JPH0493188A - 配管内点検ロボット - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、原子力発電所等の原子力関連設備やその他一
般プラントにおける配管内の点検及び検査を行う際に使
用して最適な配管内点検ロボットに係り、特に５字配管
等の曲管部、丁字配管や十字配管等の分岐管部における
方向転換、或いは十字配管部の直進通過を容易かつ確実
に行うことができて、配管内面の点検及び検査を漏れな
く良好に行うことができるようにした配管内点検ロボッ
トに関する。

（従来の技術） 原子力発電所等の原子力関連設備やその他一般プラント
においては、それらの配管系の健全性の確認、内部状態
の把握、或いは洗浄や補修を行った後のチエツク等を行
うため、配管内の目視検査を行うことが望ましい。しか
しながら、狭隘であるという場所的制限や、温度や雰囲
気等の環境的制限のため、人間が直接点検及び検査する
ことば一般にかなり困難である。特に、原子力発電所等
の原子力関連設備では、放射線の影響のためになお一層
困難な状況にある。

このため、配管内を点検及び検査するようにした種々の
ロボットが提案され、一部は既に実用化されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、丁字配管や十字配管等の分岐管部におけ
る方向転換、或いは十字配管部の直進通過を可能とした
ロボットは今だ開発されいないのが現状であり、このた
め、この種のロボットの使用できる範囲が著しく限定さ
れてしまうといった問題点があった。

本発明は上記に鑑み、丁字配管や十字配管の分岐管部に
おける方向転換、或いは十字管部内の直進通過を容易か
つ確実に行うことができ、これによって配管内面の点検
及び検査を漏れなくかつ良好に行うことができるように
したものを提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明に係る配管内点検用ロ
ボットは、伸縮及び屈曲自在な複数の伸縮ユニットを直
列に接続するとともに、この各伸縮ユニットの前後に外
方に突出自在な突張り機構を配設し、更に先頭部に配管
内部を点検するための点検装置を取付けたロボット本体
と、このロボット本体を操作する制御盤と、この制御盤
と前記ロボット本体とを結び内部に各種ケーブル等を収
納したケーブルと、前記伸縮ユニットと突張り機構とを
駆動させる駆動源と、前記点検装置による点検映像を観
察するためのモニタとを備えたものである。

（作　用） 上記のように構成した本発明によれば、ロボット本体を
少なくとも２つの突張り機構を介して配管内面に固定し
、この状態で前後の少なくとも一方がフリーとなった伸
縮ユニットを伸縮または任意に方向へ屈曲させ、これを
順次繰り返しつつ前進または後退させることにより丁字
配管や十字配管等の分岐管部における方向転換、或いは
十字管部の直進通過を容易かつ確実に行って、配管内面
の点検及び検査を漏れなく良好に行うことができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は全体の構成を示すもので、本実施例において、
配管内点検ロボット１のロボット本体２には、コイルス
プリング３を介して伸縮及び屈曲自在な合計４個の伸縮
ユニット４−１〜４−４が備えられている。この伸縮ユ
ニット４−１〜４−４の数は、丁字配管や十字配管等の
分岐管部おける方向転換、或いは十字管部の直線通過を
容易に行うため、配管内径、Ｔ字管や十字管等の分岐部
形状及びコイルスプリング３の伸縮量等によって任意に
決定される。

前記ロボット本体２の先頭部には、配管Ｐの内面の点検
及び検査を行うための点検装置たるイメージファイバ（
対物部）５が取付けられているとともに、各伸縮ユニッ
ト４−１〜４−４の前後に位置して計５個の突張り機構
６−１〜６−５が配設されている。

このロボット本体２には、前記イメージファイバ５用の
ケーブル、前記伸縮ユニット４−１〜４−４を駆動制御
するエアチューブ１４ａ〜１４Ｃ（第２図参照）と突張
り機構６−１〜６−５とを駆動制御するエアチューブ２
５，２６　（Ｊｊ３図参照）及び電気ケーブルとを収納
したケーブル７が接続されているとともに、このケーブ
ル７には、この繰出し及び巻取りを行うケーブル処理装
置８が備えられている。

更にロボット本体２を操作するための制御盤９と、前記
イメージファイバ５による点検映像を観察するためのモ
ニタ１０と、前記各伸縮ユニット４−１〜４−４と各突
張り機構６−１〜６−５の駆動源たるニアコンプレッサ
１］とが備えられ、これらによって配管内点検ロボット
１が構成されている。

なお、イメージファイバ５には、照明光を送るだめのフ
ァイバも組み込まれており、制御盤９側で光源に接続し
てイメージファイバ５の先端側から照明を送出すような
されている。

前記各伸縮ユニッｌ−４−１〜４−４には、前記のよう
にコイルスプリング３か倫えられ、このコイルスプリン
グ３の伸縮及び屈曲に伴って伸縮及び屈曲を行うよう構
成されているのであるが、これを第２図を参照して説明
する。なお、同図は、コイルスプリング３を省略した状
態を示している。

即ち、各伸縮ユニット４−１〜４−４には、一対の円板
状の支持プレート１２ａ、１２ｂが対峙して備えられて
いるとともに、この支持プレート１２ａ、１２ｂ間に３
本の伸縮体１３ａ、１３ｂ。

１３ｃが正三角形に配置されその両端において該支持プ
レー！−１２ａ、１２ｂに固定されている。

前記各伸縮体１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、この内部に口
金から圧縮空気を送り込んむと膨脂して軸方向に長さが
縮み、空気を抜けばちとの長さに戻る性質を有するもの
で、一端を前記ニアコンプレッサ１１に接続した各エア
チューブ１４ａ。

１４ｂ、１４ｃの他端に個々に接続され、これによって
各伸縮体１３ａ、１３ｂ、１３ｃへの圧縮空気の送り込
み、及び空気抜きを個々に行うことができるようなされ
ている。

ここに、前記コイルスプリング３は、前記各伸縮体１３
　ａ、　　１３　ｂ、　　１３　ｃを囲むように、即ち
コイルスプリング３の内部に前記各伸縮体１３ａ。

１３ｂ、１３ｃか収められるように配置されその両端部
において前記支持プレー１−１２ａ、１２ｂに固定され
ている。

同図は、１個の伸縮体１３ａにのみに圧縮空気を送り込
んだ状態を示すもので、この状態では前記のように取付
けられたコイルスプリング３は、この伸縮体１３ａの方
に曲げられ、しかも送り込む圧縮空気の量に応じて曲げ
の角度を変えることができる。

同様に、コイルスプリング３は、他の１個の伸縮体１．
３ｂのみ圧縮空気を送り込めば、この伸縮体１３ｂの方
に、更に他の１個の伸縮体１３ｃのみ圧縮空気を送り込
めば、この伸縮体１３ｃの方に夫々曲げることができる
。

また、２個の伸縮体１３ａ、１３ｂに圧縮空気を送り込
めば、コイルスプリング３は、この伸縮体１３ａ、１３
ｂの中間方向に曲げられ、しかも伸縮体１３ａと１３ｂ
に送り込む圧縮空気の割合に応じて伸縮体１３ａ、１３
ｂの任意の中間方向に曲げることができる。

このことは、他の２個の伸縮体１３ｂ、１３ｃ。

１３ａ、１３ｃにおいても動揺である。

このように、コイルスプリング３を任意の方向に曲げる
ためには、各伸縮ユニッ１−４−］〜４−４を構成する
伸縮体１３ａ〜］−３ｃを最低３個取付ければ良い。

更に、伸縮体１３　ａ〜１３　ｃの同時に圧縮空気を送
り込むことによりコイルスプリング３を縮め、空気を抜
くことによりコイルスプリング３を元の長さに戻すこと
ができ、しかも送り込む圧縮空気の量に応じて縮み量を
変えることができる。

前記各突張り機構６−１〜６−５の詳細を第３図及び第
４図に示す。

第３図において、実線は突張った状態を、仮想線は、突
張りを解除した状態を夫々示すものである。

即ち、突張り機構６には、一対の固定円板１５゜１６が
対峙して備えられいるとともに、その周縁部に３本の支
持ピン１７ａ、１７ｂ、１７ｃが正三角形状に配置固定
されて、フレームが形成されている。更に、固定円板１
６の外側中心部には、エアー駆動されるロータリアクチ
ュエータ１８が取付けられ、このシャフト１９には、固
定円板１５．１６間に位置して回転アーム２ｏが固若さ
れている。

この回転アーム２０は、１２０度間隔で３本のアーム２
０ａ、２０ｂ、２０ｃが放射状に延びる形状をしており
、夫々のアーム２０ａ、２０ｂ２０ｃの先端には、ピン
２１を介して各ロッド２２　ａ　、　　２２　ｂ、、　
　２２　ｃが夫々回転自在に連結されている。

この各ロッド２２　ａ、　　２２　ｂ、　　２２　ｃの
内部には、その軸線に沿ってほぼ全長に亙って延びる長
穴２３　ａ、　　２３　ｂ、　　２３　ｃが設けられて
いる。更にこの各長穴２３ａ、２３ｂ、２３ｃ内に、前
記各支持ピン１７ａ、１７ｂ、１７ｃが位置し、各ロッ
ド２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、この各支持ピン１７ａ、
１７ｂ、１７ｃに対して回転かつスライド自在になされ
ている。また、各ロッド２２ａ。

２２ｂ　　２２Ｃの先端には、緩衝月２４が取付けられ
ている。

前記ロータリアクチュエータ１８には、一端を前記ニア
コンプレッサ１１に接続させた２本のエアチューブ２５
２６の他端が接続され、この−方のエアチューブ２５か
ら圧縮空気が送られてきた時に正転し、他方のエアチュ
ーブ２６から圧縮空気が送られてきた時に逆転する。そ
して、ロークリアクチュエータ］８の回転によって回転
アーム２０が回転するのであるが、ロークリアクチュエ
ータ１８を正転させることによってロッド２２ａ、２２
ｂ、２２ｃを配管Ｐの内面に突張らせ、逆転させること
によってこのロッド２２ａ。

２２ｂ、２２ｃの突張りを解除するようなされている。

前述の伸縮ユニット４−１〜４−４（コイルスプリング
３）の伸縮及び曲げ動作、突張り機構６−１〜６−５の
突張り及びその解除動作を組合わせて、ロボット本体２
が配管Ｐ内を直進する手順、丁字配管部Ｐ１を曲がる手
順、及び十字配管部Ｐ２を直進通過する手順を以下に説
明する。なお、この３つの手順のみで全ての配管系を移
動することが可能となる。

先ず、ロボット本体２が配管Ｐ内を直進する様子を第５
図に示す。

同図（１）は、突張り機構６−１〜６−５が全て配管Ｐ
の内面に突張った状態で、２つの伸縮ユニット４−１．
４−８が縮状態、他の２つの伸縮ユニット４−２．４−
４が仲状態にあることを示している。この状態を初期状
態として考えるが、初期状態に特に制約はない。

この状態から、前から奇数番目に位置する突張り機構６
−１．．６−３．６−５を解除し、縮状態にある２つの
伸縮ユニット４−１．４−３を仲状態に、伸状態にある
伸縮ユニット４−２．４−４を縮状態に移行させる。す
ると同図（２）に示す状態となる。

このような動作を順次繰り返すことによって、同図（２
）　−（３）　−（４）　−（５）　−（６）のように
変化させることができる。この同図（６）で示す状態は
、同図（２）で示す状態と同じてあり、この同図（Ｃ）
で示す状態から、同図（３）に示す状態に戻って動作を
繰り返せば、ロボット本体２は配管Ｐ内を直進移動する
ことができる。

なお、後退シーケンスは、上記の前進の逆を行えば良い
。

また、ロボット本体２の重量と剛性のバランスを考慮し
、５つの突張り機構６−１〜６−５の内、２つ以上を突
張ることにより、ロボット本体２を配管Ｐ内に支持でき
るようなされている。

次に、ロボット本体２が丁字配管部Ｐ１を曲がる様子を
第６図に示す。

同図（１）は、ロボット本体２が第５図で説明したよう
な直進運動によって丁字配管部Ｐ１の入口まで移動した
状態を示す。突張り機構６−１〜６−５は、全て丁字配
管部ＰＩ内に突張った状態を、全ての伸縮ユニット４−
１〜４−４は縮状態にあることを示している。ただし、
突張り機構６−１は、丁字配管部ＰＩの曲り部分にかか
る直前の垂直管で安定に突張っているものとし、この状
態を丁字配管部Ｐ１を曲がるときの初期状態とする。

この状態から、突張り機構６−１，６−２．６−３を解
除し、伸縮ユニット４−２．４−３を縮状態から仲状態
に移行させると、同図（２）に示す状態となる。

この状態から突張り機構６−２．６−３を突張るととも
に、突張り機構６−４．６−５を解除し、伸縮ユニット
４−３を仲状態から縮状態に移行させると、同図（３）
に示す状態となる。続けてこのような動作を順次繰り返
すことで、同図（３）→（４）→（５）→（６）のよう
に変化させることができる。

同図（６）に示す状態から、突張り機構６−４゜６−５
を突張り、突張り機構６−２．６−３の突張りを解除す
る。続けて、ロボット本体２の目的とする進行方向（こ
の場合、上方）へ伸縮ユニット４−１を曲げ、伸縮ユニ
ット４−３を縮状態から仲状態に移行さぜると、同図（
７）に示す状態となる。

このように、Ｔ字部の曲りに沿って伸縮ユニッ１−４−
１〜４−４を曲げながら進路変更を行い、突張り機構６
−１〜６−５の突張り及び解除、伸縮ユニット４−１〜
４−４の伸縮を絹合わせなからロボット本体２を順次前
方に送出すころにより、同図（７）→（８）　−（９）
　→−−−−−・→（２ｇ）−（２９）−（３０）ノよ
うに変化させることができる。

同図（３０）に示す状態で、完全にロボット本体２はＴ
字部を通過することができき、この後は、第５図で説明
したような直進運動を行えば良い。

なお、丁字配管部Ｐ１に限らず、十字配管部、Ｌ字配管
部での曲り方も全く同様であることは勿論であり、また
後退シーケンスは上記前進の逆を行えば良い。

更に、ロボッＩ・本体２力叫−字配管部Ｐ２を直進通過
する状態を第７図に示す。

同図（１）は、第６図（１０）に示す状態から突張り機
構６−３を突張った状態を示すものである。ただし、伸
縮ユニッｌ−４−１，４−２は曲げないものとする。

この状態から、突張り機構６−４を解除し、伸縮ユニッ
ト４−３を仲状態から縮状態、伸縮ユニット４−４を縮
状態から仲状態に移行させると、同図（２）に示す状態
となる。この状態から、突張り機構６−４を突張り、突
張り機構６−５を解除するとともに、伸縮ユニット４−
４を仲状態から縮状態にな移行させ、更に突張り機構６
−５を突張ると、同図（３）の状態を経て同図（４）に
示す状態となる。

この状態から、伸縮ユニッｌ−４−１，４−２を縮状態
から仲状態となし、突張り機構６−１を十字路の越えた
前方直管部で突張ると、同図（５）に示す状態となる。

このような動作を順次繰り返すことにより、同図（５）
→（Ｇ）　−（７）→・・・・・・＝（２４）→（２５
）→（２６）のように変化させることができる。

同図（２Ｇ）の状態で完全にロボット本体２は十字路を
通過することができ、この後は第５図で説明したような
直進運動を行えば良い。

なお、上記各シーケンスは、唯一のものではなく、−例
であることは勿論である。

〔発明の効果〕

本発明は上記のような構成であるので、丁字配管や十字
配管等の分岐管部における方向変更、或いは十字配管部
の直進通過を容易かつ確実に行うことができ、これによ
って対象配管内面の点検及び検査を漏れなく良好に行う
ことができるといった効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、第２図は
コイルスプリングを省略した伸縮ユニットを示す斜視図
、第３図及び第４図は突張り機構を示し、第３図は平面
図、第４図はその側面図、第５図はロボット本体が配管
内で直進する状態を示すシーケンス図、第６図は同じく
丁字配管部を曲がる状態を示すシーケンス図、第７図は
同じく十字配管部を直進する状態を示すシーケンス図で
ある。 １・・・配管内点検ロボット、２・・・ロボット本体、
３・・・コイルスプリング、４−１〜４−４・・・伸縮
ユニット、５・・・イメージファイバ（点検装置）　、
６−１〜６−５・・・突張り機構、７・・・ケーブル、
８・・・ケーブル処理装置、９・・・制御盤、１０・・
・モニタ、１１・・・ニアコンプレッサ（駆動源）、１
．３ａ〜１３ｃ・・・伸縮体、１４ａ〜１４ｃ・・・エ
アチューブ、１７ａ〜１７ｃ・・・支持ピン、１８・・
・ロークリアクチュエータ、２０・・・回転アーム、２
２ａ〜２２ｃ・・・ロッド、２３　ａ　〜２３　Ｃ−長
穴、２４．２５−エアチューブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 伸縮及び屈曲自在な複数の伸縮ユニットを直列に接続す
   るとともに、この各伸縮ユニットの前後に外方に突出自
   在な突張り機構を配設し、更に先頭部に配管内部を点検
   するための点検装置を取付けたロボット本体と、このロ
   ボット本体を操作する制御盤と、この制御盤と前記ロボ
   ット本体とを結び内部に各種ケーブル等を収納したケー
   ブルと、前記伸縮ユニットと突張り機構とを駆動させる
   駆動源と、前記点検装置による点検映像を観察するため
   のモニタとを備えたことを特徴とする配管内点検ロボッ
   ト。