JPS63500265A - ２つのコンポ−ネントの２つの幾何学軸を高精度定置する装置 - 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】 ２つのコンポーネントの２つの幾何学軸を高精度定置する装置 ５ｏｃｌｅｔｅ　Ｃｏｆｌｅｘｌｐ　ならびにＬａｂｏｒａｔｏｌｒｅ　ｄ’Ａ ｕｔｏｌＩｌａ−ｔｉｑｕｅ　ａｔ　ｄ’Ａｎａｌｙｓｅ　ｄｅｓ　５ｙｓｔｅ ａ＋ｅｓとの協力の下で完成されたこの発明は、場合により液体の中に浸す２つ のコンポーネントを予め設定した相対位置に定置する方法と装置に関する。

海底で作業を行う場合、例えば２つの異なるコンポーネントを、これを接続する ために予め設定した相対位置に定置しなければならない場合がある（フランス特 許第２．１３６．２９１号参照）。コンポーネントは、２本の管であったり、１ 本の管と、石油用の井戸、マニホルドなどの１つの構造物とであったりする（フ ランス特許第ＦＲ−Ａ−２，３２０，８６２号ならびに、ｒ　Ｄｉｖｅｒｌｅｓ ｓ　ｔｏｏｌ　ｑｕｉｃｋｌｙ　１ｎｓｔａｌｌｓ　５ｕｂｓｅａ　ｇｕｌｄｅ 　１ｉｎｅｓ無人海底配管敷設システムＪ　Ｇ、Ｍ、Ｃｈａｔｅａｕ　ｅｔ　ａ ｌ、　ｐｐ　’ＩＴ−’１９゜Ｎｏ、Ｂ、　Ｖｏｌ　１７Ｂ、”Ｗｏｒｌ　Ｏｉ ｌ”　、１９７３年５月、Ｈｏｕｓｔｏｎ　Ｔｅｘａｓ参照）０ この作業は、ダイパーの直接監視の下で行う場合は困難であるが、少なくとも１ 台のＴＶカメラと照明装置を装備したロボットを用いる場合でも色々な難点があ る。

ロボットを用いる場合は、海面のオペレータが組付け／制御作業を、したがって ロボットのアーム（マニピュレータ）を監視する。

この方法には、コストが高く、またオペレータが目で監視できるスペースが狭い ために不便であるという難点がある。照明装置では、直径数メートルの視野しか 確保できず、時にはわずか直径２ｍの視野しか確保できないこともある。この視 野は、組立てるべきコンポーネントの移動によって生じる海水の運動に伴って動 く海底の移動性沈積物によって遮られることがしばしばある。また視野が全く確 保できない場合もある。組付は精度は、オペレータが監視用に二次元の画像しか 確保できないということによって制限される。

これらの難点を軽減、解消するために、組付けるべきコンポーネントの一方に少 なくとも１つの音響発信／受信システム一体化し、他方のコンポーネントに音響 トランスポンダを取付けた定置システムが考案されている（英国特許第１．５９ ７．３７ｇ、２．０３４．４７１号）。この方法によれば、組付けるべきコンポ ーネントを互いに接近させることはできるが、２つのコンポーネントを高い精度 で定置し、いくつかの継手だけで確実に接続するということはできない。

また、容量効果（ｅｆｆｅｔ　ｃａｃａｃＩｔｉｌ’）の測定によって２つのコ ンポーネントの相対位置を設定しなければならない場合があるが、環境が導体の 場合は容量効果を測定することは不可能であり、したがってこの方法は本発明の 対象のケースには適用できない。この先行方法の１つの実施態様が米国特許第３ ．４９７．８６９号に開示されている。

本発明によれば、構造が簡素で、安価であり、在来装置の不便さのない方法と装 置によって、２つのコンポーネントの２つの幾何学軸を高い精度で定置すること ができる。本発明による場合は、プローブ（ｃａｐｔｅｕｒ）の数をフランス特 許ＦＲ−２，５１７．０６８号に開示されている方法による場合よりも少なくす ることができる。

本発明の装置によれば、少なくとも一方を移動手段に係合させた２つのコンポー ネントの２つの幾何学軸を高精度で相対定置することができる。本発明の装置は 、一方の幾何学軸（第１軸）に対して垂直な面内にあって、第１軸に向って発信 する少なくとも２つの発信器／受信器があり、この２つの受信器／発信器が該第 １軸と交差しない直線上に位置しており、該面外に第３発信器／受信器があるこ とを特徴とする。

本発明の装置には、該第１軸に対して垂直であり、第３発信器／受信器と交差す る第２面内にほぼ位置する第４発信器／受信器を備えることができる。

また、本発明の特許請求範囲内において、少なくとも一方の発信器／受信器を一 方のコンポーネントに一体化した棒体（ｃａｎｎｅ）に取付けることができる。

本発明の装置は、該第１幾何学軸を有するコンポーネントが、該第１軸が回転軸 になっている回転円筒体である場合に適用できる。発信器／受信器は、円筒形コ ンポーネントと、互いに平行であり、円筒形コンポーネントに対して接線になっ ている２つの面とによって境界が仕切られるスペースの中に配置することができ るＯ移動手段を複数の要素方向に移動させる場合は、少なくとも２つの発信器／ 受信器を、各発信器／受信器から発信器／受信器が信号を送るコンポーネントま での距離が最も短い２つの方向によって境界が仕切られる面が、移動手段の２つ の要素方向によって境界が仕切られる面に対して平行になるように配置すること が望ましい。この平行性は、第２コンポーネントを定置する場合に考慮するとい うことは言うまでもない。

本発明の装置には、２つのコンポーネントを第１粗／細接近させる検知手段（ｍ ｏｙｅｎ　ｄｅ　ｒｅｐｅｒａｇｅ）を備えることができる。導電性液体の中で ２つのコンポーネントを定置する場合は、フランス特許第ＦＲ−２．５１７．０ ６８号に開示されている検知手段を用いることができる。

検知手段の構成要素は次のとおりとすることができるニー　第１コンポーネント に一体化されており、該第１コンポーネントの軸線の少なくとも１点を形成する ように幾何学的に配置された第１電極群、 −節２コンポーネントに一体化されており、該第２コンポーネントの軸線の少な くとも１点を形成するように幾何学的に配置された第２電極群、 −第１電極群の電極に電気的に接続されている第１出力端子と、第２電極群の電 極に電気的に接続されている第２出力端子とを備えている電源、 −一方の電極具の電極を流れる電流に関するパラメータをｎ１定する測定手段、 −一方のコンポーネントに一体化されており、該コンポーネントの少なくとも１ つの軸先端を形成するように幾何学的に配置されている第１音響装置組、−他方 のコンポーネントに一体化されており、該コンポーネントの少なくとも１つの軸 先端を形成するように幾何学的に配置されている第２音響装置組（ここで、少な くとも一方の音響装置組が音波を発生する）、−２つの音響装置組間の音波の伝 播の大きさを測定する手段。

本発明の１つの実施態様としては、電流に関するパラメータを測定する該手段と 、音波の伝播の大きさを測定する該手段は各々、該パラメータを示す信号と、音 波の伝播の大きさを示す信号を発する。本発明の装置はさらに、該信号を受けれ ば該移動手段を作動させて、各電極について測定された該パラメータの値を互い に等しくさせ、各発信器／受信器で測定された音波の伝播の大きさの値を互いに 等しくさせる自動（または非自動）制御手段を構成要素として備えている。

本発明は特に、重力によらずに平行性を維持しなげればならない、鉛直でない２ 本の導管を接続する場合に適用する。したがってこの平行性を人工手段によって 確保し、維持しなければならない；大径管を海底敷設する場合は、トロリー（ｐ ａｌｏｎｎｉｅｒ）によって管を吊り、敷設ずみの管の端部へ案内する２台の走 行うレーンでこれを行う場合が最も多い。

しかし、この案内を行う場合、視野がない場合は、ＴＶカメラで捕えた画像（た とえレリーフ画像１１１ａｇｅｌｅｎ　ｒｅｌｉｅｆであっても）やダイパーの 指示では、接続すべき管端の相対的位置を再生することはできない。

それ故、接続すべき管端の位置を絶間なく測定し、走行うレーンのオペレータを して確実な操作を行わしめる装置を開発する必要がある。

以下の説明において、発信器／受信器は変換器と考えることができる。

本発明においては、限られた数の音響プローブを用い、該音響プローブが係合す るコンポーネントの軸を基準とするゼロでない成分信号（ｃｏｍｐｏｓａｎｔｅ ＞を該音響プローブに発生させる。

以下、添附図面を参照しながら本発明の内容をさらに詳しく解説する。

第１図は、導管の軸と、第１接近時に導管を接続すべきコンポーネントの軸とを 整合する本発明の位置検知装置の図である。

第２図は、第１図の位置検知装置の電気回路図である。

第３図は、第２図の電気回路に組合わせた音響回路の図である。

第４Ａ〜４０図は、第１接近段階の実施態様を示す。

第５図、少なくとも１枚の平板を用いて音波を反射して接近を行う実施態様を示 す。

第６図は、本発明の精密導管位置決め装置を示す。

第７図は、本発明の別の実施態様の精密導管位置決め装置を示す。

第８．９図は各々、本発明の装置の使用例を示す。

第１０図は、２つの円の定置図である。

′−第１１．１２図は、本発明の装置の２つの実施態様を示す。

以下、１つの代表的応用例として、本発明の位置検知システムを、海底において 導管１とコンポーネント２と接続する場合に適用する場合を紹介する；一方がコ ンポーネント２に一体化されており、他方が導管２の端部に取付けられている（ またはこの逆）２つのつがい部材で構成されている周知の継手を用いて接続する 。

コンポーネント２は例えば、海底に固定されている、あるいはまた海底に設置さ れている管あるいは構造物（油井、容器、石油用マニホルド、浸出管（ｅｍｉｓ ｓａｉｅ）など）である。

接続は、走行うレーンなどによる海面操作で行うこともできるし、また水中移動 用推進手段を装置した遠隔制御ロボット５　（マニピュレータ）で行うこともで きる。

マニピュレータは、フランス特許７９／２９．６５５（１９７９年１２月３日出 願）「海底配管等の水中構造物用遠隔制御接続装置」に開示されているマニピュ レータとすることができる。

つがい部材３はコンポーネント２に係合しており、つがい部材４はコンポーネン ト１に係合している。

以下、直径の異なる、非同心の２つの円ＣＯＩ、ｃ。

２を示す第１０図を参照することとする。

中心ＣＯ２の円の直径両端に２つの点Ａ、Ｂをとり、この直径に直行する直径の 両端に２つの点Ｃ，Ｄをとる。

直径ＡＢにおいて、点Ａから中心０１までの距離をＬｌと、点Ｂから中心０１ま での距離をＬ−１とする。

同様に、点Ｃから中心０１までの距離をＬ２とし、点りから中心０１までの距離 をＬ−２とする。

Ｌｌ、ＬＭ、Ｌ２、Ｌ−２が分れば、差（Ｌｌ−Ｌ゛１）と差（Ｌ２−Ｌ”２） をゼロにすることによって２つの円を簡単に同心にすることができる。しかし、 ２つの円が同心である時の計算上の距離りは既知であるから、中心０１．０２の 円の直径が分れば、距離Ｌ＝１、Ｌ−２を知る必要はない。したがって距離Ｌ１ 、Ｌ２だけが分ればよい。

円０１が円形管の断面であり、点Ａ％Ｃを２つの音響変換器（発信器／受信器） とすれば、距離Ｌ１、Ｌ２を簡単に測定することができる。円ＣＯ２は別の円形 管の断面である。Ａと管との間ならびにＣと管との間の超音波伝播時間測定をす れば、水中音速を知って距離Ｌ１、Ｌ２をめることができる。言うまでもなく、 発信器／受信器は必ずしも円ＣＯ２上に位置させる必要はなく、円ＣＯ２の半径 と異なる距離０２のところに位置させることもできるし、さらには各発信器／受 信器から０２までの距離が違っていてもよい。

第１０図の場合のように、中心０１の円の直径が距離Ｌ１、Ｌ２よりも大きい場 合は、０２から軸０１Ｘ１０１Ｙまでの距離は各々Ｌｌ−Ｌ、、Ｌ２−Ｌにほぼ 等しい。言替えれば、第１円に接続しているＸＯＩＹ軸系における０２の座標は 既知である。この近似度は、０２と０１の間隔が小さくなるほど高くなる。

本発明の１つの好ましい実施態様においては、この近似を有効に行って２つのコ ンポーネントを定置することができる。これによって、測定によって得られるデ ータを簡単に処理することができる。

Ａ、Ｃの２つのプローブから適当に距離だけ隔てて、ＡＳＣを通る管に平行な円 筒体の母線（ｇｅｎｅｒａｔｒｌｃｅ　陵線）上に少なくとも１つの第３プロー ブを設置すれば、第２点０″２のＸＯＩＹ軸系の座標をめることができる。

本発明は特に大径管の接続用に適用できる。

４つのプローブを用いた装置の原理図を第１１図に示す。

設置ずみの軸２３の管に接続すべき軸２２の管に一体化されている架構体（ｂａ ｔＤに２本の＃Ｊ定捧体２４．２５が取付けられており、各棒体２３．２４に各 々２つの変換器ＡＩ／Ａ２、ＣＩ／Ｃ２が取付けられている。プローブＡ１、Ｃ Ｉ、Ａ２、Ｃ２の距離Ｌ１、Ｌ２ならびにＬＬＩ、Ｌｌ２を測定することによっ て軸２２．２３を一致させる。Ａ１とＣ１を結ぶ線は軸２２と交わらない。

Ａ２とＣ２を結ぶ線も同様である。

軸２２．２３の相対位置をブラウン管上にディスプレイすることができる二十字 線（ｒｅｔｉｅｕｌｅ）によって例えばＸＯＩＹ軸系を描くことができる（実線 の十字が点０２を示し、点線の十字が点θ′２を示す。点０２は、軸２２、プロ ーブＡ１、Ｃ１と交差し、軸２２に対して垂直である面との交点である。プロー ブＡ２、Ｃ２を考える場合の点ｍ２についても同様である。

２台の走行うレーンを操作するオペレータがトロリー（ｃｈａｒｌｏｔ）とホイ ストを操作しながら、逐次反復によって０２と０１を続いて０°２と０１を次第 に一致させ、。

０２について、続いて０゛２についてＸをゼロにし、続　。

いてＹをゼロにし、続いて０２に戻り、最終的に３つの点０１．０２．０゛２を 一致させる。これで２つの軸２２．２３が一致する。３つの発信器／受信器だけ で軸２２．２３を整合させることができる。Ｌｌ、Ｌ２、ＬＬｌ、Ｌｌ２の中の いずれか１つの測定を省くことができる。

第１１図において、プローブが取付けられている棒体は９０度間隔で配置されて いるが、必ずしもこの配置に従う必要はない。

一方のコンポーネントを操作するための移動手段は、互いに直行する複数の要素 方向に移動する。

したがって、移動手段が走行うレーンである場合は、クレーンのホイストが移動 する鉛直方向である第１要素方向と、クレーンのトロリーの移動方向に対して平 行な水平方向である第２方向と、クレーン自身が移動する方向である第３方向を 区別することができる。

一方のコンポーネントに少なくとも２つの発信器／受信器を取付け、該発信器／ 受信器から該発信器／受信器が取付けられているコンポーネントの軸までの距離 が最も小さい２つの要素方向によって境界が仕切られる面が、コンポーネントを 設置すれば、移動手段の２つの要素移動方向によって境界が仕切られる面に対し てほぼ平行になるようにすることが望ましい。

この２つのプローブの最も短い距離が、２つの要素移動方向によって境界が仕切 られる件に対して平行な１つの面に属している場合は、測定によって得られるデ ータの処理が容易になる。

本発明は、埋設管の接続用に適用できる。

この場合は、変換器Ｃ１、Ｃ２を管の側面に取付けることは望ましくなく、管に 対して接線である２つの鉛直面２６．２７の中に設置することが望ましい。また 、安全確保のために装置を二重にすることができる；これを第１２図に示す。

第１装置（第１１図）には、先述のごとく９０度間隔の２つの棒体２４．２５が 取付けられている（ただし、一方は、管の軸と交差する鉛直面の左手３０度の位 置にあり、他方は９０度の位置にある（またはこの逆）。本発明の特許請求範囲 内において、２本の棒体は、９０度以外の任意の角度の配置にできることは言う までもない。

２本の棒体２８．２９が取付けられている第２装置は、例えば前記鉛直面を中心 にして第１装置と対象に配置することができる。この場合は、管に印加される水 平／鉛直方向移動をディスプレイ装置の鉛直／水平基準軸に対して平行な移動に 変換するための軸回転マトリクス（ｍａｔｒｌｃｅ　ｄｅ　ｒｏｔａｔｉｏｎ　 ｄ’ａｘｅｓ）が必要である〇上に紹介した装置には、設置ずみの、位置が既知 の管の鉛直面を基準にした、設置すべき管の水平距離を各瞬間ごとに指示する少 なくとも１つの距離測定変換器３０を付加することができる。

各棒体にこの変換器を装備できることは言うまでもない。

測定棒体は、互換自在の、管状の、例えばステンレス鋼を素材とする、下記の諸 要素で構成することができるニー　距離測定変換器３０、 −　雄電気コネクタ、 −両側の２つの定置測定変換器。

各変換器は、吸収性材料層を間に入れてステンレス鋼裂取容体の中に収容した圧 電小円板体（ｐａｓｔｉｌｌｅ　ｐｉｅｚｏ−ｅｌｅｃｔｒｉｑｕｅ）とするこ とができる。圧電小円板体は、樹脂で外部環境から絶縁する；操作条件に合った 適切な周波数の励起信号と、帰還信号を、圧電小円板体と雄電気コネクタに接続 した１本の同軸（または非同軸）ケーブルで伝送する。

変換器が傷んで棒体の中に海水が侵入するのを防止するために、変換器の後部を 樹脂で防水することができる。

各棒体は架構体３１に極めて精密に取付けられており、２つの位置決め突起体に よって位置決めし、管との関係におけるプローブの位置を正確に知ることができ る。

接続体は、帰還信号を完全に送るために３本の要素ケーブルで構成した１本のケ ーブルとすることができる。

ケーブルには遮蔽外装を着せ、両端には防水電気コネクタを取付ける。

変換器３０はまた棒体の端部に取付けることもできるが、好ましくは架構体３１ の高さに取付ける。

本発明の別の実施態様の装置としては、第１接近用としての第１図の検知システ ムとすることができる。この装置を組付けるべき一方のコンポーネントに一体化 する。

第１図の場合、検知システム６を、例えばネジ７などの周知の手段、あるいはま たコンポーネントを組付けた後検知システムを回収できる適切な手段によって継 手の部分３に取付ける。この検知システムの本体８は王冠形をしており、その内 径は継手部材３−４の外径よりも太きい。検知システム本体８は継手部材３と同 軸である。

この実施態様においては、精密定置装置の他に接近用装置がある。

本体８には、本体８の軸線を中心とする円周に沿って等間隔で配置された少なく とも３つの検知器１ｏで構成されている第１回路が装備されている。

本体８には、本体８の軸線を中心とする円周に沿って等間隔で配置された少なく とも３つの検知器１ｏで構成されている第２回路が装備されている。

第１図の場合は、４つの９０度間隔の検知器で各回路が構成されている。

第１回路の検知器１０は例えば、互いに絶縁し、また本体８から絶縁した４対の 電極１０ａｓｌＯａ−；１０ｂ、１０ｂ−；１０ｃ、１０ｃｍ　；ｉｏｄ。

１０ｄ′で構成されている。

電極１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、操作スイッチ１２ａを介して交流（ま たは直流）電源１２（第２図）の−万端子に接続されており、電源１２の他方の 端子は接地されている。測定体１３ａ〜１３ｄが電極１０ａ−１１０ｂ゛、１０ ｃ゛、１０ｄ′の電位を測定する。測定体１３ａ　〜１３ｄは、電極１０ａ゛、 １０ｂ”、１０ｃ゛、１０ｄ″の電位を示す信号を発生する。この信号が回路１ ４へ送られ、同回路１４がこの信号を既知の仕方で伝送する。この信号の働きに ついては後述する。

第２回路の検知器は４つの音波発信器／受信器１１ａ。

１１ｂ、ｌｌｃ、ｌｉｄで構成することができる（第３図）。発信器は、例えば 圧電式発信器とすることができる。

各発信器／受信器は、例えば遠隔制御する制御回路１５が発生する電気信号を受 けると一連の音波を発生し、各受信器は、１つの音波を受けるたびに電気信号を 発生し、この信号が制御回路１５に同期化されている処理回路１６へ送られる。

関係者にとって既知であるところの処理回路（例えば“ＩＢＭ　Ｔｅｃｈｎｉｃ ａｌ　Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ　Ｂｕｌｌｅｔｉｎ　”　Ｖｏｌ、１８　Ｎ、８゜ １９７６年１月、参照）は、音波の発信／受信時間間隔を示す信号を発生する。

回路１７がこの信号を既知の仕方で伝送する。

この音響信号は、例えば音波列を構成しているパルスの符号化信号とすることが できることは言うまでもない。

発信器／受信器の発信ダイアダラムは、発信器／受信器が後述のごとく機能する ように設定する。

２つのコンポーネントの接近状態を第４Ａ〜４Ｃ図に示す。

まず最初に、マニピュレータ５の遠隔制御によって導管１の端部を部材３から距 離Ｄ（またはそれ以下）のところまで接近させる（第４Ａ図）。距離りは例えば １．５〜２ｍである。この時導管１の軸線とコンポーネント２の軸線とがα（≦ 予め設定した角度αＯ）の角度を成している。

部材４は地電位に維持されている。スイッチ１２ａを投入して電極１０ａ〜１０ ｄを電源１２に接続する。これで各電極１０ａ〜１０ｄと部材４との間に電流が 流れ、その強度は、電極と部材４との間隔によって決まる。電極１０ａ゛、１０ ｂ′、１０ｃ″、１０ｄ−の電位を測定し、マニピュレータ５を操作してこの４ つの電位をほぼ等しくする。この時点で部材４の端部がコンポーネント２とほぼ 同軸になる（第４Ｂ図）。言替えれば、コンポーネント１．２が部材４の端部の 点Ａにおいて同軸になる。

この時音響検知器回路を付勢する。各発信器／受信器が発生する信号が、部材４ の軸線に対して垂直な部材４の端面に当たる。各発信器／受信器について音波の 発信／受信時間間隔を測定し、マニピュレータ５を操作してこの４つの時間間隔 をほぼ等しくする。するとコンポーネント１がコンポーネント２とほぼ同軸にな る（第４Ｃ図）。十分な同軸整合を確保するために上の手順の中の少なくとも１ つを何回か繰返さなければならない場合もある。

マニピュレータを操作して導管１を矢印Ｆの方向に移動し、各瞬間ごとに上の条 件を満すようにする、すなわち電極１０８′、１０ｂ”、１０ｃ′、１０ｄ′の 電位をほぼ等しくし、音波が４つの発振器から部材４の端部まで到達するのに要 する時間をほぼ等しくする。

上の説明から分るとおり、１つの方向において接続部材３の軸線に対してほぼ平 行な発信器／受信器の発信ダイアグラムは、部材４の端部が発信器／受信器を含 む面の中にほぼ完全に入るように音波を反射させるダイアグラムでなければなら ない。

継手の部材３．４の差込み結合は、両部材を、少なくとも１つの回転面（例えば 円錐面）を存するつがい形状にすることによって容易化することができる。

部材４の位置決めは、例えば、指向性発信ダイアダラムの発信器／受信器に係合 しているコンポーネント２（第５図）の軸線に対して垂直にマニピュレータ５に 取付けた音波反射手板１８を用いることによってより正確にチェックすることが できる。

伝送手段１４．１７から信号伝送はケーブルで行うことができるが、符号化音波 列で伝送すれば物理的接続体を省くことができる。

伝送手段から発生する信号は、マニピュレータ５を遠隔操作するオペレータ向の 情報として信号値をディスプレイする面に向けて送ることができる。

しかし、本発明の１つの実施態様としては、伝送手段１４．１７は、マニピュレ ータ５に取付けられている受信器に向けて音響情報信号を伝送する。受信器に接 続している既知の制御回路がマニピュレータ５の移動手段を自動的に働かせ、コ ンポーネント１．２の接近段階において両コンポーネントの同軸整合を維持せし める。

装置６はまた部材４やマニピュレータ５に一体化できるということは言うまでも ない。

コンポーネント１．２の接続時の精密同軸整合は、本発明の１つの実施態様とし ての精密位置決め装置によって確保する。

この位置決め装置を第６．７図に示す。この装置の構成要素としては、本体８の 円筒中空部９内に収容されており、継手の部材３の軸線に対してほぼ垂直な面内 に位置している少なくとも２つの音響発信器／受信器２０゜２０ａと、別の面内 に位置している第３発信器／受信器２１がある。これらの発信器／受信器は径方 向に音響信号を放出する。

第１、第２発信器／受信器は部材３の軸線の１点と同軸ではない。

部材４の位置に関して、各発信器／受信器について音波の発信と反射音波の受信 との間の時間間隔を測定し、続いて部材４を△Ｌだけ軸線方向に移動させ、先の 測定を繰返し、部材３の位置を調節して、すべての発信器／受信器の該時間間隔 を部材３．４の所望定置の予め設定した値になるようにする、すなわち部材３． ４を同軸整合する。

別の実施態様の精密位置決め装置の構成要素としては、本体８の円筒中空部９内 に収容されており、部材３の軸線に対して垂直で第３発信器／受信器が含まれて いる面内に位置しており、径方向に信号を放出する第４発信器／受信器２１ａが ある。かくして、第１対発信器／受信器は、部材３の軸線に対して垂直な第１面 内に位置しており、第２対発信器／受信器は、部材３の軸線に対して垂直な第２ 面内に位置している。この２つの対発信器／受信器は、相異なる径方向面内に位 置している。この条件の下で、部材３．４の同軸整合は、各発信器／受信器につ いて音波の発信と反射音波の受信との間の時間間隔を測定し、部材３の位置を調 節して該時間間隔を等しくし、予め設定した値に等しくすることによって確保す ることができる。

言うまでもなく、発信器／受信器が部材３の軸線から同じ距離だけ隔たった位置 にない時は、音波の発信と反射音波の受信との間の時間間隔を各々予め設定した 相異なる値に等しくしなければならない。一般的に言って、該時間間隔の予設定 値は、定置すべき部材の形状と、部材に対する発信器／受信器の位置によって決 まる。

本発明は、その特許請求範囲内において、上に紹介した実施態様以外の様々な実 施態様が可能である。上に紹介した実施態様においては、同軸整合すべき軸線を 中心とする回転形状を有する２つの部材３．４を接合する場合を考えた。

そうでない場合は、部材４の軸線を中心にして適切に配置した電極を部Ｕ’　４ に係合させ、この電極を電極１０ａ〜１０ｄの電位と異なる同電位に維持する。

一般的には、一方のコンポーネントに係合する電極と音響発信器／受信器を、こ のコンポーネントの軸線の少なくとも１点を形成するように配置し、電位と音波 伝播の値が、２つのコンポーネントが同軸整合した時に、配置を基準にして予め 設定した値に等しくなるようにする。

また、コンポーネント周囲の電極や音響発信器／受信器の配置は、２つのコンポ ーネントを同軸整合させるのみならず、２つのコンポーネントを整合軸を中心に して正しく定置させるように設定することができる。

上に紹介した実施態様においては電極１０−、、、の電位を測定する場合を紹介 したが、一般的には、電極を通過する電流、電極と部材４との間の電気抵抗など 、電位以外の電気パラメータを測定することが可能である。

上に紹介した実施態様においては、組付けるべき２つのコンポーネントの中の一 方の端部を移動させて両コンポーネントを接合する場合を考えたが、実際の工事 においては、２つのコンポーネントの重量ならびに寸法の関係から必ずしもそう できないことがある。例えば長さの極めて大きい２本の管は、海中に水没させる と一方の管の端部を他方の管の端部との関係において移動させることが困難にな る。

２本の管３．４（第８図）が、水没させた状態で互いに接近しているが、直接接 続できない場合が少なくない。

この場合は第８図に点線で示す中間継手１０９を用いる。

この継手はしばしば“スリーブ継手°と呼ばれ、ダイパーがゲージでコンポーネ ント３．４の端部の相対位置を２ＩＩＩＪす、それに合せて作る。

本発明によれば、ダイパーが不要であり、ダイパーが到達できないような深い海 底においても２本の管を接続することができる。

そのために、本発明の装置６は、基準座標系を基準にして位置を常に正確に知る ことのできる既知の移動体１１０に係合させる。

第９図に示すごとく、移動体１１０を先述のごとく移動させ、本発明の装置６（ 第１図）を第９図において点線で示すコンポーネント３の端部に定置する。続い て、基準座標系を基準とする移動体１１０の位置を測定する；この位置が基準座 標系におけるコンポーネント３の端部の位置である。

続いて移動体１１０を移動させ、装置を部材４の端部（第９図において点線で示 す位置）に定置し、該基準座標系における移動体１１０の新たな位置を測定する ；この位置が基準座標系における部材４の端部の位置である。

これで２つのコンポーネント３．４を接続するスリーブ継手を簡単に作ることが できる。このスリーブを例えばロボット（マニピュレータ）（図示しない）を利 用して取付ける。

ＦＩＧ、７ ＦｊＧ、８ ＦＩＧ、９ ＦＩＧ、１０ 国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　ＴＨＥ　ｒＮＴＥＲＮＡＴＩ○ＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲＥＰ ＯＲＴ　０ＮＦｏｒ　ｍｏｒｅ　ｄｅｔａｉｌｓ　ａｂｏｕｔ　ｔｈｉｓ　ａｎ ｎｅｘ　＋

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも一方を移動手段に係合させた２つのコンポーネントの２つの幾 何学軸を高精度で相対定置する装置において、一方の幾何学軸（第１軸）に対し て垂直な面内に第１軸に向って発信する少なくとも２つの発信器／受信器を設け 、該２つの受信器／発信器を該第１軸と交差しない直線上に位置させ、該面外に 第３発信器／受信器を設けることを特徴とする２つのコンポーネントの２つの幾 何学軸を相対定置する装置。
2. （２）該第１軸に対して垂直であり、第３発信器／受信器と交差する第２面内に ほぼ位置する第４発信器／受信器を備えていることを特徴とする特許請求の範囲 第１項記載の装置。
3. （３）クレーム１、２のいずれかに記載したとおりの装置にて、少なくとも一方 の発信器／受信器が一方のコンポーネントに一体化された棒体に取付けられてい ることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第２項のいずれかに記載の装置 。
4. （４）該第１軸が回転軸になっている回転円筒体であり、発信器／受信器が、円 筒形コンポーネントと、円筒形コンポーネントに対して接線をなす互いに平行な ２つの面とによって境界が仕切られるスペースの中に配置されていることを特徴 とする特許請求の範囲第１ないし３項のいずれかに記載の装置。
5. （５）少なくとも２つの発信器／受信器が、各発信器／受信器から発信器／受信 器が信号を送るコンポーネントまでの距離が最も短い２つの方向によって境界が 仕切られる面が、移動手段の２つの要素方向によって境界が仕切られる面に対し て、平行になるように設置されており、第２コンポーネントを定置する場合に該 平行性を考慮するということを特徴とする特許請求の範囲第１ないし３項のいず れかに記載の装置。