JPH028657B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば原子力発電所配管中の管溶接
部検査用の走行式超音波深傷装置等の案内用とし
て適用され、エルボ等の複雑な形状を有する配管
部でのガイドレールに特に好適する配管周囲走行
案内用ガイドレール装置に関する。

〔従来の技術〕 例えば原子力発電所では、定期的に圧力容器、
配管等の溶接部の漏洩検査が実施される。この検
査方法として非破壊検査方法、特に超音波検査方
法が最も多く利用されている。この場合、従来手
作業を主体に検査が実施されてきたが、最近検査
の効率化等のために探触子を遠隔から走査するこ
とによる自動化を図ることが考えられている。即
ち、探触子を走査する駆動装置を、位置情報を正
確に得るために予め配管の外周に取付けたリング
状のガイドレール装置に沿つて案内するようにし
ている。ところが、これまでのガイドレール装置
は、配管の直管部に取付けるようにしたものが主
であり、このため全配管の数割の個所にしか適用
できない場合が多かつた。つまり原子力発電所の
配管中の溶接部は通常、(1)軸心が屈曲する個所、
(2)配管径が異なる個所、(3)機器が接続される個
所、(4)分岐、分散する個所、等に多い。一般の原
子力発電所の配管では特に(1)の場合が多く、従つ
てエルボ配管等の複雑な形状部分にガイドレール
装置を取付けるようにすればかなりの割合で適用
率を向上できることが考えられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ここで第１図によつて従来の直管部に取付ける
タイプの探触子の駆動装置を説明する。割リング
状のガイドレール１を直管２の個所の溶接線３に
平行して閉着し、このガイドレール１に駆動装置
４を抱き込みローラ５によつて装着し、軌道に沿
つて円周方向に駆動するようにしている。そし
て、探触子６を溶接線３近傍で周方向、軸方向に
沿つて走査するようにしている。なお、探触子６
はホルダー７によつてスプリング８を介して被検
面に押付けるとともに、アーム９の他端のホルダ
ー７、スプリング８、ボール１０との反力によつ
ても押付けるようにしている。しかるに、このも
のでは一定の長さを有する直管がエルボ１１の近
接に必要であるため、直管部のない個所には適用
できない欠点がある。

また第２図によつて異なる装置を説明する。こ
のものではエルボ１１の外面にガイドレール１を
取付けるようにして、溶接線３の近傍で探触子６
を走査する場合、ガイドレール１の動きに伴つて
軸方向の長さを変化させるようにしている。この
ものでは、ガイドレール１とアーム９の角度を回
転軸１４を中心に変化させる必要があること、及
び被検面とアーム９の角度を変化させる必要があ
ること等の理由から、操作が複雑になり、取扱い
にくいこと、及び探触子６の位置に検出するため
の信号処理が複雑になる欠点がある。

また、回動アームで連結された２個のリング状
の移動部材を用いるものとして特開昭57−73671
号公報に示される配管の超音波探傷装置が知られ
ているが、この装置は超音波探触子が取付けられ
た従動側移動部材と、直線移動機構によつて配管
の直線部分に沿つて移動される駆動側移動部材と
を回動アームで連結したもので、一定の直管部が
ないと適用できないこと、また移動部分や駆動機
構が多いため構造上大型になることなどの欠点が
ある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、直管部のない配管にも探触子駆
動装置等の走行体を取付けることができ、走行体
の適用範囲の拡大が図れると共に走行安定性、信
号処理、操作性等の簡単化、及び小型、軽量化が
図れかつ探触子の位置決め精度の高い配管周囲走
行体案内用ガイドレール装置を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、走行体
を配管の外周面の周方向に沿わせて案内するガイ
ドレール装置であつて、前記配管の曲面に沿つて
着脱可能に被着される割リング状のガイドレール
と、該ガイドレールと割方向を一致させて支持す
る割リング状のホルダと、該ガイドレールを一体
的に連結する複数の連結体と、該ガイドレール又
は該ホルダの少なくともいずれか一方に具備させ
た管体締付具とからなることを特徴とするもので
ある。

また、本発明は、ガイドレール及びホルダが
夫々管体締付具を有し、この各締付具を互いに可
撓性のフレキシブルシヤフトによつて連結し、か
つ前記ガイドレール又はホルダのいずれか一方に
そのフレキシブルシヤフトを介して前記締付操作
するハンドルを取付けていることを望ましい構成
とするものである。

〔作用〕

このような構成とすれば、ガイドレールとホル
ダとの組合せによりエルボ等の曲管部に取付ける
ことが可能となる。したがつて、直管部のない配
管にも取付けることができ走行体の適用範囲が拡
大されると共にエルボ等の曲管部だけでも取付け
可能なため小型、軽量化が図られる。また、連結
体により連結されたこれらガイドレール及びホル
ダの少くとも一方に管体締付具を設け、ガイドレ
ールを固定して使用するので、探触子の位置決め
精度が高められる。

また、ガイドレール及びホルダに夫々管体締付
具を設け、各締付具をフレキシブルシヤフトで連
結すると共にそのフレキシブルシヤフトを介して
クランプ操作するハンドルを取付けることによ
り、一本のハンドル操作でガイドレール及びホル
ダの両方を同時にクランプすることが可能とな
る。したがつて、後述する実施例に示すように、
そのハンドルの往復操作と切換ハンドルによる切
換操作とによりクランプとその解除がガイドレー
ル及びホルダについて同時に行われ、短時間の着
脱が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第３図〜第１４図を
参照して説明する。まず第３図によつて装置全体
を概略的に説明する。即ち、第３図は超音波探触
子駆動装置並びにガイドレールを軸心が互いに逆
方向に屈曲する一対の連続したエルボの配管に取
付けた例を示している。ここでガイドレール３４
は溶接線３１に沿つて取付けるものとし、このガ
イドレール３４をホルダ３５によつてリブ３６を
介してエルボ部分に固定するようにしている。こ
のホルダ３５は、後述する可動爪によつてエルボ
上にクランプすると共に、その可動爪をフレキシ
ブルシヤフト４３を介してガイドレール３４の可
動爪に連動し、同一ハンドル４４によつてエルボ
面へ爪を押し付け、固定操作できるようにしてい
る。これによつてガイドレール３４をホルダ３５
による保持力を補い、またホルダ３５及びガイド
レール３４を含む全保持力を高めるようにしてい
る。また、リブ３６は左右ネジ３８とナツトとに
よつて長さ調整可能とし、溶接線３１とガイドレ
ール３４との距離を予め目的に応じて調整し得る
ようにしている。ホルダ３５及びガイドレール３
４は互いに同一側を開閉する割リング状で、各々
ヒンジ３９，５２を介して接合され、また割端部
を開閉するためのハンドル４０，４１を有してい
る。そしてガイドレール３４に駆動装置３２を装
着し、この駆動装置３２をガイドレールに沿つて
動作させ、この駆動装置３２の探触子３３をエル
ボ部分の周方向に走査させると共に、アーム５１
に沿つて探触子３３を軸方向に走査することがで
きるようにしている。

第４図は、第３図の裏面側の状態を図示してい
る。ホルダ３５とガイドレール３４との開口軸心
がエルボ軸心に沿つて互いに異なるため、裏面側
リブ４９をガイドレール３４のホルダ４８とフツ
ク４７で着脱自在に接続するものにしている。

次に第５図及び第６図によつてホルダ３５を詳
細に説明する。第５図に示すように、ホルダ３５
はヒンジ３９を中心に開口するようにし、エルボ
部分への着脱用の保持あるいは開口操作をハンド
ル４０の操作によつて行うようにしている。そし
て第６図に示すように、ハンドル４０を回転軸６
２を中心に回動可能とし、このハンドル４０を実
線に示す如く一方の位置に回転すれば、回転軸６
２と一体になつた変形ピン６６がピン６６の開口
部に入り、ホルダ３５ａ，３５ｂの両端をロツク
することができるようにしている。逆に開口させ
る場合は、ハンドル４０を２点鎖線の位置にする
ことにより、変形ピン６６が180度回転し、ピン
６５と干渉しなくなるようにして穴から抜き出す
ことができるようにしている。これによつてホル
ダ３５ａ，３５ｂを開口させることができる。

次に、第７図によつてヒンジ部分を説明する
と、ヒンジ３９はピン７３を中心に開口し、固定
軸７１に固定されたワイヤ７２によつてその開口
する角度を規制するようしている。一方、クラン
プ機構は、ラチエツト方式のハンドル４４を回転
軸６３を中心に回転を与えることによつてフレキ
シブルシヤフト６１ａ，６１ｂ，６１ｃを回転さ
せ、可動爪６０ａ，６０ｂ，６０ｃを出入させて
被検面にクランプするものにしている。

第８図は、ハンドル４４及び回転伝達機構を示
している。即ち、ハンドル４４を往復操作するこ
とによりラチエツト８０によつてギヤ８１を一定
方向だけに回転するようにし、これによつて、シ
ヤフト８５を回転させ、ホルダ３５内のフレキシ
ブルシヤフトを回転させ、可動爪を出入させるよ
うにしている。つまりシヤフト８５からガイドレ
ール３４に連結したフレキシブルシヤフト４３に
回転を与え、ガイドレール３４側の可動爪を同時
に出入させるようにしている。また、逆回転させ
る場合は、ハンドル８２を逆に操作し、ラチエツ
ト８０を押している押しピン８３の押す位置を変
えることによつてラチエツト８０の別なラチエツ
ト８０ｂをギヤ８１に押付け、シヤフト８５に逆
回転を与えるようにしている。

第９図はホルダ３５内の伝達機構を示してい
る。ラチエツトによつて回転を与えられたシヤフ
ト８５は、ベベルギヤ８８を介して、これと噛合
うベベルギヤ８７ａ，８７ｂ、シヤフト８６ａ，
８６ｂに回転を伝え、さらにカツプリング９０
ａ，９０ｂの各々に接続したフレキシブルシヤフ
ト６１ａ，６１ｂに回転を与える。これによつ
て、第５図に示す可動爪６０ａ，６０ｂ，６０ｃ
を出入させる機構に回転が与えられるようにして
いる。

第１０図は可動爪を動かす機構を示している。
フレキシブルシヤフト６１ｃはカツプリング９０
ｃを介して左右ネジ９１を回転させるようにして
いる。これによつて、ナツト９２を移動させ、こ
のナツト９２に連結したアーム９３の角度を変え
ることによつて、このアーム９３に接続した可動
爪６０ｃを出入させることができる。この可動爪
６０ｃには被検面の形状に合せて変形するフレキ
シブルジヨイント９４を設け、これによつてこの
爪９５の向きを変えることができるようにしてい
る。また、この爪９５には滑り止めのためのゴム
９６が設けてある。なお、他の可動爪６０ａ，６
０ｂを出入させる機構は前記と同様である。

次に第１１図〜第１３図によつてガイドレール
の構成を説明する。第１１図はガイドレール３４
の全体構成を示している。このガイドレール３４
はホルダ３５と同じくヒンジ５２を中心に開口可
能としている。そして、ハンドル４１を操作する
ことによつて第６図に示すものと全く同様の機構
によつて固定及び開口することができるようにし
ている。ここに設けたヒンジ５２は、ホルダ３５
のヒンジ３９と方式が異なつている。即ち、第１
２図に示すように半円部分のガイドレール３５
ａ，３５ｂはヒンジ５２によつて連結されて円形
を形作つている。このため、ガイドレール３５
ａ，３５ｂの角度を変える場合は、ヒンジ５２を
中心にスライド面１０７，１０８に沿つて開閉動
させ、ガイドレールを開口あるいはリング状に固
定することができる。この場合、ガイドレール３
５ｂに固定されたピン１０５もホール１０６に沿
つて摺動するが、ホール１０６によつて摺動する
角度が規制される。すなわち、ガイドレールの開
口する角度が規制される。しかして、エルボ配管
３０からガイドレール３４及びホルダ３５を取外
す場合は、駆動装置３２をガイドレール３４から
外した後、ホルダ４８からリブ４９を取外し、ユ
ニバーサルジヨイント４６を基点に回転させ、板
バネ５０の間に固定させる。次にハンドル４０，
４１を操作して、ホルダ３５、ガイドレール３４
をヒンジ３９，５２を中心に開口させる。逆にエ
ルボ配管３０にホルダ３５、ガイドレール３４を
取付ける場合は、ヒンジ３９，５２を中心に開口
させた状態でエルボ配管３０の外面に沿つて取付
けた後、ハンドル４０，４１で各々リング状にす
る。この後、リブ４９先端のフツク４７をホルダ
４８に引掛ける。なお、リブの長さは予めナツト
４５、左右ネジ５３によつて調整する。この状態
から第３図のハンドル４４を操作してホルダ３
５、ガイドレール３４の可動爪によつてエルボ配
管３０上にクランプする。この後、駆動装置３２
をガイドレールに取付ける。

第１３図は回転軸１０１を詳細に示している。
ホルダからフレキシブルシヤフト４３によつて伝
えられた回転力が、シヤフト１１０、ネジギヤ１
１１からネジギヤ１１２に伝わり、可動爪に連ら
なるフレキシブルシヤフトを回転させる。なお、
駆動装置３２はガイドレール３４にアーム１１４
先端のローラ１１３によつて取付けられると共に
ローラ１１５，１１８及びモータ（図示せず）か
らの駆動力がピニオン１１６に伝えられ、ガイド
レール３４のラツク１１７と噛合つて走行する。
駆動装置３２は、ローラ１１３，１１５，１１８
によつて保持されると共にローラ１１８によつて
横ずれが防止される。

ホルダからの回転力は、フレキシブルシヤフト
４３を介してシヤフト１１０、ネジギヤ１１１，
１１２に伝えられる。これを側面からみた状態を
第１４図に示している。ネジギヤ１１１，１１２
の回転力は、カツプリング１２０ａ，１２０ｂと
フレキシブルシヤフト１０２ａ，１０２ｂに伝え
られ、これに連なる第１０図と全く同じ左右ネジ
を動かし、可動爪を出入させ、クランプ及び解除
を行うことができる。

第１１図の可動爪１００ｂは、他の可動爪１０
０ａ，１００ｃと異なり、エルボ外表面の曲率部
のため、一定の傾斜をもたせて取付けている。そ
して、ガイドレール３４の外周にて取付けられる
駆動装置３２は、アーム１１４に連なるローラ１
１３と外表面に接するローラ１１５，１１８及び
ラツク１１７と噛合うピニオンによつて走行する
ようにしている。この場合、ローラ１１８はガイ
ドレール３４の外表面に設けられたＶ字状溝に入
つて走行するためガイドレール３４の円周方向と
直角の方向の位置決めがなされる。

以上で詳述したように、本実施例によれば、直
管部のないエルボ等の複雑形状の配管にも通用で
きるため、従来のものに比べて適用率を大幅に向
上させることができ、自動化率を向上できる。ま
た、溶接線に平行な状態でガイドレールを取付け
るようにしたことから、駆動装置による探触子の
動きを単純化できる。この結果、駆動装置の駆動
軸数の低減、機構の単純化及び各種センサの低減
ができる。そしてまた、位置信号及び角度信号も
数の減少に伴い信号処理を容易なものにすること
ができる。しかも、着脱及びクランプの操作をそ
れぞれワンタツチ化できるので、操作時間を短縮
化でき、放射線の被膜を低減できる。よつて、従
来に比して配管への適用率、操作性、及び検査精
度等の点が大幅に向上できるものである。

なお、前記実施例ではエルボ配管に適用した場
合について説明したが、他の複雑な形状を有する
配管にも適用することができる。例えば、第１５
図に示す如く曲り配管についても前記実施例と同
様に適用することができる。

また、前記実施例ではガイドレール３４とホル
ダ３５とと伸縮可能なリブ３６によつて接続した
機構について説明したが、本発明はこれに限定さ
れるものでなく、例えば、第１５図に示すリブ１
３７のように、剛体とすることも可能である。

さらに、前記実施例ではハンドル４４を操作す
ることによつてホルダ３５とガイドレール３４の
両方の可動爪を連動させるようにし、これらを同
時にプランプ及び解除できるものにしたが、本発
明はそのようなものに限らず、各々ハンドルを設
けて、別々にクランプ及びその解除をしてもよい
し、一方をゴム等の弾性体を配管表面との間に入
れてもよい。

さらにまた、ガイドレールの構造についても前
記実施例に限定されるものでなく、他の方式のガ
イドレールを応用することもできる。

なお、前記実施例ではリブ３６の数を片側２本
としたが、この数に限定されるものではないこと
は勿論であり、また、ホルダはリング状に限定さ
れず目的に応じて形を変えることができることも
勿論である。そしてまた、前記実施例ではホルダ
３５及びガイドレール３４のヒンジ及び開口部を
リング中心に対向して取付ける方式について説明
したが、これに限定されることなく、配管に着脱
できる範囲だけを開口するようにしてもよい。す
なわち、ヒンジと開口部が180度以上の角度を有
してもよく、180度以内の角度であつてもよい、
例えば第１６図に示すように、バルブ１４２とポ
ンプ１４１の間に設けられたレジユーサ配管１４
０の溶接線１４９を検査をする場合等において
は、レジユーサ配管１４０とバルブ１４２の接続
部付近にホルダ１４３を取付け、ガイドレール１
４４が傾斜部に配置されたものに対し、ガイドレ
ール１４４を確実に固定することができる。かく
して、このような個所にも駆動装置１４７を取付
けることができる。

その他、本発明は、自動溶接機や作業ロボツト
等のガイドレール装置として広く応用することが
できる。

ここで本実施例を配管検査に適用した場合につ
いて、図面を用いて詳細に説明する。

原子力発電所では定期的に供用期間中検査
（ISI、Inservice Inspection）を実施しているが、
この検査は日本電気協会の電気技術規定「軽水型
原子力発電所機器の供用期間中検査」に基づいて
いる。この検査規定の一部に検査方法が規定され
ている。これによれば、探触子を走査して第１７
図の斜線で示す検査範囲Ｚ（熱影響部）に超音波
ビーム２０１を入射させ検査する必要がある。こ
の場合の超音波ビーム２０１の入射方向は、第１
８図に示すａ〜ｄの４方向である。配管２の周溶
接部３の探傷では、ａ，ｂが軸方向、ｃ，ｄが周
方向になる。

このような場合、本実施例によれば、第１８図
に示す超音波ビームの方向ａ〜ｄと同じ方向に超
音波ビーム２０１を入射させて検査することがで
きる。

即ち、第１９図に示すように、溶接部３に平行
してガイドレール３４を取付け、これに従つて走
行体を走行させ、かつこれと直交した方向の長さ
のアーム５１に沿つて探触子３３をＧ〜Ｈ間を往
復走査する。すなわち、探触子３３を走査軌跡２
０２は、配管３０の軸方向と周方向に交互に移動
させるので矩形波状で示すようになる。このよう
に矢印で示す方向に超音波ビーム２０１を入射
（第１８図のａに相当）させながら全周を検査す
る。また、第１８図のｂに相当する場合は、手動
又は自動で探触子３３の方向を矢印の方向から
180度施回させた後、同様に第１９図の走査軌跡
２０２に従つて全周を走査する。この結果、(イ)同
時に２軸以上を駆動する必要がない。(ロ)超音波ビ
ームの平面方向の角度が一定なので制御も容易で
かつ、欠陥同定の信号処理も単純である。(ハ)現
在、実際に適用されている直管用検査装置と全く
同じ走査方法なので、現在の信号処理装置にその
まま連結できる。などの効果が得られる。

次に周方向の検査方法（第１８図のｃ，ｄ方
向）について説明する。本実施例を用いた周方向
走査の場合は、第１９図に示すように、溶接部３
に平行したガイドレール３４が設置されているの
で、探触子３３の走査も第２０図に示すように、
溶接線３に平行した走査軌跡２０２になる。この
ため検査範囲Ｚ内だけの探触子３３の走査でよ
い。また、送りピツチＰも配管形状に関係なく一
定にできるので、この点も走査効率がよい。ま
た、第１８図のｃ，ｄの走査の場合も軸方向の走
査と同様であり、探触子３３だけを予めそれぞれ
の方向に施回させておけば、同じ走査軌跡で検査
ができる。

また本実施例によれば、第１５図、第１６図に
示す如く、直管部がなくとも何ら問題なく適用で
きるばかりか、更に別の例を第２１図に示す。通
常の配管は数個所の支持サポート２０３によつて
支持される構造になつている。したがつて第２１
図のような場所もあり、このような個所にも何ん
ら問題なく適用することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したことから明らかなように、本発明
は以下の効果を奏するものである。

割方向を一致させた夫々割リング状のガイドレ
ールとホルダとを複数の連結体で一体的に連結す
ると共にそれらの少くとも一方に管体締付具を設
けたので、ガイドレールとホルダの組合せにより
エルボ等の曲管部に取付けることができる。した
がつて、直管部のない配管にも取付けることがで
き走行体の適用範囲が拡大されると共に、エルボ
等の曲管部だけでも取付け可能なため小型、軽量
化が図れる。また、連結体により連結されたガイ
ドレール及びホルダの少くとも一方に管体締付具
を設けガイドレールを固定して使用するので、探
触子の位置決め精度を高めることができる。

また、ガイドレール及びホルダに夫々管体締付
具を設け、各締付具をフレキシブルシヤフトで連
結すると共にそのフレキシブルシヤフトを介して
クランプ操作するハンドルを取付けることによ
り、一本のハンドル操作でガイドレール及びホル
ダの両方を同時にクランプすることができる。し
たがつて、このハンドルに付帯して切換ハンドル
を組込めば、クランプとその解除をガイドレール
及びホルダについて同時に行うことができ、短時
間の着脱が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のガイドレール装置を示す概略構
成図、第２図は従来の異なるガイドレール装置を
示す概略構成図、第３図〜第１４図は本発明の一
実施例を示すもので、第３図及び第４図は装置概
略を夫々異なる側面から示す側面図、第５図はホ
ルダの構成を示す正面図、第６図Ａはホルダのヒ
ンジ部を示す拡大図、第６図Ｂは第６図Ａの中央
部の断面図、同ホルダのヒンジ部分を示す拡大
図、第８図Ａはハンドル部を一部断面にして示す
部分拡大図、第８図Ｂは同側面図、第９図はホル
ダの回転力伝達部分を一部断面にして示す拡大
図、第１０図は可動爪部を一部断面にして示す拡
大図、第１１図はガイドレールの全体構成を示す
正面図、第１２図Ａはガイドレールのヒンジ部分
を示す拡大図、第１２図Ｂは第１２図Ａの中央部
の断面図、第１３図は回転力伝達機構部を一部断
面にして示す拡大図、第１４図は一部断面にして
示す第１３図の側面図、第１５図及び第１６図は
各々本発明の他の実施例を示す概略的構成図、第
１７図及び第１８図は溶接部の検査方法説明図、
第１９図及び第２０図は本実施例を曲管の溶接部
に適用した検査方法の説明図、第２１図は支持サ
ポートで支持された曲管に本実施例を適用した例
を示す説明図である。 ３０……配管（エルボ）、３２……走行体（駆
動装置）、３４……ガイドレール、３５……ホル
ダ、４４……ハンドル、４３，６１，１０２……
フレキシブルシヤフト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 走行体を配管の外周面の周方向に沿わせて案
   内するガイドレール装置であつて、 前記配管の曲面に沿つて着脱可能に被着される
   割リング状のガイドレールと、該ガイドレールと
   割方向を一致させて支持する割リング状のホルダ
   と、該ガイドレールを一体的に連結する複数の連
   結体と、該ガイドレール又は該ホルダの少なくと
   もいずれか一方に具備させた管体締付具とからな
   ることを特徴とする配管周囲走行体案内用ガイド
   レール装置。 ２ ガイドレール及びホルダが夫々管体締付具を
   有し、この各締付具を互いに可撓性のフレキシブ
   ルシヤフトによつて連結し、かつ前記ガイドレー
   ル又はホルダのいずれか一方にそのフレキシブル
   シヤフトを介して前記締付操作するハンドルを取
   付けていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の配管周囲走行体案内用ガイドレール装
   置。