JPH05203784A

JPH05203784A - 原子炉容器の検査に適した遠隔変換器の位置ぎめ方法と装置

Info

Publication number: JPH05203784A
Application number: JP4210575A
Authority: JP
Inventors: James H Terhune; ジェームス・ホワード・タヒューン; Edward R Dykes; エドワード・レイ・ダイクス
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1991-08-15
Filing date: 1992-08-07
Publication date: 1993-08-10
Also published as: EP0528622A1; US5214616A; CA2078524A1

Abstract

(57)【要約】【目的】反応容器の内面の検査に用いられるマニピュ
レータの検査ヘッドを、検査しようとする局部的な面に
位置ぎめした時、最適の向きに整合させる。【構成】検査ヘッド９０に設けられた距離測定超音波
変換器１００−１０３を用いて、局部的な面に対する距
離情報を発生する。距離測定変換器から放出された音響
信号の伝搬期間を計時し、定量化して、向き誤差信号を
発生する。この信号を用いて、最適な向きの整合を達成
するため、マニピュレータ３０に枢着された検査ヘッド
を、例えばステップ・モータ及び関連する並進運動部品
として構成することの出来る検査ヘッド位置ぎめ集成体
１１２，１１６，１２２により、少なくとも２つの軸の
周りに動かす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の背景】原子力産業で用いられる反応容器並びに
大規模な工業的な設備で使われる同様な容器は、一般的
に溶接された弯曲板構造として製造される。典型的に
は、反応容器には縦方向及び円周方向のシーム溶接部及
びノズル溶接部等が円筒形又は本体部分に形成されると
共に、半球形の上側及び下側ヘッドに対応する溶接部が
形成される。動力用反応容器の構造的な完全さをその割
合長い寿命にわたって維持するのが重要である為、原子
力規制委員会（ＮＲＣ）の様な規制機関は、溶接部及び
隣接した熱の影響を受ける区域の大規模な検査を予定の
期間内に行なうことを要求している。典型的には、燃料
補給等の様な活動に計画されている計画運転停止時に、
溶接構造の非破壊的な使用状態のまゝの検査及び評価が
実行される。

【０００２】この様な計画運転停止は発電の停止を伴う
から、それを実行する効率は産業にとって最も重要であ
る。然し、溶接部の検査手順は複雑であって、作業員の
放射露出に対する管理を必要とし、この為遠隔制御の検
査装置が必要になるが、この検査装置自体もガンマ放射
の環境内で動作し得るものでなければならない。沸騰水
形原子炉（ＢＷＲ）又は加圧水形原子炉（ＰＷＲ）が検
査の対象である場合、反応容器内の水媒質、又はその他
に、燃料補給用の空所内にある水の媒質が、核燃料から
発する放射から人員を隔離するのに役立つ内部方式に利
点が認められている。一般的に遠隔制御のマニピュレー
タを用いて、検査ヘッドや、超音波検査変換器並びに／
又は渦電流プローブ或いは変換器を担持する探索装置を
容器の種々の溶接部及び面に隣接した位置へ物理的に移
動させる。超音波試験（ＵＴ）並びに／又は渦電流に基
づく検査が、遠隔のステーションの制御のもとに実行さ
れる。こう云うステーションは、マニピュレータに装着
された探索装置から何百呎も離れた所に配置することが
出来る。溶接部のきずを突止める時、圧電式を基本とす
る変換器又は渦電流プローブを、制御装置から送出した
遠隔送出し信号によって励振し又は適当に付勢する。そ
の時、同じ変換器又は別の変換器が超音波試験の為に、
受信したエコーに反応し、又は渦電流応答を受信して、
評価信号を形成し、それがデータ収集の為に遠隔の制御
ステーションに送られる。

【０００３】検査中、連続的に信頼性のある検査データ
が得られる様にする為には、変換器を担持する検査ヘッ
ドが正しい向きになることが重要である。この点につい
て云うと、変換器は、検査される容器の内壁の弯曲面に
対して一貫した又は計画した通りの向きを保っていなけ
ればならない。関心の持たれるこう云う面は、平面状、
円筒形、円錐形、球形、放物面又は双曲面の性質を持つ
ことがあり、例えばノズルを含む。この各々の形状によ
り、使われる変換器に対し、特定の応答パターンが得ら
れ、検査される面の全般的な種類が前もって判っている
のが典型的であり、コンピュータのメモリにカタログと
して入れておくことが出来るので、受信データのディジ
タル処理を最適にすることが出来る。超音波（ＵＴ）検
査手順では、発電用原子炉の分野では、パルス・エコー
及び「ピッチ・キャッチ」変換器形式が用いられてい
る。パルス・エコー形式の場合、変換器は即座に評価す
る小さな局部的な面に対する局部的な法線に沿った向き
にすることが好ましい。云い換えれば、その前向きの軸
線は、弯曲面の局部的な接線に対して垂直な向きにす
る。パルス・エコー形の超音波試験では、この向きによ
り、検査用のパルス並びにこの後の屈折の影響を受ける
戻り信号又はエコー信号の適当な入射角が保証される。
送信及び受信の為に２つの変換器の向きを定めるピッチ
・キャッチ形変換器集成体の場合には、検査ヘッドの平
面の向きも重要である。渦電流プローブを用いる場合、
検査される水準面に対する適正な「高度」又は「間隔」
が重要である。こうして行なわれる検査は遠隔式のもの
であるから、変換器並びにその検査ヘッドを正しい向き
にすると共に正しい間隔にすることは、実行者にとって
問題を投げかけるものであった。典型的には、マニピュ
レータ制御の遠隔検査ヘッドは機械的な「感触子」又は
フィンガを持っていて、それを容器の内面と接触するま
で移動して、幾分触覚に基づく向き情報を取出す。更
に、マニピュレータと共に潜水形ビデオ作像装置を用い
て、内壁及びヘッドの位置ぎめの状態を観察する。

【０００４】然し、現在の検査ヘッドの向きを定める方
式は、１つには、容器の内面が一様でない為に、制限さ
れている。一般的に云うと、こう云う壁は、粗い外面を
持つステンレス鋼の被覆で覆われている。この被覆は典
型的には、容器を建設する際、その鋼壁にステンレス鋼
のワイヤの螺旋を溶接することによって形成される。こ
の為、空所、谷等の形をした面の不規則性に出会うこと
は普通であり、それが触覚形位置ぎめ装置を用いる検査
ヘッドの検査平面の向きを乱す。

【０００５】

【発明の要約】この発明は、マニピュレータによって、
流体の中で検査しようとする局部的な面に隣接して位置
ぎめされた時の検査ヘッドの最適の向きを達成する装置
及び方法を対象とする。沸騰水形原子炉の容器の内面の
検査に特別の用途があるので、２つ又は更に多くの距離
測定超音波変換器を使うことにより、比較的短い離隔距
離（典型的には１cm未満）の場合の非触覚形距離測定装
置を用いることによって、検査検査ヘッドの向きを定め
ることが実施される。こう云う距離測定変換器が検査ヘ
ッドの周縁に沿って位置ぎめされる。個別に付勢された
時、それらが、例えば反応容器内に減速用の水として存
在する結合流体の中に、音響出力を発生する。この出力
が隣接する局部的な面に入射し、伝搬期間にわたって音
響の戻りとして反射され、出力信号を発生する。伝搬期
間を計時し又は定量化し、その値を最適の向きの値と比
較して、向き誤差信号を取出す。検査ヘッドの操作は、
例えばジンバル接続方式を用いて、それが少なくとも２
軸の周りに旋回する様な形で取付けることによって実施
される。アクチュエータ集成体を設け、それを向き誤差
信号に対して制御して、検査される局部的な面に対する
検査ヘッドのヘッド軸線の最適の整合が得られる様に、
検査ヘッドの向きを定める。アクチュエータ集成体は、
例えば、マニピュレータと検査ヘッドの間に取付けられ
た、適当な並進機構と組合せたステップ・モータ又は直
流サーフ・モータとして設けることが出来る。

【０００６】伝搬期間の計時は、カウンタ部品と共に、
比較的周波数の高いシステム・クロックのパルス順序を
利用することによって実施される。距離測定変換器を付
勢した瞬間にシステム・クロックからのクロック・パル
スの計数を開始し、音響の伝搬が終った時の戻り信号を
受信した時にこの計数を終了することにより、伝搬期間
に対応する距離数値を表わすカウントを発生することが
出来る。この後、この値を前に述べた最適の向きの値と
共に利用して、検査ヘッドの整合を実施する為の向き誤
差信号を発生する。

【０００７】この発明のその他の目的は、一部分は明ら
かであろうし、一部分は以下の説明から明らかになろ
う。従って、この発明は、以下説明する様な構造、要素
の組合せ、部品の配置及び工程を有する装置と方法で構
成されている。この発明の性質及び目的が十分理解され
るように、次に図面について詳しく説明する。

【０００８】

【発明の詳しい説明】原子力発電設備の計画運転停止の
間、燃料補給等の様な活動が行なわれる。こう云う活動
の間、溶接シームの検査等の様な関連する活動を実行す
ることが出来る。この検査は内部で行なって、反応容器
内に入っている水が、人員に対する放射の露出を最小限
に抑えるのに役立つ遮蔽体となる様にすることが好まし
い。図１を見ると、原子力発電設備の沸騰水形原子炉
（ＢＷＲ）の部品の１例が図式的に１０で示されてい
る。設備１０が、反応容器１２を持ち、その炉心１４
は、計画運転停止の間、燃料補給手順の作業を受けてい
る。この点について云うと、容器１２の上側ヘッド又は
キャップが取除かれ、燃料補給ブリッジ１６から炉心へ
の燃料補給用のアクセスが出来る様にしてある。燃料補
給ブリッジ１６が、設備１０の燃料補給用の床１８に取
付けられていて、上側の水を満たしたプール又は燃料補
給用空所２０の上に伸びている。空所２０内の水位が２
２で示されている。燃料補給活動が、燃料集成体２６の
操作中である状態を示した燃料補給マニピュレータ２４
によって表わされている。この燃料補給手順と同時に、
全体を３０で示す溶接シーム検査マニピュレータ集成体
が動作しており、制御ステーション等によって制御され
る。こう云う制御及びデータ収集ステーションは、容器
１２から遠隔に、例えば容器１２から２００ｍまでの所
に配置されている。この点について云うと、可撓性を持
つ制御及び通信ケーブル３２がマニピュレータ３０から
サブステーションの小屋３４まで伸びていることが判
る。

【０００９】図２には、反応容器１２が更に詳しく示さ
れており、特にマニピュレータ集成体３０の構造が示さ
れている。この図で、炉心はやはり１４に示されてお
り、炉心の上方には、スパージャ３６，３８並びに４０
−４３で示す様な種々のノズルの様な、容器１２内に典
型的に見られる部品が配置されている。炉心１４が容器
１２の腰領域４６に配置されており、全体的に同じこの
領域内で、４８−５０に示す様な一連の垂直向きの細長
いジェット・ポンプが立下り環体の中に配置されてい
る。勿論、３０に示す様なマニピュレータは、容器１２
内にあるこう云う種々の部品の周りで操作すると共に、
渦電流装置又は超音波検査部品の様な検査用変換器を正
しい向きに向ける様な形になっていなければならない。
特に、容器１２の内面に対するこう云う部品の向きが重
要である。

【００１０】マニピュレータ３０は、上側案内リング５
４の一部分に張りわたされていて、例えば位置制御モー
タ５６によってこのリングに沿って動かされる上側に配
置された円周カー５２を持つ様に構成されている。円周
カー５２に垂直向きの柱５８が支持されており、この柱
が下側案内リング６０まで伸びていて、こゝでも可動に
支持されている。案内リング５４，６０は、シーム溶接
検査手順で容器１２の準備をする過程で、検査人員によ
って取付けられる。上側探索装置又はヘッド６２が柱５
８の長辺に沿って垂直方向に可動であり、このヘッドの
中心には１つ又は更に多くの圧電式の超音波試験変換器
が取付けられると共に、その周囲には集束形又は非集束
形圧電変換器が取付けられており、この発明では、これ
らの変換器が、容器１２の内面に対するヘッド１２の軸
線の向きを定める為の距離測定装置として用いられてい
る。正しい検査手順には、例えば、検査変換器の軸線
が、壁又は容器１２の内面の任意の所定の局部的な接線
に対して垂直である様に、ヘッドが検査変換器の向きを
定めることが要求される。探索装置６２が垂直行程機構
６４によって操作され、シールド・ケーブル６６を介し
て制御回路と制御及び通信用の接続をしてある。この回
路は、例えば柱５８の上、円周カー５２内、又は容器の
外部に取付けることが出来る。この回路からの通信が、
燃料補給用の床１８にある遠隔制御及びデータ収集設備
に３２に示す様なケーブルを介して施されている。更に
マニピュレータ３０は、旋回案内部７２を介して柱５８
の下部に結合されたリンク結合のベルト７０を利用する
ことにより、容器１２の腰領域４６内で検査集成体を操
作することが出来る。リンク結合ベルト７０の一方の縁
には水平行程機構７４が取付けられており、これが探索
装置６２と同じ構造の下側探索装置又はヘッド７６を支
持する。水平行程機構は、リンク結合ベルト７０の片方
の縁に沿って垂直方向に移動することが出来ると共に、
探索装置７６を水平方向に操作することが出来る。探索
装置６２の場合と同じく、装置７６は、例えばその中心
に配置された試験用の超音波又は渦電流形装置を持つだ
けでなく、試験変換器の向きを表わすヘッド軸線が、容
器１２の壁の内面の局部的な接線に対して垂直又はその
内面の局部的な法線に対して平行になる様に、ヘッド部
品の向きを定める様に作用する距離測定超音波変換器を
も持っている。例えばウォータ・ジェットを利用するこ
とにより、リンク結合ベルト集成体を壁の内面に対して
水平方向に操作することが出来る。探索装置７６と局部
制御回路との間の通信が、同軸ケーブル７８の様なシー
ルド・ケーブルによってなされる。

【００１１】図３には、６２及び７６に用いることの出
来る様な検査ヘッドが拡大した略図として９０に示され
ている。ヘッド９０は容器１２の不規則な内面９２から
隔たった状態で示してある。典型的には、この隔たりは
約１cmである。この図には容器１２内にある水結合材は
示してない。ヘッド９０が円板形ヘッド支持体又はハウ
ジング９４を含み、このハウジングが、ジンバル装着部
９６で表わした多軸ジンバル運動が出来る様にする適当
な支持機構を介して、柱５８又はリンク結合ベルト７０
に取付けられている。更に図４を参照すると、ハウジン
グ９４が中心に配置された検査変換器９８を支持するこ
とが判る。この変換器は、例えば超音波又は渦電流形で
あってよい。更に、ハウジング９４にこの他の同様な変
換器を取付けることが出来る。ハウジング９４の周縁に
は、４つの距離測定又は集束形超音波変換器１００−１
０３が配置されている。特に図３を参照すると、ヘッド
軸線１０６が、変換器９８の中心を通り、ハウジング９
４の内側の面１０８に対して直交することが示されてい
る。ヘッド軸線１０６は、変換器９８に対して既知の又
は予定の音伝搬関係を持ち、容器１２の不規則な面９２
まで伸びている。この点について云うと、この例では、
ヘッド軸線１０６が、面９２の局部的な領域で、局部的
な接線１１０に対して垂直であることが判る。面９２の
評価を最適に実施する為には、検査変換器９８は、面９
２の任意の局部的な成分に対して既知の又は一貫した姿
勢を持つ向きであることが好ましい。変動があって、こ
の向きがかなり変化する場合、検査変換器９８から得ら
れるデータは不正確であることがある。この様な検査ヘ
ッド９０の標準とはならない向きが、例として９０′に
鎖線で示してあり、この向きの場合のヘッド軸線を１０
６′で表わしてある。面９２と各々の距離測定変換器１
００−１０３との間の距離を表わすデータを編集するこ
とにより、図面の６２及び７６に示す様な検査ヘッドの
往復活動で、コンピュータによって制御された一貫性を
達成することが出来る。励振された時の変換器１００−
１０３の感知区域が、面９２の解釈としての音響コーン
を形成するから、飛行時間又は伝搬期間を使って、音響
コーン内の面上の一番近い点までの距離を測定すること
が出来、又はそのデータを使って、面の粗さの小さい区
域を能動的に平均し、距離測定変換器に対する平均の面
の向き又は法線ベクトルを自動的に測定することが出来
る。小さな操作装置が、ヘッド軸線１０６と整合して図
３の１１２に示してある。装置１１２は、方向を示す矢
印１１４で表わす様に、ヘッド軸線１０６の周りで検査
ヘッド９０を回転させる様に作用するステップ・モータ
の様な小さな位置応答モータであってよい。

【００１２】図４には、同様な操作の構成が示されてい
る。この場合、操作装置１１６が往復動軸線１１８と整
合した状態が示されている。例えば装置１１６に対する
ステップ・モータと関連して、適当な並進機構を用いる
ことにより、軸線１１８の周りのヘッド９０の回転を行
なわせることが出来る。同様に、ステップ・モータ及び
関連する並進機構の様な操作装置１２２を用いて、矢印
１２６で示す様に、軸線１２４の周りに検査ヘッド９０
を回転させることが出来る。図示の構成を用いることに
より、ヘッド９０は、実質的に希望する任意の自由度
で、容器１２内の水面より下方で操作することが出来
る。前に述べた様に、内向き及び外向きの移動は、マニ
ピュレータ集成体３０自体から行なうことが出来る。

【００１３】１１２，１１６，１２２に示す様な必要と
する位置ぎめ集成体の数として、少なくとも面９２に対
する向きの点でヘッド９０の相対的な調節を行なう１１
６，１２２に示すものが必要である。距離測定装置１０
０−１０３の数はユーザの必要に合せて変えることが出
来る。今の向きを定める目的では、３個、好ましくは４
個の装置が用いられるが、使うこの様な装置の数が多け
れば多い程、向きの分析に利用し得るデータが一層多く
なることは明らかである。

【００１４】各々の距離測定変換器１００−１０３は別
個の制御装置によって動作させる。この時、この制御装
置が、コンピュータを基本とした制御機能に対して距離
数値データを供給する。図５には、この様な１つの制御
装置又は信号発生回路が全体的に１３０で示されてい
る。回路１３０は、１３２に示す様な超音波変換器と共
に動作する。変換器１３２が、ブロック１３６で示した
トリガ・パルス発生回路から、線１３４で表わす様に供
給された距離測定入力トリガ信号によって作動され又は
点弧される。回路１３６が、変換器１３２から伝搬させ
るべき音響信号が、９２に示す様な面で反射されて変換
器に戻って来るのに予想される最大伝搬期間より大きい
パルス間間隔の値を持つトリガ出力パルスを線１３４に
発生する。この点について云うと、使われる変換器１３
６の種類はパルス・エコー形であるが、ピッチ−キャッ
チ方法も用いることが出来る。信号のこの伝達が１３８
で図式的に示されている。回路１３６はコンピュータか
らのシステム・パルスとは独立して動作することが出来
るし、或いはコンピュータのクロックと同期させること
が出来る。然し、距離測定入力トリガ信号が出ると、局
部的な面９２（図３）に入射し得る音響出力が発生さ
れ、同時に、線１４０に示す様に、２進カウンタ１４２
に対するリセット信号が発生される。線１３４の距離測
定入力トリガ信号が、線１４４で示す様に、リセット形
フリップフロップ又は単安定マルチバイブレータ１４６
のリセット入力端子に送られる。このリセット手順によ
り、Ｑ端子出力には、論理高レベルの様な予定の論理レ
ベルが印加され、これが線１４８を介してアンド・ゲー
ト１５０の一方の入力に結合される。ゲート１５０に対
する他方の入力は、１５２に図式的に示したシステム・
クロックによって発生され、これがゲート１５０の他方
の入力に対する出力を線１５４，１５６に発生すること
が示されている。線１５４は装置１４６の付能入力にも
接続されている。図示の構成を用い、線１４４から装置
１４６にリセット入力を印加すると、線１５８を介して
カウンタ１４２のクロック入力にクロック出力パルス順
序を伝達することが出来る。事実上、装置１４６はゲー
ト１５０と共に、全体を１６０で示すカウンタ制御回路
を形成し、これがカウント付能作用をする。一般的にシ
ステム・クロック１５２は、例えば６０乃至８０MHz の
範囲内の比較的高い周波数のパルス順序の出力を発生す
る。

【００１５】変換器１３２から伝搬した音響信号が局部
的な面９２に入射すると、それが反射され、この反射信
号は、波形１６２で示す様に、ピーク振幅特性を持つ。
変換器１３２がこの信号を検出し、対応する電気信号を
線１６４で示す様に、ピーク検波器１６６に伝達する。
検波器１６６が、ピーク振幅を受取ったことに応答し
て、線１６８に検出出力を取出し、それがデータ・ラッ
チ１７０の付能入力に送られる。ラッチ１７０のＤ端子
入力が、＋ｖ源に結合されており、この為、線１７２に
出るそのＱ端子出力が、論理高の値を持ち、伝搬期間終
了出力を表わす。線１７２がＲＳ形フリップフロップ１
４６のＳ端子に結合されることが示されている。この入
力が、そのＱ端子及び線１４８の論理高を取去る。装置
１４６の付能入力がシステム・クロック出力線１５４に
結合されているから、線１５６からのクロック・パルス
が存在することにより、アンド条件が成立せず、線１５
８のパルス順序の印加が終了する。その時、カウンタ１
４２にはパルス・カウントの値が存在するが、これは、
ある２進範囲の値であり、それが線１７４及び記号“Ｎ
₂”で示す様に、制御コンピュータに送られる。＋ｖ源
がカウンタ１４２にも接続されていて、図５に示す信号
処理回路の動作全体にわたって、このカウンタを付能状
態に維持することに注意されたい。

【００１６】図６には、図５に１３０で示して説明した
信号発生回路４個が記号１３０ａ−１３０ｄで示されて
いる。各々の回路１３０ａ−１３０ｄが、夫々の線１６
４ａ−１６４ｄを介して、前に述べた距離測定変換器１
００−１０３に結合されることが示されている。図５で
説明した様に、これらの線が、距離測定変換器からの戻
り信号を伝える。面１０８に変換器１００−１０３が示
されているが、今度は１０８′に破線で示されており、
これが９０″で示したハウジング又はヘッド９０に付設
されている。その関係が線１８０で表わされている。操
作装置１１２，１１６，１１８がこの図でもやはりステ
ップ・モータで表わされており、ダッシを付してある。
これらのモータの並進出力が、夫々線１８４，１８６，
１８８に示されている。この点、線１８４が前に述べ
た、今はダッシュを付した軸線１０６′に結合されてお
り、線１８６がこの図ではダッシュを付した軸線１１８
に作動関係を持つことが示され、線１８８がやはりダッ
シュを付した軸線１２４に作動関係を持つことが示され
ている。

【００１７】ブロック１９０で示した制御コンピュータ
が、関係を示す線１９２により、図面ではダッシュを付
して示すクロック１５２と作用関係を持つことが判る。
この関係では、クロック機能１５２′が、前に述べた距
離測定入力信号又はトリガ信号の発生と同期しており、
クロック機能１５２′のトリガ出力が、変換器１００′
−１０３′まで伸びる線９４−９７に示されている。ク
ロック機能１５２′からの高い周波数のシステム・クロ
ック出力が、線２００−２０３を介して夫々信号発生回
路１３０ａ−１３０ｄに送られることが判る。

【００１８】図示の構成を用いる時、変換器１００′−
１０３′が夫々の線１９４−１９７からトリガされ、内
壁の局部的な面に音響信号を伝搬させる。戻りのエコー
が変換器１００′−１０３′によって検出され、検出さ
れた時、適当な戻り信号が夫々の線１６４ａ−１６４ｄ
に発生され、それが信号発生回路１３０ａ−１３０ｄに
送られる。こう云う回路が、夫々の線１７４ａ，１７４
ｄに、距離数値を表わす２進値を発生し、それがコンピ
ュータ機能１９０に送られる。コンピュータ１９０がこ
う云う値を対応する予定の最適向きの値と共に利用し
て、向き誤差信号を取出す。その後、この信号が、ステ
ップ・モータ１１２′，１１６′及び１２２′を選択的
に作動する為に用いられる。この点について云うと、信
号が２進値として発生され、出力線２０６−２０８に送
られ、それが夫々のディジタル・アナログ変換器２１２
−２１４の入力に送られる。変換器２１２−２１４が２
進誤差信号をそれに相当するアナログ信号に変換する。
こう云うアナログ信号が、線２１６−２１８で示す様
に、ステップ・モータ１１２′，１１６′，１２２′に
送られる。この時、これらのモータが対応して付勢さ
れ、ヘッド９０″に対する並進の補正を行なう。この
為、前に述べた夫々のリンク機構又は出力１８４，１８
６，１８８を通じてヘッド軸線１０６に対するヘッド９
０″の最適の向きが発生される。

【００１９】図７には、コンピュータ機能１９０を実施
する為の論理図が示されている。この論理図は開始の節
２３０から始まり、その後、ブロック２３２で示す様
に、システムを初期設定する。この初期設定の後、ブロ
ック２３４で示す様に、メモリに最後に存在したヘッド
９０の位置を読取る。そのデータを呼出して、判定ブロ
ック２３６で示す様に、現在の位置が正しいかどうかの
判断を下す。初期サイクルでは、この判定はブロック２
３８で示す様に否定になるが、正しい向きに関するデー
タが発生されると共に、ヘッド９０は最適に整合する。
この為、この整合が達成されていない場合、ブロック２
４０に示す様に、トリガ・パルス又は距離測定入力信号
が発生される。関係する計算サイクルは、その結果とし
て起るヘッド９０の機械的な動きに較べて短く、この為
この動きは連続的に見える。８個より多くのデータ・ビ
ットを使うことによってその動きが平滑されるが、これ
が量子化誤差をも減少する。

【００２０】判定ブロック２３６に戻って、位置の向き
が正しいと判定されると、線２４２及びブロック２４４
で示す様に、停留又は「待つ」期間が発生し、遠隔の場
所にいる作業人員が、面の試験を終った後、向きプログ
ラムを停止するかどうかを決定することが出来る。従っ
て、プログラムは線２４６及び判定ブロック２４８で示
す様に続き、こゝでオペレータからの割込みが発生した
かどうかの判断を下す。発生している場合、線２５０及
び節２５２で示す様に、別の開始状態が発生するまで、
プログラムは停止する。割込みを受取らない場合、プロ
グラムは線２５４及びブロック２４０で示す様に続けら
れ、前と同じく、ブロック２４０はトリガ・パルス又は
距離測定入力信号を出すことを要求する。ブロック２５
６に示す様に、１つの距離測定変換器に関連する所定の
チャンネルに対してこの信号を出した後、システムは、
伝搬期間の終りに音響の戻りが発生するまで待つ。この
待ち期間をブロック２５６に示してあるが、システムが
許容し得る最大値として選ぶ。その後、ブロック２５８
で示す様に、面の反射又は音響の戻りを検出する。これ
は、図５の信号処理回路によって扱われ、コンピュータ
によって確認され、出力が線１７４に出る。その後、プ
ログラムはブロック２６０に示す様に続けられ、こゝで
伝搬期間が表わす遅延時間をディジタル化する。この
点、カウンタ１４２の出力は２進法であってよいが、そ
れをコンピュータが利用する前に、あるインターフェー
スのフォーマット変換が要求されることがある。その
後、ブロック２６２で示す様に、プログラムが距離数値
及び予定の最適の向きの値に応答して、向き誤差信号又
は補正値を取出す。この補正値が、新しいヘッド位置の
２進値を発生し、それがブロック２６３で記憶される。
更に、ブロック２６４で示す様に、こう云う向き誤差信
号が発生された時、向き誤差信号又は補正ビットが、ス
テップ装置１１６，１２２の様な駆動部を用いてヘッド
位置ぎめ集成体を選択的に作動する為に発生される。こ
の作動の後、ブロック２６６で示す様に、待ち又は停留
期間が発生し、再びオペレータにプログラムに割込む機
会を与える。この点、プログラムは、線２７０の照会ま
で、線２６８で示す様にループ状になることが判る。こ
ゝで、プログラムは割込み、又は作業人員の側の割込み
に対する応答を許す。従って、こう云う割込みが存在す
れば、線２７２及び節２７４で示す様に、オペレータが
それを再び節２３０から開始することを決定するまで、
プログラムが停止する。プログラムのこの点で割込みが
存在しない場合、線２７６で示す様に、ヘッド９０の位
置が、ブロック２３４で示す様にメモリから再び読取ら
れる。

【００２１】上に述べたシステム、装置及び方法には、
この発明の範囲を逸脱せずにある変更を加えることが出
来るから、以上の説明又は図面に示した全てのことは、
例示であって、この発明を制約するものと解してはなら
ないことを承知されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】計画運転停止の間の燃料補給及び内面検査活動
を示す原子力設備の一部の断面図。

【図２】反応容器及び検査マニピュレータ機構の部分的
な斜視図で、内部構造を示す為に一部分を破断してあ
る。

【図３】検査ヘッド並びに検査しようとする隣接した局
部的な面の部分的な側面図で、図面を見易くする為に、
相対的な間隔を誇張してある。

【図４】図３の検査ヘッドの正面図で、２軸に対する位
置ぎめ集成体を略図で示している。

【図５】この発明に用いられる距離測定超音波変換器に
対する制御装置の１チャンネルを示す回路図。

【図６】この発明に従って構成された検査ヘッドに対す
る制御装置の回路図。

【図７】この発明の装置に用いられる制御手順を示すフ
ローチャート。

【符号の説明】

１２反応容器３０マニピュレータ６２，７６，９０検査ヘッド９２局部的な面９８，１００−１０３変換器１０６ヘッド軸線１１２，１１６，１２２操作装置１３６トリガ・パルス発生回路１４２カウンタ１９０コンピュータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検査される物体の局部的な面に隣接する
検査位置へ、流体結合剤の中で、制御によって操作可能
なマニピュレータを用いて可動であって、ヘッド軸線を
持つと共に検査変換器を担持する検査ヘッドに対する位
置ぎめ装置に於て、前記ヘッド軸線を前記局部的な金属面と選択的に整合さ
せる為に、前記マニピュレータ上で前記ヘッドを動かす
様に選択的に作動し得るアクチュエータ集成体と、前記検査ヘッドに装着されていて、前記ヘッド軸線に対
して予定の向きを持ち、距離測定入力信号に応答して付
勢可能であって、前記局部的な面に入射し得る音響出力
を発生すると共に、伝搬期間が終了した時の音響の戻り
に応答して戻り信号を取出す第１及び第２の距離測定超
音波変換器と、前記距離測定入力信号を取出し、前記戻り信号に応答し
て前記伝搬期間を表わす距離数値を取出し、該距離数値
及び予定の最適の向きの値に応答して、向き誤差信号を
取出すと共に、該向き誤差信号に対応してアクチュエー
タ集成体を作動して、前記ヘッド軸線を前記局部的な面
に対して最適に整合させる制御手段とを有する位置ぎめ
装置。
【請求項２】前記制御手段が、予定のクロック周波数
を持つクロック出力パルス順序を持つシステム・クロッ
クと、信号発生回路とを有し、該信号発生回路は、前記
第１の距離測定超音波変換器に印加する為の距離測定入
力信号を取出すトリガ・パルス発生回路、前記戻り信号
に応答して伝搬期間終了出力を発生する検出回路、及び
前記距離測定入力信号及び前記クロック出力パルス順序
に応答して、その計数を開始すると共に、前記伝搬期間
終了出力に応答して前記クロック出力パルス順序の計数
を終了して、前記距離数値を取出すカウンタ手段を含ん
でいる請求項１記載の位置ぎめ装置。
【請求項３】前記トリガ・パルス発生回路が、前記伝
搬期間より長くなる様に選ばれた長さを持つパルス間間
隔を持つパルスとして前記距離測定入力信号を取出す請
求項２記載の位置ぎめ装置。
【請求項４】前記検出回路が、前記戻り信号に応答し
て検出出力を取出すピーク検波回路と、該検出出力に応
答して前記伝搬期間終了出力を取出すラッチ手段とを有
する請求項２記載の位置ぎめ装置。
【請求項５】前記カウンタ手段が、クロック入力、リ
セット入力及び距離数値を発生する出力を持つ２進カウ
ンタと、前記距離測定入力信号に応答してカウント付能
出力を発生する第１の入力と共に、前記クロック出力に
応答して、前記カウント付能出力が存在する時、前記ク
ロック出力パルス順序を２進カウンタのクロック入力に
印加するカウンタ制御回路とを有する請求項２記載の位
置ぎめ装置。
【請求項６】前記カウンタ制御回路が前記伝搬期間終
了出力に応答して、前記カウント付能出力を終了して、
前記クロック出力パルス順序の印加を終了させる請求項
５記載の位置ぎめ装置。
【請求項７】前記カウンタのリセット入力が前記トリ
ガ・パルス発生回路に結合されていて、前記距離測定入
力信号に応答して、距離数値の発生を開始する為の初期
状態にリセットする請求項５記載の位置ぎめ装置。
【請求項８】前記アクチュエータ集成体が、前記距離
誤差信号に応答して、前記ヘッド軸線に対して直交する
様に配置された第１の軸線の周りに旋回させる様に前記
マニピュレータに結合される並進出力を持つ第１のステ
ップ・モータ手段と、前記距離誤信号に応答して、前記
第１の軸線及び前記ヘッド軸線に対して直交する様に配
置された第２の軸線の周りに旋回させる様に前記マニピ
ュレータに結合される並進出力を持つ第２のステップ・
モータ手段とを有する請求項１記載の位置ぎめ装置。
【請求項９】前記アクチュエータ集成体が更に、前記
制御手段からの制御入力に応答して、前記ヘッド軸線の
周りの前記マニピュレータの選ばれた回転を行なわせる
第３のステップ・モータ手段を有し、前記制御手段はオ
ペレータからの入力に応答して前記制御入力を取出す様
になっている請求項８記載の位置ぎめ装置。
【請求項１０】反応容器の内側にある局部的な面の検
査を実施する為に、流体結合剤の中で、制御によって操
作し得るマニピュレータを支持する様に、それと接続さ
れる検査ヘッド装置に於て、検査検出器を支持していて、外周を持つ対向面を持つと
共に該対向面に対して垂直なヘッド軸線を持つヘッド・
ハウジングと、該ヘッド・ハウジングを前記マニピュレータの上に、略
その中心の周りに旋回出来る様に取付ける取付け手段
と、前記外周に隣接して前記ヘッド・ハウジングに取付けら
れていて、距離測定入力信号に応答して付勢可能であっ
て、前記局部的な面に入射し得る音響出力を発生すると
共に、伝搬期間が終った時に音響の戻りに応答して戻り
信号を取出す少なくとも２つの相隔たる距離測定超音波
変換器と、前記ヘッド・ハウジング及びマニピュレータの間に取付
けられていて、該ヘッド・ハウジングを前記ヘッド軸線
に対して垂直な第１の軸線の周りに旋回させる様に作動
し得る第１のヘッド・ハウジング位置ぎめ集成体と、前記ヘッド・ハウジング及び前記マニピュレータの間に
取付けられていて、前記ヘッド・ハウジングを前記第１
の軸線及び前記ヘッド軸線に対して垂直な第２の軸線の
周りに旋回させる様に作動し得る第２のヘッド・ハウジ
ング位置ぎめ集成体と、前記距離測定入力信号を前記距離測定超音波変換器に印
加すると共に、対応する戻り信号に応答して前記伝搬期
間を表わす距離数値を取出し、該距離数値及びメモリに
ある最適の向きの値に応答して向き誤差信号を取出すと
共に、該向き誤差信号に対応して前記第１及び第２のヘ
ッド・ハウジング位置ぎめ集成体を作動して、前記ヘッ
ド軸線を前記局部的な面に対して最適に整合させる制御
手段とを有する検査ヘッド装置。
【請求項１１】前記外周に隣接して前記ヘッド・ハウ
ジングに４つの相隔たる距離測定超音波変換器が取付け
られている請求項１０記載の検査ヘッド装置。
【請求項１２】前記ヘッド・ハウジング及び前記マニ
ピュレータの間に取付けられていて、前記ヘッド・ハウ
ジングを前記ヘッド軸線の周りに選択的に回転させる様
に前記制御手段によって作動し得る第３のヘッド・ハウ
ジング位置ぎめ集成体を有する請求項１０記載の検査ヘ
ッド装置。
【請求項１３】前記制御手段が、予定のクロック周波
数を持つクロック出力パルス順序を有するシステム・ク
ロックと、信号発生回路とを有し、該信号発生回路は、
前記第１の距離測定超音波変換器に印加する為に前記距
離測定入力信号を取出すトリガ・パルス発生回路と、前
記戻り信号に応答して伝搬期間終了出力を発生する検出
回路と、前記距離測定入力信号及びクロック出力パルス
順序に応答して計数を開始すると共に、前記伝搬期間終
了出力に応答して該クロック出力パルス順序の計数を終
了して距離数値を取出すカウンタ手段とを含んでいる請
求項１０記載の検査ヘッド装置。
【請求項１４】前記検出回路が、前記戻り信号に応答
して検出出力を取出すピーク検波回路と、該検出出力に
応答して伝搬期間終了出力を取出すラッチ手段とを有す
る請求項１３記載の検査ヘッド装置。
【請求項１５】前記カウンタ手段が、クロック入力、
リセット入力及び距離数値を発生する出力を持つ２進カ
ウンタと、距離測定入力信号に応答してカウント付能出
力を発生する第１の入力を持ち、前記クロック出力に応
答して、前記カウント付能出力が存在する時に前記クロ
ック出力パルス順序を２進カウンタのクロック入力に印
加するカウンタ制御回路とを有する請求項１３記載の検
査ヘッド装置。
【請求項１６】前記カウンタ制御回路が伝搬期間終了
出力に応答して前記カウント付能出力を終らせて、前記
クロック出力パルス順序の印加を終了させる請求項１５
記載の検査ヘッド装置。
【請求項１７】前記カウンタのリセット入力がトリガ
・パルス発生回路に結合されていて、前記距離測定入力
信号に応答して、距離数値の発生を開始する為に初期状
態にリセットする請求項１３記載の検査ヘッド装置。
【請求項１８】ヘッド軸線を持つ検査ヘッドに装着さ
れていて、マニピュレータの上に支持されていて、検査
される物体の局部的な面に隣接する検査位置へ流体の中
でマニピュレータと共に可動である検査変換器の向きを
定める方法に於て、前記検査ヘッドの周縁に互いに相隔たって装着されてい
て、前記局部的な面に入射し得る音響出力を発生する様
に付勢し得ると共に、伝搬期間の終りの音響の戻りに応
答して戻り信号を発生する第１及び第２の距離測定超音
波変換器を設け、前記検査ヘッドを、前記ヘッド軸線に対して垂直な第１
の軸線の周り並びに該第１の軸線及び前記ヘッド軸線に
対して垂直な第２の軸線の周りに旋回出来る様に取付
け、前記検査ヘッド及び前記マニピュレータの間に取付けら
れていて、前記検査ヘッドを前記第１の軸線の周りに旋
回させる様に作動し得る第１の検査ヘッド位置ぎめ集成
体を設け、前記検査ヘッド及び前記マニピュレータの間に取付けら
れ、前記検査ヘッドを前記第２の軸線の周りに旋回させ
る様に作動し得る第２の検査ヘッド位置ぎめ集成体を設
け、前記マニピュレータを用いて前記検査ヘッドを前記局部
的な面に隣接する検査位置へ移動し、前記第１の距離測定変換器を付勢し、付勢された第１の距離測定変換器の伝搬期間を計時し
て、それから第１の距離数値を取出し、前記第２の距離測定変換器を付勢し、付勢された第２の距離測定変換器の伝搬期間を計時し
て、それから第２の距離数値を取出し、前記第１及び第２の距離数値を対応する最適の向きの値
と比較して、第１及び第２の向き誤差信号を取出し、該第１及び第２の向き誤差信号に対応して前記第１及び
第２の検査ヘッド位置ぎめ集成体を作動して、前記局部
的な面に対するヘッド軸線の予定の整合を行なわせる工
程を含む方法。
【請求項１９】前記検査ヘッドの周縁に沿って前記第
１及び第２の距離測定超音波変換器とは相隔たる様に取
付けられていて、前記局部的な面に入射し得る音響出力
を発生する様に付勢し得ると共に、伝搬期間の終りの音
響の戻りに応答して戻り信号を取出す第３及び第４の距
離測定超音波変換器を設け、該第３及び第４の距離測定超音波変換器を付勢し、付勢された第３及び第４の距離測定変換器の伝搬期間を
計時して、それから第３及び第４の距離数値を夫々取出
し、該第３及び第４の距離数値を対応する最適の向きの値と
比較し、前記第１、第２、第３及び第４の距離数値の比較を用い
て第１及び第２の向き誤差信号を取出す工程を含む請求
項１８記載の方法。
【請求項２０】付勢された第１の距離測定変換器の伝
搬期間を計時する前記工程が、予定の一定の周波数のパ
ルスのシステム・クロック順序を用意し、該パルス順序
を受取って、運転及び停止入力の間のその計数を実施す
るカウンタを設け、第１の距離測定変換器の付勢に応答
して運転入力を発生し、前記戻り信号に応答して前記停
止入力を発生する工程を含む請求項１８記載の方法。