JPS6323504B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は環状ガイドレールに係り、特に原子力
発電所等の配管、ノズル部の超音波探傷を行うた
めの遠隔自動超音波探傷装置の接触子駆動装置に
おける環状ガイドレールに関する。

原子力発電所等の配管及びノズル部を超音波探
傷するに際しては、従来から手作業を主体とした
探傷が行われているが、検査員の放射線被曝を極
力低減するこということ及び採取データの再現性
を向上させること等のために、遠隔自動超音波探
傷装置の必要性が大きい。現在、各方面でこの開
発が進められているが、プラントからの制限事項
が多く、重量、大きさ、走査精度、着脱時間等の
機能面と探傷精度等の性能面で難しいことがあ
り、これらを満足するものはなかつた。例えば、
重量の問題については、探触子駆動装置を検査個
所に応じて作業者が持ち運びする場合、装置を持
つて梯子を登り降りする必要があること、狭く足
場の悪い配管群の間を通らなければならないこと
等から、それを１人で持ち運びのできる約10Kg以
下にする必要がある。また、探触子駆動装置を配
管の円周あるいは軸方向に沿つて走行させる場合
に隣接する各種構造機との間隔からその装置の高
さ方向の制限をうける。また、走査精度の問題に
ついては、探触子を配管上の目的の位置に円滑に
移動でき、かつ目的の角度にできることによつ
て、欠陥の位置、大きさ、深さ等の探傷性能が大
きく向上する。さらに、検査員の放射線被曝を極
力低減する必要があるため、検査場所での作業時
間を極力短縮する必要がある。このため、探触子
駆動装置の配管への着脱時間を短縮できるワンタ
ツチ方式の機構が望ましい。

配管の円周に沿つて探触子駆動装置を動かす場
合は、(1)配管上の装置が直接走行する方式、(2)配
管上に取付けられたガイドレールに沿つて走行す
る方式に大別される。これらの方式には一長一短
があり、例えば、(1)の場合はガイドレール分だけ
小型、軽量化が図れるが、位置決め精度の点で劣
る欠点がある。(2)の場合は、精度的に向上するが
小型、軽量化の点で劣る等、(1)の場合とまつたく
逆になる。現在、各方面で採用されているのが、
(2)の方式である。この理由は、小型、軽量化の問
題も重要であるが、それ以上に位置決め精度の欠
点は欠陥が正しく評価できない等探傷性能に致命
的な影響を及ぼすためである。このため、ガイド
レールの開発にはかなりの力を入れているが、現
段階では小型、軽量化、着脱時間、クランプ方式
で優れたものはない。

従来から一般的に使われていたガイドレールの
着脱方式及びクランプ方式としては、(1)ゴム板、
板バネ等の弾性体を配管とガイドレールの間に入
れる方式、(2)ネジ等をガイドレールの周方向に複
数個配置し、これを単動又は連動させて配管に固
定する方式、(3)ガイドレールと配管の間に入れた
空気圧等の外圧によつて変形する変形材を膨張さ
せてクランプする方式等がある。(1)の方式は機構
的に簡単化できる特徴があるが、取付けとクラン
プを一操作で行うために、クランプ時に配管の円
周方向の力を与えて軸中心に向う方向の力を得る
ようになり、非常に効率が悪く大きな力を必要と
する。(2)の方式は、クランプ力は大きくなるが、
工具を使用すること、着脱時間が長くなること、
機構的に複雑になるため管面からの高さが高くな
ること等の欠点があつた。(3)の方式は、機構的に
単純になるため小型化できる特徴があるが、変形
材にゴム等の非金属材料を使用するために比較的
温度の高い個所に使用すると材質的に耐えること
ができない欠点があつた。

探触子駆動装置を配管に取付けた場合の一実施
例を第１図に示す。被検体の配管１に取付けられ
たガイドレール２と、その間に両者の接触状態を
良くするためのゴム板９とから構成され、このガ
イドレール２には駆動装置３が取付けられ、その
ピニオン１１がガイドレール２上に設けられたラ
ツク１２上を走行することによつて、配管１の円
周に沿つて駆動装置３を動かすことができる。こ
の結果、駆動装置３の先端に設置された探触子４
の周方向（Ｙ方向）に動かすことができる。ロー
ラ６と抱き込み機構７は、ガイドレール２に駆動
装置３を取付けて走行させるために設置される。
他方、配管１の軸方向の走行は、駆動装置３内に
周方向とは異なつた駆動機構を内蔵し、（図示せ
ず）アーム５を走行させることによつて、その先
端に取付けられた探触子を軸方向（Ｘ方向）に動
かすことができる。ここで、支柱８は探触子４が
円滑、かつ、一定押付け圧力で配管面上を走行さ
せるためのものである。このようにして一般に探
触子４を周方向、軸方向に走査させ、欠陥等の探
傷を行う。

第２図は、第１図のガイドレール２を拡大して
表わしたもので、配管１の円周上にゴム板９を介
してガイドレール２が取付けられるが、ガイドレ
ール２には開閉の基点となるヒンジ２０と分割さ
れたガイドレール２を連結するための継手２１
Ａ，２１Ｂとリング２２が取付けられる。通常、
この継手は、パチン錠のように装着とクランプの
両機能を持つたものが使われるが、クランプする
距離が長くなること、大きなクランプ力を与える
ために専用工具を使用しなければならないなどの
問題がある。また、ガイドレール２には、駆動装
置が走行するためのラツク１２が設けられている
が、配管１にガイドレール２を取付けた状態で、
付き合わさつたラツク１２のネジ山を完全に一致
させなければならない。このため、継手２１Ａ，
２１Ｂにガタ等がないことは勿論のことゴム板９
の弾力がクランプする時は比較的に収縮し、取付
けた状態でガイドレール２を配管１に完全にクラ
ンプできる強さの弾性が必要である。しかし、現
状は、パチン錠等の継手２１Ａ，２１Ｂのガタを
完全になくすることが難しく、かつ、ゴム板９の
クランプする時に柔かく取付け後に大きな弾力を
与えることは矛盾することであり、取付け時には
大きな力を必要とし、問題になる点が多くあつ
た。ゴム板に替えて板バネを使用した例もある
が、ゴム板の場合とまつたく同じ欠点があつた。

第３図は、特願昭52−22339で公知のガイドレ
ールのクランプ機構を示したもので、１個のハン
ドル操作により、少なくとも周方向の３ケ所に分
散した可動爪を動かしてクランプするものであ
る。シヤフト３８をハンドルで回転させることに
よつてウオーム４０を回し、それに連なるウオー
ムホイル３９を回転させる。また、ウオームホイ
ル３９と同軸のピニオン３４Ａを回し、ラツク３
６を移動させる。このラツク３６はさらに他のピ
ニオン３４に回転を与え、それと同軸の偏心カム
３２を回転させることにより、可動爪１８を動か
し、配管にクランプさせる。

第４図は、可動爪１８の動作を説明するもの
で、ラツク３６の動きによつてピニオン３４と偏
心カム３２を動かす。この場合、シヤフト２９を
同心にして動くが、可動爪１８を偏心カム３２に
押付けているために板バネ３１が設置される。こ
のような可動爪を周方向に少なくとも３ケ所分散
させているが、これらはラツク３６によつて連動
するようになつている。このように可動爪を連動
して動かすことができるので、操作時間が短縮さ
れる特徴があるが、別設置のハンドルが必要であ
ること、ウオームを使つているため回転数が多く
なること、偏心カムまでの駆動段数が多いこと、
偏心カムの動作範囲を規制しなければならないこ
と、偏心カムの操作ストロークが比較的短いこ
と、内面ラツクを使用しているため加工が難しい
こと、さらに機構が複雑なため、大型になる等の
種々の欠点があつた。

第５図は、ゴム管等の弾性体に空気圧を送入し
てクランプする方式のガイドレールの斜視図であ
り、開状態を示す。ガイドレール２は、探触子駆
動装置を配管の円周に沿つて走行させるためのラ
ツク５１と、結合部６０Ａ，６０Ｂとをそれぞれ
合せて変形ピン５７をピン穴６３に入れた後にハ
ンドル５８を操作して変形ピン５７がピン穴６３
から出ないようにして、ガイドレール２が環状態
で配管に取付けられる機構と、ガイドレール２の
開閉状態の動作の中心となるヒンジ５０とから構
成される。また、配管に取付けられたガイドレー
ル２をクランプするための機構として、ゴム管５
４と配管の軸方向の振れを防ぐための金具５５
と、複数に配置されたゴム管５４に空気圧を分配
させるための分岐管５３Ａ，５３Ｂと、これに空
気圧を圧送するための手動式のエアーポンプ６２
がある。ゴム管５４に空気圧を入れない時はゴム
管５４の外径の20〜30％を金具５５でつぶした状
態にすることが望ましく、この状態になるように
金具５５の長穴６１とガイドレール２のボルト５
６を予め設定する必要がある。この後、配管にガ
イドレール２をクランプさせる場合は、バルブ６
５を操作して開状態とし、エアーポンプ６２を握
ることによつて空気圧をゴム管５４に圧送する
と、ゴム管５４が膨張して金具５５を押すため、
金具５５は長穴６１に沿つて配管側に動きガイド
レール２を配管にクランプすることができる。以
上のように本方式によれば、簡単な駆動機構であ
るため配管面からの高さを低くできる等小型、軽
量化の点で優れている。しかし、原子力発電所で
は、探傷場所に応じてガイドレールを取付けた状
態でプラントを稼動しなければならない場合があ
る。すなわち、パーマネント方式のガイドレール
である。このため、ガイドレールを取付けた配管
の温度が上がり、ゴム管等の非金属材料を使用で
きない欠点がある。また、探傷個所によつては温
度の高い個所があるため、この点でも使用できな
い欠点がある。

本発明の目的は、駆動力の伝達効率が優れ、小
型軽量化が図れるとともに、配管面からの高さの
極めて低い状態で配管に装着できる環状ガイドレ
ールを提供するにある。

本発明は、上記目的を達成するために、ヒンジ
状に開閉して環状体の周囲に同軸的に配置される
ガイドレール本体と；このガイドレール本体の開
閉端部を相互に連結する結合部材と；前記ガイド
レール本体の円周方向に沿つて回転力を伝達する
自在軸と、前記ガイドレールの周面上に回転自在
に保持され前記自在軸に連結するネジと、そのネ
ジと螺合し前記ネジの回転方向に応じて往復動す
る移動ネジと、一端がその移動ネジに枢着された
アームと、そのアームの他端に枢着され前記移動
ネジの往復動に伴つてガイドレール本体の周面上
に定点を中心にして前記環状体に対してその環状
体のほぼ半径方向に進退するアーム状の可動爪
と、から構成された少くとも３個のクランプ機構
と；を有し、少くとも、２個のクランプ機構の前
記ネジを相互に前記自在軸により連結したことを
特徴としている。

以下、本発明の詳細を実施例により説明する。

第６図は、自動超音波探触子駆動装置を被検体
の円周に沿つて走行させるための本発明の環状ガ
イドレールの側面図と部分断面図であり、閉状態
を示した。ガイドレール本体２（以下単にガイド
レール２と称す）は、探触子駆動装置が被検体の
円周に沿つて走行できるためのラツク１２と、開
閉する場合の中心となるヒンジ７８と、閉状態に
するための変形ピンをピン穴に入れた後ハンドル
７７を操作して結合部材である変形ピンがピン穴
から出ないようにするものとから構成され、被検
体に環状となつて取付けられる。次に被検体にガ
イドレール２をクランプさせる場合は、ハンドル
７６を矢印の方向に往復操作することによつてラ
チエツト７５が一方向に回転する。この回転を傘
歯車等によつて方向変換し、自在軸７４Ａに回転
を与える。これらハンドル７６、ラチエツト７
５、傘歯車、自在軸７４Ａは、左右ネジ７１の回
転力付与機構を構成しており、自在軸７４Ａの回
転が軸受７３に支えられた左右ネジ７１に伝えら
れ、左、右それぞれのネジに付けられた移動ネジ
７２をお互が近づくように直線運動に変換され
る。このため、移動ネジ７２とアーム８６を介し
て連結されたバー８８を押上げることになり、こ
れと軸によつて連結された可動爪７９Ａを動かす
ことができる。可動爪７９Ａは、軸８１を中心と
して動く。さらに、左右ネジ７１の他端には他の
自在軸７４Ｂ，７４Ｃが連結しているため、ラチ
エツト７５からの回転を同時に伝えることができ
る。このため、ガイドレール２の内面に設けら
れ、かつ、周方向に分散して取付けられた可動爪
７９Ａ，７９Ｂ，７９Ｃを同時に動かすことがで
き、被検体に確実にクランプすることができる。

クランプを解除する場合は、ハンドル７６先端
に付き、ラチエツト７５を回転させる爪の方向を
変えることにより、同じハンドル７６の往復操作
によつてラチエツト７５の回転方向が逆になり、
可動爪７９Ａ，７９Ｂ，７９Ｃを引込める方向に
動かすことができる。

ハンドル７６とラチエツト７５の部分を第７図
によつてさらに詳細に説明すれば、ハンドル７６
の矢印方向の往復操作によつてラチエツト爪９１
が歯車８９を回転させ、これに連なる軸に一定方
向の回転を与える。この場合、ラチエツト爪９１
が一方向の動きだけに歯車８９を動かし、逆のハ
ンドル７６の動きの場合は、ラチエツト爪９１が
浮上がり、次の歯車８９の溝にきた時にスプリン
グ９３によつて戻される。この歯車８９の回転を
変える場合は、ツマミ９２を溝９４から取出し、
180度回して再び溝９４に入れることによつてラ
チエツト爪９１の方向も180度回転し、歯車８９
を回転させる方向を逆にすることができる。この
ようにしてハンドル７６に往復運動を与えること
により、軸９０を回転させ、これから自在軸に回
転を与えるが、軸９０と自在軸は直交しているた
め、傘歯車（図示せず）等によつて回転方向が変
換される。

第８図は可動爪の動作を説明するための平面図
であり、自在軸７４の回転が自在継手８５を介し
て左右ネジ７１に伝えられる。このため、左右ネ
ジ７１に入れられた移動ネジ７２が移動し、これ
に伴つてアーム８６の角度が変化し、バー８８の
位置も変化する。さらに、バー８８と軸８７によ
つて一体となつた可動爪７９を動かすことができ
るが、可動爪７９の一端は軸８１によつて位置決
めされ、この軸８１を中心にして可動爪７９が動
くことができる。

この動作をさらに詳細に説明するためにＡ〜Ａ
の側断面図で示したのが第９図である。第９図か
ら自在軸７４の回転が角度の変化等による捻れを
吸収するための自在継手８５を経由して軸受７３
によつて保持された左右ネジ７１を回転させる。
左右ネジ７１の他端には別の自在軸７４が連結
し、他の可動爪を動かす。左右ネジ７１が回転す
ると、そのネジと連なる２個の移動ネジ７２が互
に逆方向に動くため、これと軸８０で結ばれたア
ーム８６の角度が変化する。これによつてアーム
８６と軸８９によつて結び付いたバー８８が上下
に移動し、さらにバー８８に付けられた他の軸８
７と結び付いた可動爪を動かすことができる。こ
れによつて可動爪７９は長穴に入つた軸８１を中
心として移動し、クランプ及びクランプの解除を
簡単なハンドル操作で行うことができる。

第１０図は、被検体にガイドレールを取付ける
場合の環状態にする前の状態を示したもので、半
円の断面をもつ変形ピン１０２の一端が開口した
ピン穴１０５に挿入できるようになつている。こ
の場合、ハンドル１０１によつて変形ピン１０２
の角度が設定される。第１１図は結合した状態を
示したもので、変形ピン１０２がピン穴１０５に
入つた後にハンドル１０１を回転させれば、それ
と連結した変形ピン１０２が回転し、ピン穴１０
５の開口部から出ないようになり、ガイドレール
の両端部１０３，１０４を結合することができ
る。

第１２図は、ヒンジ部を示したもので２つ割に
されたガイドレールの端部１１３にホルダー１１
１を取付け、また、他の端部１１４にホルダー１
１２を取付け、これらを軸１１０で結び付けるこ
とにより、ガイドレールの開閉のヒンジとするこ
とができる。

第１３図は、クランプするための他のジヤツキ
方式を示したもので、可動爪７９を動かすため
に、自在軸７４の回転を自在継手８５を介して左
右ネジ７１に伝えこれを回転させる。ここで移動
ネジ７２を直線的に動かすのであるが、移動ネジ
７２にはアーム８６と他のアーム１１６が連結し
ており、特にアーム１１６は、ガイドレール２と
一体になつた軸１１７によつて位置決めされてい
る。移動ネジ７２の動きによつてアーム８６とア
ーム１１６の両方の角度が変化するため、第９図
の方式と比べて可動爪７９のストロークを大きく
できる特徴がある。勿論、この方式では左右ネジ
７１も上下方向に移動する。

また、第７図を用いて、ラチエツトによつて自
在軸に回転を与える機構について説明したが、こ
の方法はこれに限定されるものでなく、例えば、
第１４図のように自在継手８５を介してハンドル
１２２に回転を与えることによつて自在軸７４を
回転させても何んら問題はない。ここでレバー１
２１は溝１２０に収納できるようになつており、
ハンドル１２２を操作しない場合は、折畳むこと
によつてガイドレールの一端に収納することがで
きる。さらに別の回転を与える方式は種々考えら
れるが、これらの方式に限定されるものでない。
さらに、可動爪の一端に回転軸を設ける方式につ
いて説明したが、これに限定されるものでなく、
例えば、回転軸を設けないで可動爪を動かす方
式、また、第９図の可動爪７９に代えてバー８８
で直接クランプしても何んら問題なくクランプす
ることができる。さらに、回転運動を直線運動に
変えるために左右ネジを用いたが、これに限定さ
れるものでなく、例えば、右ネジだけとし、これ
に移動ネジ、アームを組合せただけでも目的を達
成することができる。また、第９図に軸８１に入
る可動爪７９の穴を長穴としたが、これに限定さ
れるものでなく、丸穴にしても何んら問題はな
い。この他に、可動爪の個数は１個でも複数でも
よく、回転運動を直線運動に変換する方式の代り
に往復運動や単動でもクランプは実現でき、また
ヒンジ数は複数個にもできる、などの変形が可能
である。

本発明は、ヒンジ状に開閉して環状体の周囲に
同軸的に配置されるガイドレール２と、ガイドレ
ール２の開閉端を相互に連結する結合材と、ガイ
ドレール２の周面上に設けた複数個のクランプ機
構と、から構成されており、さらに、そのクラン
プ機構は、ガイドレール２の円周方向に沿つて回
転力を伝達する自在軸７４と、その自在軸７４に
連結されたネジ７１と、そのネジ７１に螺合した
移動ネジ７２と、その移動ネジ７２に一端を枢着
されたアーム８６と、そのアーム８６の他端に枢
着されガイドレール２の円周上の定点を中心に可
動する可動爪７９と、から構成されており、少く
とも２個のクランプ機構のネジ７１が自在軸７４
により連結されている。

いま、自在軸７４に回転力が加えられると、そ
の回転力はネジ７１に伝達され、移動ネジ７２は
ネジ７１の軸に沿つて移動する。この移動ネジ７
２が可動爪７９の前記定点の方向に移動した場合
は、可動爪７９の先端は環状体に近づいてクラン
プ機構が働き、移動ネジ７２が上記と逆の方向に
移動した場合には、可動爪７９の先端は環状体か
ら遠ざかりクランプ機能が解除されることにな
る。

本発明は、上記のように、ガイドレールの周面
上に自在軸、ネジ等からなる簡単な構成のクラン
プ機構を有するために、駆動力の伝達効率を向上
させることができ、装置の小型軽量化を図ること
ができ、装置を環状体の面から高さの極めて低い
状態で装着できる。また、クランプ機構に用いた
ネジ機構のセルフロツク作用により信頼性の高い
クランプを行うことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は超音波探触子駆動装置の構成とガイド
レールについて説明するための図、第２図は従来
のガイドレールを示した図、第３図及び第４図は
クランプする連動爪を動かす機構を説明するため
の図であり、第５図は他のガイドレールをクラン
プさせる方式を示した立体図、第６図は本発明の
ガイドレールを説明するための全体図、第７図は
ラチエツトの動作を説明するための図、第８図は
本発明のクランプ機構を説明するための平面図で
あり、第９図はその部分側面図、第１０図及び第
１１図はガイドリングの着脱に用いられる変形ピ
ンの動作を説明するための図、第１２図はヒンジ
の１例を示す図、第１３図はクランプ機構の他の
応用例を示す図、第１４図は回転を与える他の方
式を説明するための図である。 １……配管、２……ガイドレール、５……アー
ム、７１……ネジ（左右ネジ）、７２……移動ネ
ジ、７４……自在軸、７６……ハンドル、７９…
…可動爪、８５……自在継手、８６……アーム、
１１６……アーム、１２１……レバー、１２２…
…ハンドル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ヒンジ状に開閉して環状体の周囲に同軸的に
   配置されるガイドレール本体と；そのガイドレー
   ル本体の開閉端部を相互に連結する結合部材と；
   前記ガイドレール本体の円周方に沿つて回転力を
   伝達する自在軸と、前記ガイドレールの周面上に
   回転自在に保持され前記自在軸に連結するネジ
   と、そのネジに螺合し、前記ネジの回転方向に応
   じて往復動する移動ネジ７２と、一端がその移動
   ネジに枢着されたアームと、そのアームの他端と
   枢着され、前記移動ネジの往復動に伴つてガイド
   レール本体の周面上の定点を中心にして前記環状
   体に対してその環状体のほぼ半径方向に進退する
   アーム状の可動爪と、から構成された少くとも３
   個のクランプ機構と；を有し、少くとも、２個の
   クランプ機構の前記ネジを相互に前記自在軸によ
   り連結したことを特徴とする環状ガイドレール。 ２ 前記ネジを左右ネジとし、その左右ネジの左
   ネジ部および右ネジ部のそれぞれに螺合する移動
   ネジと、一端をそれら移動ネジのそれぞれに枢着
   され他端を前記可動爪に枢着された一対のアーム
   を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の環状ガイドレール。