JPS63318402A

JPS63318402A - 作業用ロボツト

Info

Publication number: JPS63318402A
Application number: JP62152752A
Authority: JP
Inventors: 島田　寿正; 種村　勝平; 繁夫織田; 住谷　吉男; 大嶽　克基; 藤井　正昭; 主税佐藤
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 1987-06-19
Filing date: 1987-06-19
Publication date: 1988-12-27

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、熱交換器水室内において、伝熱管内の検査、
補修あるいは洗浄等を実施する作業用ロボットに係り、
特に熱交換器管板面上での移動及び保持構造に関するも
のである。

〔従来の技術とその問題点〕

現在、火力・原子力発電プラントにおいては、人手によ
って実施されている悪環境下での種々の作業がある。こ
れらの作業を自動化することにより作業環境の改善と、
作業能率の向上が強く要求されている。熱交換器に関し
ても上記に示す作業を行うことのできる、ステイームシ
エネレータや復水器の伝達管の渦流探傷試験装置などが
あり、各種の自動他案が提供されている。

従来例として第１５図及び第１．６図に示した作業用ロ
ボットが提供されている（特公昭５３−１７１２１号公
報等）。この作業ロボットは熱交換器の管板面１に沿っ
て水平方向及び垂直方向に移動するための水平移動部２
及び垂直移動部３とから形成されている。両線動部２，
３は、管板面１に開口する管穴４に出入する脚体（図示
せず）を有する。

５は作業ユニットを示す。良く知られているように、熱
交換器の伝熱管配列の方法として、特に大型復水器のよ
うに１管巣当たりの伝熱管本数が多くなる場合、伝熱管
外側を流れる流体の流動抵抗を低減させるために一部に
伝熱管を配列しない流入レーン６を設けることが一般的
である。

この流入レーン６により、一般に大型復水器の管配列は
第１４図に示した如く複雑となる。したがって、この管
板面１上を前記の移動部２，３が移動し、作業する場合
１両移動部２，３の移動のみでは到達できない管巣外周
部伝熱管に対する作業も可能でなければならない。そこ
で、作業ユニット５は基端を支点として回転可能で且つ
伸縮可能なアーム部７と作業部８とから形成され、この
回転及び伸縮により全伝熱管に対して所定の作業を行う
ようになっている。

ところが、この作業用ロボットを管板面１上で移動させ
、更に作業させるためには、水平方向（Ｘ）及び垂直方
向（Ｙ）の各ルート（Ｘ、Ｙ）を指令値として制御部（
図示せず）に入力すると共に、更に、作業ユニット５に
対し１両移動部２゜３の位置（ｘ、ｙ）によってそのつ
ど変化する周辺の伝達管位置をアーム部７の長さくｒ）
及び回転角（θ）により指令値（ｒ、Ｑ）として制御部
（図示せず）に与えなければならないため、各伝熱管に
対して作業を実施するための制御装置は、そのプログラ
ムが複数化し、またプログラムステップ数及びメモリ数
が増大するという問題があった。

本発明の目的は１作業用ロボットの移動及び作業を制御
するプログラムを簡単化することのできる作業用ロボッ
トを提供せんとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る作業ロボットは、管穴に出入可能な脚体を
備え該脚体の出入及び変位により前記管穴が配列されて
いる移動面に沿って移動する移動ユニットと、この移動
ユニットの移動を制御する制御部と、前記移動ユニット
に取り付けられた該移動ユニットの移動方向と交差方向
に延設された移動用路体と、この移動用路体上を移動し
管穴内に所定作業をする作業ユニットを備えた台車と、
この台車の移動を制御する台車制御部とからなるもので
ある。

〔作用〕

本発明では、移動ユニットにより作業ロボットを例えば
垂直方向に移動させ、作業ユニットを備えた台車を例え
ば水平方向に移動用路体上を移動させて全伝熱管を作業
することにより作業ロボットの位置制御を二つの指令値
（Ｘ、Ｙ）のみで行えるようにしたものである。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１図乃至第３図を用いて説
明する。第１図は１本発明に係る作業用ロボットの構成
を示す側面唄、第２図は同正面図であり、第３図は移動
ユニットを三つ水平方向に配設した状態を示す正面図で
ある。

移動ユニット９は、伝熱管の管穴１０が多数配列されて
いる熱交換器の管板面１に沿って垂直方向に移動する一
対のキャリア１１と、このキャリア１１を駆動用シャフ
ト１２を介してエアシリンダ１３（または駆動用モータ
等）の発生する駆動力により垂直方向に動かすキャリア
駆動部１４と、キャリア１１及びキャリア駆動部１４に
設けられた脚体１５から成る。脚体１５は、管板面１に
対して垂直方向に往復するタップ軸１６と、管穴１０の
内面に接触しタップ＠１６、キャリア１１及びキャリア
駆動部１４を支持する管穴保持機構１７とから形成され
ている。脚体１５を管穴１０に出入させ、かつ垂直方向
に変位させて移動ユニット９は垂直方向に移動するよう
になっている。

この制御は図示しない制御部からの信号により行われる
。前記キャリア１１に水平方向移動用の移動用路体１８
が取り付けられている。この移動用路体１８は長尺なレ
ールから成る。この移動ユニット９は、第３図に示す如
く、管板面１に沿って水平方向に一定の間隔をおいて複
数配置することが可能であり、更に、移動用路体１８の
端部を、ジヨイント１９により連結可能とすることによ
り、当該路体１８は、任意の長さに延長させて一体化さ
せることが可能となる。この移動用路体１８上に水平方
向に移動可能な台車２０が設置されている。２１は台車
２０を動かすための車軸（またはギア）である。伝熱管
の管穴１０に対して、洗浄あるいは湯洗探傷といった所
定の作業を行うための作業ユニット２２は、台車２０に
搭載されており、各管穴１０に対する位置合わせが台車
２０の移動により可能に形成されている６２３は作業ユ
ニット２２に対し、動力及び作業指令を与える通信用の
ケーブルであり、図示しない台車制御部に接続されてい
る。

次に、本発明ユニット９を垂直方向に移動させる工程を
第４図乃至第９図を用いて説明する。

（１）第４図に示すように、最初は脚体１５のタップ軸
１６は全て伝熱管の管穴１０に挿入されており、管穴保
持機構１７は全て管穴内面に接触しタップ軸１Ｇ、キャ
リア１１及びキャリア駆動部１４をその位置に保持した
状態にある。

（２）キャリア駆動部１４に取り付けであるタップ軸１
６の管穴保持機［１７を制御部からの信号により解放状
態とし、タップ軸１６を縮め、管穴１０より脚体１５を
脱出させる（第５図に示す状ｓ）。

（３）キャリア駆動部１４に取り付けた。エアシリンダ
１３の駆動力により、駆動用シャフト１２を伝わって、
キャリア駆動部１４を上方へ移動させる（第６図に示す
状態）。

（４）キャリア駆動部１４に取り付けたタップ軸１６を
伸長し、管穴保持機構１７を伝熱管の管穴１０内へ挿入
する。更に、管穴保持機構１７を管穴１０の内壁面に接
触させ、タップ軸１６及びキャリア駆動部１４を、保持
状態とする（第７［！ｌに示す状態）。

（５）キャリア１１に取り付けた脚体１５のタップ軸１
６の管穴保持機構１７を制御部からの信号により解放状
態とし、タップ軸１６を縮め、管穴１０より脚体１５を
脱出させる（第８図に示す状態）。

（６）キャリア駆動部１４に取り付けたエアシリンダ１
３の駆動力により、駆動用シャフト１２を上方へ押し上
げる（第９図に示す状態）。

（７）キャリア１１に取り付けたタップｉ！１１１１６
を伸長させ、管穴保持機構１７を管穴１０内に挿入する
。更に、管穴保持機構１７を管穴１０の内壁面に接触さ
せ、タップｌ！！Ｉ　１　Ｇ及びキャリア１１を保持状
態とする。これで最初の状態に戻ったことになる（第４
図に示す状態）。

以上説明した（１）〜（７）の動作を繰り返すことによ
り、移動ユニット９は管板面１に沿って上方へ移動する
。また、（７）〜（１）の順序で動作を操り返すと、移
動ユニット９は管板面１に沿って下方へ移動することに
なる。

さて今度は、本作業用ロボットが、実際の熱交換器水室
内において用いられる場合を第１０図を用いて説明する
。同図において２４は熱交換器胴体、２５は熱交換器氷
室である。熱交換器の管板面１に沿って移動ユニット９
が二つ水平方向に配置されており、移動用路体１８には
、゛台車２０が一つ乗せられている。本移動ユニット９
は、上記した移動の動作を繰り返し、水室２５内の管板
面１に沿って上下に移動する。また１作業ユニット２２
の水平方向の移動は、前記台車２０により行われる。本
作業用ロボットは、管板面１上に複雑に多数配置された
伝熱管の管穴１０に対し、垂直方向の位置指令（Ｙ方向
の指令値）及び水平方向の位置指令（Ｘ方向の指令値）
をそれぞれ移動ユニット９及び台車２０に与えることに
より、目的とする管穴１０に位置合わせがされる。この
位置合わせは、原点（Ｘ、Ｙ）＝　（０，Ｏ）となる伝
熱管の位置を決めれば、他の伝熱管位置を弔純な（Ｘ、
Ｙ）値で表わすことで、その位置合わせが可能となるた
め、第１５図に示した従来の移動機構（ｘｔ　Ｙｔ　ｒ
ｌ　θ）を用いて位置合わせを行う場合と比較すると、
非常に簡単であることがわかる。このメリットは、本作
業ロボットの制御部を作る場合のプログラミングの簡略
化に大いに役立つ。

即ち、第１０に示すように、本８動ユニツト９及び作業
ユニット２２は、移動ユニット９の制御用通信ケーブル
２６及び作業ユニツ１−２２の制御用通信ケーブル２３
によってマンホール２７を介して水室２５外側の制御部
２８及び台車制御部２９と接続されている。各制御部２
８．２９から。

移動ユニット９の動作及び作業ユニット２２の動作指令
を与えるために、予め制御プロゲラ１１を作成し、各制
御部２８．２９に記憶させておく必要があり、前記の如
く各ユニット９，２２の位ｌｌｆｔ合わせの仕方により
、制御プロゲラ１１の難易度、プログラムステップ数及
びメモリ容量が大きく異なってくる。本発明によると、
各伝熱管の管穴１０に対する位置合わせ制御プログラム
を（ｘ、ｙ）の２因子を定めて行えるので、簡略化でき
、プログラムステップ数を減少させ、メモリ容量を少な
くすることが可能となる。

尚、一般に水室２５内にて作業を行う作業用ロボットの
本体は直径が約４３０＋ａｍの氷室マンホール２７から
搬入及び搬出を行う必要があるが、本作業用ロボットを
、（１）台車２０及び作業ユニット２２（２）移動用路体１８（３）上記（１）、（２）以外の部分（キャリア１１及
びキャリア駆動部１４と、それらに付帯するもの）の大きく三つの部分に分けて水室２５内に運び込み、水
室２５内にて組立てる構造にすれば、水室２５内での組
立ては、（１）、（２）、（３）の三つの部分を組み合
わせるだけなので比較的容易に、かつ短時間に行うこと
ができる。尚、上記実施例では作業ユニット２２を台車
２０の上部にのみ一つ取り付けた場合を示したが、更に
下部にも取り付ければ、作業効率は倍化する。

次に１本発明の第２の実施例を第１１図を用いて説明す
る。第１１図は、移動用路体１８に対して台車２ｏを二
つ乗せることにより、各伝熱管に対し二つの作業ユニッ
ト１２を同時に稼動させて作業を実施できるようにした
ものである。他の構成は、第１０図に示すものと同一な
のでその説明は省略する。第１１図に示す実施例によれ
ば、熱交換器の伝熱管の管式１０全数に対して行う作業
の総時間を約半分に短縮させることができる。

第１２図及び第１３図に、本発明の第３の実施例を示す
。この実施例は台車２０に作業ユニット２２を搭載する
場合に、回転及び伸縮が可能になるように作業ユニット
２２をアーム部３０と作業部３１とから形成したもので
ある。この実施例によれば、更に作業効率を向上するこ
とができる。

次に、本発明の第４の実施例を第１４図に示す。

第１４図は、脚体１５のタップ軸１６が、管板面１に対
して垂直な方向に往復運動を行い、伝熱管の管穴１０に
挿入しようとする場合に、伝熱管の管穴１０のうちの何
本かが閉塞している等により一定以上の挿入抵抗を受け
たときには、その部分のタップ軸の動きが停］ヒするよ
うにしたものである。一般に、熱交換器を一定期間運用
すると、漏洩伝熱管に対する閉止プラグ３２の施工、あ
るいは水室２５内への流入異物による伝熱管の管穴の閉
塞等により、伝熱管総数の５〜１０％程度は管穴１０の
入口部に、タップ軸６の挿入に対して障害となるものが
存在している。このような理由から、本作業用ロボット
を実際に熱交換器水室２５内にて運用した場合には、伝
熱管の管穴１０の閉塞が原因となり、移動ユニット９の
動作が停止したり、最悪の場合には移動ユニット９が管
板面１から脱落してしまう恐れもある。本実施例は、こ
うした問題を回避するためになされたものであり、第１
４図に示すように、タップ軸１６を挿入しようとしてい
る管穴１０の何本かが閉塞している場合にも、他のタッ
プ軸１６及び管穴保持機構１７が、キャリア１１及びキ
ャリア駆動部１４の姿勢を保持するため、前記のような
移動ユニット９の停＋ｈあるいは脱落を防ぐことができ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、移動ユニットと台車により流入レーン
があっても管板面全体を容易に移動することができ、そ
の移動を二つの指令値により行えるので制御部のプログ
ラムを簡略化することができる。これにより、支ティー
ムシエネレータ、復水器水室内での作業といった。悪環
境下での作業を容易に自動化することができ、危険作業
からの作業者の解放という観点から、発電プラントの保
守９点検作業の安全性向上に寄与するところ大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る作業用ロボットの側面図、第２図
は同正面図、第３図は移動ユニットの数を増加した同正
面図、第４図乃至第９図は移動ユニットの移動工程を示
す説明図、第１０図は作業用ロボットが熱交換器氷室で
作業している状態を示す一部切欠の斜視図、第１１図は
本発明の信実雄側を示す斜視図、第１２図も本発明の信
実雄側を示す側面図、第１３図は第１２図の正面図、第
１４図は本発明の信実雄側を示す側面図、第１５図は従
来例を示す正面図、第１６図は同拡大正面図を示す、９・・・移動ユニット、１０・・・管穴、１５・・・脚
体、１８・・・移動用路体、２０・・・台車、２２・・
・作業ユニット、２８・・・制御部、２９・・・台車制
御部。

Claims

【特許請求の範囲】１、管穴に出入可能で変位可能な脚体を備え該脚体の出
入及び変位により前記管穴が配列されている移動面に沿
つて移動する移動ユニットと、この移動ユニットの移動
を制御する制御部と、前記移動ユニットに取り付けられ
該移動ユニットの移動方向と交差方向に延設された移動
用路体と、この移動用路体上を移動し管穴内に所定作業
をする作業ユニットを備えた台車と、この台車の移動を
制御する台車制御部とからなる作業用ロボット。２、特許請求の範囲第１項において、移動用路体の端部
を互いに連結可能にした作業用ロボット。３、特許請求の範囲第１項又は第２項において、台車を
複数にした作業用ロボット。４、特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項において
、作業ユニットをアーム部と作業部とから形成し、アー
ム部を基端を支点として回転可能かつ伸縮可能に形成し
た作業用ロボット。５、特許請求の範囲第１項、第２項、第３項又は第４項
において、脚体を一定以上の挿入抵抗を受けたとき停止
するようにした作業用ロボット。