JPH03104787A - 走行制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
よって走行体の位置を測定し、これに基すいて走行させ
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．したがっ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った．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った．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
れに倣っ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っ
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塔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、これをナビゲーションとして走行体を走行さ
せる６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
信号をナビゲーションとして利用する．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塔載し
た圧カ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、走行体に塔戟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倣って
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に沿って走行させ，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，これをナビゲーションにして検査装置１０を走行
させる必要がある。また検査装［１１０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に沿って走行さ
せる．この走行は、単なる移動だけの場合と超音波探触
子ヘツド２４をアーム２３に沿っ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，５Ｇ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に倣って
走行させる．あるいはクローラ２１Ｂを正転、クローラ
２１Ｇ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に倣って走行させる。検査装！！１０
を戻す場合も同様で、周溶接部５Ｂ（５Ｃ）に倣って交
点７まで逆走させ、交点７でクローラ２１Ｂを正転（５
Ｇ方向の場合は逆転）、クローラ２１Ｇを逆転（５Ｃ方
向の場合は正転）させて旋回し，再び溶接部６に倣って
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！１０Ｄ
は、クローラ２１Ｂ，２１Ｇを正転させて上方向に溶接
部６Ｄに沿って走行させる．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，２１Ｃ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に倣ってそれぞ
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の構戊例では、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［１
０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に沿って方向
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２
５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
によっ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ｉ！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ｌ！！１２からクローラ２１Ｂ，２１
Ｇ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，所定の位置に倣って走行される．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って検査装置ＩＯ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にそってレーザビームを発信させておき、第３図に
示す検査装１１１０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１１２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舵行する． 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チューブ１５を介して検査装置ＩＯに搭載した
圧カセンサ（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！１２に基準値と
して設定すれば，これに基づいて検査装［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，
この信号によって走行制御する．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
なっている場合は、この位Ｉ！（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がこれに倣って
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，異なっていれば液位から検
出した溶接位置を修正する．ＷＩ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
っ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［１０の姿勢制御は、溶接部５，６に倣って走行
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１１１０に傾斜角
センサ３０，３３を搭載し、振り子３１．３４によって
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に沿って
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Ｈｉｏ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２
０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により重力に従って回転する
．したがって検査装置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Ｑ，１８０度、左右方向を９　０　，　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の信号に誤差があって
も溝３９のテーパ面によって傾斜角センサ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
６１１０の所定の角度に正確に位置決めできる．上記の
検査装［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■０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、この溶接部に沿って走行あ
るいは深傷動作をする．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，深傷位置の同定
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。

（ｂ）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って走行できる． （ｅ）広角度（３６０度）、低分解能の傾斜角センサ３
０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．したがって、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〕

本発明によれば、溶接部を検出できない間があっても、
これに代えて液位検出信号、レーザビーム検出信号で走
行制御をすることができる．また姿勢検出信号による姿
勢制御も合わせて行なうことにより、高性能な走行制御
できる効果がある。

また、２個の傾斜角センサを組み合わせて姿勢を検出す
ることにより、必要最小限の角度情報を高精度で得られ
る効果がある。

【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の構成を示す側断面図、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、１ｏ・・・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
光用ラインセ第 ２ 圓 レー６ ビ４９ 茶３ 図 醪 ５ 図 ９２ ３卒

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、容器表面に吸着して走行しながら検査などの作業を
   する装置において、走行ライン検出センサ、液位検出セ
   ンサ、レーザビーム検出センサ、傾斜角検出センサ及び
   位置検出センサを搭載した走行体と、前記走行体の姿勢
   を制御し、かつ走行ラインに倣つて走行制御し、また走
   行ライン検出信号に代えて液位検出信号あるいはレーザ
   ビーム検出信号で前記走行体を走行制御し、さらに前記
   走行体の移動距離を検出して前記走行体の位置を測定す
   る制御装置と、前記液位検出センサに導通する液位検出
   の基準液面器と、レーザ発信器とから構成されることを
   特徴とする走行制御装置。 ２、走行ライン検出信号からの位置情報により、液位検
   出信号あるいはレーザビーム検出信号からの位置情報を
   修正するようにしたことを特徴とする第１項記載の走行
   制御装置。３、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
   を前記走行体に塔載し、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。