JP2738751B2 - 走行制御装置 - Google Patents

走行制御装置

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JP2738751B2 JP1242102A JP24210289A JP2738751B2 JP 2738751 B2 JP2738751 B2 JP 2738751B2 JP 1242102 A JP1242102 A JP 1242102A JP 24210289 A JP24210289 A JP 24210289A JP 2738751 B2 JP2738751 B2 JP 2738751B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、金属製の容器上に吸着して走行する走行体
の走行制御に係わり、特に定められた走行ラインに倣
い、かつ姿勢を制御しながら容器上を縦横に走行する走
行体の走行制御に関する。
〔従来の技術〕
従来の装置は、特開昭51−95888号に記載のように少
なくとも3個の音響センサを使い、三角測量法によつて
走行体の位置を測定し、これに基ずいて走行させる。ま
た走行体の姿勢は、1個の振子式の傾斜角センサで走行
体の姿勢を検出する。
さらに特開昭60−102580号は、長手軌道を走行する走
行体と、壁面上を走行する別の走行体との距離を音響で
検出し、また方位を光で検出し、これにより走行制御を
する。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術を、例えば圧力容器溶接部の検査に適用
する場合、いずれの方法も走行の基準ラインとなる溶接
部を直接検出していない。したがつて走行体の位置から
勘算した溶接部と実際の溶接部の位置が異なり、本来の
検査範囲から外れて検査をする可能性があつた。また従
来技術では走行体の位置を計算する時間が必要であるた
め、得られる信号が間欠になり、走行体を良好に走行制
御することは難しい。さらに走行体の姿勢を精度良く制
御することは配慮されていなかつた。
本発明は、走行の基準となる走行ライン(例えば溶接
部)を検出しながらこれに倣つて走行させるとともに、
この検出信号が得られない間はこれに代る連続的な信号
を得ることにより、この信号を基準にして走行させ、本
来の走行ラインに倣つて走行体を正確に走行させる走行
制御をすることを目的にしている。さらに合わせてその
姿勢も精度良く制御することを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、走行ラインを検出し、これに基ずいて走
行体を走行制御するとともに、この信号が得られない間
はこの信号に代えて、容器の周方向の場合は液位検出信
号、また容器の上下方向の場合はレーザビーム検出信号
をそれぞれの走行基準として走行体を走行制御するとと
もにその姿勢を制御することにより、達成される。
〔作用〕
容器上を走行する走行体に搭載した溶接部検出センサ
(容器の母材部と溶接部の金属粒界の差を利用)で溶接
部を検出し、これをナビゲーシヨンとして走行体を走行
させる。しかしながら金属粒界の差が小さく検出信号が
得られない個所もあるので、この個所はこれに代えて他
の信号をナビゲーシヨンとして利用する。すなわち容器
の周方向の場合は溶接部に相当する高さを走行体に搭載
した圧力センサにより液位を検出し、この信号により走
行制御する。また容器の上下方向の場合は溶接線上にレ
ーザビームを配置し、走行体に搭載した受光ラインセン
サでこのレーザビームを検出し、これに倣うように走行
制御する。また走行体の姿勢を傾斜角センサで検出し、
前記走行制御と組み合わせて姿勢制御も行なう。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を添付の図面により詳細に説
明する。
第1図は原子炉圧力容器を適用の対象にした例で、圧
力容器2の外周に熱遮蔽体3と放射線遮蔽体4が設置さ
れ、この圧力容器2の外面に磁気吸着して走行する検査
装置10と、この検査装置10とケーブル11を介して接続さ
れて周方向の溶接部5と上下方向の溶接部6倣つて走行
制御させるための制御装置12と、溶接部5,6に代えて液
位を走行ラインにするための基準液面器13、半導体レー
ザ発信器14から構成される。
検査は、圧力容器2の溶接部5,6とその両側の一定範
囲を検査基準に基づいて超音波探触子を走査する。しか
しながら圧力容器2と熱遮蔽体3の空間は狭く検査員が
接近できないので、検査の度に検査装置10を遠隔操作で
溶接部5,6に沿つて走行させ、自動的に検査をする。こ
の検査を効率的に行なうためには溶接部5,6を検出し、
これをナビゲーシヨンにして検査装置10を走行させる必
要がある。また検査装置10を圧力容器2に装着できるの
は圧力容器2の上下の開口部であるため、第2図に示す
ように検査装置10を上部の溶接部6に取り付け、両側の
磁気吸着するクローラ21B,21Cのそれぞれに内蔵して各
々を独立駆動できるモータ(図示せず)で正転(前進回
転)し、溶接部6に沿つて走行させる。この走行は、単
なる移動だけの場合と調音波探触子ヘツド24をアーム23
に沿つて走査することを交えた探傷状態の場合がある。
この上下方向の溶接部6と周方向の溶接部5B,5Cの交点
7でクローラ21Bを逆転(後進回転)、クローラ21Cを正
転させて検査装置10を溶接部5B方向に旋回し、溶接部5B
に倣つて走行させる。あるいはクローラ21Bを正転、ク
ローラ21Cを逆転させて検査装置10を溶接部5C方向に旋
回し、溶接部5Cに倣つて走行させる。検査装置10を戻す
場合も同様で、周溶接部5B(5C)に倣つて交点7まで逆
走させ、交点7でクローラ21Bを正転(5C方向の場合は
逆転)、クローラ21Cを逆転(5C方向の場合は正転)さ
せて旋回し、再び溶接部6に倣つて逆走させ、取り付け
位置まで戻す。
他方、下部の溶接部6D上に取り付けた検査装置10D
は、クローラ21B,21Cを正転させて上方向に溶接部6Dに
沿つて走行させる。周方向の溶接部5B,5Cとの交点7
(交点は第1図に示すように複数個所ある)で、前記し
た上部に取り付けた場合と同様に左右のクローラ21B,21
Cをそれぞれ異なる方向に回転させて旋回し、溶接部5B
あるいは溶接部5Cに倣つてそれぞれの方向に走行させ
る。第1図に示す圧力容器2の溶接部5,6の構成例で
は、周方向の溶接部5からさらに上下方向の溶接部5に
走行させる場合もある。検査装置10を戻す場合も上部取
付けの場合と同様な手段で下部の取り付け位置まで逆走
させる。
以上のように検査装置10を溶接部5,6に沿つて方向を
変えながら正確に走行させるためには、溶接部倣い制
御、姿勢制御が必要である。
先ず溶接部倣い制御方式について詳細に説明する。第
3図は検査装置10の平面図でホルダ22に溶接部6を検出
する溶接部検出センサ25が配置してあり、圧力容器外面
に押し付けられて溶接部6に向けて超音波(表面波)を
送信し、金属粒界の差によつて反射してきた反射波を受
信し、その伝播時間から検査装置10と溶接部6の距離を
検出する。この信号はケーブル11を介して第1図の制御
装置12に送られる。また制御装置12からクローラ21B,21
Cの各々のモータに駆動制御信号を送り、検査装置10を
操舵し、所定の位置に倣つて走行される。しかしながら
溶接部5,6は、溶接施工後焼きなまし作業をして金属粒
界の差を小さくしているため、その検出が困難な個所も
ある。そこでこの検出信号が得られない個所は、この間
を別の信号によつて検査装置10を走行制御する。
上下方向の溶接部6の場合は、第1図に示すように半
導体レーザ発信器14を圧力容器2表面に取り付け、溶接
部6にそつてレーザビームを発信させておき、第3図に
示す検査装置10のケース20に取り付けた受光用ラインセ
ンサ26で検出し、この信号をケーブルを介して制御装置
12に送信する。制御装置12で基準値と比較し、これに基
づいた駆動制御信号を検査装置10に送信して、クローラ
21B,21Cの回転速度を変更する。例えば第3図からクロ
ーラ21B,21Cのいずれかを減速するとその減速したクロ
ーラ側に蛇行し、クローラ21B,21Cのいずれかを増速す
るとその増速したクローラ側と反対の方向に蛇行する。
他方、周方向の溶接部5の場合は、第1図に示す基準
液面器13チユーブ15を介して検査装置10に搭載した圧力
センサ(図示せず)と導通させ、基準液面からの圧力差
(液位)から検査装置10の高さを検出する(特開昭58−
129357号で公知)。溶接部5の高さは図面から分かるの
で、この高さを制御装置12に基準値として設定すれば、
これに基づいて検査装置10を走行制御できる。
これらレーザビーム方式、液位方式とも溶接部5,6を
相対的に検出するものであるから、これだけで走行制御
すると圧力容器2の設置誤差などにより実際の溶接部5,
6から外れる可能性がある。そこで前記した溶接部5,6を
表面波で直接検出した信号が得られた場合には、この信
号によつて走行制御する。またこの信号と前記したレー
ザビーム方式、液位方式からの相対的な信号が異なつて
いる場合は、この位置(高さ)信号を溶接部検出信号に
よる位置に修正する。
この処理手順を周方向の溶接部5について表すと第4
図になる。溶接部を検出し、検査装置10がこれに倣つて
走行するように両クローラを加減速して走行制御する。
ここで溶接部5を検出した溶接部の位置と液位から検出
した溶接部位置とを比較し、異なつていれば液位から検
出した溶接位置を修正する。溶接部5を検出できない場
合は、液位から検出した相対的な溶接部位置信号によつ
て倣い走行制御する。さらに合わせて検査装置10の姿勢
を検出し、その溶接部5の方向になるように姿勢を制御
する。この場合溶接部から逸脱する可能性があるので、
逸脱している場合は再び溶接部5の倣い制御をする。他
方、上下方向の溶接部6の場合も同様の処理方法で、第
4図の液面信号に替えて、レーザビームを受光ラインセ
ンサで検出した信号で倣い制御をする。
検査装置10の姿勢制御は、溶接部5,6に倣つて走行す
る場合と、溶接部5,6間を移動するため方向変換する場
合に必要である。第3図の検査装置10に傾斜角センサ3
0,33を搭載し、振り子31,34によつて重力方向からの傾
きを検出する。傾斜角センサ30は、分解能は低いが360
度の範囲が検出可能である。これに対して、傾斜角セン
サ33は、検出範囲は、例えば±10度と狭いが高分解能で
ある。溶接部5,6に沿つて走行する場合は、傾斜角セン
サ33を固定した状態にし、この傾斜角センサ33からの信
号で走行制御する。方向変換時は、傾斜角センサ33を重
力に応じて回転自在に動くようにしておき、傾斜角セン
サ30で走行方向を検出し、この信号で傾斜角センサ33を
走行方向ごとに固定板32に固定する。すなわち固定板32
の溝39は、検査装置10の直進方向及びこれと直交した4
方向に配置してあり、固定板32の中心を回転自在に取り
付けた傾斜角センサ33を溶接部5,6の上下,左右方向ご
とにこの溝で位置決めする。
この傾斜角センサ33の取り付け機構を側面からの部分
断面図で示すと第5図になる。検査装置10のケース20に
取り付けた固定板32のV字状の溝39から傾斜角センサ33
を離した状態にすると、傾斜角センサ33はホルダ38を介
してベアリング37で回転自在に支持されているので、振
り子34により重力に従つて回転する。したがつて検査装
置10を旋回させ、目的の方向であることを傾斜角センサ
30の信号(例えば右回りで、上下方向を0、180度、左
右方向を90,270度と定める)で確認した後、エアシリン
ダ35を動作させてシャフト36を縮めて円筒状の傾斜角セ
ンサ33をV字状の溝39に押し込んだ状態(33A)に位置
決めする。この場合傾斜角センサ30の信号に誤差があつ
ても溝39のテーパ面によつて傾斜角センサ33は強制的に
溝39に倣うようになり、傾斜角センサ33を検査装置10所
定の角度に正確に位置決めできる。
上記の検査装置10を旋回させる場合の処理手順を第6
図に示す。まず検査装置10の姿勢、旋回方向などのパラ
メータを読み込み、これに基づいて旋回動作をする。A
センサ(傾斜角センサ30)で姿勢を検出し、所定範囲の
角度まで旋回する。次にAセンサからの角度信号により
Bセンサ(傾斜角センサ33)を固定板に固定し、Bセン
サからの信号により目的の角度に姿勢制御する。さらに
溶接部5あるいは溶接部6の所定の位置にあるかを溶接
部5,6検出信号(あるいはこの相対的な信号)から判断
して所定の位置になるように走行制御する。このように
検査装置10を所定の位置、姿勢になるように繰り返し制
御する。この後、この溶接部に沿つて走行あるいは探傷
動作をする。戻る場合の旋回動作も同様な操作手順によ
り、取り付け位置まで戻す。
上記した圧力容器2の検査をする場合、探傷位置の同
定などから検査装置10の位置を正確に検出する必要があ
る。このため特願平1−23893号に記載のように位置検
出は、表面波を利用して定点と検査装置間の距離を伝播
時間から求める方式、またクローラの回転数から距離を
求める方式を適用する。
以上の実施例によれば次のような効果がある。
(a)検査装置の溶接部倣い走行制御において溶接部を
検出できない間でも、これに代えて周方向が液位、上下
方向がレーザビームを検出した信号を利用することによ
り、溶接部の倣い走行制御ができる。
(b)溶接部を検出した位置信号により、液位検出信
号、レーザビーム検出信号からの位置を修正するので位
置信号の精度が向上し、溶接部倣い走行制御の性能も向
上する。
(c)溶接部倣い制御と姿勢制御とを併用するため、高
性能の走行制御ができる。
(d)検査装置の方向変換時も、検査装置の姿勢ととも
に溶接部も検出、倣い制御をするので、スタート位置か
ら確実に走行ラインに倣つて走行できる。
(e)広角度(360度)、低分解能の傾斜角センサ30と
狭角度、高分解能の傾斜角センサ33とを組み合わせ、走
行方向ごとに傾斜角センサ33を位置決めすることによ
り、必要最小限の角度情報量を高精度で得ることができ
る。したがつて、傾斜角センサ30,33を安価にできる
し、カウンタ、メモリなどの容量も少なくできる。
〔発明の効果〕
請求項1の発明によれば、溶接部を検出できない間が
あつても、これに代えて液位検出信号、レーザビーム検
出信号を用いて縦横の溶接線沿いの走行制御を継続する
ことができる。
請求項2の発明によれば、壁面に吸着して走行する走
行体の角度情報を第1と第2の傾斜角センサを組み合わ
せて高精度に検出することができるので、少ないセンサ
で高精度な走行体の姿勢制御ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、原子炉圧力容器ならびに本発明の構成を示す
斜視図、第2図は、容器垂壁面上の検査装置の動作を示
す平面図、第3図は、検査装置の平面図、第4図は、容
器周方向の走行制御の流れ図、第5図は、傾斜角センサ
33の構成を示す測断面図、第6図は、検査装置を方向転
換する場合の制御流れ図である。 2……圧力容器、5,6……溶接部、10……検査装置、12
……制御装置、13……基準液面器、14……半導体レーザ
発信器、21B,21C……クローラ、25……溶接部検出セン
サ、26……受光用ラインセンサ、30,33……傾斜角セン
サ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高久 和夫 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式 会社日立製作所日立工場内 (72)発明者 佐々木 典 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式 会社日立製作所日立工場内 (56)参考文献 特開 昭63−222983(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】検査装置を装備して容器表面に吸着して走
    行する走行体に溶接部検出センサと、傾斜角検出センサ
    と、位置検出センサと、上下方向の溶接線に沿って発射
    されたレーザビームを検出するレーザビーム検出センサ
    と、及び液位検出センサと具備し、通常の上下、周方向
    の走行は、前記溶接部検出センサから得られた溶接部検
    出信号により、上下、周方向の溶接部に倣って前記走行
    体を走行させると共に前記位置検出センサからの位置検
    出信号と前記傾斜角検出センサからの傾斜角信号に基い
    て前記走行体の位置と姿勢を所定の値に制御する手段
    と、上下方向走行において前記溶接部検出信号が得られ
    ない場合に、この信号に替えた前記レーザビーム検出セ
    ンサからのレーザビーム検出信号に基いて前記レーザビ
    ームに倣って前記走行体を走行させると共に前記位置検
    出信号、傾斜角信号に基いて前記走行体の位置と姿勢を
    所定の値に制御する手段と、他方、周方向において前記
    溶接部検出信号が得られない場合に、この信号に替えて
    前記液位検出センサからの液位検出信号に基いて所定の
    液位に倣って前記走行体を走行させると共に前記位置検
    出信号、傾斜角信号に基いて前記走行体の位置と姿勢を
    所定の値に制御する手段と、を具備したことを特徴とす
    る走行制御装置。
  2. 【請求項2】壁面に吸着した走行体の全方向の姿勢を検
    出する第1の傾斜角センサと、前記走行体の限られた方
    向の姿勢を高分解能で検出する第2の傾斜角センサとを
    前記走行体に搭載し、前記第1の傾斜角センサからの信
    号に応じて前記第2の傾斜角センサを固定あるいは重力
    による回転自在のいずれかの状態に選択でき、前記走行
    体の走行制御時は走行方向に応じて前記第2の傾斜角セ
    ンサを前記走行体に所定角度で固定し、前記第2の傾斜
    角センサからの角度情報により前記走行体の姿勢を制御
    することを特徴とする走行制御装置。
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