JPH04123972A - 配管内点検補修ロボット - 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〕 本発明は海水系配管等の配管内の点検および補修作業を
行なう配管内点検補修ロボットに係り、特に各種口径の
配管および垂直立下りや分岐等の複雑な配管ルー１〜内
での走行ならびに作業に適用するに好適な小型軽量で遠
隔操作型の配管内点検補修ロボットに関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は配管内面を軌道として例えば複数の車輪を
配管内面に突っ張り、これを駆動機構として配管内を走
行していたものであり、このため装置の本体構造が配管
サイズにより制約を受け、大口径配管等への適用メカニ
ズムが必然的に大型化するなど装置軽量化や標準化の点
では困難があるほか、この方式の走行駆動機構では例え
ば傾斜を有する配管内での走行あるいは配管系のチーズ
部やエルボ部等での走行の信頼性に技術的問題があり、
その適用範囲に制限があった。

また上記の問題点の解決を図ったものとして、特開昭６
３−２２９１８７号公報に記載のように１本のレールを
配管内に布設し、そのレールに沿って走行する配管内海
生物除去回収装置が提案されているが、この方式の走行
駆動機構では垂直立下り管の走行時に装置を安定に支持
することが難しく、また分岐管においてはレール自体に
切換ポインＩ−を設ける必要がある等の適用範囲を拡大
するために解決しなければならない技術的問題が残され
ていた。

なお、上記の装置とは対象と目的の異なるものとして、
実開昭６３−１２０５２６号公報に記載のようにロボッ
トを走行させるための走行レールを管軸方向に沿って設
けである走行レール付電線管が提案されているが、これ
は電線管内への電線布設用パイロン１ヘケーブルの引込
み並びに布設電線の異常時の搭載テレビカメラによる点
検作業を目的とするものであり、またこの方式の走行駆
動機構では傾斜および垂直立上りまたは立下りや分岐等
の配管ルート内での走行ならびに作業の適用については
配慮されていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

」二記従来技術は配管内面を軌道として利用する移動機
構を備える方式のため構造的に配管内径いっばいの寸法
が必要となることから構造の大型化および重量化して取
扱い性が悪いものになっており、また異径配管の接続に
よる配管内径の変化あるいは配管曲げ部等への対応のた
めには構造が複雑化し、さらに配管内径の変化が比較的
大きなものや各種口径の配管に対応するためには複数の
装置が必要となるので装置の標準化が困難となるなどの
問題があった。

また、配管内に布設した１本のレールによる装置の走行
動作を行なう移動機構を備える方式のものにおいても、
例えば配管チーズ部等の分岐点での走行不能あるいは配
管傾斜部や垂直配管での装置の滑落等による走行不安定
等の問題があった。

本発明は上記の問題点を解決して各種配管に幅広く適用
可能にしたうえ、各種条件の配管内を安定して走行可能
な機構を備えた小型軽量の配管内点検補修ロボットを提
供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の配管内点検補修ロ
ボットは配管内に２本の簡易レールを布設すると共に、
これを軌道として走行動作を行なう小型軽量の走行機構
を備え、またロボットの前段には小形ＴＶカメラ等の点
検機構を備えると共に後段にはアーム型の超音波探傷子
等の検出機構および塗装液を混合して噴き付けるアーム
型の噴射ヘッド等の補修機構を備え、さらに２本のレー
ルの一方に沿って施したマーキングポイントを光学式読
取装置で読み取ることにより配管内の位置を検出すると
共に配管内の点検・検出時に発見された傷や塗装はく離
等をマーキングポイント対応にデータ格納することによ
り補修位置をデータ管理する機能を備える遠隔操作可能
な構成としたものである。

〔作　用〕

上記の配管内点検補修ロボットの対象既設プラント等の
配管には簡易取付構造の２本のレールを設けると共に新
設プラント等の配管には予め溶接等でレールを布設する
ことが可能で、この２本のレールは配管内の点検および
補修時に配管内走行を行なうロボットの走行軌道となり
、ロボットはこの２本のレールを例えばラックピニオン
またはスプロケット構造のようなかみ合い状態で走行す
ることになるため、例えば配管の垂直立下り部でも２本
のレールをらせん状に布設することにより走行時のロボ
ットの滑落等の不具合いがなくなりまた配管の分岐点で
も各々に２本のレールを布設して片側走行可能とするこ
とにより走行方向を選択できる機能をもたせることがで
きるので、１本の布設レールの場合のようにレール自体
でのポイント切換機能が不要となってメンテナンス作業
も不要となるうえ、ロボットは２本のレールに沿って安
定性よく駆動できる構造であるためロボッｈの構造や機
構は配管寸法に影響されずに標準化および小型軽量化が
図れる。

またロボットの前段の小形カメラ等の点検機構は旋回・
首振り可能な機構とし、ロボットの後段のアーム型の超
音波探傷子等をもつ点検機構およびアーム型の塗装噴射
ヘッド等をもつ補修機構により、点検時には配管内径前
面の点検が可能となると共にアーム型の超音波探傷子等
による配管内面の傷や塗装はく離の検出が配管口径の変
化等に対応して可能となり、また補修時の塗装作業はア
ーム構造の塗装噴射ヘッド等より噴き付けることにより
多少の配管口径の変化等への対応が可能となり、これら
のロボットの走行および作業は操作室から遠隔操作で行
なうことが可能である。

さらに２本のレールの一方に施したマーキングポイント
の点検時の走行中の通過回数螢光学的に読み取ることに
より配管内の位置を検出するとともに、配管内の点検時
に発見された傷やピンホールや塗装はく離等をマーキン
グポインＩ−の通過回数対応にデータ格納することによ
り補修位置のデータ管理ができるので、補修時に対象物
部位を短時間で正確に把握して厳しい工程の補修作業を
容易に行なえる。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例を第１図から第５図により説明
する。

第４図（ａ）、　（ｂ）は本発明による配管内点検補修
ロボットの一実施例を示す対象配管の原子力発電所の−
Ｅ面図および縦断面図である。第４図（ａ）。

（ｂ）において、本発明による配管内点検補修ロボット
の一実施例の対象とする原子力発電所はタービン建家２
から放水口３の間に海水系冷却水配管１が通じていて復
水器の冷却に使用している。この海水系冷却水配管１は
放水口３から侵入したフジッボ等の海生物が付着して冷
却水の流れを妨げられるため定期的な除去作業が実施さ
れる。この除去作業は一般には高圧水を吹き付けて除去
するものであるが、このさい配管内面のライニングを傷
つけたり塗装面のはく離が生じるため、その傷等の検知
および塗装はく離面の補修が必要となる。

この補修作業は一般に配管を工場に持ち帰り実施するか
作業員が配管内に入り込んで実施することになるが、工
場持ち帰りに当っては埋設配管の取り出しに多大の労力
がかかり、また作業員が入り込む場合も悪環境下での作
業となるため従来から点検補修作業の自動化が望まれて
いた課題であり、本実施例はこの種の配管内の点検補修
作業を行なうものである。

第１図は本発明による配管内点検補修ロボットの一実施
例を示す構成斜視図である。第１図において、本実施例
の配管内点検補修ロボツ１〜は配管１−内に布設した２
木のレール４に沿って走行するだめの走行機構５と、そ
の走行機構５により両側を支持されたロボッＩ・本体１
ｏとから成り、ロボット本体１０の前段に監視および塗
装面のはく離状態を点検する小型カメラ（点検機構）６
を備え、同じく後段には先端にライニング傷やピンホー
ル等を検出する超音波探触子を持ち配管内面の径に沿っ
て走査できるアームを有する検出機構７および先端に塗
装噴射ノズルを持ち検出機構７と同様に配管内径に沿っ
て噴射ノズルを動作可能とするアームを有する補修機構
８ならびに２本のレール４の一方に一定間隔で設けたマ
ーキングポイントをカラン１〜する光学式読取装置９を
備えて構成され、制御盤１２および監視盤１３および塗
装液ポンプ１４等を備えた操作室１１とケーブルおよび
ホース１５等により接続される。

」二記構成の走行機構５の走行方式としては種々の方式
があるが、第１の方式としてはレール４側にラックを切
り車輪側をビニオン形式とすることにより通常の車輪よ
りもトルク伝達力を増加させる方式があり、また第２の
方式としてはレール４側に一定のピッチで穴を設けてお
き車輪側にスプロケット形状としておくことにより」１
記ラックピニオン方式と同様の機能をもたせる方式等が
採用可能であり、このいずれの方式でもレール４に対し
ては１ニドよりロボット本体１０の車輪を挟み込む方式
として走行時の安定性向」−および脱落防止を図ってい
る。また監視および塗装面のはく離点検を行なう小型Ｔ
Ｖカメラ（点検機構）６は配管１の方向を軸として回転
可能な構造としており、配管１−の内周前面を点検でき
るようにしており、その内部には照明源をもちカメラ先
端にはズーム機能をもたせることにより配管］の内面状
態を適確に把握できる。検出機構７は先端に備えた超音
波探触子を配管内面に接近させるため２自由度のアーム
構造を有しており、かつアー１１を支持している胴体部
が配管］に対し円周方向に回転可能な構造となっている
ことにより、配管内面全域をカバーして探傷することが
できる。補修機構８は先端に備えた噴射ヘッド（噴射ノ
ズル）を同様に２１ツ１由度のアームによって配管内面
に接近させ、アーム支持部が配管円周方向に回転可能で
あることにより、配管１内面の任意位置に塗装噴付（プ
することが可能であり、この塗装は２本のホース１５で
操作室１１の制御盤１２から硬化剤と別々に塗装液ポン
プ１４等によりロボット本体１０へ供給され、本体内で
混合して補修機構８により噴き付ける方式である。

Ｌ記構成の運用方法により、初期段階で配管１内面の点
検および検出作業を小型カメラ（点検機構）６お、よび
検出機構７を用いて行い、補修対象物部位をデータ管理
して、後目にその部位のみ補修することができるように
下記の手段を講している。すなわち、海水系冷却水配管
１は全長が数１００ｍ以上の長距離であり、検出した位
置を遠隔で正確に割り出すことが難しいため、レール４
Ｉ：。

にマーキングポイントを一定間隔で設けておき、走行開
始点より光学式読取装置９でマーキングポイントをカラ
ン１〜して行く。そして操作室１１内に設けた制御盤１
２ではそのマーキングポインＩ・のカウント数によりロ
ボット本体１０の位置を割り出し、点検時に発見した傷
や塗装はく離の位置を上記データと共に管理する。これ
により後日に上記発見の補修対象部位をマーキングポイ
ントのカウント何番から何番の範囲として限定し、その
補修対象部位を探することを容易とする。−１−記のよ
うに本実施例の配管内点検補修ロボットの全体システム
の操作室１１の制御盤１２で遠隔操作を行なうものであ
り、そのために監視盤１３には海水系冷却水配管１、の
断面図および走行位置をグラフィック表示するＣ　ＲＴ
および監視小型カメラ６の映像を表示する′ｒ■モニタ
があり、走行停止や速度切換えおよびアームの駆動位置
制御を制御盤１５からケーブル１５を通して行なうため
の各種の操作スイッチを有する。

第２図は第１図の垂直立下り配管１の布設レール４の一
実施例を示す構成正面図である。第２図において、第１
図の実施例の配管１が第２図に示すような垂直立下り配
管１の場合には２本のレール４を垂直立下り配管部で配
管内面に対してらせん状に布設することにより、走行時
の滑落防止を図るものであり、これはレール４を垂直に
布設した場合には走行機構５に対するブレーキ制動の負
荷が過大に加わるうえロボノ１へ本体１０の走行の安定
性の点でも難があることからＩノール４に傾斜角を設け
て安定性を向−１１させている。

第３図は第１図の分岐配管］の布設レール４および走行
機構５の一実施例を示す構成」二面図である。第３図に
おいて、第１図の実施例の配管１が第３図に示すような
分岐配管１の場合には各々の分岐配管１に２本のレール
４を布設しておき、いま進行方向に対して右方向に進む
場合には分岐配管１の手前で進行方向に対する左側の走
行機構５をレール４から切り離し、片側走行により右側
にロボット本体１０の向きを変えた後に、切り離した走
行機構５を再びレール４に接続して走行させることによ
り進行方向を変えることが可能となるものである。

次に第５図を用いて分岐管部における走行機構の切離し
構造を、そして第６図によりその動作を説明する。

走行機構５は、レール４を挟み込む様に２ケの車輪１．
６．１７が有り、−Ｌ側の車輪１６軸に走行用のモータ
１９が連結される。尚、本モータ１９は、内部にギヤと
ブレーキが組込まれたものである。このＪ−側車輪１６
に対し、ド側車輪１７は、シリンダ２０及びリンク機構
２１を介して取付けられており、走行時においては、シ
リンダ２０の軸力によりレール４を把持することになる
。上側車輪１６はさらにロボット本体１０との間でロボ
ッＩ・本体に対し、ある角度でシリンダ２２とリンク機
構２３が取付けられる構造となっている。

１ノール４の切換ポインＩ−において、片側走行機構を
レール４から外す場合は、第６図（ａ）に示すように、
まずシリンダ２０により、下側車輪１７をレール４から
真下に移動させる。次に、第６図（１））に示すように
、シリンダ２２により、上側車輪１６が斜め左方に移動
され、この時下側車＠１７と一緒にスライ１くすること
になり、走行機Ｍｈ５は、ロボット本体１０の−に方か
ら見た場合、ロボッ［〜本体１０側に引寄せられる状態
で、第６図（ｃ）に示すように、レール４より取り外さ
れることになる。

第３図において、切換ポインｈを過ぎた後に、再度走行
機構５かレール４に固定する場合に、上記とｊφ動作に
て行なわれる７゜ 第７図は、ロボッ［・本体１０の曲部に設けられている
補修機構８の回転機構を示したものである。

補修機構８は、先に述べた如く、アーム型の塗装噴射ヘ
ッドを備えており、このヘン１〜は、配管内面の円周方
向任意の位置に設定可能とするため、配管軸方向に対す
る回転動作か得られる構造となっている。これは、補修
機構８が取付けられている回転部２８は円筒形状をして
おり、固定部２７に入り込んでいる部分に外周、内周、
各々ギヤ２４が設けられており、こ九を歯車２５．２６
とかみ合う構造となっている。歯車２５．２６は、円周
方向４ケ所に配置され、そのうち１ケ所の歯車２６のみ
に回転用のモータ２７が連結される。

これより、回転用モータ２７にて訃動することにより、
歯車２５．２６にてガイドされ、ギヤ２４を介して、回
転部２８が回転運動することになる。

本機構は、ロボット後部の検出機構にも同様に採用され
ている。

〔発明の効果〕

本発明によれば、配管内点検補修ロボッＩ〜を管内布設
の２本のレールに沿って走行させる構成としているので
、水平配管はもちろん垂直立下り配管や分岐配管におい
ても容易に安定走行か１１Ｔ能となるため対象配管の適
用範囲が拡大される効果がある。

また、配管内の傷や塗装はく離等の点検時のデータ管理
を行なう構成としているので、補修時の厳しい］１程作
業においても短時間で対象物部位を把握して補修するこ
とが可能となるため効率化が図れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による配管内点検補修ロボットの一実施
例を示す構成斜視図、第２図は第１図の垂直立下り配管
の布設レールの・実施例を示す構成正面図、第３図は第
１−図の分岐配管の布設レールおよび走行機構の一実施
例を示す構成−１−面図、第４図（ａ）、（ｂ）は第１
−図の対象配管を例示する原子力発電所の上面図および
縦断面、第５図は走行機構を示す説明図、第６図は走行
機構の動作説明図にしてその（ａ）は走行時、その（ｂ
）は下輪外し、その（ｃ）は上輪外しを示し、第７図は
補修機構の回転機構を示す１部断面図である。 １・・配管（海水系冷却水配管）、／ｌ　レール、５　
走行機構、６　・点検機構（小型カメラ）、７検出機構
（超音波探傷機構）、８・・・補修機構、９　・光学式
読取装置、１０　　ロボット本体、１１　　操作室、Ｉ
２・制御盤、１３・監視盤、１４　　ポンプ、１５ホー
スおよびケーブル。 代理人　弁理士　　秋　本　　正　実 ６−友誼暑構 ８′袖゛捧ポ漫 ２４：’ｅ”セ ２５．２６’光車 ２７・、玉−夕 ２８“べ゛ア１１〉り・・ ２９：回転部 ３０　固慣郡

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、配管内に２本のレールを布設すると共に、その２本
   のレールに沿って走行する走行機構を備える構成とした
   ことを特徴とする配管内点検補修ロボット。 ２、垂直配管内に２本のレールをらせん状に布設するこ
   とにより、走行時の滑落防止を図る構成としたことを特
   徴とする請求項１記載の配管内点検補修ロボット。 ３、分岐配管内に２本のレールを各々布設し、分岐部に
   おいて片側走行可能とすることにより、走行方向を選択
   可能な機能を有する走行機構を備える構成としたことを
   特徴とする請求項１記載の配管内点検補修ロボット。 ４、ロボットの前段に旋回・首振り可能なカメラ等の点
   検機構を備え、後段にアーム型の超音波探傷子等の検出
   機構およびアーム型の塗装噴射ヘッド等の補修機構を備
   える構成としたことを特徴とする請求項１記載の配管内
   点検補修ロボット。 ５、２本のレールの少なくとも一方に沿ってマーキング
   を施し、走行時のマーキングポイントの通過回数を光学
   式読取装置で読み取ることにより配管内の位置を検出す
   ると共に、配管内の点検・検出時に発見された傷やピン
   ホールや塗装はく離等をマーキングポイントの通過回数
   との対応でデータ格納することにより補修位置をデータ
   管理する機能を備える構成としたことを特徴とする請求
   項４記載の配管内点検補修ロボット。