JPH0469596A - 配管内の点検補修用ロボット - 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、原子力発電所内に設備した配管などを対象に
、遠隔操作により配管内の点検、補修作業を行うロボッ
トに関する。 〔従来の技術］ 原子力発電所における各種配管を対象とした点検、およ
び溶接、切断などの補修作業は、殆どの場合に直接作業
員が配管に接近して作業を行っているのが現状である。 また、最近では配管内を移動する自走ロボット本体にＩ
ＴＶカメラ、および照明灯を搭載し、遠隔操作により自
走ロボットを配管内に移動させて管内の状況を観察する
点検用ロボットの開発も一部でなされている。 〔発明が解決しようとする４１題） ところで、前記のように配管に作業員が直接アクセスし
て点検、補修作業を行う方法では、放射線被爆の問題が
ある他、配管の設置場所１周囲環境などの制約を受ける
ことから、２点検、補修がｉｊＪ能な配管は極一部Ｌ７
限られ゛こいる。 また、従来の点検用ｌ」ボットでは、配、管内の観察１
゛段ζこＩＴＶカメン、照明灯などの電装部品を用い°
こいるため、商放射線雰囲気、水中などζ・は性能面ご
の仏軸性低ト苓来４他、・ｊ法）の制約から小型化にも
限界が多）す、比較的太１−１径の配管で、か・つ配管
より内部）ｋ体４−抜いた場合にし５か適用Ｃきない問
題がある。 本発明は」、記の点にがんがめなされたちのζ・あり、
配管内部の点検のみならず、管内側からＨ（傷箇所に対
づる溶接、切断などの捕修０業も行λ、しかも周囲条件
などの制約を殆ど受けることなく各種Ｌ］径の配管

【こ
適用できる高信頼性の点検補修用ロボットを提（ハ４゛
るこＪを１−］的と憤る。 （課題を解決イ゛るための手段〕 １゛、記課Ｂを解決するために、本発明の点検補修用ロ
ボソＩ・は、空圧アクチュエータの操作で配管内を移動
づ′る自走ロボッ）・の本体に、光ファイバを通し５て
照明光、観察画像を伝達するノ１イバシ・イト、−２ア
イバス７−ブづ備えた観察・・７．、ド　およびＬ・−
・ザ加］・・・ラド暮搭載し、か”、ンＸ　’Ｊ″ｄ、
　ス光ノアイバを介（、り゛遠隔操作部の空Ｉ（供給部
、光源、画像１ｏ、タ、１／−ザ発振器との間を相当接
続し、遠隔操作ε、゛より自走１７ボツト本体を配管内
Ｃ，″。 ｊｔ　＃”ｘさせど管内の点検、および溶接、切断など
の補修作業を行・）よ）構成したもの゛（′夛）る。 Ｊ、ノ、・、４前記構成における自）ｉ、１′」ボッｌ
−、；＄体は、空圧アクチュエ−タの操作ご出入動作−
４る支持脚４周囲１：　１．＝　Ｍ／ａ　、ｉｉ、、、
、　ｔ、＝　Ｍ４後　対の前置１後置支持部？、前置支
持部３！祷：　Ｗ　、’、＊　ＪＪ部、！−の間を相互
連結１１．ζ伸縮動作する空１１ビスｌンと８！、１−
１合わｌ−゛ζ構成ｔ、た蠕動γ〜、移動体とし？構成
４る、−とがＣきる。 〔性用〕 前記の構成により、Ｉ】ボッＩ・本体は空圧ｊクーｙユ
ｌ−夕の操、１１で配管内を歩進移動り１、かつ空Ｊ」
アクｆｉニー・夕は遠隔操作部側からホ・−スを通し７
で工Ｉ′を供結しで制御される。つまり、シコポソト本
体は電気を動力源とする電気的な゛ｊクナユエータを使
用Ｌ７ないので、水中、高放射線量などの周囲条Ｃ１の
制約を受１」るごとなく配管内を走行さυることができ
る。 また、ロボン］・本体に搭載の観察ヘッドに組み込んだ
ファイバライト、ファイバスコープは、光ファイバを通
して遠隔操作部との間に照明光、観察像り伝達す−る。 これにより配管内部の様子を遠隔操作部側のセニタに写
し出して点検できる。シフかもこれらファイバライト・
、ファイバスコープなどの光学部品は、電気部品と比較
し７て、水中、高放射線量などの周囲条件の影響を受け
ることが少いので性能低ドを来すおぞれがない。 さらじ、ロボンＩ・本体Ｃご搭載したレーザ加１−・ラ
ドは遠隔操作部側に装備のレーザ発振器と光ファイバを
介し７て接続されており、観察−・ラドを通じて確認し
また配管内の損傷箇所に向はレーザ加工ヘッドよりレー
ザ光を照射することで、溶接、切断、ないし配管内に付
着した汚染物を溶解して剥離除去するなどの必要な補修
作業が行える。 なお、ロボッＩ・本体と遠隔操作部との間を結ぶエアホ
ース、光ファイバを束ねたケーブルにあ、らかしめ距離
マークｉ　ｔｔ　ｔ、、遠隔操作部側からケーブルを繰
り出−１際にこの距離マークを読み取ることで、１１ボ
ツ（本体の移動距離を検出して自動遠隔操１１を行うこ
とができる。また、配管内で自走ロボットが力　・故障
し２か場合でも、空圧アクチＩＴ−夕からエアを抜いこ
配管とロボット本体との間の拘東を解くことにより、前
記ケーブルを管外から干繰り寄ゼでロボット本体を配管
の外へ引出し回収することが可能Ｃある。 また、本発明の構成によれば、配管内の流体を抜くこと
なく、■−記の諸操作を実施することができる。 Ｃ実施例〕 以ト木発明の実施例を図面に基づいて説明４−る。 ます″第１図にロボソ１全体の構成を小ず、１なわち、
点検補修用ロボン［・は、【１ボントオ体１と、該ロボ
ット本体１に搭載した観察ヘッド２．Ｌ、＝−ザ加■ヘ
ッド３と、ロボット本体の移動、管内の監視、レーザ照
射など二１ントロールする遠１１作部４とを１：要部と
して構成され、かつロボット本体１と遠隔操作部４との
相互間がエアホース５゜光ファイバ６を束ねた可撓性の
あるケーブルで結ばれている。なお、図面上では紙面の
関係からロボット本体が上下に部分されて描かれている
が、実際には一点鎖線の間が連なった一体構造である。 ここで、ロボット本体１は、胴の外周３箇所に分散配備
して後述のように空圧アクチュエータの操作で出没動作
する支持脚７を備えた前後一対の前置支持部８．後置支
持部９と、前置支持部８と後置支持部９との間を連結し
て前後方向に伸縮するエアピストン１０を主要部品とし
た組立体で構成されている。なお、７Ｂは支持脚７の先
端に設けたシュー、１１は配管の湾曲部分の通過走行を
可能にするようロボット本体の中間部に介装した可撓継
手、１２はロボット本体１の周面に取付けた補助輪であ
る。 また、前置、後置支持部８．９の内部構造は第２図の如
くであり、胴肉に組み込まれた支持脚７は、エア圧の導
入で脹らむエアバルーン１３を空圧アクチュエータとし
てラジアル方向に出没操作される。なお、１４は支持脚
７を胴肉へ引き込む方向に付勢する復帰ばね、１５はロ
ボット本体の軸心部に配管したエアホース、光フアイバ
収納用の導管である。かかる構成で、エアバルーン１３
に加圧エアを導入すると、エアバルーン１３が膨らんで
支持１７が図示実線位置から鎖線位置に向けて突き出し
、符号１６で示す配管の内壁面に押し付けて支持部をそ
の位置に拘束する。この拘束状態を第３図に示す、また
、エア圧を抜けばエアバルーン１３が縮み、支持脚７は
復帰ばね１４の付勢を受けて胴肉に引っ込む。 次にロボット本体１が配管内を歩道移動する動作につい
て述べる。第１図のようにロボット本体１を配管１６の
内部に挿入した状態で、最初に後置支持部９の支持脚７
を突出し繰作して後置支持部９をその位置に拘束する０
次にエアピストン１０にエアを送り込んで伸張操作する
と、エアピストンの移動ストローク分だけ前置支持部８
が配管内を前進する。この状態で前置支持部８より支持
脚７を突出して配管１６との間で拘束した上で、後置支
持部９の支持＃７を引っ込めて配管１６との間の拘束を
解く、続いてエアピストン１０を収縮操作すると、後置
支持部９が前置支持部８に引き寄せられる。以下同様な
操作を繰り返すことでロボット本体１が配管１６の内部
を蠕動式に歩道移動する。また、操作手順を逆に行えば
ロボット本体１は配管内で後退移動する。おな、支持部
８．９およびエアピストン１０に対するエアの導入、排
気は遠隔操作部４に装備のエア供給部４ａよりエアホー
ス５゜および空圧制御弁を通じて行われる。また、エア
ホース、光ファイバを束ねてロボット本体ｌと遠隔操作
部４との間を結ぶケーブルにあらかじめ距離マークを付
して置き、遠隔操作部側のケーブルドラム１７よりケー
ブルを繰り出す際にこの距離マークを読み取ることでロ
ボット本体ｌの移動距離が確認でき、これによりロボッ
ト本体１の自動走行制御が行える。 また、前記実施例では、支持脚７をエアバルーン１３で
出没操作する例を示したが、第４図に示す機構で実施す
ることもできる。すなわち、第４図においで、　１８は
エア圧を受けて駆動されるエアピストンで該エアピスト
ン１日と支持脚７とがリンク２１で結ばれている。かか
る構成でエアピストン１８を駆動することにより、リン
ク２１を介して支持脚７が図示実線位置（後退）と鎖線
位置（突出）との間で出没操作される。 次に、第１図に戻ってロボット本体ｌの先端に搭載した
観察ヘッド２について述べる。観察へラド２の前面には
透視窓を備えており、その内方には光ファイバに投光レ
ンズを組み合わせて照明光を導光、照射するファイバラ
イト２ａと、光ファイバ（イメージファイバの束）に対
物レンズを組み合わせて観察画像を伝送するファイバス
コープ２ｂが組み込まれている。また、ファイバライト
２ａ。 ファイバスコープ２ｂの光ファイバは導管１５を通じて
ロボット本体ｌの後端部より引出して遠隔操作部４に備
えた光源４ｂ、観察モニタ　（例えば監視用ＴＶモニタ
）　４ｃに接続されている。 これにより、遠隔操作部４に備えた光源４ｂからの光線
は光ファイバを通じてファイバライト２ａに導光され、
ここから照明光として観、察へ・ノド２の前方に出側し
て配管内部の様子を照らし出す。 方、配管内部の状況はファイバスコープ２ｂより受像さ
れ、その観察画像が光ファイバを伝達しで遠隔操作部４
のモニタ４Ｃに写し出される。 一方、ロボット本体１に搭載したレーザ加１ニヘッド３
はレーザ光を導光する図示しない光ファイバ　プリズム
、対物レンズなどを組合わせて構成されており、回転ト
ラム２２に組み込んで遠隔操作部４に装備したレーザ発
振器４ｄとの間が光ファイバで接続されている。次に回
転ドラムの内部構造を第５図に示″ｔ、すなわち、レー
ザ加二丁ヘッド３は回転ドラム２２に対し、空圧アクチ
ュエータとしてのエアジヤツキ２３の操作により実線１
鎮線位置の間で出没移動する。なお、２４はレーザ加エ
ヘソドを回転ドラム２２の躬内に引き込む復帰ばねであ
る。また回転ドラム２２は軸受を介して導管１５に支持
され、かつロボット本体１の固定胴内に設置したエアモ
ータ２５に歯車機構２６を介して伝動結合されている。 かかる構成で、エアモータ２５に１アを送り込んで回転
ドラム２２４回転操伯ずればレーザ加」−ヘラ１゛３が
回転ドラム２２と共に旋回し、３６０度の範囲でレーザ
照射方向を任意の角度に制卸できる。 なお、図に示してないが、レーザ加］ヘッド３には前記
の観察ヘッド２と同様なファイバノイド。 ファイバスコープを組み込み、レーザ照射筒ＰＪ１の様
子を遠隔操作部側でモニタできるよ・うにし７でいる。 そし”ζ、点検作業で配管の内部に欠陥箇所が発見され
た場合には、その欠陥状況に応してレーザヘッド３から
レーザ光を照射して溶接、切断および堆積異物の撲除な
どの補修作業を行うことができる。 なお、配管内での点検、補修作業中にロボ・ノド本体１
が故障して動かなくなった場合でも、ロボット本体に組
み込んだ全ての空圧アクチュエータからエア圧を開放づ
れば、ロボット本体は配管との間の拘束が解かれて自由
状態になるので、遠隔操作部側からケーブルを手繰り寄
せてロボソ］・本体を回収できる。 〔発明の効果〕 本発明の点検補修用ロボットは、以上説明したように構
成されているので、−次記の効果を奏する。 （１）自走ロボット本体に観察ヘッドとともにレーザ加
工へ、ドを搭載したので、配管内の点検作業のみならず
、管内に欠陥箇所が発見された場合には内部流体を抜く
ことなく必要に応じて溶接、切断などの補修作業を行う
ことができる。 （２）自走ロボット本体の駆動手段に空圧アクチュエー
タを用い、ロボット本体に搭載した観察、レーザ加ニー
＼ツドの導光手段には光ファイバを採用して電子部品を
一切使用しない構成としたので、水中、高放射線などの
周囲環境でも制約を受けに＜＜、性能面での信転性の向
上化が図れる。 （３）配管内の照明光源５観察画像モニタ、レーザ発振
器などは全て遠隔操作部側に配備し、ロボット本体に搭
載した観察、レーザ加工ヘッドは光ファイバ、およびレ
ンズなどの光学部品で構成したので、ロボット全体の小
型装置化を図ることができる。 （４）また、自走ロボット本体を、配管の内壁面に向け
て突き出ず出没式の支持脚を備えた一対の前置、後置支
持体とエアピストンを組合わゼた蠕動移動体で構成した
ので、大小各ＩＩ　Ｏ径の配管にも適用Ｃきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例による点検補修用ロボ。 トの全体構成の概要図、第２図は第１図における前置、
後置支持部の内部構造を示した断面図、第３図は配管と
の間の拘束状態を表した第２図の正面図、第４図は第２
図と異なる実施例を示Ｊ支持脚の駆動機構図、第５図は
第１図における回転ｌ゛ラム内部構造を表した断面図で
ある０図において、 １　：　＋：＋ポット本体、２：観察ヘラ１′、２ａ：
ファイバライト、２ｂ＝フアイバスコープ、３：レーザ
加工ヘッド、４：遠隔操作部、４ａ：エア供給部、４ｂ
；光源、４０＝画像モニタ、４ｄ：レーザ発振器、５：
エアホース、６：光ファイバ、７：支持脚、８：前置支
持部、９：後置支持部、１０：エアビスト ン、 １３： エアバルーン、 １８：エアビス トン、 ２３：エアジヤツキ、 ２５：エアモータ。 第１頁“の続き ＠発明者 柳 沢 隆 男 神奈川県用崎市川崎１メ十］辺着ｉ［］１１番１号社内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）空圧アクチュエータの操作で配管内を移動する自走
   ロボットの本体に、光ファイバを通じて照明光、観察画
   像を伝達するファイバライト、ファイバスコープを備え
   た観察ヘッド、およびレーザ加工ヘッドを搭載し、かつ
   エアホース、光ファイバを介して遠隔操作部の空圧供給
   部、光源、画像モニタ、レーザ発振器との間を相互接続
   し、遠隔操作により自走ロボット本体を配管内に走行さ
   せて管内の点検、および溶接、切断などの補修作業を行
   うことを特徴とする配管内の点検補修用ロボット。 ２）請求項１に記載のロボットにおいて、自走ロボット
   本体が、空圧アクチュエータの操作で出入動作する支持
   脚を周面上に備えた前後一対の前置、後置支持部と、前
   置支持部と後置支持部との間を相互連結して伸縮動作す
   る空圧ピストンとを組合わせて構成した蠕動式移動体で
   あることを特徴とする配管内の点検補修用ロボット。