JPS6128882B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、立型蒸気発生器における蒸気細管内
の目視作業に使用する装置に関し、特に浸透検査
に利用して好適なものである。

〈背景技術〉 熱エネルギを直接利用する蒸気原動機や各種発
電所等においては、ボイラやそれに付属する過熱
器、給水予熱器、空気予熱器、凝縮器等が主要な
役割りを果たしていることは当然であるが、石油
化学や石油工業をはじめ各種化学工業においても
熱交換装置又は熱交換器が各工程に多用されてい
る。特に、大形の熱交換器として一般的な多管円
筒形のものは利用範囲が広く、高温高圧装置工業
においても充分使用に耐えられるものとなつてい
る。

ところで、このような多管円筒形熱交換器の一
つとして蒸気発生器が知られており、この蒸気発
生器のように高温高圧の流体が通過する伝熱管
（蒸気細管）を具えたものでは、製作時はもちろ
んのこと、稼動中にも定期的に欠陥や異常の有無
を検査して大きな事故や故障がないように配慮し
ている。このような検査の一つに伝熱管内の異常
を検知する渦電流探傷検査があるが、伝熱管が数
百〜数千本に達するものや仕切室（水室）が狭隘
なものでは、検査作業者が直接仕切室内に入つて
長時間作業を続けることは極めて困難であり、特
に立型蒸気発生器においては検査作業が上向きと
なるため、作業の困難性は著しく増加する。そこ
で本発明者らは以前、蒸気発生器の天井管板に固
定された伝熱管の端口を利用してその端口にぶら
下がりながら天井管板に沿つて移動し得る歩行ロ
ボツト（特公昭53−17121号公報参照）を開発す
ると共にこの歩行ロボツトに伝熱管の異常を検査
する渦電流探傷装置を取り付けたものを発表し、
これによつて作業者がごく短時間仕切室内に留ま
るだけで伝熱管の探傷作業を行なうことを可能と
した。

〈発明が解決しようとする問題点〉 蒸気発生器の伝熱管に対して用いられる渦電流
探傷装置では、例えば浸透探傷検査のように伝熱
管内のピンホールやクラツク及びラミネーシヨン
の検出を高精度に行なうことができない欠点があ
る。このため、浸透探傷を行うことが望ましい
が、この浸透探傷検査を行うためには伝熱管の内
周面を目視しなければならず、従来不可能とされ
ていたのである。

本発明はこのような観点に基づき、前述した歩
行ロボツトを利用して本願と別途出願の浸透装置
及び洗浄装置により、伝熱管内の最も好ましい検
査方法の一つとされている浸透探傷検査を極めて
容易且つ自動的に行ない得る装置を提供すること
を目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明による管内周面目視装置は、天井に多数
配列する細管に対して交互に嵌合すると共に相互
に接近移動と離反移動とを反復する複数本のタツ
プ軸を介して前記細管に懸吊された状態で前記天
井に沿つて移動する歩行ロボツトと、この歩行ロ
ボツトに突設された棒状をなす支持アタツチメン
ト内に往復動可能に収納されたカム駆動ロツド
と、前記支持アタツチメントに回動自在に枢支さ
れ且つ前記カム駆動ロツドの往復動に連動して一
部が前記支持アタツチメントから突出し得る係止
カムと、前記支持アタツチメント内に組込まれて
前記係止カムの一部が前記支持アタツチメントか
ら突出するようなばね力を前記カム駆動ロツドに
常に与えるばね材と、このばね材のばね力に抗し
て前記カム駆動ロツドを移動させる解除用アクチ
ユエータと、前記支持アタツチメントに対して着
脱自在に嵌合し得る嵌合穴が形成された保持枠体
と、この保持枠体の前記嵌合穴内に刻設されて前
記係止カムの一部が係止することにより当該保持
枠体を前記歩行ロボツトに一体的に連結させる係
止溝と、前記細管内部に挿入され且つ前記保持枠
体に対して上下動及び旋回動自在に取り付けられ
た旋回昇降筒と、この旋回昇降筒の上端に下向き
に傾斜して固定された対物反射鏡と、一端部が前
記旋回昇降筒の内面に環状に配設されると共に他
端が光源と対向して前記細管の内周面を照射する
ライトガイドと、前記旋回昇降筒の下端側に設け
られると共に前記細管の内周面を前記対物反射鏡
を介して撮像する目視用カメラとからなるもので
ある。

〈作 用〉 歩行ロボツトの支持アタツチメントに保持枠体
を連結する際には、嵌合穴に支持アタツチメント
が貫入するように保持枠体を押し込み、係止カム
をばね材のばね力に抗して押し戻し、嵌合穴の係
止溝と係止カムとの位相を合致させることによ
り、ばね材のばね力で係止溝に係止カムを突出係
合させる。

逆に、歩行ロボツトから保持枠体を外す場合に
は、解除用アクチユエータを作動させて係止カム
全体を支持アタツチメント内に引き戻すことによ
り、支持アタツチメントから保持枠体を抵抗なく
抜き取ることが可能となる。

一方、細管内部に対する旋回昇降筒の貫入量及
び旋回位置を変えることにより、細管の内周面の
任意の位置に対物反射鏡を指向させることがで
き、この部分の状態を目視用カメラにて観察す
る。この場合、細管内部はライトガイドからの照
明光により照明されており、明るい画像が得られ
る。

〈実施例〉 本発明による管内周面目視装置を立型蒸気発生
器の蒸気細管内周面を目視する装置として応用し
た一実施例について、第１図以下の図面を参照し
ながら詳細に説明する。

本実施例装置の着脱作業状態における蒸気発生
器の下端部の断面構造を表わす第１図に示すよう
に、立型の円筒シエル１の下端部を半球状の水室
２に仕切る天井管板３には多数の蒸気細管４が貫
通し、これら蒸気細管４の端口に嵌合する複数本
のタツプ軸１０１により天井管板３下に懸吊され
る歩行ロボツト１０２には、支持アタツチメント
１０３を組み込んだアーム部１０４が回動自在に
軸止めされている。

前記歩行ロボツト１０２は、特公昭53−17121
号公報等に開示されているように、少なくとも二
つの図示しないキヤリアとこれらにそれぞれ上下
動自在に取り付けられたタツプ軸１０１とからな
つており、これらキヤリアは相互に接近移動及び
離反移動自在となつている。二つのキヤリアのタ
ツプ軸１０１は交互に上下動して一定間隔で配列
している蒸気細管４の端口内に嵌合し、径方向に
拡がつてこの蒸気細管４の開口端部の内周壁に圧
接することにより、歩行ロボツト１０２自体を支
持するようになつており、これらタツプ軸１０１
の作動と二つのキヤリアの相対的な接近移動及び
離反移動とにより、歩行ロボツト１０２が天井管
板３に沿つて蒸気細管４の間隔に対応した一定ピ
ツチで移動するようになつている。なお、これら
の作動は円筒シエル１に形成されたマンホール５
から水室２外へ導き出される図示しない制御ケー
ブルを介して行なわれる。

前記支持アタツチメント１０３はその内部を透
視した第２図ａ、その主要部の断面形状を表わす
第２図ｂ及び係止カム１０５が支持アタツチメン
ト１０３内に引き込まれた状態を表わす第２図ｃ
に示すように、下端部が先細りのテーパ状となつ
た矩形をなし、アーム部１０４の先端部に下向き
に突設形成された状態となつている。アーム部１
０４の基端に穿設された嵌合孔１０６には、図示
しないキーを介して歩行ロボツト１０２から突出
する図示しない回動軸が嵌着され、アーム部１０
４は歩行ロボツト１０２に内蔵された図示しない
駆動源により180度回動するようになつている。
前記アーム部１０４内に形成されたシリンダ室１
０７には、このシリンダ室１０７に連通するクラ
ンプ用空気供給路１０８或いはクランプ解除用空
気供給路１０９からの空気により当該シリンダ室
１０７内を上下動するピストン（解除用アクチユ
エータ）１１０が嵌め込まれており、このピスト
ン１１０の下端面から下方に突出するピストンロ
ツド（カム駆動ロツド）１１１は支持アタツチメ
ント１０３内に位置し、その下端に当接する圧縮
コイルばね１１２のばね力によりこれらピストン
１１０及びピストンロツド１１１は常に上向きの
押圧力が附与された状態となつている。又、支持
アタツチメント１０３と保持枠体１１とが嵌合し
た状態の断面構造を表わす第３図に示すように、
前記ピストンロツド１１１の外周面の一部には、
このピストンロツド１１１を間に挾んで相対向す
る前記係止カム１０５をとそれぞれ噛み合う噛合
突起１１３が形成されており、半月状をなす係止
カム１０５は回動軸１１４を介して支持アタツチ
メント１０３に回動自在に取り付けられている。
なお、この係止カム１０５は支持アタツチメント
１０３と嵌合する保持枠体１１の嵌合孔１２内に
刻設した係止溝１３に係合して支持アタツチメン
ト１０３と保持枠体１１とを一体化し得る機能を
有し、保持枠体１１の着脱時には第２図ｃに示す
ように係止カム１０５が支持アタツチメント１０
３内に引き込まれた状態となるが、保持枠体１１
の装着中においては第３図に示すように係止カム
１０５が支持アタツチメント１０３から突出して
保持枠体１１に形成された嵌合孔１２の係止溝１
３に係合し、支持アタツチメント１０３から保持
枠体１１が抜け落ちるのを防ぐようになつてい
る。本実施例におけるこのような係止カム１０５
の動作は、クランプ用空気供給路１０８からの圧
縮空気及び圧縮コイルばね１１２のばね力による
ピストン１１０及びピストンロツド１１１の昇降
移動に伴つて行なわれる。又、支持アタツチメン
ト１０３の下端には保持枠体１１の着脱を案内す
る案内ワイヤ１１５の一端が連結され、その他端
部がマンホール５から水室２外へ導き出された状
態となつている。

一方、支持体アタツチメント１０３に取り付け
られた保持枠体１１内部を透視する第４図ａ、旋
回昇降筒１４の昇降量検出機構を表わす第４図
ｂ、本実施例における光学系の概略を表わす第４
図ｃ、及び前記第４図ａの正面断面に相当する第
５図ａ，そのＢ―Ｂ矢視断面、Ｃ―Ｃ矢視断面、
Ｄ―Ｄ矢視断面、Ｅ―Ｅ矢視断面をそれぞれ表わ
す第５図ｂ〜ｅに示すように、上下両端部が箱状
の保持枠体１１に固定された上下に延びる案内棒
１５には、スライド軸受１６を介してこの案内棒
１５に沿い上下動自在となる昇降架台１７が嵌合
しており、この昇降架台１７に組み込まれたボー
ルナツト１８には、前記案内棒１５と平行に延び
且つ保持枠体１１に対して回転自在に取り付けら
れたボールねじ１９が螺合している。このボール
ねじ１９の下端には、保持枠体１１の下部に固定
された昇降用モータ２０の駆動歯車２１と噛み合
う伝動歯車２２が設けられており、この昇降用モ
ータ２０の作動に伴つて回転するボールねじ１９
により保持枠体１１に対して昇降架台１７が上下
動するようになつている。なお、この昇降架台１
７の昇降量を検出するポテンシヨメータ２３は昇
降架台１７に設置され、そのの検出歯車２４が保
持枠体１１に固定されたラツク２５と噛み合つて
いる。

天井管板３の蒸気細管４内に差し込まれる前記
旋回昇降筒１４は一対の軸受２６を介して昇降架
台１７に回動自在に取り付けられており、中空状
の旋回昇降筒１４の外周部に嵌着された伝達歯車
２７には昇降架台１７の上端部に固定された旋回
用モータ２８の駆動歯車２９が噛み合つている。
なお、この旋回昇降筒１４の旋回量を検出するポ
テンシヨメータ３０は旋回用モータ２８側方の昇
降架台１７に設置され、その検出歯車３１が前記
駆動歯車２９と噛み合つている。又、本実施例に
おける蒸気細管４の内周面を目視する工業用テレ
ビカメラ３２は、旋回昇降筒１４と平行に延びる
筒状のケーシング３３内に収納されており、旋回
昇降筒１４の上端に45度下向きに傾斜して固定さ
れた対物反射鏡３４からの光を昇降架台１７に取
り付けられたこのケーシング３３へ導くため、光
路を直角に曲げる二枚の反射鏡３５が旋回昇降筒
１４の下端とケーシング３３の上端との間に介設
されている。

光路を折り曲げない場合には、天井管板３の周
縁部の蒸気細管４を目視する際に第７図ａに示す
ように水室２内壁に工業用テレビカメラ３２の下
端部が干渉してしまう虞が多いが、本実施例のよ
うに光路を折り曲げた場合には、第７図ｂにその
ような虞がほとんどなくなる利点がある。画像の
ハレーシヨンを防止するために紫外線除去フイル
タ３６が装着された工業用テレビカメラ３２から
延びる信号ケーブル３７は、保持枠体１１の下端
に回転自在に軸止めされたケーブル案内溝３８を
有する案内ローラ３９に当接した状態となつてマ
ンホール５から水室２外へ導き出され、水室２外
へ設置された図示しないモニタテレビに接続して
いる。なお、前記ケーシング３３には昇降架台１
７の上昇端及び下降端を検知して昇降用モータ２
０の作動を規制する一対のリミツトスイツチ４０
に当接し得るストライカ４１が上下に配設され、
前記リミツトスイツチ４０は保持枠体１１の内面
に固定された状態となつている。又、前記信号ケ
ーブル３７と共に水室２外へ導かれるライトガイ
ド４２の一端は、第５図中の―矢視を表わす
第６図に示すように旋回昇降筒１４の内面に環状
に配設され、水室２外に位置するそ他端に対向し
て設置された図示しない光源からの光が光フアイ
バを多数本束ねたライトガイド４２を通つて対物
反射鏡３４から蒸気細管４の内周面を照射するよ
うになつている。

本実施例装置を例えば浸透探傷検査に応用する
場合には、あらかじめ、歩行ロボツト１０２のタ
ツプ軸１０１を蒸気細管４の端口に嵌合し、この
歩行ロボツト１０２を天井管板３に懸吊支持させ
たのち、作業者がマンホール５から着脱治具１１
６により蒸気細管４の異常を検知する図示しない
浸透探傷装置を歩行ロボツト１０２に取り付けら
れている支持アタツチメント１０３に嵌着し、歩
行ロボツト１０２を天井管板３に沿つて移動させ
ながら蒸気細管４に対して一本ずつ浸透探傷作業
を行なつて行く。しかるのち、これら蒸気細管４
の目視作業に移行するが、これは以下の手順で行
なう。まず、保持枠体１１の嵌合孔１２にマンホ
ール５から水室２外へ導き出されている案内ワイ
ヤ１１５を通して貫通させたのち、この案内ワイ
ヤ１１５を軽く引つ張りながら当該案内ワイヤ１
１５に沿つて保持枠体１１を着脱治具１１６によ
りマンホール５から水室２内へ導入し（第１図参
照）、支持アタツチメント１０３と保持枠体１１
の嵌合孔１２とを静かに嵌合して行くが、係止カ
ム１０５は圧縮コイルばね１１２のばね力により
支持アタツチメント１０３から外側に突出した状
態となつているため、保持枠体１１の上昇に伴つ
てこの係止カム１０５が支持アタツチメント１０
３内に押し戻され、係止カム１０５と係止溝１３
とが係合し合う（第３図参照）。この状態になる
と、保持枠体１１を下向きに引つ張つても係止カ
ム１０５が更に支持アタツチメント１０３の外側
に突出する傾向となるため、保持枠体１１が支持
アタツチメント１０３から外れ落ちることはな
い。このような状態でクランプ用空気供給路１０
８から圧縮空気をシリンダ室１０７へ送給するこ
とにより、係止カム１０５を確実に係止溝１３へ
密着させ、支持アタツチメント１０３と保持枠体
１１とを一体化する。なお、保持枠体１１を支持
アタツチメント１０３から外す場合には、クラン
プ解除用空気供給路１０９からシリンダ室１０７
内へ圧縮空気を送給し、ピストン１１０及びピス
トンロツド１１１を下方へ押圧することによつて
係止カム１０５を支持アタツチメント１０３内へ
引き戻し（第２図ｃ参照）、これにより保持枠体
１１を支持アタツチメント１０３から自由に抜き
外すことが可能となる。

次に、昇降用モータ２０を作動して旋回昇降筒
１４を昇降架台１７と共に蒸気細管４の中に嵌入
させるが、歩行ロボツト１０２のタツプ軸１０１
と旋回昇降筒１４の中心との距離は、隣接する蒸
気細管４のピツチ（間隔）の整数倍とする必要が
あり、一般には５ピツチ或いは13ピツチの整数倍
とすることが種々の点で都合がよい。更に、昇降
用モータ２０及び旋回用モータ２８を作動して旋
回昇降筒１４を上昇させる一方、これを蒸気細管
４内で旋回させることにより、蒸気細管４の内周
面全体をむらなく検査することが可能となる。
又、光源の光はライトガイド４２に導かれてその
一端から対物反射鏡３４へ向けて照射されるた
め、光路が90度折り曲げられて蒸気細管４の内周
面を照射することとなるが、その反射光は対物反
射鏡３４から旋回昇降筒１４内に導入され、二つ
の反射鏡３５から紫外線除去フイルタ３６を介し
て工業用テレビカメラ３２へ導かれ、信号ケーブ
ル３７により水室２外に設置されたモニタテレビ
上にその蒸気細管４の内周面の画像が写し出され
るため、作業者はこのモニタテレビにより居なが
らにして蒸気細管４の内周面の浸透探傷による異
常の有無を目視検査することができる。

〈発明の効果〉 本発明の管内周面目視装置によると、非常に狭
隘な蒸気細管の内周面でも極めて容易に目視観察
することが可能であるため、作業員の労働環境を
大幅に改善することができ、従来では不可能とさ
れていた熱交換器の伝熱管内部の浸透探傷検査を
行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による保持枠体の着
脱作業状態を表わす蒸気発生器下端部の縦断面
図、第２図ａは歩行ロボツトのアーム部の内部構
造を表わす透視図、第２図ｂはそのシリンダ室の
構造を表わす断面斜視図、第２図ｃは保持枠体の
着脱時における係止カムの状態を表わす透視図、
第３図は支持アタツチメントと保持枠体との嵌合
状態を表わす縦断面図、第４図ａは本実施例の内
部構造を表わす透視図、第４図ｂは旋回昇降筒の
昇降量検出機構を表わす透視図、第４図ｃは光学
系の配置を表わす斜視図、第５図ａは本実施例の
正面断面図、第５図ｂ〜ｅはそれぞれのＢ―Ｂ矢
視断面図、Ｃ―Ｃ矢視断面図、Ｄ―Ｄ矢視断面
図、Ｅ―Ｅ矢視断面図、第６図は第５図ａ中の
―矢視断面の拡大図、第７図ａ，ｂは光路がま
つすぐな場合と折り曲げた場合における天井管板
周縁部の蒸気細管内の目視作業状態を比較した作
業原理図である。 図面中、２は水室、３は天井管板、４は蒸気細
管、１１は保持枠体、１２は嵌合孔、１３は係止
溝、１４は旋回昇降筒、１７は昇降架台、１８は
ボールナツト、１９はボールねじ、２０は昇降用
モータ、２７は伝達歯車、２８は旋回用モータ、
２９は駆動歯車、３２は工業用テレビカメラ、３
４は対物反射鏡、４２はライトガイド、１０１は
タツプ軸、１０２は歩行ロボツト、１０３は支持
アタツチメント、１０５は係止カム、１１０はピ
ストン、１１１はピストンロツド、１１２は圧縮
コイルばね、１１３は噛合突起である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 天井に多数配列する細管に対して交互に嵌合
   すると共に相互に接近移動と離反移動とを反復す
   る複数本のタツプ軸を介して前記細管に懸吊され
   た状態で前記天井に沿つて移動する歩行ロボツト
   と、この歩行ロボツトに突設された棒状をなす支
   持アタツチメント内に往復動可能に収納されたカ
   ム駆動ロツドと、前記支持アタツチメントに回動
   自在に枢支され且つ前記カム駆動ロツドの往復動
   に連動して一部が前記支持アタツチメントから突
   出し得る係止カムと、前記支持アタツチメント内
   に組込まれて前記係止カムの一部が前記支持アタ
   ツチメントから突出するようなばね力を前記カム
   駆動ロツドに常に与えるばね材と、このばね材の
   ばね力に抗して前記カム駆動ロツドを移動させる
   解除用アクチユエータと、前記支持アタツチメン
   トに対して着脱自在に嵌合し得る嵌合穴が形成さ
   れた保持枠体と、この保持枠体の前記嵌合穴内に
   刻設されて前記係止カムの一部が係止されること
   により当該保持枠体を前記歩行ロボツトに一体的
   に連結させる係止溝と、前詰細管内部に挿入され
   且つ前記保持枠体に対して上下動及び旋回動自在
   に取り付けられた旋回昇降筒と、この旋回昇降筒
   の上端に下向きに傾斜して固定された対物反射鏡
   と、一端部が前記旋回昇降筒の内面に環状に配設
   されると共に他端が光源と対向して前記細管の内
   周面を照明するライトガイドと、前記旋回昇降筒
   の下端側に設けられると共に前記細管の内周面を
   前記対物反射鏡を介して撮像する目視用カメラと
   からなる管内周面目視装置。