に設けられた水中カメラ４５により、補修検査部を検査する。検査の結果補修が必要である場合、補修検査ロボット２８に設けられたレーザ溶接機４４で溶接を実施し補修作業を行う。
【００７３】
補修作業が終了すると、さらに水中カメラ４５により、補修後の部位を検査し施工状況を確認する。補修後の補修部位の検査が終了すると次に補修検査すべき位置に補修検査ロボット２８は移動せしめられる。
【００７４】
このように、補修検査ロボット２８は移動と補修検査を繰り返すことによりシュラウド２１の外表面の必要な補修検査作業を実施することができる。
【００７５】
図８は自走支援装置２７と補修検査ロボット２８の変形例を示す平面図であり、図９は図８の補修検査ロボット２８の側面図である。
【００７６】
補修検査ロボット２８には、ボディ４０の中央とボディ４０の長手方向側面のワイヤ３２接続側に２つの吸着脚４１が配置される。さらに、ボディ４０の長手方向側面のワイヤ３２と非接続側に、旋回吸着機構として旋回吸着脚９０が２つ配置される。その他は図２および図３と同様にボディ４０の例えばほぼ中央に傾斜角検出器４３、自走支援装置２７側に吊り耳４２が配置される。また、吊り耳４２には対をなす作動シリンダ４７で構成した遠隔吊具４６が着脱自在に装着される。この遠隔吊具４６に自走支援装置２７を経由してホースおよびケーブル２６とワイヤ３２が接続されることにより補修検査ロボット２８が吊設される。
【００７７】
この変形例では任意に旋回吸着脚９０を旋回させることにより、吸着脚４１で走行移動する場合よりも少ない動作で斜め方向への走行移動や旋回移動することができる。
【００７８】
図１０は図８に示す旋回吸着脚９０の平面図であり、図１１は図１０に示す旋回吸着脚９０の側面図である。
【００７９】
旋回吸着脚９０は吸着脚４１の構成部品である液圧シリンダ５０に旋回駆動機構９１を接続した構成である。旋回駆動機構９１は補修検査ロボット２８に取り付けられる。旋回駆動機構９１は、モータ９２を配置した凹型のボディー９３にフレーム９４の凸部が勘合された構成である。フレーム９４は吸着脚４１の液圧シリンダ５０の固定側に接続される。モータ９２の出力軸にはギア９５が接続され、このギア９５と噛み合うように、フレーム９４の凸部には支軸９６でギア９７が回転自在に支持される。
【００８０】
旋回駆動機構９１は、そのモータ９２の回転力をギア９７により伝達し吸着脚４１を旋回させることができる。
【００８１】
また、図８および図９において、旋回吸着脚９０を補修検査ロボット２８のボディ４０の長手方向側面のワイヤ３２接続側に装備すれば、吸着脚４１が装備された場合よりさらに少ない動作で斜め方向への走行移動や旋回移動ができるのみならず、旋回吸着脚９０を旋回させ補修検査ロボット２８のワイヤ３２接続側とワイヤ３２と非接続側に移動すれば、補修検査ロボット２８の幅を狭くすることができる。このため、狭隘部の接近性が向上するばかりでなく吸着時の姿勢を安定したものにでき、施工部の状態を至近距離から検査し補修工事を行うことができる。
【００８２】
本発明に係る構造物表面の補修検査システムにおいては、補修対象構造物、具体的には炉内構造物の外表面、例えばジェットポンプが配置されたシュラウド外周面側の狭隘な場所でも、補修検査作業を実施する補修検査ロボットを吸着機構と伸縮機構により補修対象構造物表面に沿って移動させることが可能であるため、補修対象構造物の補修検査作業が可能である。
【００８３】
また、ワイヤ、ロープ等の吊設手段による補修検査ロボットの吊り降ろしだけでは直接接近できないような屈曲部位、狭隘部位であっても、水等の液体中であればワイヤ、ロープの可動範囲に制限されること無く補修検査ロボット内蔵のエゼクタにより発生する排水ジェット推進力によって補修対象構造物の表面に接近することができる。
【００８４】
また、補修検査ロボットの旋回吸着脚により吸着させた状態で壁面上を旋回移動することが可能であるばかりでなく、任意に吸着脚を旋回させることにより少ない動作でストローク走行することができる。
【００８５】
また、補修検査ロボットの吸着脚は液圧シリンダに具備されたリニアゲージにより動作量を制御盤にて確認、調整することができ、吸着タイミングをプログラマブルコントローラ等によるタイミング発生機能で制御することができる。このほか補修検査ロボットには姿勢を検知する傾斜角検出器が具備され、傾斜量を電圧変換させることができる。この出力を一定値に制御することで任意の位置決め精度が向上する。さらに旋回軸を有した旋回吸着脚を制御すれば補修検査ロボットの素早い姿勢制御が可能となる。
【００８６】
また、自走支援装置が、補修検査ロボットと併走して構造物表面に静止した状態を維持することにより、補修検査ロボットが移動中に構造物表面から離れ下降した場合でも、ホイストと落下防止装置により瞬時に停止させることができる。更に狭隘部に入り込んでも回収が可能となる。自走支援装置は起動性がすぐれ支援機としての機能もあるため補修検査ロボットの起動性が向上する。
【００８７】
自走支援装置から繰り出されるワイヤ、ケーブル及びホースは、一定の張力で弛むことがないため補修対象あるいは他の構造物に干渉せず安定走行できる。このため、狭隘部への接近性が向上し、補修検査ロボットに搭載した水中カメラ等の検査手段やレーザ溶接機等の補修手段のみを駆動させて補修検査作業を行うことが可能となる。これは作業時間の短縮にもつながる。
【００８８】
また、装置にＴＶカメラ等の検査手段を具備により、至近距離から施工部の目視確認が作業エリア内で可能となるため、レーザ溶接等の補修前後に補修作業の施工の要否、施工条件の決定を行うことができる。このため、工期短縮が可能である。作業時間が短縮されると、電磁波が発生する原子炉内のような場所での作業では作業員の作業時間が短縮され、被爆低減につながる。
【００８９】
【発明の効果】
本発明に係る構造物表面の補修検査システムにおいては、補修対象構造物、具体的には炉内構造物の外表面、例えばジェットポンプが配置されたシュラウド外周面側の狭隘な場所でも、補修検査作業を実施する作業ロボットを、その上部でロープを介して移動可能な支援装置により補修対象構造物表面に沿って移動させることが可能であるため、補修対象構造物の補修検査作業が可能であり、支援装置から繰り出されるロープは一定の張力で緩むことがないため補修対象あるいは他の構造物に干渉せず安定走行させることができ、ロープによる作業ロボットの吊り降ろしだけでは直接接近できない屈曲部位、狭隘部位にスムーズにアクセスして補修検査作業を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る構造物表面の補修検査システムの実施の形態を示す構成図。
【図２】図１に示す自走支援装置と補修検査ロボットの構成を示す平面図。
【図３】図２に示す補修検査ロボットの側面図。
【図４】補修検査ロボットに備えられる吸着脚の平面図。
【図５】図４に示す吸着脚の断面図。
【図６】図２に示す自走支援装置の平面図。
【図７】図６に示す自走支援装置の側面図。
【図８】自走支援装置と補修検査ロボットの変形例を示す平面図。
【図９】図８の補修検査ロボットの側面図。
【図１０】図８に示す旋回吸着脚の平面図。
【図１１】図１０に示す旋回吸着脚の側面図。
【図１２】従来の構造物の表面に沿って移動可能な補修検査装置を示す平面図。
【図１３】図１２で示す構造物の表面に沿って移動可能な補修検査装置に備えられる吸着ユニットの断面図。
【符号の説明】
２０ 構造物表面の補修検査システム
２１ シュラウド
２２ オペレーションフロア
２３ 制御盤
２４ 液圧ポンプ
２５ テンション式巻取装置
２６ ホースおよびケーブル
２７ 自走支援装置
２８ 補修検査ロボット
２９ 燃料交換機
３０ ホイスト
３１ 落下防止装置
３２ ワイヤ
３３ 原子炉圧力容器
３４ 炉水
３５ 中間部胴
３６ 上部胴
３７ アニュラス部
３８ ジェットポンプ
４０ ボディ
４１ 吸着脚
４２ 吊り耳
４３ 傾斜角検出器
４４ レーザ溶接機
４５ 水中カメラ
４６ 遠隔吊具
４７ 作動シリンダ
５０ 液圧シリンダ
５１ 吸引機構
５２ 作動ロッド
５３ 取付金具
５４ 吸着力調整機構
５５ 吸着パッド
５６ エゼクタ
５７ シュラウド外表面
５８ 負圧空間
５９ 作動シリンダ
６０ ロッド
６１ 軸押さえ
６２ ローラ
６３ 支軸
６４ リニアゲージ
７０ 吸着力調整機構
７１ 吸着機構
７２ 伸縮機構
７３ 吸着パッド
７４ エゼクタ
７５ 取付座
７６ 作動シリンダ
７７ 球面付きロッド
７８ 支軸
７９ 軸受け
８０ 案内ガイド
８１ フレーム
８２ 支軸
８３ ローラ
９０ 旋回吸着脚
９１ 旋回駆動機構
９２ モータ
９３ ボディー
９４ フレーム
９５ ギア
９６ 支軸
９７ ギア
【発明の属する技術分野】
本発明は構造物の表面を検査し、欠陥部の存在状況に応じて補修を可能とした構造物表面の補修検査システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
構造物の表面を検査し、補修するシステムとして利用できる技術に構造物の表面に沿って移動する装置がある。
【０００３】
従来の構造物の表面で移動する装置では、特許第３１７５０５２号公報に記載された表面に沿って移動可能な装置が代表的である。
【０００４】
図１２は従来の構造物の表面に沿って移動可能な補修検査装置を示す平面図であり、図１３は図１２で示す構造物の表面に沿って移動可能な補修検査装置に備えられる吸着ユニットの断面図である。
【０００５】
従来の構造物の表面に沿って移動可能な補修検査装置１は２個の吸着ユニット３をシリンダ機構２等の伸縮可能な連結手段で連結した構成である。各吸着ユニット３はそれぞれ逆皿状をなす吸盤状フランジを備えた円筒形部材４、連通管５およびシリンダ機構６を締結した本体７で構成される。連通管５は真空ポンプやエゼクタ等の減圧源に接続され、空気等の流体を吸引することにより、円筒形部材４は構造物表面８との間に負圧空間９を形成する。また、シリンダ機構６の負圧空間９に突き出した作動ロッド部位には車輪やボールキャスタ等の走行手段１０が連結される。
【０００６】
次に従来の構造物の表面に沿って移動可能な補修検査装置１の移動方法について説明する。
【０００７】
シリンダ機構２が収縮された状態で真空ポンプやエゼクタ等の減圧源を作動させ、円筒形部材４と構造物表面８との間に負圧空間９を形成させる。このとき走行手段１０はシリンダ機構６を収縮させることにより、構造物表面８から後退して隔離される。これにより各吸着ユニット３の円筒形部材４は構造物表面８に吸着され。すなわち各吸着ユニット３は不動の固着状態となる。
【０００８】
次に、一方の吸着ユニット３の減圧源を解放させシリンダ機構６により走行手段１０を押し出して構造物表面８に密接させる。これにより、円筒形部材４と構造物表面８との吸着面積が減少し、摩擦力が低減させられるため、一方の吸着ユニット３が走行可能状態になる。この走行可能状態でシリンダ機構２を伸長させることにより走行手段１０が構造物表面８に接触し、走行可能状態となった側の吸着ユニット３は移動する。
【０００９】
また、走行可能状態となった側の吸着ユニット３のシリンダ機構６を収縮させ、走行手段１０を構造物表面８から後退させて隔離させる。さらに真空ポンプやエゼクタ等の減圧源により円筒形部材４と構造物表面８との間に負圧空間９を形成させ、吸着ユニット３を構造物表面８に密着させ、固着される。
【００１０】
次に、移動してない側の吸着ユニット３の走行手段１０をシリンダ機構６により押し出すことにより構造物表面８に密接させ走行可能状態にする。走行可能状態となった側の吸着ユニット３はシリンダ機構２を収縮することにより移動する。これらの動作を繰り返すことにより、両吸着ユニット３、３は交互に間欠的に移動し、構造物の表面に沿って移動可能な装置１全体はシリンダ機構２の伸縮方向に移動することができる。
【００１１】
また、対をなすシリンダ機構２の伸縮ストローク量に差をつければ伸縮方向の移動みならず旋回移動をすることができ、任意の方向への移動が可能となる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
補修対象構造物表面の検査、補修例として、原子炉内構造物であるシュラウドの溶接部近傍で発生する応力腐食割れを検査し、レーザ溶接による補修を施工するような溶接機がある。
【００１３】
従来、この溶接機では原子炉上部に移動式の台車を設置し、この台車からワイヤ等の吊設手段で溶接機を吊り下げて台車の移動によって施工部へ接近させて補修工事をしていた。
【００１４】
しかし、この補修方法ではシュラウド外面の様にジェットポンプが全周に配置された狭隘な場所や、特に溶接機を吊り降ろした後、前後左右への移動が必要な入り組んだ場所への接近ができないという問題があった。
【００１５】
そこで、構造物の表面に沿って移動可能な作業ロボット装置を利用することが考えられるが、次の問題がある。
【００１６】
シュラウド外周面側にジェットポンプが全周に複数個配置された狭隘な場所や屈曲部の補修検査では、作業ロボットを吊り降ろしただけではシュラウド外周面上に作業ロボットを配置できない。すなわち、補修対象構造物表面が不連続であるため、作業ロボットが検査補修箇所まで移動できない。
【００１７】
作業ロボットをワイヤ等の吊設手段で吊り降ろし補修対象構造物表面に配置できたとしても作業ロボットの移動によりワイヤが弛み補修対象構造物と干渉する恐れがある。このため、移動範囲が制限される。
【００１８】
作業ロボットが移動中に補修対象構造物表面から脱落した場合や狭隘部に入り込んだ場合に作業ロボットの回収が不可能となる。
【００１９】
作業ロボットの走行性、操作性あるいは狭隘部への接近性等が不十分であると作業性が悪く、作業時間が長くなり工期の増加につながる。特に原子炉内環境では作業環境が悪く、作業時間が長くなると、作業者の被爆量が増加する恐れがあり、人体に悪影響を及ぼす。
【００２０】
本発明は上述した従来の事情に対処するためになされたものであり、補修対象構造物、具体的には炉内構造物の外表面、例えばジェットポンプが配置されたシュラウド外周面側の狭隘な場所、環境での作業を可能とする構造物表面の補修検査システムを提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る構造物表面の補修検査システムは、上述した課題を解決するために、検査対象である構造物の上方に設置されたホイストと、このホイストによって上下駆動されるロープの下部に接続される作業ロボットと、この作業ロボットよりも上部でロープを案内する移動可能な支援装置とを有し、この作業ロボット及び支援装置は前記構造物の表面に吸着するそれぞれ複数の吸着脚と、これらの吸着脚を伸縮駆動する作動シリンダと、前記吸着脚を構成する吸着パッドの内部に、前記構造物の表面に進退可能に設けられて前記吸着脚の吸着力を減じて走行可能状態とするローラと、前記作業ロボットおよび支援装置にそれぞれ推進力を発生させる水中推進機構を備え、前記支援装置は作業ロボットを上下駆動する前記ロープを案内する案内ガイドを備え、前記作業ロボットは検査手段を備えたことを特徴とするものである。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る構造物表面の補修検査システムの実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００３０】
図１は、本発明に係る構造物表面の補修検査システムの実施の形態を示す構成図である。
【００３１】
この構造物表面の補修検査システム２０は補修対象構造物として、例えば原子炉内構造物であるシュラウド２１の外表面側を補修検査する装置に適用した例を示す。
【００３２】
作業エリアである原子炉建屋内のオペレーションフロア２２上には制御盤２３、液圧ポンプ２４およびテンション式巻取装置２５が設置される。テンション式巻取装置２５からホースおよびケーブル２６が一定の張力で繰り出され、ホースおよびケーブル２６の先には自走支援装置２７を介して検査補修機である作業ロボットとしての補修検査ロボット２８が接続される。また、制御盤２３ではホースおよびケーブル２６を利用して自走支援装置２７と補修検査ロボット２８の移動量、移動方向および傾斜を遠隔操作により制御できる。
【００３３】
一方、オペレーションフロア２２上には支持構造物である移動可能な燃料交換機２９が設けられ、この燃料交換機２９にはホイスト３０が設置される。ホイスト３０には落下防止装置３１が設けられており、この落下防止装置３１を介してワイヤ３２が繰り出される。ワイヤ３２の先もホースおよびケーブル２６と同様に自走支援装置２７を介して補修検査ロボット２８に接続される。落下防止装置３１は補修検査ロボット２８と自走支援装置２７を下降させた際、荷重を検知してワイヤ３２をロックさせる機能を有する。
【００３４】
原子炉圧力容器３３の内部には円筒状のシュラウド２１が設置され流体である炉水３４で満たされる。またシュラウド２１は上部胴３６と中間部胴３５と図示しない下部胴とを備え、シュラウド２１外周側に、シュラウド２１と原子炉圧力容器３３の間にアニュラス部３７が形成される。アニュラス部３７にはジェットポンプ３８が周方向に複数台設置されるが、原子炉方位０度と１８０度の部分には設置されていない。
【００３５】
シュラウド２１と原子炉圧力容器３３の間のアニュラス部３７に沿ってジェットポンプ３８が設置される一方、これらジェットポンプ３８が設置されていない部分に自走支援装置２７と補修検査ロボット２８が設置される。自走支援装置２７と補修検査ロボット２８は燃料交換機２９に設置されたホイスト３０およびワイヤ３２にて吊り降ろされる。シュラウド２１の上部胴３６の外径は中間部胴３５の外径より大きいので、燃料交換機２９に設置されたホイスト３０およびワイヤ３２にて吊り降ろしただけでは補修検査ロボット２８を中間部胴３５付近に沿って移動させること困難である。
【００３６】
補修検査ロボット２８には炉水３４を吸引して、ジェット水として排出し炉水３４中で推進力を得る推進機能とシュラウド２１の外表面に吸着する機能を有する。これら両機能により炉水３４を利用して発生した推進力にて補修検査ロボット２８を中間部胴３５に接近させ、吸着機能により中間部胴３５の表面に吸着させる。自走支援装置２７も同様の手段で中間部胴３５に吸着させる。
【００３７】
このようにしてアニュラス部３４のシュラウド２１の中間部胴３５表面に吸着した補修検査ロボット２８を補修検査を実施する箇所、例えば、中間部胴３５の水平溶接線部分に沿って移動させ溶接等の補修作業を実施する。
【００３８】
図２は図１に示す自走支援装置２７と補修検査ロボット２８の構成を示す平面図であり、図３は図２に示す補修検査ロボット２８の側面図である。
【００３９】
ワイヤ３２とホースおよびケーブル２６の先には、自走支援装置２７を経由して補修検査ロボット２８が接続される。ボディ４０の長手方向両側の側面のワイヤ３２接続側とワイヤ３２と非接続側の４箇所には伸縮機能および吸着機能を有する吸着脚４１が配置される。またボディ４０の中央にも、吸着脚４１取付用の孔があり、この取付孔に吸着脚４１が設けられる。
【００４０】
さらに、ボディ４０の自走支援装置２７側には吊り耳４２が、ボディ４０の例えばほぼ中央には傾斜角検出器４３が、またボディ４０の別の部位にはシュラウド２１の外表面を補修する補修手段としてのレーザ溶接機４４と、シュラウド２１の外表面を検査する検査手段としての水中カメラ４５が配置される。また、吊り耳４２には対をなすアクチュエータとしての作動シリンダ４７で構成した遠隔吊具４６が着脱自在に装着される。
【００４１】
ワイヤ３２は、この遠隔吊具４６に接続される。また、遠隔吊具４６が具備する作動シリンダ４７を遠隔作動させることでワイヤ３２を吊り耳４２に着脱させることができる。
【００４２】
補修検査ロボット２８は吸着脚４１の吸着機能と伸縮機能によりシュラウド２１の外表面に吸着され、かつシュラウド２１の外表面に沿って移動することができる。さらに、レーザ溶接機４４と水中カメラ４５により検査および補修作業を実施することができる。また、ワイヤ３２とホースおよびケーブル２６は弛まないよう自走支援装置２７により定位置に保持される。
【００４３】
図４は補修検査ロボット２８に備えられる吸着脚４１の平面図であり、図５は図４に示す吸着脚４１の断面図である。
【００４４】
吸着脚４１は、液圧シリンダ５０と吸引機構５１が作動ロッド５２の片端に固定された取付金具５３で接続された構成である。作動ロッド５２は液圧シリンダ５０の作動により往復ストロークされる例えばピストンロッドで構成される。
【００４５】
ボディ４０の長手方向側面の４つの吸着脚４１では、液圧シリンダ５０の伸縮方向がボディ幅方向、例えば図４および図５において左右方向になる向きで、液圧シリンダ５０は、補修検査ロボット２８に取り付けられる。ボディ４０の中央の吸着脚４１はワイヤ３２接続側が吸引機構５１、非接続側が液圧シリンダ５０となる向きで、補修検査ロボット２８の取付孔に接続される。ボディ４０の中央の吸着脚４１の向きは、逆であっても、あるいは吸着脚４１を並設したものでもよい。
【００４６】
また吸引機構５１には吸着力調整機構５４が接続される。吸引機構５１は吸着盤としての逆皿状、吸盤状の吸着パッド５５とこの吸着パッド５５に吸着力を発生させる吸引手段としてのエゼクタ５６で構成される。このエゼクタ５６で吸引力を発生することによりシュラウド外表面５７と吸着パッド５５との間に負圧空間５８が形成される。この負圧空間５８の負圧力により吸着パッド５５をシュラウド外表面５７に吸着させることができる。すなわち吸着脚４１をシュラウド外表面５７上に固定し、不動の固着状態とすることができる。また、吸引機構５１は吸着パッド５５の内面を経由して炉水３４が通過するよう配管経路を具備する。さらに、エゼクタ５６は吸着パッド５５が吸着する面と直角方向に設置された排気口からジェット水を噴出し推進力を得る推進機能を有する。
【００４７】
吸着力を調整する吸着力調整機構５４は、吸着パッド５５の中央凸側に配置された作動シリンダ５９と、作動シリンダ５９から吸着パッド５５の中央内を貫通させたロッド６０を具備する。ロッド６０先端には軸押さえ６１が接続され、軸押さえ６１にはローラ６２を回転自在に軸支した支軸６３が支持される。吸着パッド５５がシュラウド外表面５７に吸着するときは、作動シリンダ５９は動作ストロークの上限収納位置側にされ、ローラ６２は吸着パッド５５の接触面とほぼ同一位置にある。これはローラ６２が吸着パッド５５を押し上げて吸着力を低下させないようにするためである。また、作動シリンダ５９を伸長させてローラ６２を押し出すことによりシュラウド外表面５７と吸着パッド５５との摩擦力を減少させ吸着脚４１をシュラウド外表面５７上で走行可能状態とすることができる。
【００４８】
また、液圧シリンダ５０にはリニアゲージ６４が具備され、伸縮量を制御する際に利用される。
【００４９】
次に、補修検査ロボット２８の制御方法について、図１乃至図５を用いて説明する。
【００５０】
図４および図５に示す液圧シリンダ５０のリニアゲージ６４により吸着脚４１の動作量を図１に示す制御盤２３にて確認、調整することができる。また、吸着脚４１の吸着タイミングを図１に示す制御盤２３にてプログラマブルコントローラ等によるタイミング発生機能で制御することができる。さらに図２に示す補修検査ロボット２８に具備された傾斜角検出器４３により傾斜量を電圧変換させることができる。この出力を図１に示す制御盤２３にて一定値に制御することで姿勢制御ができる。
【００５１】
図６は図２に示す自走支援装置２７の平面図であり、図７は図６に示す自走支援装置２７の側面図である。
【００５２】
自走支援装置２７は、補修検査ロボット２８の走行移動をアシストするアシスト機である。
【００５３】
自走支援装置２７は、吸着力調整機構７０を設けた２個の吸着機構７１を対をなす２つの伸縮機構７２により連結した構成である。吸着機構７１は吸着パッド７３と吸引手段としてのエゼクタ７４で構成される。
【００５４】
さらに吸着パッド７３には取付座７５が設けられる。伸縮機構７２は作動シリンダ７６の両端に球面付きロッド７７の球面側を接続した構成である。一方、球面付きロッド７７の固定側は吸着パッド７３の取付座７５に接続される。
【００５５】
また、対をなす２つの伸縮機構７２には支軸７８が設けられる。支軸７８には軸受け７９で回転自在に支持された案内ガイド８０が設けられる。さらに支軸７８にはフレーム８１が固定される。このフレーム８１には支軸８２で回転自在に支持された押えローラ８３が設けられる。この案内ガイド８０と押えローラ８３の間にホースおよびケーブル２６とワイヤ３２が挟持される。
【００５６】
自走支援装置２７は、吸着力調整機構７０と吸着機構７１により補修検査ロボット２８と同様にシュラウド２１の外表面に吸着し、走行可能状態あるいは不動の固着状態とすることができる。また、伸縮機構７２によりシュラウド外表面５７に沿って移動することが可能である。さらにシュラウド外表面５７以外では、エゼクタ７４が炉水３４中で発生する推進力により原子炉圧力容器の炉水３４内を遊泳しつつ移動することができる。
【００５７】
次に補修検査ロボット２８の移動方法ついて説明する。
【００５８】
まず、アニュラス部３７のジェットポンプ３８が設置されていない部分に自走支援装置２７と補修検査ロボット２８が吊設される。次にエゼクタ７４が発生する推進力により自走支援装置２７がシュラウド２１の中間部胴３６に接近し吸着機構７１により補修目的となる位置より上部のシュラウド２１の外表面に吸着する。そして、補修検査ロボット２８が自走支援装置２７と同様な手段で自走支援装置２７よりも下部の補修検査すべき位置付近に吸着する。このとき全ての吸着脚４１の液圧シリンダ５０は収縮した状態にしておく。
【００５９】
次に補修検査ロボット２８は吸着脚４１により、シュラウド外表面５７に沿って補修検査すべき位置に移動させる。補修検査ロボット２８のシュラウド外表面５７に沿った移動方法について説明する。
【００６０】
補修検査ロボット２８をシュラウド外表面５７の円周方向、例えばボディ４０の幅方向に移動する場合は、まず、ボディ４０の長手方向側面の４つの吸着脚４１のうち移動方向側の２つの吸着脚４１とボディ４０の中央の吸着脚４１の走行手段である５つのローラ６２を押し出すことにより、走行可能状態になるまで吸着力を低下させる。そして、ボディ４０の長手方向側面の４つの吸着脚４１に備えられる液圧シリンダ５０を伸張させ移動方向側とボディ４０の中央の３つの吸着脚４１を走行移動させる。その後、移動方向側とボディ４０の中央の３つの吸着脚４１のローラ６２を引き上げて、吸着脚４１とシュラウド外表面５７とで囲まれる空間を負圧にし、吸着脚４１が固定され不動の固着状態になるまで吸着力を増加させる。
【００６１】
次に、移動方向と反対側の吸着脚４１のローラ６２を押し出すことにより、走行可能状態になるまで吸着力を低下させる。そして、ボディ４０の長手方向側面の４つの吸着脚４１に備えられる液圧シリンダ５０を収縮させ移動方向と反対側の吸着脚４１を走行移動させる。その後、移動方向と反対側の吸着脚４１のローラ６２を引き上げて、吸着脚４１とシュラウド外表面５７とで囲まれる空間を負圧にし、吸着脚４１が固定され不動の固着状態になるまで吸着力を増加させる。
【００６２】
この動作を繰り返すことによりシュラウド外表面５７の円周方向に補修検査ロボット２８を間欠的に走行移動させることができる。
【００６３】
補修検査ロボット２８をシュラウド外表面５７の下方に移動させる場合は、まず、ボディ４０の長手方向側面の４つの吸着脚４１の走行手段としての、４箇所のローラ６２が走行可能状態になるまで押し出し、シュラウド外表面５７に接触させる。
【００６４】
そして、ボディ４０の中央の吸着脚４１に備えられる液圧シリンダ５０を作動させて伸張させ、ボディ４０の長手方向側面の４つの吸着脚４１をシュラウド外表面５７の下方へ走行移動させる。その後、ボディ４０の長手方向側面の４つの吸着脚４１のローラ６２を引き上げることにより、吸着脚４１をシュラウド外表面５７に吸着、固定させ不動の固着状態にする。
【００６５】
次に、ボディ４０の中央の吸着脚４１のローラ６２を押し出すことにより、走行可能状態になるまで吸着力を低下させる。そして、ボディ４０の中央の吸着脚４１に備えた液圧シリンダ５０を収縮させボディ４０の中央の吸着脚４１を走行移動させる。その後、ボディ４０の中央の吸着脚４１のローラ６２を引き上げることにより、補修検査ロボット２８は下方位置に固着され、不動の固着状態になる。
【００６６】
この動作を繰り返すことによりシュラウド外表面５７の下方向に補修検査ロボット２８を間欠的に走行移動させることができる。
【００６７】
補修検査ロボット２８をシュラウド外表面５７の上方向に移動する場合は、例えば、まず、ボディ４０の中央の吸着脚４１のローラ６２を押し出すことにより、走行可能状態になるまで吸着力を低下させ、ローラ６２を走行可能にセットする。そして、ボディ４０の中央の吸着脚４１に備えられた液圧シリンダ５０を伸張させボディ４０の中央の吸着脚４１を走行移動させる。その後、ボディ４０の中央の吸着脚４１のローラ６２を引き上げることにより、不動の固着状態になるまで吸着力を増加させる。
【００６８】
次に、ボディ４０の長手方向側面の４つの吸着脚４１のローラ６２を押し出すことにより、走行可能状態になるまで吸着力を低下させ、各ローラを走行可能にセットする。そして、ボディ４０の中央の吸着脚４１に備えられた液圧シリンダ５０を収縮させ、各ローラ６２を転動させ、ボディ４０の長手方向側面の４つの吸着脚４１を走行移動させる。その後、ボディ４０の長手方向側面の４つの吸着脚４１のローラ６２を引き上げることにより、不動の固着状態になるまで吸着力を増加させる。
【００６９】
この動作を繰り返すことによりシュラウド外表面５７の上方向に補修検査ロボット２８を間欠的に走行移動させることができる。
【００７０】
また、ボディ４０の長手方向側面の４つの吸着脚４１に備えられた液圧シリンダ５０の伸縮ストロークを変化させることで斜め方向への移動あるいは補修検査ロボット２８の向きを変化させることも可能である。
【００７１】
次に補修検査ロボット２８の補修検査方法ついて説明する。
【００７２】
補修検査ロボット２８を補修検査すべき位置に移動させた後、補修検査ロボット２８に設けられた水中カメラ４５により、補修検査部を検査する。検査の結果補修が必要である場合、補修検査ロボット２８に設けられたレーザ溶接機４４で溶接を実施し補修作業を行う。
【００７３】
補修作業が終了すると、さらに水中カメラ４５により、補修後の部位を検査し施工状況を確認する。補修後の補修部位の検査が終了すると次に補修検査すべき位置に補修検査ロボット２８は移動せしめられる。
【００７４】
このように、補修検査ロボット２８は移動と補修検査を繰り返すことによりシュラウド２１の外表面の必要な補修検査作業を実施することができる。
【００７５】
図８は自走支援装置２７と補修検査ロボット２８の変形例を示す平面図であり、図９は図８の補修検査ロボット２８の側面図である。
【００７６】
補修検査ロボット２８には、ボディ４０の中央とボディ４０の長手方向側面のワイヤ３２接続側に２つの吸着脚４１が配置される。さらに、ボディ４０の長手方向側面のワイヤ３２と非接続側に、旋回吸着機構として旋回吸着脚９０が２つ配置される。その他は図２および図３と同様にボディ４０の例えばほぼ中央に傾斜角検出器４３、自走支援装置２７側に吊り耳４２が配置される。また、吊り耳４２には対をなす作動シリンダ４７で構成した遠隔吊具４６が着脱自在に装着される。この遠隔吊具４６に自走支援装置２７を経由してホースおよびケーブル２６とワイヤ３２が接続されることにより補修検査ロボット２８が吊設される。
【００７７】
この変形例では任意に旋回吸着脚９０を旋回させることにより、吸着脚４１で走行移動する場合よりも少ない動作で斜め方向への走行移動や旋回移動することができる。
【００７８】
図１０は図８に示す旋回吸着脚９０の平面図であり、図１１は図１０に示す旋回吸着脚９０の側面図である。
【００７９】
旋回吸着脚９０は吸着脚４１の構成部品である液圧シリンダ５０に旋回駆動機構９１を接続した構成である。旋回駆動機構９１は補修検査ロボット２８に取り付けられる。旋回駆動機構９１は、モータ９２を配置した凹型のボディー９３にフレーム９４の凸部が勘合された構成である。フレーム９４は吸着脚４１の液圧シリンダ５０の固定側に接続される。モータ９２の出力軸にはギア９５が接続され、このギア９５と噛み合うように、フレーム９４の凸部には支軸９６でギア９７が回転自在に支持される。
【００８０】
旋回駆動機構９１は、そのモータ９２の回転力をギア９７により伝達し吸着脚４１を旋回させることができる。
【００８１】
また、図８および図９において、旋回吸着脚９０を補修検査ロボット２８のボディ４０の長手方向側面のワイヤ３２接続側に装備すれば、吸着脚４１が装備された場合よりさらに少ない動作で斜め方向への走行移動や旋回移動ができるのみならず、旋回吸着脚９０を旋回させ補修検査ロボット２８のワイヤ３２接続側とワイヤ３２と非接続側に移動すれば、補修検査ロボット２８の幅を狭くすることができる。このため、狭隘部の接近性が向上するばかりでなく吸着時の姿勢を安定したものにでき、施工部の状態を至近距離から検査し補修工事を行うことができる。
【００８２】
本発明に係る構造物表面の補修検査システムにおいては、補修対象構造物、具体的には炉内構造物の外表面、例えばジェットポンプが配置されたシュラウド外周面側の狭隘な場所でも、補修検査作業を実施する補修検査ロボットを吸着機構と伸縮機構により補修対象構造物表面に沿って移動させることが可能であるため、補修対象構造物の補修検査作業が可能である。
【００８３】
また、ワイヤ、ロープ等の吊設手段による補修検査ロボットの吊り降ろしだけでは直接接近できないような屈曲部位、狭隘部位であっても、水等の液体中であればワイヤ、ロープの可動範囲に制限されること無く補修検査ロボット内蔵のエゼクタにより発生する排水ジェット推進力によって補修対象構造物の表面に接近することができる。
【００８４】
また、補修検査ロボットの旋回吸着脚により吸着させた状態で壁面上を旋回移動することが可能であるばかりでなく、任意に吸着脚を旋回させることにより少ない動作でストローク走行することができる。
【００８５】
また、補修検査ロボットの吸着脚は液圧シリンダに具備されたリニアゲージにより動作量を制御盤にて確認、調整することができ、吸着タイミングをプログラマブルコントローラ等によるタイミング発生機能で制御することができる。このほか補修検査ロボットには姿勢を検知する傾斜角検出器が具備され、傾斜量を電圧変換させることができる。この出力を一定値に制御することで任意の位置決め精度が向上する。さらに旋回軸を有した旋回吸着脚を制御すれば補修検査ロボットの素早い姿勢制御が可能となる。
【００８６】
また、自走支援装置が、補修検査ロボットと併走して構造物表面に静止した状態を維持することにより、補修検査ロボットが移動中に構造物表面から離れ下降した場合でも、ホイストと落下防止装置により瞬時に停止させることができる。更に狭隘部に入り込んでも回収が可能となる。自走支援装置は起動性がすぐれ支援機としての機能もあるため補修検査ロボットの起動性が向上する。
【００８７】
自走支援装置から繰り出されるワイヤ、ケーブル及びホースは、一定の張力で弛むことがないため補修対象あるいは他の構造物に干渉せず安定走行できる。このため、狭隘部への接近性が向上し、補修検査ロボットに搭載した水中カメラ等の検査手段やレーザ溶接機等の補修手段のみを駆動させて補修検査作業を行うことが可能となる。これは作業時間の短縮にもつながる。
【００８８】
また、装置にＴＶカメラ等の検査手段を具備により、至近距離から施工部の目視確認が作業エリア内で可能となるため、レーザ溶接等の補修前後に補修作業の施工の要否、施工条件の決定を行うことができる。このため、工期短縮が可能である。作業時間が短縮されると、電磁波が発生する原子炉内のような場所での作業では作業員の作業時間が短縮され、被爆低減につながる。
【００８９】
【発明の効果】
本発明に係る構造物表面の補修検査システムにおいては、補修対象構造物、具体的には炉内構造物の外表面、例えばジェットポンプが配置されたシュラウド外周面側の狭隘な場所でも、補修検査作業を実施する作業ロボットを、その上部でロープを介して移動可能な支援装置により補修対象構造物表面に沿って移動させることが可能であるため、補修対象構造物の補修検査作業が可能であり、支援装置から繰り出されるロープは一定の張力で緩むことがないため補修対象あるいは他の構造物に干渉せず安定走行させることができ、ロープによる作業ロボットの吊り降ろしだけでは直接接近できない屈曲部位、狭隘部位にスムーズにアクセスして補修検査作業を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る構造物表面の補修検査システムの実施の形態を示す構成図。
【図２】図１に示す自走支援装置と補修検査ロボットの構成を示す平面図。
【図３】図２に示す補修検査ロボットの側面図。
【図４】補修検査ロボットに備えられる吸着脚の平面図。
【図５】図４に示す吸着脚の断面図。
【図６】図２に示す自走支援装置の平面図。
【図７】図６に示す自走支援装置の側面図。
【図８】自走支援装置と補修検査ロボットの変形例を示す平面図。
【図９】図８の補修検査ロボットの側面図。
【図１０】図８に示す旋回吸着脚の平面図。
【図１１】図１０に示す旋回吸着脚の側面図。
【図１２】従来の構造物の表面に沿って移動可能な補修検査装置を示す平面図。
【図１３】図１２で示す構造物の表面に沿って移動可能な補修検査装置に備えられる吸着ユニットの断面図。
【符号の説明】
２０ 構造物表面の補修検査システム
２１ シュラウド
２２ オペレーションフロア
２３ 制御盤
２４ 液圧ポンプ
２５ テンション式巻取装置
２６ ホースおよびケーブル
２７ 自走支援装置
２８ 補修検査ロボット
２９ 燃料交換機
３０ ホイスト
３１ 落下防止装置
３２ ワイヤ
３３ 原子炉圧力容器
３４ 炉水
３５ 中間部胴
３６ 上部胴
３７ アニュラス部
３８ ジェットポンプ
４０ ボディ
４１ 吸着脚
４２ 吊り耳
４３ 傾斜角検出器
４４ レーザ溶接機
４５ 水中カメラ
４６ 遠隔吊具
４７ 作動シリンダ
５０ 液圧シリンダ
５１ 吸引機構
５２ 作動ロッド
５３ 取付金具
５４ 吸着力調整機構
５５ 吸着パッド
５６ エゼクタ
５７ シュラウド外表面
５８ 負圧空間
５９ 作動シリンダ
６０ ロッド
６１ 軸押さえ
６２ ローラ
６３ 支軸
６４ リニアゲージ
７０ 吸着力調整機構
７１ 吸着機構
７２ 伸縮機構
７３ 吸着パッド
７４ エゼクタ
７５ 取付座
７６ 作動シリンダ
７７ 球面付きロッド
７８ 支軸
７９ 軸受け
８０ 案内ガイド
８１ フレーム
８２ 支軸
８３ ローラ
９０ 旋回吸着脚
９１ 旋回駆動機構
９２ モータ
９３ ボディー
９４ フレーム
９５ ギア
９６ 支軸
９７ ギア
Claims (1)
- 検査対象である構造物の上方に設置されたホイストと、このホイストによって上下駆動されるロープの下部に接続される作業ロボットと、この作業ロボットよりも上部でロープを案内する移動可能な支援装置とを有し、
この作業ロボット及び支援装置は前記構造物の表面に吸着するそれぞれ複数の吸着脚と、これらの吸着脚を伸縮駆動する作動シリンダと、前記吸着脚を構成する吸着パッドの内部に、前記構造物の表面に進退可能に設けられて前記吸着脚の吸着力を減じて走行可能状態とするローラと、前記作業ロボットおよび支援装置にそれぞれ推進力を発生させる水中推進機構を備え、
前記支援装置は作業ロボットを上下駆動する前記ロープを案内する案内ガイドを備え、前記作業ロボットは検査手段を備えたことを特徴とする構造物表面の補修検査システム。
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