JP2019206040A - 芯合わせ機構、及び、当該芯合わせ機構を備える作業装置 - Google Patents

Abstract

【課題】形状及びサイズの仕様が複数存在するパイプに対しても、芯合わせの容易化を実現する。【解決手段】芯合わせ機構１０は、被作業対象物に設けられた対象側パイプ９１の軸芯９１ｃｎに自身の軸芯１１ｃｎの位置が合わされる機構側パイプ１１と、機構側パイプの軸芯から等距離の位置に放射状に配置された複数本の爪部材１２と、機構側パイプを保持するとともに、それぞれの爪部材を回動自在に保持する保持部１３と、保持部を摺動自在に保持するスライド機構１５と、を備えている。それぞれの爪部材は、対象側パイプの内部に挿入される先端部２１と、対象側パイプの端面に対向配置される後端部２２と、を有している。それぞれの爪部材の先端部と後端部とは、側面視でＬ字型に配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、芯合わせ機構、及び、当該芯合わせ機構を備える作業装置に関する。

例えば、原子力発電所等の原子力発電設備の熱交換器には、複数の伝熱管が設けられている。各伝熱管は、原子力発電設備の稼働に伴って、摩耗したり損傷したりする。そのため、任意のタイミングで各伝熱管の外部や内部の検査が行われる。その際に、伝熱管の内部検査を行うために、個々の伝熱管の孔に検査プローブが挿入される。一般に、検査プローブの挿入作業は、作業者の人手で行われている。しかしながら、検査プローブの挿入作業は、作業者の負担を軽減するために、機械的な手段で効率よく行うことが要望されている。

機械的な手段で検査プローブの挿入作業を行うことを検討した場合に、伝熱管に検査プローブの通路となるパイプを接続して、そのパイプを介して検査プローブを挿入する作業装置が考えられる。このような作業装置では、作業装置に設けられたパイプの軸芯の位置と伝熱管の軸芯の位置とを合わせる芯合わせを行う必要がある。

なお、芯合わせに関連する技術としては、例えば、特許文献１乃至特許文献３に記載されたものがある。
特許文献１には、自動車のオートマチックトランスミッションの油圧制御装置に適用される調心機能付きコネクタに関する技術が記載されている。
また、特許文献２には、自動車等のモジュール部品の紐付け時に用いられる自動調芯機能を備えたコネクタに関する技術が記載されている。
また、特許文献３には、電気機器の電気接続に用いられるコネクタの接続構造に関連し、特に自動車等に搭載するモジュール化したインストルメントパネルに装着されるセルフロケートコネクタに関する技術が記載されている。

特開２０１５−２０１４０５号公報 特開２００６−２４４９６９号公報 特開２００３−２７２７６４号公報

原子力発電設備の熱交換器に設けられている伝熱管は、形状及びサイズの仕様が複数存在する。これに対し、特許文献１乃至特許文献３に記載された従来技術は、形状及びサイズの仕様が単一なコネクタ同士の芯合わせに関するものであり、形状及びサイズの仕様が複数存在する物品に対して芯合わせを行うことを想定したものではない。そのため、従来技術は、形状及びサイズの仕様が複数存在するパイプに対しても、芯合わせの容易化を実現することが要望されていた。

本発明は、前記した課題を解決するためになされたものであり、形状及びサイズの仕様が複数存在するパイプに対しても、芯合わせの容易化を実現する芯合わせ機構、及び、当該芯合わせ機構を備える作業装置を提供することを主な目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、芯合わせ機構であって、被作業対象物に設けられた対象側パイプの軸芯に自身の軸芯の位置が合わされる機構側パイプと、前記機構側パイプの軸芯から等距離の位置に放射状に配置された複数本の爪部材と、前記機構側パイプを保持するとともに、それぞれの前記爪部材を回動自在に保持する保持部と、前記保持部を摺動自在に保持するスライド機構と、を備え、それぞれの前記爪部材は、前記対象側パイプの内部に挿入される先端部と、前記対象側パイプの端面に対向配置される後端部と、を有し、それぞれの前記爪部材の前記先端部と前記後端部とは、側面視でＬ字型に配置されている構成とする。
その他の手段は、後記する。

本発明によれば、形状及びサイズの仕様が複数存在するパイプに対しても、芯合わせの容易化を実現することができる。

実施形態１に係る芯合わせ機構、及び、当該芯合わせ機構を備える作業装置の斜視図である。 実施形態１に係る芯合わせ機構、及び、被作業対象物に設けられた対象側パイプの側面図である。 対象側パイプの内部検査に用いる検査プローブの正面図である。 実施形態１に係る芯合わせ機構の機構側パイプの正面図である。 対象側パイプの正面図である。 検査プローブの正面図である。 機構側パイプの正面図である。 対象側パイプの正面図である。 実施形態１に係る芯合わせ機構の動作を示す概略図（１）である。 実施形態１に係る芯合わせ機構の動作を示す概略図（２）である。 実施形態２に係る芯合わせ機構の斜視図である。 実施形態２に係る芯合わせ機構の側面図である。 変形例に係る芯合わせ機構の主要部の側面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態（以下、「本実施形態」と称する）について詳細に説明する。なお、各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。

［実施形態１］
＜芯合わせ機構と作業装置の概略構成＞
以下、図１及び図２を参照して、本実施形態１に係る芯合わせ機構１０とその芯合わせ機構１０を備える作業装置１の概略構成について説明する。図１は、本実施形態１に係る芯合わせ機構１０、及び、当該芯合わせ機構１０を備える作業装置１の斜視図である。図２は、芯合わせ機構１０、及び、被作業対象物９９に設けられた対象側パイプ９１の側面図である。なお、対象側パイプ９１は、形状及びサイズの仕様が複数存在するパイプである。

図１に示すように、作業装置１は、芯合わせ機構１０と、検査装置６０と、検査プローブ６１と、を備えている。

作業装置１は、芯合わせ機構１０を用いて所望の作業を行う装置である。ここでは、作業装置１が対象側パイプ９１の内部の傷を探知する探傷検査を行うものとして説明する。
芯合わせ機構１０は、自身に設けられた機構側パイプ１１の軸芯の位置と被作業対象物９９（図２参照）に設けられた対象側パイプ９１の軸芯の位置とを合わせる芯合わせを行う機構である。
検査装置６０は、被作業対象物９９（図２参照）の検査（例えば、被作業対象物９９に設けられた対象側パイプ９１の内部の探傷検査）を行う装置である。
検査プローブ６１は、対象側パイプ９１（図２参照）の検査データを取得する装置である。

ここでは、被作業対象物９９（図２参照）が原子力発電所等の原子力発電設備に設置された熱交換器であるものとして説明する。また、対象側パイプ９１（図２参照）が熱交換器に設けられた伝熱管であるものとして説明する。また、機構側パイプ１１が対象側パイプ９１の内部に挿入される検査プローブ６１を通すためのパイプであるものとして説明する。また、検査プローブ６１が超音波発振機による超音波を対象側パイプ９１にあててその反響信号を検査データとして取得するものとして説明する。

図２に示すように、芯合わせ機構１０は、自身に設けられた機構側パイプ１１を、被作業対象物９９に設けられた対象側パイプ９１に対向配置し、機構側パイプ１１と対象側パイプ９１との芯合わせを行う。なお、図２では、各爪部材１２が開いた状態（つまり、複数の爪部材１２の各先端部２１が離間した状態）で示されている。しかしながら、例えば、図５Ａに示すように、機構側パイプ１１と対象側パイプ９１とが離間した状態では、各爪部材１２は、閉じた状態（つまり、複数の爪部材１２の各先端部２１が近接した状態）になっている。

機構側パイプ１１と対象側パイプ９１との芯合わせが行われると、検査プローブ６１（図１参照）が機構側パイプ１１の中を通って対象側パイプ９１の中に送り込まれる。その際に、検査プローブ６１は、機構側パイプ１１の後端側から機構側パイプ１１の中に送り込まれ、機構側パイプ１１の先端側を通って対象側パイプ９１の中に送り込まれる。ここでは、機構側パイプ１１の先端側が対象側パイプ９１の端部に対向される側であるものとして説明する。

図１に示すように、検査装置６０と検査プローブ６１とは、折り曲げ自在なケーブルを介して電気的に接続されている。検査プローブ６１は、対象側パイプ９１（図２参照）に挿入されると、超音波を対象側パイプ９１（図２参照）にあててその反響信号を検査データとして取得する。そして、検査プローブ６１は、取得された検査データを出力信号として検査装置６０に出力する。

なお、検査プローブ６１は、超音波発振機に加え、対象側パイプ９１（図２参照）の内部を撮像する撮像素子を有する構成であってもよい。この場合に、検査プローブ６１は、超音波発振機による超音波の反響信号に加えて撮像素子による撮像画像も検査データとして取得し、これらを出力信号として検査装置６０に出力する。

検査装置６０は、検査プローブ６１から出力される出力信号（検査データ）を受信して記憶する記憶手段として機能する。そして、検査装置６０は、記憶された出力信号（検査データ）に基づいて、対象側パイプ９１（図２参照）の内部の状態を検査する。ただし、検査は、検査装置６０ではなく、図示せぬ別の装置に行わせるようにしてもよい。この場合に、検査装置６０に記憶された出力信号（検査データ）が図示せぬ別の装置に提供され、図示せぬ別の装置は提供された出力信号に基づいて対象側パイプ９１（図２参照）の内部の状態を検査する。

＜芯合わせ機構の詳細な構成＞
以下、図１、図２、並びに、図３Ａ乃至図３Ｃを参照して、芯合わせ機構１０の詳細な構成について説明する。図３Ａは、検査プローブ６１の正面図である。図３Ｂは、機構側パイプ１１の正面図である。図３Ｃは、対象側パイプ９１の正面図である。

図１及び図２に示すように、芯合わせ機構１０は、機構側パイプ１１と、複数本（本実施形態では、３本）の爪部材１２と、保持部１３と、バネ１４と、スライド機構１５と、エアシリンダ１６と、を備えている。

機構側パイプ１１は、対象側パイプ９１の軸芯９１ｃｎ（図２及び図３Ｃ参照）に自身の軸芯１１ｃｎ（図２及び図３Ｂ参照）の位置が合わされる作業装置１のパイプである。
爪部材１２は、対象側パイプ９１の端部に係合する部材である。
保持部１３は、機構側パイプ１１を保持するとともに、それぞれの爪部材１２を回動自在に保持する部位である。

バネ１４は、爪部材１２を機構側パイプ１１の軸芯１１ｃｎ（図２及び図３Ｂ参照）の方向（図５Ａに示す矢印Ａ１０の方向）に付勢する第１付勢手段である。
スライド機構１５は、保持部１３を摺動自在に保持する機構である。
エアシリンダ１６は、保持部１３とスライド機構１５とを対象側パイプ９１の方向（図５Ｂに示す白抜き矢印Ａ１１の方向）に付勢する第２付勢手段である。

機構側パイプ１１の内部には、軸方向１１ａｘ（図２参照）に延在する貫通孔１１ｈｏが形成されている（図１、図２、及び図３Ｂ参照）。本実施形態では、貫通孔１１ｈｏの断面形状は、円形状を呈している。機構側パイプ１１の軸芯１１ｃｎは、貫通孔１１ｈｏの中心を通っている（図２及び図３Ｂ参照）。

なお、対象側パイプ９１の内部には、軸方向に延在する貫通孔９１ｈｏが形成されている（図２及び図３Ｃ参照）。本実施形態では、貫通孔９１ｈｏの断面形状は、円形状を呈している。対象側パイプ９１の軸芯９１ｃｎは、貫通孔９１ｈｏの中心を通っている（図２及び図３Ｃ参照）。

複数本（本実施形態では、３本）の爪部材１２は、機構側パイプ１１の軸芯１１ｃｎから等距離の位置に放射状に配置されている（図３Ｂ参照）。各爪部材１２は、好ましくは、機構側パイプ１１の軸芯１１ｃｎを中心にして、等間隔な角度で配置されているとよい。本実施形態では、爪部材１２の数が３本であるので、図３Ｂに示すように、各爪部材１２は、１２０°の間隔で配置されている。爪部材１２の数が３本以上である場合に、爪部材１２は、対象側パイプ９１の貫通孔９１ｈｏに好適に係合することができる。なお、爪部材１２の数が４本以上である場合に、爪部材１２は、貫通孔９１ｈｏの断面形状が四角形や五角形等の多角形状になっている、対象側パイプ９１の貫通孔９１ｈｏにも係合することができる。

それぞれの爪部材１２は、対象側パイプ９１の内部に挿入される先端部２１と、対象側パイプ９１の端面９１ｅｎ（図２参照）に対向配置される後端部２２と、を有している（図１、図２、及び図３Ｂ参照）。それぞれの爪部材１２の先端部２１と後端部２２とは、側面視でＬ字型に配置されている（図１及び図２参照）。つまり、それぞれの爪部材１２は、側面視でＬ字型の形状を呈している。

それぞれの爪部材１２は、機構側パイプ１１の先端部に軸方向１１ａｘ（図２参照）に延びるように形成された切欠き部１１ｃｔの中に自身の先端部２１が挿入されるように、配置されている（図１及び図２参照）。それぞれの爪部材１２は、後記する保持筒部３２の内部に設けられた軸部２３で回動自在に保持されている（図１及び図２参照）。図３Ｂに示すように、各爪部材１２の先端部２１の内周面と外周面は、好ましくは、機構側パイプ１１の軸芯１１ｃｎを中心にして、円弧状に形成されているとよい。

保持部１３は、保持板部３１と、保持筒部３２と、を有している（図１及び図２参照）。
保持板部３１は、保持筒部３２とともに機構側パイプ１１を保持する板状の部位である。
保持筒部３２は、機構側パイプ１１を保持する筒状の部位である。

スライド機構１５は、第１方向スライド機構４１と、第２方向スライド機構４２と、を有している（図１及び図２参照）。
第１方向スライド機構４１は、機構側パイプ１１の軸方向１１ａｘ（図２参照）に直交する平面において、任意の第１方向に、保持部１３の保持板部３１を摺動自在に保持している。
第２方向スライド機構４２は、機構側パイプ１１の軸方向１１ａｘ（図２参照）に直交する平面において、第１方向と直交する第２方向に、第１方向スライド機構４１を摺動自在に保持している。

スライド機構１５は、第１方向スライド機構４１と第２方向スライド機構４２とが独立して作動することにより、機構側パイプ１１の軸方向１１ａｘ（図２参照）に直交する平面上の全方向に保持部１３を摺動自在に保持している。

前記したバネ１４（第１付勢手段）は、常時、爪部材１２を機構側パイプ１１の軸芯１１ｃｎの方向に付勢している。つまり、バネ１４は、先端部２１が機構側パイプ１１の軸芯１１ｃｎに近づくように、それぞれの爪部材１２を付勢している。

一方、前記したエアシリンダ１６（第２付勢手段）は、作業者が作動操作を行っていない場合に、未作動の状態（保持部１３とスライド機構１５とを付勢しない状態）になっている。そして、エアシリンダ１６（第２付勢手段）は、作業者が作動操作を行ったときに、作動して、保持部１３とスライド機構１５とを対象側パイプ９１の方向に付勢する。

ただし、芯合わせ機構１０は、バネ１４の代わりに、他の付勢手段（例えば、空気圧や油圧等で爪部材１２を付勢する付勢手段）を用いるようにしてもよい。また、芯合わせ機構１０は、エアシリンダ１６の代わりに、他の付勢手段（例えば、油圧やバネ圧等で保持部１３とスライド機構１５とを付勢する付勢手段）を用いるようにしてもよい。

ところで、芯合わせ機構１０は、機構側パイプ１１と対象側パイプ９１との芯合わせを行う際に、以下の２つの条件を満たす必要がある。
（１−ａ）図５Ｂに示すように、爪部材１２の後端部２２が対象側パイプ９１の端面９１ｅｎに当接するという条件。
（１−ｂ）図５Ｂに示すように、爪部材１２の先端部２１が対象側パイプ９１の貫通孔９１ｈｏの中に挿入するという条件。

上記した２つの条件を満たすために、芯合わせ機構１０は、以下の式（１）の関係を満たしている（図３Ｂ及び図３Ｃ参照）。
ＲＮａ１＞ＲＴｇ≧ＲＮａ２ …（１）

ここで、「ＲＮａ１」と「ＲＴｇ」と「ＲＮａ２」とは、それぞれ、以下のように定義されたものである。
図３Ｂに示すように、「ＲＮａ１」は、軸方向視で、機構側パイプ１１の軸芯１１ｃｎから爪部材１２の後端部２２の外端までの半径を表している。
図３Ｃに示すように、「ＲＴｇ」は、軸方向視で、対象側パイプ９１の軸芯９１ｃｎから内壁面までの半径を表している。
図３Ｂに示すように、「ＲＮａ２」は、軸方向視で、機構側パイプ１１の軸芯１１ｃｎから爪部材１２の先端部２１の外壁面までの半径を表している。

さらに、芯合わせ機構１０は、検査プローブ６１を機構側パイプ１１の貫通孔１１ｈｏの中を通して対象側パイプ９１の貫通孔９１ｈｏの中に送り込む際に、以下の２つの条件を満たす必要がある。
（２−ａ）図５Ｂに示すように、検査プローブ６１が機構側パイプ１１の貫通孔１１ｈｏの中を通るという条件。
（２−ｂ）図５Ｂに示すように、検査プローブ６１が各爪部材１２の間を通るという条件。

上記した２つの条件を満たすために、芯合わせ機構１０は、さらに、以下の式（２）の関係を満たしている（図３Ａ乃至図３Ｃ参照）。
ＲＮａ１＞ＲＴｇ≧ＲＮａ２＞ＲＳｙ≒ＲＮａ３＞ＲＰｒ …（２）

ここで、「ＲＳｙ」と「ＲＮａ３」と「ＲＰｒ」とは、それぞれ、以下のように定義されたものである。
図３Ｂに示すように、「ＲＳｙ」は、軸方向視で、機構側パイプ１１の軸芯１１ｃｎから機構側パイプ１１の内壁面までの半径を表している。
図３Ｂに示すように、「ＲＮａ３」は、軸方向視で、機構側パイプ１１の軸芯１１ｃｎから爪部材１２の先端部２１の内壁面までの半径を表している。
図３Ａに示すように、「ＲＰｒ」は、軸方向視で、検査プローブ６１の軸芯６１ｃｎから検査プローブ６１の外壁面までの半径を表している。

なお、図３Ｂに示すように、「ＲＮａ２」は、「ＲＳｙ」よりも大きい。また、「ＲＮａ２」は、「ＲＮａ３」よりも大きい。また、「ＲＳｙ」と「ＲＮａ３」とは、ほぼ同じ大きさである。「ＲＳｙ」と「ＲＮａ３」とは、「ＲＰｒ（図３Ａ参照）」よりも大きければ、設計次第で、「ＲＳｙ」を「ＲＮａ３」よりも若干大きくすることができるし、逆に、「ＲＮａ３」を「ＲＳｙ」よりも若干大きくすることもできる。

＜芯合わせ機構の動作＞
以下、図４Ａ乃至図４Ｃ、並びに、図５Ａ及び図５Ｂを参照して、芯合わせ機構１０の動作について説明する。図４Ａは、検査プローブ６１の正面図である。図４Ｂは、機構側パイプ１１の正面図である。図４Ｃは、対象側パイプ９１（伝熱管）の正面図である。図５Ａ及び図５Ｂは、それぞれ、芯合わせ機構１０の動作を示す概略図である。

図５Ａ及び図５Ｂは、図４Ａ乃至図４Ｃに示すＸ１−Ｘ１線に沿って検査プローブ６１と機構側パイプ１１と対象側パイプ９１とを切断して得られる断面のレイアウトを、バネ１４（図１及び図２参照）を省略して示している。

図５Ａは、機構側パイプ１１の軸芯１１ｃｎの位置と対象側パイプ９１の軸芯９１ｃｎの位置とを合わせる（一致させる）前の状態を示している。図５Ａでは、機構側パイプ１１の軸芯１１ｃｎの位置が対象側パイプ９１の軸芯９１ｃｎの位置から下方向に距離ｔ１だけずれ量としてずれた状態になっている。

一方、図５Ｂは、機構側パイプ１１の軸芯１１ｃｎの位置と対象側パイプ９１の軸芯９１ｃｎの位置とを合わせた（一致させた）後の状態を示している。図５Ｂでは、機構側パイプ１１の軸芯１１ｃｎの位置が対象側パイプ９１の軸芯９１ｃｎの位置と一致した状態になっている。

例えば、対象側パイプ９１の内部の探傷検査を行う場合に、作業者は、芯合わせ機構１０を手で持ち、図５Ａに示すように、爪部材１２の先端部２１を対象側パイプ９１の貫通孔９１ｈｏに対向させる。

このとき、作業者は、機構側パイプ１１の軸方向１１ａｘ（図２参照）が被作業対象物９９の端面に対してほぼ垂直な状態になるように、芯合わせ機構１０を配置する。これにより、作業者は、機構側パイプ１１の軸方向１１ａｘ（図２参照）の向きと対象側パイプ９１の軸方向の向きとをほぼ合わせる。

また、このとき、作業者は、エアシリンダ１６の付勢方向（図５Ｂに示す白抜き矢印Ａ１１の方向）に爪部材１２を移動させるだけで、爪部材１２の先端部２１を対象側パイプ９１の貫通孔９１ｈｏに挿入することができる位置に、芯合わせ機構１０を配置する。その際に、機構側パイプ１１の軸芯１１ｃｎの位置が対象側パイプ９１の軸芯９１ｃｎの位置から多少ずれていてもよい。

なお、このとき、エアシリンダ１６は、作動操作が行われておらず、未作動の状態になっている。つまり、エアシリンダ１６は、保持部１３とスライド機構１５とを付勢しない状態になっている。

図５Ａに示すように、機構側パイプ１１と対象側パイプ９１とが離間した状態において、爪部材１２は、先端部２１が機構側パイプ１１の軸芯１１ｃｎに近づくように、バネ１４（図１及び図２参照）によって付勢されている。そのため、各爪部材１２の先端部２１は、閉じた状態（つまり、複数の爪部材１２の各先端部２１が近接した状態）になっている。また、各爪部材１２の後端部２２は、外端が機構側パイプ１１の先端側に突出した状態（つまり、外端が対象側パイプ９１の端面９１ｅｎの方向に近接した状態）になっている。

このような芯合わせ機構１０は、各爪部材１２の先端部２１が閉じた状態になっている。そのため、芯合わせ機構１０は、形状及びサイズの仕様が複数存在する対象側パイプ９１の貫通孔９１ｈｏの中に各爪部材１２の先端部２１を容易に挿入することができる。

作業者は、爪部材１２の先端部２１を対象側パイプ９１の貫通孔９１ｈｏに対向させた後、エアシリンダ１６を作動させる。

このとき、エアシリンダ１６は、機構側パイプ１１とともに保持部１３とスライド機構１５とを対象側パイプ９１の方向に付勢する。これにより、図５Ｂに示すように、エアシリンダ１６は、機構側パイプ１１とともに保持部１３とスライド機構１５とを白抜き矢印Ａ１１の方向（対象側パイプ９１の方向）に移動させる。

すると、まず、爪部材１２の先端部２１が対象側パイプ９１の貫通孔９１ｈｏに挿入され、その後に、爪部材１２の後端部２２が対象側パイプ９１の端面９１ｅｎに当接する。

エアシリンダ１６の付勢力は、バネ１４（図１及び図２参照）の付勢力よりも大きな値に設定されている。そのため、爪部材１２の後端部２２が対象側パイプ９１の端面９１ｅｎに当接すると、爪部材１２は、バネ１４（図１及び図２参照）の付勢力に抗して、先端部２１が機構側パイプ１１の軸芯１１ｃｎから離間するように、白抜き矢印Ａ１２の方向に回動する。その結果、爪部材１２は、開いた状態（つまり、複数の爪部材１２の各先端部２１が離間した状態）になる。これにより、爪部材１２の後端部２２が対象側パイプ９１の端面９１ｅｎと密着した状態になる。

スライド機構１５は、爪部材１２の先端部２１の貫通孔９１ｈｏへの挿入動作及び爪部材１２の回動動作に従動して、保持部１３を摺動させる。このとき、例えば、スライド機構１５の第２方向スライド機構４２が図５Ａに示す距離（ずれ量）ｔ１を解消するように保持部１３を摺動させる。その結果、第２方向スライド機構４２が白抜き矢印Ａ１３の方向に保持部１３を摺動させる。

なお、仮に、図５Ａに示す状態において、機構側パイプ１１の軸芯１１ｃｎと対象側パイプ９１の軸芯９１ｃｎとの間に横方向（図５Ａの紙面に対して垂直方向）のずれ量があったとする。この場合に、スライド機構１５の第１方向スライド機構４１がそのずれ量を解消するように保持部１３を摺動させる。その結果、第１方向スライド機構４１が横方向（図５Ａの紙面に対して垂直方向）に保持部１３を摺動させる。その際に、第１方向スライド機構４１と第２方向スライド機構４２は、互いに独立して作動する。

芯合わせ機構１０は、スライド機構１５が保持部１３を摺動させることにより、機構側パイプ１１の軸芯１１ｃｎの位置を対象側パイプ９１の軸芯９１ｃｎの位置に合わせること（つまり、一致させること）ができる。なお、位置を合わせる作業は、将来的には、作業者ではなく、ロボットに行わせるようにしてもよい。

この後、作業者は、機構側パイプ１１の後端側から貫通孔１１ｈｏの中に検査プローブ６１を挿入する。そして、作業者は、検査プローブ６１に繋がれたケーブルを押し込んで、白抜き矢印Ａ１４の方向に検査プローブ６１を移動させる。これにより、作業者は、検査プローブ６１を機構側パイプ１１から対象側パイプ９１に送り込む。その結果、検査プローブ６１は、機構側パイプ１１の先端側を通って対象側パイプ９１の貫通孔９１ｈｏの中に進入する。

作業者は、任意のタイミングで、検査装置６０を作動させる。すると、検査装置６０は、検査プローブ６１を作動させて、検査プローブ６１から出力される出力信号を受信して記憶する。そして、検査装置６０は、記憶された出力信号に基づいて、対象側パイプ９１の内部の傷を探知する。このようにして、作業者は、対象側パイプ９１の内部の探傷検査を行う。

作業者は、探傷検査が終了すると、検査プローブ６１に繋がれたケーブルを引き出して、対象側パイプ９１及び機構側パイプ１１から検査プローブ６１を取り出す。この後、作業者は、芯合わせ機構１０を対象側パイプ９１から離間させる。このとき、各爪部材１２は、バネ１４（図１及び図２参照）の付勢力により、図５Ａに示す矢印Ａ１０の方向（軸芯１１ｃｎの方向）に回動する。その結果、図５Ａに示すように、各爪部材１２の先端部２１は、閉じた状態（つまり、複数の爪部材１２の各先端部２１が近接した状態）に戻る。

係る構成において、芯合わせ機構１０は、先端部２１が開閉する複数の爪部材１２を機構側パイプ１１の先端側に有している。また、芯合わせ機構１０は、機構側パイプ１１を保持する保持部１３を摺動自在に保持するスライド機構１５を有している。

このような芯合わせ機構１０は、対象側パイプ９１の近くに機構側パイプ１１を配置して、エアシリンダ１６を作動させるだけで、機構側パイプ１１の軸芯１１ｃｎの位置と対象側パイプ９１の軸芯９１ｃｎの位置とを自動的に合わせる（一致させる）ことができる。そのため、芯合わせ機構１０は、形状及びサイズの仕様が複数存在する対象側パイプ９１に対しても、芯合わせの容易化を実現することができる。

以上の通り、本実施形態１に係る芯合わせ機構１０によれば、形状及びサイズの仕様が複数存在する対象側パイプ９１に対しても、芯合わせの容易化を実現することができる。

［実施形態２］
実施形態１に係る芯合わせ機構１０（図１参照）は、機構側パイプ１１の軸方向の向きと対象側パイプ９１の軸方向の向きとの間にずれがある状態で芯合わせを行った場合に、芯合わせを良好に行うことができない可能性がある。

これに対し、本実施形態２では、機構側パイプ１１の軸方向の向きと対象側パイプ９１の軸方向の向きとの間にずれがある状態で芯合わせを行った場合であっても、芯合わせを良好に行うことができる芯合わせ機構１０Ａを提供する。

以下、図６及び図７を参照して、本実施形態２に係る芯合わせ機構１０Ａの構成について説明する。図６は、本実施形態２に係る芯合わせ機構１０Ａの斜視図である。図７は、芯合わせ機構１０Ａの側面図である。

図６及び図７に示すように、本実施形態２に係る芯合わせ機構１０Ａは、実施形態１に係る芯合わせ機構１０（図１及び図２参照）と比較すると、保持部１３の代わりに、保持部１３Ａを備えている点で相違している。

保持部１３Ａは、実施形態１の保持部１３（図１及び図２参照）と比較すると、以下の点で相違している。
（１）保持部１３Ａは、実施形態１の保持板部３１の代わりに、第１保持板部１３１ａと第２保持板部１３１ｂとで構成された保持板部１３１を有している。
（２）保持部１３Ａは、第１保持板部１３１ａと第２保持板部１３１ｂとを回動可能に連結する角度可動部１３２を有している。

保持板部１３１は、実施形態１の保持板部３１とほぼ同じ形状を呈している。保持板部１３１は、上部側が第１保持板部１３１ａで構成され、下部側が第２保持板部１３１ｂで構成されている。

角度可動部１３２は、無負荷の状態で第１保持板部１３１ａが回動しないように、所望の保持力で第１保持板部１３１ａを保持している。

角度可動部１３２は、図７に示す矢印Ｂ１１の方向に、第１保持板部１３１ａを回動させて、第２保持板部１３１ｂに対する第１保持板部１３１ａの傾きを変更することにより、機構側パイプ１１の軸芯１１ｃｎの傾き角度を変更することができる。

芯合わせ機構１０Ａでは、芯合わせが行われると、その際に行われる爪部材１２の先端部２１の貫通孔９１ｈｏへの挿入動作及び爪部材１２の回動動作によって、角度可動部１３２の保持力を超える負荷が爪部材１２に加わる。これにより、第１保持板部１３１ａが回動する。その結果、爪部材１２の後端部２２が対象側パイプ９１の端面９１ｅｎと密着した状態になる。

スライド機構１５は、爪部材１２の先端部２１の貫通孔９１ｈｏへの挿入動作及び爪部材１２の回動動作に加え、第１保持板部１３１ａの回動動作に従動して、保持部１３Ａを摺動させる。

このような芯合わせ機構１０Ａは、角度可動部１３２を持つことで、機構側パイプ１１の軸方向の向きと対象側パイプ９１の軸方向の向きとの間のずれを吸収することができる。そのため、芯合わせ機構１０Ａは、たとえ機構側パイプ１１の軸方向の向きと対象側パイプ９１の軸方向の向きとの間にずれがある状態で芯合わせを行った場合であっても、芯合わせを良好に行うことができる。

以上の通り、本実施形態２に係る芯合わせ機構１０Ａによれば、実施形態１に係る芯合わせ機構１０と同様に、形状及びサイズの仕様が複数存在する対象側パイプ９１に対しても、芯合わせの容易化を実現することができる。
しかも、本実施形態２に係る芯合わせ機構１０Ａによれば、実施形態１に係る芯合わせ機構１０に比べて、機構側パイプ１１の軸方向の向きと対象側パイプ９１の軸方向の向きとの間のずれを吸収することができる。そのため、たとえ機構側パイプ１１の軸方向の向きと対象側パイプ９１の軸方向の向きとの間にずれがある状態で芯合わせを行った場合であっても、芯合わせを良好に行うことができる。

本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施形態の構成の一部を他の構成に置き換えることが可能であり、また、実施形態の構成に他の構成を加えることも可能である。また、各構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

例えば、実施形態１に係る芯合わせ機構１０は、図８に示すように変形することができる。図８は、変形例に係る芯合わせ機構１０の主要部の側面図である。

図８に示す変形例では、保持部１３は、対象側パイプ９１の端面９１ｅｎ（図２参照）に対向する部位に、クッションパーツ１９を有している。クッションパーツ１９は、弾性材で構成されている。なお、実施形態２に係る芯合わせ機構１０Ａも、同様に変形することができる。

変形例に係る芯合わせ機構１０は、芯合わせを行う際に、対象側パイプ９１の端面９１ｅｎ（図２参照）から保持部１３に受ける衝撃をクッションパーツ７で吸収することができる。また、変形例に係る芯合わせ機構１０は、機構側パイプ１１の軸方向の向きと対象側パイプ９１の軸方向の向きとの間のずれをクッションパーツ７で吸収することができる。また、変形例に係る芯合わせ機構１０は、対象側パイプ９１や被作業対象物９９との密着性をクッションパーツ７で向上させることができる。

また、例えば、前記した実施形態では、原子力発電所等の原子力発電設備の熱交換器を被作業対象物９９とし、その熱交換器（被作業対象物９９）に設けられている伝熱管を対象側パイプ９１としている。そして、その伝熱管（対象側パイプ９１）の貫通孔９１ｈｏに検査プローブ６１を挿入するために芯合わせ機構１０，１０Ａが用いられている。しかしながら、芯合わせ機構１０，１０Ａは、対向配置された２つのパイプにおいて、一方の軸芯の位置と他方の軸芯の位置とを合わせるものであれば、このような用途に限定されない。

１ 作業装置
１０，１０Ａ 芯合わせ機構
１１ 機構側パイプ（作業装置のパイプ）
１１ａｘ 軸方向
１１ｃｎ，６１ｃｎ，９１ｃｎ 軸芯
１１ｃｔ 切欠き部
１１ｈｏ 貫通孔
１２ 爪部材（Ｌ字型爪部材）
１３，１３Ａ 保持部
１４ バネ（第１付勢手段）
１５ スライド機構
１６ エアシリンダ（第２付勢手段）
１９ クッションパーツ
２１ 先端部
２２ 後端部
２３ 軸部
３１，１３１ 保持板部
３２ 保持筒部
４１ 第１方向スライド機構
４２ 第２方向スライド機構
６０ 検査装置（記憶手段）
６１ 検査プローブ
９１ 対象側パイプ（伝熱管）
９１ｅｎ 端面
９１ｈｏ 貫通孔
９９ 被作業対象物（熱交換器）
１３１ａ 第１保持板部
１３１ｂ 第２保持板部
１３２ 角度可動部
ＲＮａ１ 機構側パイプの軸芯から爪部材の後端部の外端までの半径
ＲＮａ２ 機構側パイプの軸芯から爪部材の先端部の外壁面までの半径
ＲＮａ３ 機構側パイプの軸芯から爪部材の先端部の内壁面までの半径
ＲＰｒ 検査プローブの軸芯から検査プローブの外壁面までの半径
ＲＳｙ 機構側パイプの軸芯から機構側パイプの内壁面までの半径
ＲＴｇ 対象側パイプの軸芯から対象側パイプの内壁面までの半径

Claims (9)

1. 被作業対象物に設けられた対象側パイプの軸芯に自身の軸芯の位置が合わされる機構側パイプと、
   前記機構側パイプの軸芯から等距離の位置に放射状に配置された複数本の爪部材と、
   前記機構側パイプを保持するとともに、それぞれの前記爪部材を回動自在に保持する保持部と、
   前記保持部を摺動自在に保持するスライド機構と、を備え、
   それぞれの前記爪部材は、前記対象側パイプの内部に挿入される先端部と、前記対象側パイプの端面に対向配置される後端部と、を有し、
   それぞれの前記爪部材の前記先端部と前記後端部とは、側面視でＬ字型に配置されている
   ことを特徴とする芯合わせ機構。
2. 請求項１に記載の芯合わせ機構において、
   前記先端部が前記機構側パイプの軸芯に近づくように、それぞれの前記爪部材を付勢する第１付勢手段と、
   前記保持部と前記スライド機構とを前記対象側パイプの方向に付勢する第２付勢手段と、を備える
   ことを特徴とする芯合わせ機構。
3. 請求項１又は請求項２に記載の芯合わせ機構において、
   軸方向視で、前記機構側パイプの軸芯から前記爪部材の前記後端部の外端までの半径をＲＮａ１とし、前記対象側パイプの軸芯から内壁面までの半径をＲＴｇとし、前記機構側パイプの軸芯から前記爪部材の前記先端部の外壁面までの半径をＲＮａ２とする場合に、以下の式（１）の関係を満たしている
   ことを特徴とする芯合わせ機構。
   ＲＮａ１＞ＲＴｇ≧ＲＮａ２ …（１）
4. 請求項１に記載の芯合わせ機構において、
   前記機構側パイプは、前記対象側パイプの内部に挿入される検査プローブを通すためのパイプであり、
   それぞれの前記爪部材は、前記機構側パイプの先端部に軸方向に延びるように形成された切欠き部の中に自身の前記先端部が挿入されるように、配置されている
   ことを特徴とする芯合わせ機構。
5. 請求項４に記載の芯合わせ機構において、
   軸方向視で、前記機構側パイプの軸芯から前記爪部材の前記後端部の外端までの半径をＲＮａ１とし、前記対象側パイプの軸芯から前記対象側パイプの内壁面までの半径をＲＴｇとし、前記機構側パイプの軸芯から前記爪部材の前記先端部の外壁面までの半径をＲＮａ２とし、前記機構側パイプの軸芯から前記機構側パイプの内壁面までの半径をＲＳｙとし、前記機構側パイプの軸芯から前記爪部材の前記先端部の内壁面までの半径をＲＮａ３とし、前記検査プローブの軸芯から前記検査プローブの外壁面までの半径をＲＰｒとする場合に、以下の式（２）の関係を満たしている
   ことを特徴とする芯合わせ機構。
   ＲＮａ１＞ＲＴｇ≧ＲＮａ２＞ＲＳｙ≒ＲＮａ３＞ＲＰｒ …（２）
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の芯合わせ機構において、
   前記スライド機構は、前記機構側パイプの軸方向に直交する平面上の全方向に前記保持部を摺動自在に保持している
   ことを特徴とする芯合わせ機構。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の芯合わせ機構において、
   前記保持部は、前記機構側パイプの軸芯の傾き角度を変更することが可能な角度可動部を有する
   ことを特徴とする芯合わせ機構。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の芯合わせ機構において、
   前記保持部は、前記対象側パイプの端面に対向する部位にクッションパーツを有する
   ことを特徴とする芯合わせ機構。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の芯合わせ機構と、
   被作業対象物に設けられた対象側パイプの内部に挿入される検査プローブと、
   前記検査プローブから出力される出力信号を記憶する記憶手段と、を備える
   ことを特徴とする作業装置。

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