JP4047260B2 - In-furnace work robot - Google Patents

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Description

本発明は、主に沸騰水型原子炉の炉内で検査、補修等の作業を行う炉内作業ロボットに関する。 The present invention is mainly examined in a furnace of a boiling water reactor, about the furnace working robot for performing work repair or the like.

原子力発電所の圧力容器内部の炉内構造物は、その健全性を維持するために供用期間中溶接部を中心にひび欠陥等の補修、予防保全対策などを必要としている。一般的に行われている作業は、ＴＩＧ溶接、レーザ溶接などの溶接作業、回転ブラシによる磨き作業やＥＤＭ欠陥除去作業、応力改善のためのピーニング作業などである。これらの各種補修・保全作業の多くは、作業員の放射線被爆を低減するために原子炉内に水を満たした状態で行われ、作業環境は水中となる。そこで、水中仕様の遠隔自動型の炉内作業ロボットが多く開発されている（下記特許文献１参照）。   In order to maintain the soundness of the reactor internals of the nuclear power plant pressure vessel, repairs such as cracks and preventive maintenance measures are required mainly at the weld during the service period. Commonly performed operations include welding operations such as TIG welding and laser welding, polishing operations using a rotating brush, EDM defect removal operations, and peening operations for improving stress. Many of these various repairs and maintenance work are performed in a state where the reactor is filled with water in order to reduce the radiation exposure of workers, and the work environment is underwater. Thus, many underwater specifications remote automatic type in-furnace working robots have been developed (see Patent Document 1 below).

一般的にロボットはサーボ駆動系で駆動部を構成しているが、炉内作業ロボットも同様にして、通常は、直動機構も回転機構もＡＣサーボモータ、もしくはＤＣサーボモータで構成されている。すなわち、直動の場合は、モータの回転をラック・ピニオンや、あるいはボールネジ等で直動運動に変更するのが一般的である（下記特許文献２参照）。
特開平０６−３０８２７９号公報 特開平１１−０５２０９０号公報 In general, a robot has a servo drive system that constitutes a drive unit. However, an in-furnace work robot is also typically constructed of an AC servo motor or a DC servo motor for both a linear motion mechanism and a rotation mechanism. . That is, in the case of linear motion, it is common to change the rotation of the motor to linear motion with a rack and pinion or a ball screw (see Patent Document 2 below).
Japanese Patent Laid-Open No. 06-308279 JP-A-11-052090

炉内作業においては、炉内構造物表面からの酸化被膜（クラッド）の剥離や加工紛が発生する場合がある。ボールネジを使用した炉内作業ロボットでは、ボールネジへのごみの混入でナットが固着する危険性があり、カバーや水カーテンなどのごみ混入防止対策を講じる必要がある。一方、ラック・ピニオンによる伝達機構は、ごみによる固着の危険性は少ないものの、バックラッシュが大きく精度が要求される作業では適用困難で適用範囲が限定される。また、ボールネジ、ラック・ピニオンのいずれにしても回転力を直動力に変換する機構であり、伝達ロスや部品点数が多いなどの問題がある。
本発明は、簡易な構成を有し動作精度が高く故障の少ない炉内作業ロボットを提供することを目的とする。 In the in-furnace work, peeling of the oxide film (cladding) from the surface of the in-furnace structure or processing dust may occur. In-furnace working robots that use ball screws have the risk of nuts sticking to the ball screw due to dust, and it is necessary to take measures to prevent dust from entering the cover and water curtain. On the other hand, the transmission mechanism using the rack and pinion has a small risk of sticking due to dust, but is difficult to apply in work requiring high accuracy due to a large backlash and its application range is limited. In addition, any of the ball screw and the rack and pinion is a mechanism for converting the rotational force into direct power, and there are problems such as a large transmission loss and the number of parts.
The present invention aims to provide a small furnace working robot trouble high operating accuracy has a simple configuration.

請求項１の発明は、磁石を縦方向に繋げて構成し円筒状の本体ケース内に垂直に配置されたコアシャフトと、電磁コイルを備え前記コアシャフトの軸方向に駆動される上側および下側の可動子と、前記上側の可動子に一端を接続し他端が原子炉プール上に導かれるワイヤと、前記上側および下側の可動子に回転自在に結合されリンクを形成するアーム装置と、前記アーム装置の先端に取付けられて工具を保持する手首機構とを備え、前記ワイヤを引くことにより前記アーム装置を引伸ばし、前記本体ケースに収納して炉外へ回収可能とした構成とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a core shaft configured by connecting magnets in a vertical direction and vertically disposed in a cylindrical main body case, and an upper side and a lower side that include an electromagnetic coil and are driven in the axial direction of the core shaft. A mover, a wire having one end connected to the upper mover and the other end guided to the reactor pool, and an arm device rotatably coupled to the upper and lower movers to form a link; And a wrist mechanism that is attached to the tip of the arm device and holds a tool. The arm device is stretched by pulling the wire, and is housed in the main body case and can be recovered outside the furnace .

本発明によれば、簡易な構成を有し動作精度が高く故障の少ない炉内作業ロボットを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a small furnace working robot trouble high operating accuracy has a simple configuration.

以下、図面を参照して本発明の第１ないし第３の実施例を説明する。   Hereinafter, first to third embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の第１の実施例を図１−図６を参照して説明する。
図１は、本実施例にかかる炉内作業ロボットの構成を示す図である。図中符号１は作業ロボット本体であり、この作業ロボット本体１においては、炉内に挿入可能なほぼ円筒形の本体ケース１ａ内に昇降装置２によって昇降するアーム装置３が内蔵されている。アーム装置３は長さの等しい２つのリンクアーム３ａ、３ｂを備えてＶ型リンクを形成している。昇降装置２を構成するシャフトモータ４は本体ケース１ａの内部に垂直に配置され、シャフトモータ４には磁気式位置センサ１３が平行して設けられており、上下２つの可動子５ａ、５ｂが装着されている。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of the in-furnace working robot according to the present embodiment. Reference numeral 1 in the figure denotes a work robot main body. In the work robot main body 1, an arm device 3 that is moved up and down by a lifting device 2 is built in a substantially cylindrical main body case 1a that can be inserted into a furnace. The arm device 3 includes two link arms 3a and 3b having the same length to form a V-shaped link. The shaft motor 4 constituting the elevating device 2 is vertically arranged inside the main body case 1a. The shaft motor 4 is provided with a magnetic position sensor 13 in parallel, and two upper and lower movers 5a and 5b are mounted. Has been.

リンクアーム３ａ、３ｂの先端はピン６で結合され、回動自在なＶ型リンクとなっており、ピン６には手首機構７が固定されている。リンクアーム３ａ，３ｂの基端はピン８ａ，８ｂを介して回動自在に可動子５ａ，５ｂに結合されている。また、シャフトモータ４の軸と平行にリニアガイド９を配置し、このリニアガイド９に導かれるガイドテーブル１０ａ，１０ｂを可動子５ａ，５ｂに取り付けて、可動子５ａ，５ｂがシャフトモータ４に接触することなく正確に駆動することができるようになっている。   The distal ends of the link arms 3a and 3b are coupled by a pin 6 to form a rotatable V-shaped link, and a wrist mechanism 7 is fixed to the pin 6. The base ends of the link arms 3a and 3b are coupled to the movable elements 5a and 5b through pins 8a and 8b so as to be rotatable. Further, a linear guide 9 is arranged in parallel with the shaft of the shaft motor 4, guide tables 10 a and 10 b guided to the linear guide 9 are attached to the movable elements 5 a and 5 b, and the movable elements 5 a and 5 b come into contact with the shaft motor 4. So that it can be driven accurately without the need to

シャフトモータ４は、円筒形の永久磁石をＮ極はＮ極同士で、Ｓ極はＳ極同士を接合して一直線に並べ、中心にボルトを通して結合しシャフト状に形成したコアシャフトに円筒形状の電磁コイルからなる可動子５ａ，５ｂを通して一種のリニアモータを形成したものである。シャフトモータ４は同一のシャフト上に、複数の可動子５ａ，５ｂを有し、可動子５ａ，５ｂは別々に駆動・制御することが可能である。このようなシャフトモータ４を本体ケース１ａの中に縦に配置し、２つのリンクアーム３ａ，３ｂで構成されたＶ型リンクの各リンクアーム３ａ，３ｂの基端をこの同一シャフト上の可動子５ａ，５ｂで別々に駆動するように構成されている。双方の可動子５ａ，５ｂを同じ方向に同じ距離、移動することによって昇降運動を実現し、各可動子５ａ，５ｂ間の距離を変えることによってリンクアーム３ａ，３ｂの開き角を変えてアーム装置３の伸縮を実現する。ただし、アーム装置３の伸縮によりアーム装置３ａ，３ｂの先端の手首機構７の姿勢が変化してしまうので、アーム装置３の伸縮位置によらずに任意に手首機構７の姿勢角を維持するためには手首に少なくとも垂直縦振り（チルト軸）の１自由度を有し、これによって任意に手首姿勢角を制御する。   The shaft motor 4 includes cylindrical permanent magnets with N poles that are N poles, S poles that are S poles that are joined together and aligned in a straight line, and are coupled to each other through a bolt at the center to form a cylindrical shaft. A kind of linear motor is formed through movers 5a and 5b made of electromagnetic coils. The shaft motor 4 has a plurality of movers 5a and 5b on the same shaft, and the movers 5a and 5b can be driven and controlled separately. Such a shaft motor 4 is vertically arranged in the main body case 1a, and the base ends of the link arms 3a and 3b of the V-shaped link constituted by the two link arms 3a and 3b are used as movable elements on the same shaft. It is comprised so that it may drive separately by 5a, 5b. By moving both the movable elements 5a and 5b in the same direction by the same distance, the vertical movement is realized, and by changing the distance between the movable elements 5a and 5b, the opening angle of the link arms 3a and 3b is changed to change the arm device. 3 expansion and contraction is realized. However, since the posture of the wrist mechanism 7 at the tip of the arm devices 3a and 3b changes due to the expansion and contraction of the arm device 3, in order to arbitrarily maintain the posture angle of the wrist mechanism 7 regardless of the expansion and contraction position of the arm device 3. Has at least one degree of freedom of vertical vertical swing (tilt axis) on the wrist, thereby arbitrarily controlling the wrist posture angle.

磁気式位置センサ１３の構成は図２に示すようになっている。すなわち、均一なピッチで磁石のＮ極、Ｓ極が並んで積層されているコアシャフト４０に沿って電磁コイルからなるセンサ部４１が設けられている。センサ部４１の移動時に発生する誘導電気信号を誘導式、あるいはインピーダンス変化式などの方法を用いて位置情報に変換、表示する。図２に示すように一つのコアシャフト４０に複数のセンサ部４１を配置することが可能である。図１に示したように、磁気式位置センサ１３のコアシャフト４０をシャフトモータ４の動作軸と平行に配置し、可動子５ａ，５ｂとセンサ部４１を結合し、可動子５ａ，５ｂと共にセンサ部４１が移動するように構成されている。   The configuration of the magnetic position sensor 13 is as shown in FIG. That is, the sensor part 41 which consists of an electromagnetic coil is provided along the core shaft 40 on which the north pole and south pole of a magnet are laminated | stacked along with the uniform pitch. An induced electric signal generated when the sensor unit 41 moves is converted into position information and displayed using a method such as an induction type or an impedance change type. As shown in FIG. 2, a plurality of sensor portions 41 can be arranged on one core shaft 40. As shown in FIG. 1, the core shaft 40 of the magnetic position sensor 13 is arranged in parallel with the operating axis of the shaft motor 4, and the movers 5a and 5b and the sensor unit 41 are coupled together. The part 41 is configured to move.

磁気式位置センサ１３はシャフトモータ４の軌道上の位置を計測し、シャフトモータ４を位置制御、速度制御するために必要な現在位置信号、速度信号を発生する。また、磁気式位置センサ１３は、現在位置を絶対位置で検出することが可能であり、原点位置出しのリミットセンサや、動作限界のインターロック用リミットスイッチの機能も兼ねる。   The magnetic position sensor 13 measures the position of the shaft motor 4 on the track, and generates a current position signal and a speed signal necessary for position control and speed control of the shaft motor 4. Further, the magnetic position sensor 13 can detect the current position as an absolute position, and also functions as a limit sensor for determining the origin position and an interlock limit switch for operating limit.

図３および図４は、リンクアーム３ａ，３ｂの先端の手首機構７への工具類の取り付け装置を示す図である。図３に示すように、遠隔着脱ユニットのメスユニット１５ａは主にテーパ１６、ボールチャック１７およびエアシリンダ１８で構成されている。図４に示すように、遠隔着脱ユニットのオスユニット１５ｂはメスユニット１５ａと嵌合し、空圧駆動あるいは液圧駆動によって着脱可能な構造としている。なお、オスユニット１５ｂは主にプルスタッドボルト１９、テーパシャンク２０およびキー溝２１で構成される。オスユニット１５ｂには各種の検査用機器や補修用工具等の工具２２を取り付けるボルト取合い部を設ける。   3 and 4 are views showing a device for attaching tools to the wrist mechanism 7 at the tips of the link arms 3a and 3b. As shown in FIG. 3, the female unit 15 a of the remote attachment / detachment unit mainly includes a taper 16, a ball chuck 17 and an air cylinder 18. As shown in FIG. 4, the male unit 15b of the remote detachable unit is fitted to the female unit 15a, and is configured to be detachable by pneumatic driving or hydraulic driving. The male unit 15b is mainly composed of a pull stud bolt 19, a taper shank 20, and a key groove 21. The male unit 15b is provided with a bolt coupling portion for attaching a tool 22 such as various inspection devices and repair tools.

本実施例の炉内作業ロボットはこのように、手首機構７に工作機械のツールシャンクをベースとした空圧駆動、あるいは液圧駆動で遠隔着脱するメスユニット１５ａとオスユニット１５ｂを取り付け、各種の工作工具、検査工具を炉内で着脱、交換することができるようになっている。このような構成であるので、工作機械（エンドエフェクタ）の交換が容易であるとともに、ロボットとは別に炉内に搬入することが可能であるので、ロボット本体１とエンドエフェクタの両者の寸法制約が緩和される。   As described above, the in-furnace working robot according to the present embodiment is provided with the female unit 15a and the male unit 15b, which are remotely attached and detached by pneumatic driving or hydraulic driving based on the tool shank of the machine tool, to the wrist mechanism 7. Machine tools and inspection tools can be attached and detached in the furnace. With such a configuration, the machine tool (end effector) can be easily exchanged and can be carried into the furnace separately from the robot. Therefore, there are dimensional constraints on both the robot body 1 and the end effector. Alleviated.

本実施例の炉内作業ロボットを原子炉内に設置した状態を図５に示す。すなわち、アーム装置３の上方のリンクアーム３ａに結合された可動子５ａにインナーワイヤ２５を接続し、このインナーワイヤ２５を包むアウターガイド管２６は炉内作業ロボット内部を通過して上部より外に出し、プール上面の操作エリアまでつながっているため、操作員、あるいは駆動機構によりインナーワイヤ２５を上方向に引くことが可能な構成としている。   FIG. 5 shows a state where the in-reactor working robot of this embodiment is installed in the reactor. That is, the inner wire 25 is connected to the mover 5a coupled to the link arm 3a above the arm device 3, and the outer guide tube 26 that wraps the inner wire 25 passes through the inside of the in-furnace work robot and goes outside from the upper part. Since it is connected to the operation area on the upper surface of the pool, the inner wire 25 can be pulled upward by an operator or a drive mechanism.

シャフトモータ４は無励磁時には推力が発生せず、現在位置を保持することができない。従って、シャフトモータ４のサーボオフ時や過負荷発生時は、サーボ電流が止まり、２つの可動子５ａ，５ｂは最下端まで落下し、リンクアーム３ａ，３ｂは最も飛び出した状態になる。しかしながら上記のような構成にすることにより、インナーワイヤ２５を引き込むことで上方のリンクアーム３ａに接続された可動子５ａをオペレーションフロア上から遠隔手動で引き上げることが可能となり、故障時や異常時においてもリンクアーム３ａ，３ｂを縮方向（収納姿勢）に戻すことができる。   When the shaft motor 4 is not excited, no thrust is generated and the current position cannot be maintained. Therefore, when the servo of the shaft motor 4 is turned off or an overload occurs, the servo current stops, the two movers 5a and 5b drop to the lowermost end, and the link arms 3a and 3b are in the most protruding state. However, with the above-described configuration, it becomes possible to pull up the movable element 5a connected to the upper link arm 3a remotely from the operation floor by pulling the inner wire 25, and at the time of failure or abnormality Also, the link arms 3a and 3b can be returned to the contraction direction (storage posture).

本実施例の炉内作業ロボットは、作業ロボット本体１の形状がほぼ円筒状になっており、原子炉圧力容器内に容易に挿入し設置することができる。図５に示すように、上端には旋回機構３０が取り付けられ、下端には固定座３１が取り付けられる。旋回機構３０は、図示していないが内部にモータと回転軸を有し、作業ロボット本体１を水平に回転可能としている。旋回機構３０の側面には位置決め用のドグ３３が取り付けられており、ドグ３３は、炉内構造物の炉心支持板３２上の位置決めピン３４に嵌合される。また、固定座３１は、ＣＲＤ（制御棒駆動機構）ハウジング３５上端の穴に勘合する。固定座３１には軸受けを内蔵し、作業ロボット本体１の荷重を受けつつ、回転自在となっている。   In the in-reactor work robot of this embodiment, the shape of the work robot main body 1 is substantially cylindrical, and can be easily inserted and installed in the reactor pressure vessel. As shown in FIG. 5, a turning mechanism 30 is attached to the upper end, and a fixed seat 31 is attached to the lower end. Although not shown, the turning mechanism 30 has a motor and a rotating shaft inside, and allows the work robot body 1 to rotate horizontally. A positioning dog 33 is attached to a side surface of the turning mechanism 30, and the dog 33 is fitted to a positioning pin 34 on the core support plate 32 of the reactor internal structure. The fixed seat 31 is fitted into a hole at the upper end of the CRD (control rod drive mechanism) housing 35. The fixed seat 31 has a built-in bearing, and is rotatable while receiving the load of the work robot body 1.

本実施例の炉内作業ロボットは、シャフトモータ４を駆動し、リンクアーム３ａ，３ｂを本体ケース１ａ内に収納した状態では手首機構７も含めリンクアーム３ａ，３ｂ全体が本体ケース１ａに収まる形状となり、上部格子板（図示せず）の格子、および炉心支持板３２の穴を通過して、ＣＲＤハウジング３５上に設置される。   The in-furnace working robot of the present embodiment is configured such that the entire link arms 3a and 3b including the wrist mechanism 7 can be accommodated in the main body case 1a when the shaft motor 4 is driven and the link arms 3a and 3b are housed in the main body case 1a. Then, it passes through the lattice of the upper lattice plate (not shown) and the hole of the core support plate 32 and is installed on the CRD housing 35.

設置後、炉内において、シャフトモータ４の可動子５ａ，５ｂを駆動することにより、アーム装置３の形状、上下位置を変更調整し、所定の作業を行う。可動子５ａ，５ｂを同時に同じ方向に同じ距離移動するとアーム装置３の形状は変わらずに上下に移動し、昇降軸のみ単体で駆動したことと同じになる。また、可動子５ａ，５ｂを同時に反対の方向に同じ距離移動するとアーム装置３の全体の位置は変わらずにアーム装置の伸縮軸を単体で駆動したことと同じになる。すなわち、可動子５ａ，５ｂの昇降制御によりアーム装置３の昇降と伸縮を駆動制御することができる。   After installation, by driving the movers 5a and 5b of the shaft motor 4 in the furnace, the shape and the vertical position of the arm device 3 are changed and adjusted, and a predetermined operation is performed. When the movers 5a and 5b are simultaneously moved in the same direction by the same distance, the shape of the arm device 3 is moved up and down without changing the shape, which is the same as driving only the lifting shaft alone. Further, if the movers 5a and 5b are simultaneously moved in the opposite direction by the same distance, the entire position of the arm device 3 is not changed, and this is the same as driving the telescopic shaft of the arm device alone. That is, the raising / lowering and expansion / contraction of the arm device 3 can be controlled by raising / lowering control of the movers 5a, 5b.

本実施例によれば、シャフトモータ４の動作を磁気式位置センサ１３で検出することができ、磁気式位置センサ１３から得られる位置信号によりシャフトモータ４のサーボ制御用の位置フィードバック信号を得ることができる。磁気式位置センサ１３は絶対位置を計測することができ、シャフトモータ４のストロークと同じかそれ以上の計測ストロークを有する磁気式位置センサ１３を使用することにより、位置フィードバック信号検出と同時に原点位置復帰用の原点位置検知や動作限界検知も行わせることができる。   According to this embodiment, the operation of the shaft motor 4 can be detected by the magnetic position sensor 13, and a position feedback signal for servo control of the shaft motor 4 is obtained from the position signal obtained from the magnetic position sensor 13. Can do. The magnetic position sensor 13 can measure the absolute position. By using the magnetic position sensor 13 having a measurement stroke equal to or greater than the stroke of the shaft motor 4, the origin position return is performed simultaneously with the detection of the position feedback signal. The origin position detection and operation limit detection can be performed.

また本実施例によれば、容易に各種の工具２２を炉内水中において遠隔操作で作業ロボット本体１ａに取り付けることができる。さらに、シャフトモータ４が過負荷でサーボオフとなった場合や故障により動作不良となった場合でも、インナーワイヤ２５の張力でアーム装置３の落下を防止することができる。その後、インナーワイヤ２５を引きリンクアーム３ａを引き上げることにより、シャフトモータ４を駆動せずに、アーム装置３を収納姿勢に戻すことができる。   Further, according to the present embodiment, various tools 22 can be easily attached to the work robot body 1a by remote control in the water in the furnace. Furthermore, even when the shaft motor 4 is servo-off due to an overload or malfunctions due to a failure, the arm device 3 can be prevented from dropping by the tension of the inner wire 25. Thereafter, by pulling the inner wire 25 and pulling up the link arm 3a, the arm device 3 can be returned to the storage posture without driving the shaft motor 4.

本実施例は、同一のシャフトモータ４上を２つの可動子５ａ，５ｂが上昇下降するだけの構造であり、シャフトの全ストロークを有効に使用することができ、上下の動作範囲が大きい。また、直動駆動であるので、伝達ロスが少なく高速・高加減速が実現可能であり、バックラッシュも少ないので高精度である。更に、構成要素が少なく、部品点数が削減され組立て費や部品コストが削減されるなどコスト低下の効果も期待できる。   The present embodiment has a structure in which the two movable elements 5a and 5b are moved up and down on the same shaft motor 4, and the entire stroke of the shaft can be used effectively, and the vertical movement range is large. In addition, since it is a linear drive, it is possible to achieve high speed and high acceleration / deceleration with little transmission loss and high accuracy because there is little backlash. Furthermore, there are few components, and the effect of cost reduction can be expected, for example, the number of parts is reduced, and the assembly cost and parts cost are reduced.

炉内作業ロボットにおいては保守、補修などの作業を炉内水中で実施するので、電気駆動部はすべて水中仕様とする必要があるが、シャフトモータ４には軸受けなどの摺動部がなく、可動子の電磁コイルはシールで覆われて外部から絶縁されているなど耐水性の高いモータであり、信頼性が高い。またシャフトモータ４では原理的にごみの混入、噛み込みが少なく、その対策が不要となる。一般に水中における磨き作業や溶接作業などでは水中にクラッドや切削紛が排出される環境となるが、そのような環境にも耐えられる。   In-furnace working robots perform maintenance and repair work in the furnace water, so all electric drive units must be submerged, but the shaft motor 4 has no sliding parts such as bearings and is movable. The child electromagnetic coil is a highly water-resistant motor that is covered with a seal and insulated from the outside, and has high reliability. Further, in the shaft motor 4, there is little dust mixing and biting in principle, and no countermeasures are required. In general, polishing and welding work in water is an environment in which clad and cutting dust are discharged into water, but it can withstand such an environment.

さらにシャフトモータは、絶対位置を計測することのできる磁気式の位置センサをシャフトモータと平行に設けることにより、一つの位置センサで原点位置、原点復帰および動作限界検出の機能をまかなうことが可能であり、センサ、アンプの両方で部品点数を削減することができる。   Furthermore, the shaft motor is equipped with a magnetic position sensor that can measure the absolute position in parallel with the shaft motor, so that the functions of origin position, origin return, and operation limit detection can be provided by a single position sensor. Yes, both the sensor and the amplifier can reduce the number of parts.

また本実施例の炉内作業ロボットは、故障時、アーム装置３が移動しなくなる可能性があるが、シャフトモータ４の可動子５ａにアーム回収用の１本のインナーワイヤ２５を接続しておけば簡単に収納姿勢に戻すことができる。   In the in-furnace working robot of the present embodiment, the arm device 3 may not move in the event of a failure. However, it is possible to connect one inner wire 25 for arm recovery to the mover 5a of the shaft motor 4. Can be easily returned to the stowed position.

図６は、本発明の第２の実施例の炉内作業ロボットに備えられる作業ロボット本体を示す図である。図中符号１は作業ロボット本体であり、この作業ロボット本体１は、炉内に挿入可能なほぼ円筒形の本体ケース１ａ内に昇降装置２によって昇降するアーム装置３が内蔵されている。アーム装置３は長さの等しい２つのリンクアーム３ａ，３ｂを備えてＶ型リンクを形成している。昇降装置２を構成するリニアモータ１１は本体ケース１ａの内部に垂直に配置され、リニアモータ１１には２つの可動子１２ａ，１２ｂが装着されている。   FIG. 6 is a diagram showing a work robot body provided in the in-furnace work robot of the second embodiment of the present invention. Reference numeral 1 in the figure denotes a work robot main body. The work robot main body 1 includes an arm device 3 that moves up and down by a lifting device 2 in a substantially cylindrical main body case 1a that can be inserted into a furnace. The arm device 3 includes two link arms 3a and 3b having the same length to form a V-shaped link. The linear motor 11 constituting the lifting device 2 is disposed vertically inside the main body case 1a, and two movers 12a and 12b are mounted on the linear motor 11.

リンクアーム３ａ，３ｂの先端はピン６で結合され回動自在となっており、ピン６には手首機構７が取り付けられている。リンクアーム３ａ，３ｂの基端はピン８ａ、８ｂを介して回動自在に可動子１２ａ，１２ｂに結合されている。また、リニアモータ１１の軸と平行にリニアガイド９を配置し、このリニアガイド９によって導かれるガイドテーブル１０ａ，１０ｂを可動子５ａ，５ｂに取り付けて、可動子１２ａ，１２ｂがリニアモータ１１の磁石軌道に接触することなく正確に一定の間隙を保ちながら滑ることができるようになっている。   The distal ends of the link arms 3a and 3b are coupled by a pin 6 so as to be rotatable, and a wrist mechanism 7 is attached to the pin 6. The base ends of the link arms 3a and 3b are rotatably coupled to the movers 12a and 12b via pins 8a and 8b. Further, a linear guide 9 is arranged in parallel with the axis of the linear motor 11, guide tables 10 a and 10 b guided by the linear guide 9 are attached to the movable elements 5 a and 5 b, and the movable elements 12 a and 12 b are magnets of the linear motor 11. It is possible to slide while maintaining a certain gap accurately without contacting the track.

この第２の実施例におけるリニアモータ１１は前記第１の実施例におけるシャフトモータ４と同じ機能を有し同様に作用する。本実施例の炉内作業ロボットの炉内への搬入、設置および搬出の動作は前記第１の実施例におけると同じである。   The linear motor 11 in the second embodiment has the same function as the shaft motor 4 in the first embodiment and acts in the same manner. The operations of carrying in, installing, and carrying out the in-furnace working robot of this embodiment into the furnace are the same as those in the first embodiment.

図７は、本実施例の炉内作業ロボットに備えられる作業ロボット本体を示す図である。前記第１の実施例（図１）および第２の実施例（図６）の構成に類似しているが、異なる点はリンクアーム３ａと３ｂが同じピン６で支持されず、離れた２つのピン６ａ，６ｂで別々に回転自在に支持されていることである。更にリンクアーム３ａには平歯車１４ａが取り付けられ、リンクアーム３ｂには平歯車１４ｂが取り付けられて両者は噛み合っている。この平歯車１４ａと１４ｂは同じモジュール、同じピッチ円の歯車である。ピッチ半径はピン６ａ，６ｂの軸間距離の１／２に等しい。リンクアーム３ａのピン８ａとピン６ａの距離、およびリンクアーム３ｂのピン８ｂとピン６ｂの距離も同じである。手首機構７はピン６ａ，６ｂでリンクアーム３ａ，３ｂと結合しており、手首軸はシャフトモータ４の昇降軸と平行になるように平歯車１４ａと１４ｂの噛み合いを合せてある。   FIG. 7 is a diagram showing a work robot body provided in the in-furnace work robot of the present embodiment. Similar to the configuration of the first embodiment (FIG. 1) and the second embodiment (FIG. 6), except that the link arms 3a and 3b are not supported by the same pin 6, That is, the pins 6a and 6b are separately supported rotatably. Further, a spur gear 14a is attached to the link arm 3a, and a spur gear 14b is attached to the link arm 3b, and the two mesh with each other. The spur gears 14a and 14b are gears having the same module and the same pitch circle. The pitch radius is equal to 1/2 the distance between the pins 6a and 6b. The distance between the pins 8a and 6a of the link arm 3a and the distance between the pins 8b and 6b of the link arm 3b are the same. The wrist mechanism 7 is connected to the link arms 3 a and 3 b by pins 6 a and 6 b, and the spur gears 14 a and 14 b are meshed so that the wrist shaft is parallel to the lifting shaft of the shaft motor 4.

この構造は、台形型のアーム装置である。台形の上底を手首機構７に接続し、下底をシャフトモータ４で駆動する側にした構成であり、この構成では、手首機構７側のピン６ａ，６ｂ間を平歯車１４ａ，１４ｂで噛み合わせることで手首機構７の姿勢は常にシャフトモータ４の軸心と平行に維持される。従って、アーム装置３の昇降とアーム伸縮の動作中、アーム手首の姿勢は常に一定であるので、アーム手首の姿勢を一定に維持することが必要な場合にはアーム手首にチルト軸を設ける必要がなくなる。   This structure is a trapezoidal arm device. The trapezoidal upper base is connected to the wrist mechanism 7 and the lower base is driven by the shaft motor 4. In this configuration, the pins 6a and 6b on the wrist mechanism 7 side are engaged with spur gears 14a and 14b. By matching, the posture of the wrist mechanism 7 is always maintained parallel to the axis of the shaft motor 4. Accordingly, since the posture of the arm wrist is always constant during the lifting and lowering operation of the arm device 3 and the arm expansion and contraction, it is necessary to provide a tilt axis on the arm wrist when the posture of the arm wrist needs to be kept constant. Disappear.

本実施例は、アーム装置３と手首機構７の結合部に平歯車１４ａ，１４ｂを備えた構成とすることで、手首機構７の姿勢をリンクアーム３ａ，３ｂの姿勢によらず一定に保つことができる。特に、手首機構７のを組み立て時にシャフトモータ４（あるいはリニアモータ１１）の駆動軸と平行にした場合は、工具２２の姿勢をリンクアーム３ａ，３ｂの姿勢によらず常に垂直を保つことができ、炉内作業においてシュラウド３７と平行になり炉内作業が容易になる。   In this embodiment, the spur gears 14a and 14b are provided at the joint between the arm device 3 and the wrist mechanism 7, so that the posture of the wrist mechanism 7 is kept constant regardless of the posture of the link arms 3a and 3b. Can do. In particular, when the wrist mechanism 7 is assembled in parallel with the drive shaft of the shaft motor 4 (or linear motor 11), the posture of the tool 22 can always be kept vertical regardless of the posture of the link arms 3a and 3b. In the in-furnace operation, the in-furnace operation is facilitated by being parallel to the shroud 37.

本実施例の炉内作業ロボットを原子炉内に設置した状態を図８に示す。すなわち、アーム装置３の上方のリンクアーム３ａに結合された可動子５ａにインナーワイヤ２５を接続し、このインナーワイヤ２５を包むアウターガイド管２６は炉内作業ロボット内部を通過して上部より外に出し、プール上面の操作エリアまでつながっており、操作員、あるいは駆動機構によりインナーワイヤ２５を引くことが可能な構成としている。この構成によれば、シャフトモータ４のサーボオフ時や過負荷発生時にサーボ電流が止まり、２つの可動子５ａ，５ｂが最下端まで落下し、リンクアーム３ａ，３ｂが最も飛び出した状態になった場合に、インナーワイヤ２５を引き込むことで上方のリンクアーム３ａに接続された可動子５ａをオペレーションフロア上から遠隔手動で引き上げることが可能であり、故障時や異常時においてもリンクアーム３ａ，３ｂを縮方向（収納姿勢）に戻すことができる。   FIG. 8 shows a state where the in-reactor working robot of this embodiment is installed in the reactor. That is, the inner wire 25 is connected to the mover 5a coupled to the link arm 3a above the arm device 3, and the outer guide tube 26 that wraps the inner wire 25 passes through the inside of the in-furnace work robot and goes outside from the upper part. The inner wire 25 can be pulled by an operator or a drive mechanism. According to this configuration, when the servo current of the shaft motor 4 is turned off or an overload occurs, the servo current is stopped, the two movers 5a and 5b drop to the lowermost end, and the link arms 3a and 3b are in the state where they protrude most. In addition, by retracting the inner wire 25, the mover 5a connected to the upper link arm 3a can be pulled up manually from the operation floor, and the link arms 3a and 3b can be contracted even in the event of a failure or abnormality. It can be returned to the direction (storage posture).

本発明の第１の実施例の炉内作業ロボットの要部を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う平断面図。The principal part of the in-furnace working robot of 1st Example of this invention is shown, (a) is a longitudinal cross-sectional view, (b) is a plane sectional view which follows the bb line of (a). 本発明の第１の実施例の炉内作業ロボットに備えられる磁気式位置センサを示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図。The magnetic position sensor with which the in-furnace working robot of 1st Example of this invention is equipped is shown, (a) is a longitudinal cross-sectional view, (b) is sectional drawing which follows the bb line of (a). 本発明の第１の実施例の炉内作業ロボットにおいて工具を取り付けるメスユニットを示す図。The figure which shows the female unit which attaches a tool in the in-furnace working robot of 1st Example of this invention. 本発明の第１の実施例の炉内作業ロボットにおいて、図３に示したメスユニットに着脱されるオスユニットを示す図。The figure which shows the male unit attached to or detached from the female unit shown in FIG. 3 in the in-furnace working robot of the 1st Example of this invention. 本発明の第１の実施例における炉内作業方法を示す立面図。The elevation view which shows the operation method in the furnace in the 1st example of this invention. 本発明の第２の実施例の炉内作業ロボットの要部を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う平断面図。The principal part of the in-furnace working robot of the 2nd Example of this invention is shown, (a) is a longitudinal cross-sectional view, (b) is a plane sectional view which follows the bb line of (a). 本発明の第３の実施例の炉内作業ロボットの要部を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う平断面図。The principal part of the in-furnace working robot of the 3rd Example of this invention is shown, (a) is a longitudinal cross-sectional view, (b) is a plane sectional view which follows the bb line of (a). 本発明の第３の実施例における炉内作業方法を示す立面図。The elevation view which shows the in-furnace work method in the 3rd example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１…作業ロボット本体、１ａ…本体ケース、２…昇降装置、３…アーム装置、３ａ，３ｂ…リンクアーム、４…シャフトモータ、５ａ，５ｂ…可動子、６，６ａ，６ｂ…ピン、７…手首機構、８ａ，８ｂ…ピン、９…リニアガイド、１０ａ，１０ｂ…ガイドテーブル、１１…リニアモータ磁石軌道、１２ａ，１２ｂ…可動子、１３…磁気式位置センサ、１４ａ，１４ｂ…平歯車、１５ａ…メスユニット、１５ｂ…オスユニット、１６…テーパ、１７…ボールチャック、１８…エアシリンダ、１９…プルスタッドボルト、２０…テーパシャンク、２１…キー溝、２２…工具、２５…インナーワイヤ、２６…アウターガイド管、３０…旋回機構、３１…固定座、３２…炉心支持板、３３…ドグ、３４…位置決めピン、３５…ＣＲＤハウジング、３７…シュラウド、３８，３９…ケーブル、４０…コアシャフト、４１…センサ部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Work robot main body, 1a ... Main body case, 2 ... Lifting device, 3 ... Arm apparatus, 3a, 3b ... Link arm, 4 ... Shaft motor, 5a, 5b ... Movable, 6, 6a, 6b ... Pin, 7 ... Wrist mechanism, 8a, 8b ... pin, 9 ... linear guide, 10a, 10b ... guide table, 11 ... linear motor magnet track, 12a, 12b ... mover, 13 ... magnetic position sensor, 14a, 14b ... spur gear, 15a ... female unit, 15b ... male unit, 16 ... taper, 17 ... ball chuck, 18 ... air cylinder, 19 ... pull stud bolt, 20 ... taper shank, 21 ... keyway, 22 ... tool, 25 ... inner wire, 26 ... Outer guide tube, 30 ... turning mechanism, 31 ... fixed seat, 32 ... core support plate, 33 ... dog, 34 ... positioning pin, 35 ... CRD housing, 3 ... shroud, 38, 39 ... cable, 40 ... core shaft, 41 ... sensor unit.

Claims (1)

磁石を縦方向に繋げて構成し円筒状の本体ケース内に垂直に配置されたコアシャフトと、電磁コイルを備え前記コアシャフトの軸方向に駆動される上側および下側の可動子と、前記上側の可動子に一端を接続し他端が原子炉プール上に導かれるワイヤと、前記上側および下側の可動子に回転自在に結合されリンクを形成するアーム装置と、前記アーム装置の先端に取付けられて工具を保持する手首機構とを備え、前記ワイヤを引くことにより前記アーム装置を引伸ばし、前記本体ケースに収納して炉外へ回収可能としたことを特徴とする炉内作業ロボット。A core shaft configured by connecting magnets in a vertical direction and vertically disposed in a cylindrical main body case, upper and lower movers provided with electromagnetic coils and driven in the axial direction of the core shaft, and the upper side A wire that has one end connected to the mover and the other end guided to the reactor pool, an arm device that is rotatably coupled to the upper and lower movers to form a link, and is attached to the tip of the arm device And a wrist mechanism for holding a tool, wherein the arm device is stretched by pulling the wire, and is stored in the main body case and can be recovered outside the furnace.
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