WO2012137551A1 - 配管処理装置および配管処理方法 - Google Patents

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WO2012137551A1
WO2012137551A1 PCT/JP2012/054133 JP2012054133W WO2012137551A1 WO 2012137551 A1 WO2012137551 A1 WO 2012137551A1 JP 2012054133 W JP2012054133 W JP 2012054133W WO 2012137551 A1 WO2012137551 A1 WO 2012137551A1
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pipe
central axis
processing apparatus
ultrasonic sensor
sensor
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PCT/JP2012/054133
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藤田　淳
京一 吉岡
義勝 武田
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三菱重工業株式会社
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    • F22B37/002—Component parts or details of steam boilers specially adapted for nuclear steam generators, e.g. maintenance, repairing or inspecting equipment not otherwise provided for
    • F22B37/003—Maintenance, repairing or inspecting equipment positioned in or via the headers
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Definitions

  • the present invention relates to, for example, a pipe processing apparatus and a pipe processing method for inspecting and processing pipes, and more particularly to a pipe processing apparatus and a pipe processing method capable of accurately arranging the center of a pipe. .
  • piping is regularly inspected by an inspection device in order to ensure safety and reliability. As a result of inspection, if there is a risk of surface defects such as cracks due to secular change in the welded part of the pipe base, etc. It will be cut and repaired.
  • a processing device that performs inspection and processing is inserted from the opening of the target pipe, but may be inserted through the center of the pipe in order to perform inspection and processing with high accuracy. preferable.
  • pipes that are in a radiation environment are inspected and processed, so it is desirable to move the processing device by remote control in consideration of safety.
  • piping it is difficult to insert a processing device through the center of the piping by remote control.
  • the pipe inspection apparatus and the pipe inspection method described in Patent Document 1 are intended to enable an ultrasonic sensor to be easily and accurately placed at the center of a pipe and to perform accurate flaw detection.
  • the sensor is arranged and rotationally scanned so that the pipe axis coincides with the sensor rotation axis.
  • the ultrasonic wave obtained by scanning the sensor while transmitting the ultrasonic wave in the direction perpendicular to the axis from the sensor arranged at the position assumed to be the pipe axis before this flaw detection.
  • a position correction unit is further provided that calculates the position of the pipe axis based on the signal, the ultrasonic propagation time, and the position information of the sensor, and generates and transmits a control signal for correcting the position of the sensor at the calculated position of the pipe axis.
  • the pipe inspection apparatus and the pipe inspection method described in Patent Document 1 described above use an ultrasonic sensor for performing flaw detection as an ultrasonic sensor for obtaining position information for calculating the position of the pipe axis
  • the ultrasonic sensor is arranged so as to face the inner surface of the pipe. That is, the pipe inspection apparatus described in Patent Document 1 has no means for obtaining position information of the pipe when the apparatus is inserted into the pipe, and there is no guidance for inserting the apparatus into the opening.
  • This invention solves the subject mentioned above, and provides the piping processing apparatus and piping processing method which can guide insertion to piping and can guide insertion through the center of piping. Objective.
  • an object to be inserted into a pipe through an opening of the pipe has an axial direction along the center axis of the object to be inserted, orthogonal to the center axis.
  • a pipe processing apparatus provided by a moving mechanism so as to be movable with respect to a radial direction, a rotational direction rotating around the central axis, and an inclined direction inclined with respect to the central axis.
  • An insertion end formed on the front side of the inserted body and having an outer diameter smaller than the inner diameter of the pipe, and an axial ultrasonic sensor for transmitting and receiving sound waves in the insertion direction at the front end of the insertion end
  • a radial ultrasonic sensor that transmits and receives sound waves in a direction intersecting the central axis at a side of the insertion end, and the movement according to detection results of the axial ultrasonic sensor and the radial ultrasonic sensor
  • Control mechanism A control unit that, wherein it comprises a.
  • the insertion object is arranged at a position where the distance from the outer edge of the opening of the pipe is detected by the axial ultrasonic sensor, and the distance detected by the axial ultrasonic sensor is equal to that of the opening of the pipe.
  • the inserted body is moved in the radial direction to a position larger than the outer edge, the inserted body is moved in the axial direction to a position where the inner surface of the pipe is detected by the radial ultrasonic sensor, and the inserted body is rotated in the rotation direction.
  • the inserted body While rotating in the direction, the distance from the inner surface of the pipe is detected by a radial ultrasonic sensor, the inserted body is moved in the radial direction to a position where the distance becomes equal, and the inserted body is moved a predetermined distance in the axial direction. Then, while rotating the object to be inserted in the rotation direction, the distance from the inner surface of the pipe is detected by the radial ultrasonic sensor, and the object to be inserted is moved in the radial direction to a position where the distance becomes equal. From To a position where the center axis a straight line connecting the two points away equal match, after moving the subject insertion body in the tilt direction, to insert the subject insertion body is moved to the insert in the axial direction in the pipe.
  • the inserted object is inserted into the pipe in a state where the central axis coincides with the central axis of the pipe.
  • the pipe processing apparatus of the present invention is characterized in that the insertion end is tapered toward the front side.
  • the insertion object is moved in the axial direction to a position where the inner surface of the pipe is detected by the radial ultrasonic sensor, and the insertion object is rotated in the rotation direction while rotating the insertion object in the rotation direction.
  • the distance from the inner surface of the pipe is detected by the acoustic wave sensor, the inserted body is moved in the radial direction to a position where the distances are equal, the inserted body is moved a predetermined distance in the axial direction, and then the inserted body is rotated.
  • the distance from the inner surface of the pipe is detected by the radial ultrasonic sensor, the inserted body is moved in the radial direction to a position where the distance is equal, and two points having the same distance from the inner surface of the pipe are
  • the object to be inserted is moved in the tilt direction to a position where the central axis coincides with the connecting straight line, it is possible to prevent the insertion end from contacting the inner surface of the pipe.
  • the inserted object can be moved to a more accurate position.
  • the pipe processing apparatus of the present invention is a sensor in which a plurality of inspection ultrasonic sensors that are provided on a side portion of the inserted body and that transmit and receive a sound wave in a direction intersecting the central axis are arranged along the central axis.
  • a plurality of sensor support portions are provided at symmetrical positions with respect to the central axis.
  • the inspection ultrasonic sensor can be moved along the inner surface of the pipe, and the pipe can be inspected with high accuracy.
  • the pipe processing apparatus of the present invention is characterized in that the sensor support portion is slidably supported in a radial direction perpendicular to the central axis and elastically biased in a protruding direction.
  • the inspection ultrasonic sensor can be moved in contact with the inner surface of the pipe, and the pipe is inspected with high accuracy. Can do.
  • the sensor support part moves in the radial direction along the unevenness of the inner surface of the pipe, the ultrasonic sensor for inspection can be made to follow the shape of the inner surface of the pipe, and the pipe can be inspected with high accuracy. it can.
  • the pipe processing apparatus of the present invention is characterized in that the sensor support portion is supported so as to be tiltable in the front-rear direction of insertion.
  • the inspection ultrasonic sensor can be made to follow the shape of the inner surface of the pipe, and the pipe can be accurately obtained. Can be inspected.
  • the pipe processing apparatus of the present invention is characterized in that the sensor support portion supported so as to be tiltable in the front-rear direction is elastically biased in the front direction.
  • the sensor support portion when the object to be inserted is inserted into the pipe, the sensor support portion is inclined to the front side and the front side is tapered, so that the insertion can be smoothly performed.
  • the pipe processing apparatus of the present invention is characterized in that the sensor support portion is supported so as to be tiltable in the circumferential direction.
  • the ultrasonic sensor for inspection can be made to follow the shape of the inner surface of the pipe, and the pipe can be accurately obtained. Can be inspected.
  • the inspection ultrasonic sensors are arranged along the central axis with respect to the sensor support portion, and the inspection ultrasonic sensor located on the inner side is the above-described ultrasonic sensor.
  • the sensor support portion is supported so as to be slidable in a direction protruding from the outer surface of the sensor support portion, and is elastically biased in the protruding direction.
  • the inner inspection ultrasonic sensor may be separated from the inner surface of the pipe by the unevenness of the inner surface of the pipe.
  • the inspection ultrasonic sensor located on the inner side is elastically biased to protrude from the outer surface of the sensor support portion, the inspection ultrasonic sensor located on the inner side Can be prevented from being separated from the inner surface of the pipe by the unevenness of the inner surface of the pipe, and the pipe can be inspected with high accuracy.
  • a plurality of protrusions that protrude from the side of the inserted body are provided at symmetrical positions with respect to the central axis, and the radial direction is orthogonal to the central axis. And is slidably supported and elastically biased in the protruding direction.
  • each of the protrusions is equally arranged in the circumferential direction together with each of the sensor support portions with respect to the central axis.
  • each protrusion and each sensor support part are equally arranged in the circumferential direction in the pipe, it is possible to stably maintain a state in which the central axis coincides with the central axis of the pipe. Can do.
  • the pipe processing apparatus of the present invention is characterized in that at least one outer angle of the inserted object, the insertion end, the sensor support, or the protrusion is subjected to an arc or chamfering process.
  • This pipe processing apparatus can be smoothly moved when inserted into the pipe, moved in the pipe, and extracted from the pipe.
  • a pipe processing method of the present invention is a pipe processing method in which any one of the pipe processing apparatuses described above is moved by the moving mechanism and inserted into the pipe from the opening of the pipe.
  • the step of disposing the inserted body at a position where the distance from the outer edge of the opening of the pipe is detected by the axial ultrasonic sensor, and then the distance detected by the axial ultrasonic sensor The step of moving the inserted body in a radial direction until the position becomes larger than the outer edge of the opening of the pipe, and then to the position where the inner surface of the pipe is detected by the radial ultrasonic sensor, A step of moving the inserted body in the axial direction, and then detecting a distance from the inner surface of the pipe by the radial ultrasonic sensor while rotating the inserted body in the rotational direction.
  • the inserted body is moved in an inclined direction to a position where the central axis coincides with a straight line connecting the two points, and then the inserted body is moved in the axial direction so that the inserted body is moved into the pipe.
  • a step of inserting is
  • the object to be inserted is inserted into the pipe while guiding to be inserted into the pipe and with the central axis coinciding with the central axis of the pipe.
  • the central axis coinciding with the central axis of the pipe.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a nuclear facility.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the reactor vessel.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the water injection nozzle.
  • FIG. 4 is an external view of the pipe processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an external view of the pipe processing apparatus of FIG. 6 is an external view of the pipe processing apparatus of FIG. 4 as viewed from the front side.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG.
  • FIG. 10 is a block diagram of a control system of the pipe processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is an insertion process diagram of the pipe processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is an insertion process diagram of the pipe processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is an insertion process diagram of the pipe processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is an insertion process diagram of the pipe processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is an insertion process diagram of the pipe processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is an insertion process diagram of the pipe processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of a nuclear facility
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a reactor vessel.
  • the nuclear power facility 100 includes, for example, a pressurized water reactor (PWR: Pressurized Water Reactor).
  • PWR Pressurized Water Reactor
  • a reactor vessel 101, a pressurizer 102, a steam generator 103, and a pump 104 are sequentially connected by a primary cooling water pipe 105 to constitute a circulation path of primary cooling water.
  • a circulation path of secondary cooling water is configured between the steam generator 103 and the turbine (not shown).
  • the primary cooling water is heated in the reactor vessel 101 to become high temperature and high pressure, and steam is generated through the primary cooling water pipe 105 while being pressurized by the pressurizer 102 to keep the pressure constant. Is supplied to the vessel 103.
  • the steam generator 103 heat exchange between the primary cooling water and the secondary cooling water is performed, whereby the secondary cooling water evaporates and becomes steam.
  • the secondary cooling water converted into steam by heat exchange is supplied to the turbine.
  • the turbine is driven by the secondary cooling water steam.
  • the power of the turbine is transmitted to a generator (not shown) to generate electricity.
  • the steam used for driving the turbine is condensed into water and supplied to the steam generator 103.
  • the primary cooling water after heat exchange is collected on the pump 104 side via the primary cooling water pipe 105.
  • the steam generator 103 is provided with an inlet-side water chamber 103a and an outlet-side water chamber 103b partitioned by a partition plate 103c in the lower part formed in a hemispherical shape.
  • the inlet side water chamber 103a and the outlet side water chamber 103b are separated from the upper side of the steam generator 103 by a tube plate 103d provided on the ceiling portion.
  • a tube plate 103d provided on the ceiling portion.
  • an inverted U-shaped heat transfer tube 103e is provided on the upper side of the steam generator 103.
  • the end portion of the heat transfer tube 103e is supported by the tube plate 103d so as to connect the inlet side water chamber 103a and the outlet side water chamber 103b.
  • the inlet-side water chamber 103a is provided with an inlet nozzle 103f as a piping nozzle, and an inlet-side primary cooling water pipe 105 is connected to the inlet nozzle 103f.
  • the outlet side water chamber 103b is provided with an outlet pedestal 103g as a piping nozzle, and the outlet side primary cooling water pipe 105 is connected to the outlet pedestal 103g.
  • the nuclear reactor vessel 101 is constituted by a vessel main body 101a and a vessel lid 101b mounted on the upper portion thereof so that a fuel assembly (not shown) can be inserted and removed.
  • the container lid 101b is provided so as to be openable and closable with respect to the container main body 101a.
  • the container body 101a has a cylindrical shape with an upper opening and a lower hemispherical shape that is closed, and an upper part is provided with an inlet nozzle 101c and an outlet nozzle 101d for supplying and discharging light water as primary cooling water. Yes.
  • a primary cooling water pipe 105 is connected to the outlet nozzle 101 d so as to communicate with the inlet nozzle 103 f of the steam generator 103.
  • the primary cooling water pipe 105 is connected to the inlet nozzle 101 c so as to communicate with the outlet nozzle 103 g of the steam generator 103.
  • the reactor vessel 101 is provided with a water injection nozzle 101e, which is a pipe for water injection, at the same height as the inlet nozzle 101c and the outlet nozzle 101d in the vessel main body 101a. Yes.
  • a water injection pipe 101f which is a pipe is connected to the water injection pipe base 101e by welding.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the water injection nozzle.
  • the water injection nozzle 101e is periodically inspected in order to ensure the safety and reliability of the nuclear facility 100 described above.
  • As a result of this inspection there is a possibility that surface defects such as cracks due to secular change may occur in the welded portion 101g, which is a connecting portion between the water injection nozzle 101e and the water injection piping 101f, as shown in FIG.
  • the weld 101g is cut and repaired.
  • FIG. 4 is an external view of the pipe processing apparatus according to the present embodiment
  • FIG. 5 is an external view of the pipe processing apparatus of FIG. 4 rotated 90 degrees around the axis
  • FIG. 4 is an external view of the pipe processing apparatus 4 as viewed from the front side
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 5
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. FIG.
  • the pipe processing apparatus is inserted inside the above-described reactor vessel 101 and into the pipe from the water injection pipe stand 101e to the water injection pipe 101f.
  • An insertion end 2 provided on the front side to be inserted into the body, and a fixing part 3 provided on the rear side of the inserted body 1 and fixed to a manipulator having a multi-joint structure (not shown) as a moving mechanism 6 (see FIG. 10).
  • the insertion end part 2 is comprised as a piping processing apparatus.
  • the piping processing apparatus is arrange
  • the extending direction of the central axis S1 (direction along the central axis S1) is referred to as an axial direction, and the direction orthogonal to the central axis S1 is referred to as a radial direction.
  • the direction in which the pipe processing apparatus is inserted into the pipe is referred to as the insertion direction
  • the side facing the insertion direction is referred to as the front side
  • the side facing the opposite direction is referred to as the rear side.
  • the insertion end 2 is formed to have an outer diameter smaller than the inner diameters of the water injection pipe base 101e and the water injection pipe 101f as pipes, and as shown in FIG. 4 to FIG. 7 and FIG. I am doing. Specifically, the insertion end 2 is tapered so that the front surface is substantially flat and the outer surface is inclined toward the front side, based on a conical shape centered on the central axis S1 so as to taper toward the front side. 2a.
  • the insertion end 2 is provided with an axial ultrasonic sensor 21 and a radial ultrasonic sensor 22 as shown in FIGS.
  • the axial ultrasonic sensor 21 is provided at the front end of the insertion end 2 and transmits and receives sound waves in the insertion direction along the central axis S1.
  • the radial ultrasonic sensor 22 transmits and receives sound waves in a direction (radial direction) intersecting (orthogonal) with the central axis S1.
  • the inserted body 1 is configured on the basis of a main body 10 having a cylindrical shape with the central axis S1 as the center.
  • the main body 10 is formed to have an outer diameter smaller than the inner diameters of the water injection pipe base 101e and the water injection pipe 101f as pipes.
  • the inserted body 1 has a sensor support portion 11 as shown in FIGS.
  • the sensor support part 11 is provided extending along the axial direction, protrudes from the side part of the main body part 10, and is provided in a plurality at symmetrical positions with respect to the central axis S1.
  • two sensor support portions 11 are provided and are arranged to protrude in opposite directions with the central axis S1 as the center.
  • they are equally arranged in the circumferential direction around the central axis S1.
  • the sensor support portion 11 is provided with a plurality of inspection ultrasonic sensors 111 along the axial direction.
  • three inspection ultrasonic sensors 111 are provided along the axial direction with respect to one sensor support portion 11.
  • the inspection ultrasonic sensor 111 transmits and receives sound waves in a direction intersecting the central axis S1.
  • Each inspection ultrasonic sensor 111 transmits and receives sound waves at different angles with respect to a direction (radial direction) orthogonal to the central axis S1 when the inserted body 1 is inserted into the pipe. This is because when a sound wave is transmitted and received at a single angle, if there is a defect in the same direction as the angle, the reception sensitivity is lowered, and the defect may not be detected. That is, detection accuracy is improved by transmitting and receiving a plurality of sound waves at different angles.
  • the inserted object 1 has a slide moving part 12 as shown in FIG.
  • the slide moving unit 12 includes a support member 12a extending along the axial direction.
  • the support member 12 a supports the sensor support portion 11.
  • the slide moving unit 12 has sliding portions 12b provided at both ends of the support member 12a so as to protrude from the sides of the main body 10 outside the both ends of the sensor support portion 11.
  • the slide moving unit 12 has a sliding shaft 12c.
  • the sliding shaft 12c extends in a direction orthogonal to the central axis S1 and is fixed to the main body portion 10, and is slidably inserted through the sliding portion 12b in its extending direction.
  • the slide moving part 12 is provided so as to be slidable in a direction orthogonal to the central axis S1 in which the sliding shaft 12c extends. That is, the sensor support portion 11 supported by the slide moving portion 12 is provided to be slidable in the radial direction.
  • the slide moving unit 12 has a compression coil spring 12d.
  • the compression coil spring 12d is inserted through the sliding shaft 12c and is in contact with the sliding portion 12b. For this reason, the slide moving part 12 is elastically biased toward the outside of the main body part 10 in the radial direction in which the sliding shaft 12c extends by the compression coil spring 12d.
  • the sensor support portion 11 supported by the slide moving portion 12 is elastically biased in the radial direction and in a direction protruding to the outside of the main body portion 10.
  • the slide moving part 12 is provided with sliding parts 12b at both ends of the support member 12a, each sliding part 12b is provided so as to be slidable along the sliding shaft 12c, and the main body part is provided by a compression coil spring 12d. 10 is elastically biased toward the outside.
  • the slide moving part 12 the one end side and other end side of an axial direction are each elastically urged
  • the dimension H1 between the outer surfaces of the sensor support portions 11 elastically biased toward the outside of the main body portion 10 is larger than the inner diameter of the pipe to be inserted.
  • the inserted body 1 has a tilting moving part 13 as shown in FIGS.
  • the tilt moving part 13 is provided on the support member 12a so as to stand along both sides of the sensor support part 11, and extends in the radial direction with respect to the bearing member 13a.
  • a rotating shaft 13b inserted in a substantially central portion in the extending direction.
  • the sensor support part 11 is supported so that it can incline in the front-back direction of the insertion direction with respect to the slide moving part 12.
  • the tilt moving part 13 is provided in the main body part 10 and supports the sensor support part 11 so as to be tiltable in the front-rear direction of the insertion direction.
  • the tilt moving unit 13 has a tilt biasing unit 14.
  • the tilt biasing portion 14 is configured as a spring plunger and is fixed to the support member 12a.
  • the plunger portion abuts on the rear side in the insertion direction of the sensor support portion 11 supported by the tilt moving portion 13, and the sensor
  • the support portion 11 is elastically biased to the outside of the inserted body 1. That is, the sensor support portion 11 supported by the tilt moving portion 13 so as to be tiltable in the front-rear direction of insertion is elastically biased forward.
  • the tilting biasing part 14 is provided in the main body part 10 and elastically biases the sensor support part 11 in the forward direction of insertion.
  • the to-be-inserted body 1 has the circumferential direction movement part 15, as shown in FIG.
  • the circumferential moving unit 15 is formed such that at least the radial inner diameter of the hole on the sensor support unit 11 side through which the rotating shaft 13b is inserted is larger than the outer diameter of the rotating shaft 13b. That is, the sensor support portion 11 is supported by the circumferential movement portion 15 that is a large-diameter hole so as to be movable in the radial direction with respect to the rotation shaft 13b. For this reason, the sensor support part 11 is allowed to move in the circumferential direction of the central axis S1 with respect to the rotating shaft 13b, and is supported so as to be tiltable in the circumferential direction.
  • the circumferential direction movement part 15 when there is no tilting movement part 13, the circumferential direction movement part 15 does not show clearly in a figure, However, The rail extended in the circumferential direction with respect to the supporting member 12a of the slide movement part 12, and a slide to the said rail The sensor support portion 11 is supported so as to be tiltable in the circumferential direction by the configuration with the slider. Moreover, the circumferential direction moving part 15 supports the sensor support part 11 so that it can incline in the circumferential direction with respect to the inclination moving part 13 provided in the main-body part 10 as mentioned above, when there is no slide moving part 12. FIG.
  • the circumferential direction moving part 15 is the structure of the rail extended in the circumferential direction with respect to the main-body part 10, and the slider which slides on the said rail, when there is no inclination moving part 13 and the slide moving part 12.
  • the sensor support 11 is supported so as to be tiltable in the circumferential direction.
  • the sensor support 11 has a sensor pusher 16.
  • the sensor extruding unit 16 is provided when at least three inspection ultrasonic sensors 111 are arranged along the central axis S1, and the inspection ultrasonic sensor 111a located on the inner side is arranged in the radial direction from the outer surface. It is slidably supported with respect to the sensor support portion 11 so as to protrude.
  • the sensor pusher 16 is configured as a compression coil spring that elastically biases the inspection ultrasonic sensor 111a outward. Note that the sliding movement of the inspection ultrasonic sensor 111 a is restricted with respect to the sensor support portion 11 so as not to come out of the sensor support portion 11.
  • the inserted body 1 has a protrusion 18 as shown in FIGS. 4 to 6, 8 and 9.
  • the protruding portions 18 are provided so as to protrude in the radial direction at the side portion of the inserted body 1, and a plurality of protruding portions 18 are provided at symmetrical positions with respect to the central axis S ⁇ b> 1.
  • two protrusions 18 are provided, and are arranged to protrude in opposite directions with the central axis S1 as the center.
  • three protrusions 18 are provided, they are equally arranged in the circumferential direction around the central axis S1.
  • the protrusion 18 is provided so as to be slidable in the radial direction with respect to the main body 10 by a slide support 18a. Further, the protrusion 18 is elastically biased by a compression coil spring 18b in a direction protruding in a radial direction that is a sliding direction. As shown in FIG. 9, a plurality (two in the present embodiment) of compression coil springs 18b are provided in the axial direction. For this reason, the protrusion 18 can tilt and move in the axial direction while being elastically biased. In addition, the dimension H2 between the outer surfaces of the protrusions 18 elastically biased toward the outside of the main body 10 is larger than the inner diameter of the pipe to be inserted.
  • the protrusion part 18 is equally arrange
  • At least one outer angle of the inserted body 1, the insertion end 2, the sensor support 11, or the protrusion 18 is subjected to a circular arc or chamfering process.
  • the fixing portion 3 is provided on the rear side of the inserted body 1 through a joint portion 4 having a shape in which the insertion end portion 2 is reversed in the front-rear direction.
  • the fixing portion 3 is a tubular member extending rearward, and is formed to have a smaller diameter than the outer diameter of the front end of the insertion end portion 2 formed to be tapered.
  • the connection part 3a of a rear end is attached to the moving mechanism 6.
  • the pipe processing apparatus is configured so that the moving mechanism 6 has an axial direction along the central axis S1, a radial direction orthogonal to the axial direction, a rotational direction rotating around the central axis S1, and an inclined direction inclined with respect to the central axis S1. Moved against.
  • FIG. 10 is a block diagram of a control system of the pipe processing apparatus according to the present embodiment
  • FIGS. 11 to 16 are insertion process diagrams of the pipe processing apparatus according to the present embodiment.
  • the above-described axial ultrasonic sensor 21 and radial ultrasonic sensor 22 are connected to the control unit 5. Further, in the pipe processing apparatus, each of the inspection ultrasonic sensors 111 described above is connected to the control unit 5. Moreover, the moving mechanism 6 which moves the said piping processing apparatus is connected to the piping processing apparatus. As described above, the moving mechanism 6 is configured as a multi-joint manipulator, and includes an axial movement unit 61 that moves the pipe processing device in the axial direction, and a radial direction moving unit 62 that moves the pipe processing device in the radial direction.
  • the axial direction moving unit 61, the radial direction moving unit 62, the rotational direction moving unit 63, and the tilt direction moving unit 64 are connected to the control unit 5.
  • the control unit 5 is configured by a microcomputer or the like, and according to the detection results of the axial ultrasonic sensor 21 and the radial ultrasonic sensor 22, the axial moving unit 61, the radial moving unit 62, and the rotational moving unit of the moving mechanism 6. 63 and the tilt direction moving part 64 are controlled. Moreover, the control part 5 inputs the detection result of each ultrasonic sensor 111 for inspection, and memorize
  • the operation of the pipe processing apparatus by the control unit 5 will be described.
  • the insides of the pipes to be inspected (the water injection pipe stand 101e and the water injection pipe 101f) are filled with water, and the moving mechanism 6 and the pipe processing apparatus attached to the moving mechanism 6 are disposed in the water.
  • the moving mechanism 6 stores piping position information and piping internal structure information in the control unit 5 in advance, and basically moves the pipe processing apparatus based on the information stored in the control unit 5.
  • the inserted object 1 is arranged at a position where the axial ultrasonic sensor 21 detects the distance from the outer edge of the opening 101h of the pipe.
  • the axial ultrasonic sensor 21 can recognize the position of the pipe processing device with respect to the outer edge of the pipe opening 101h by detecting the distance from the outer edge of the pipe opening 101h.
  • the inserted body 1 is moved in the radial direction from the position shown in FIG. 11 until the distance detected by the axial ultrasonic sensor 21 becomes larger than the outer edge of the opening 101h of the pipe. Move.
  • the fact that the distance is larger than the outer edge of the pipe opening 101h means that the pipe opening 101h has been detected. That is, the axial ultrasonic sensor 21 can recognize the opening 101h of the pipe by detecting a distance larger than the outer edge of the opening 101h of the pipe.
  • the inserted object 1 is moved in the axial direction from the position shown in FIG. 12 to a position where the inner surface of the pipe is detected by the radial ultrasonic sensor 22.
  • the insertion end 2 provided with the radial ultrasonic sensor 22 has an outer diameter smaller than the inner diameter of the pipe and is tapered. Further, at the position where the inner surface of the pipe is detected by the radial ultrasonic sensor 22, the inserted body 1 is not yet inserted into the pipe. For this reason, the insertion end part 2 and the to-be-inserted body 1 do not contact piping.
  • the distance from the inner surface of the pipe is detected by the radial ultrasonic sensor 22 while rotating the inserted body 1 in the rotational direction at the position shown in FIG. And the to-be-inserted body 1 is moved to the position where the said distance becomes equal to radial direction.
  • the inserted body 1 is moved in the radial direction to a position where all the distances are equal.
  • the cross section of piping is an ellipse
  • the to-be-inserted body 1 is moved to radial direction to the position where the opposing distance becomes equal. For this reason, the detection point P1 by the radial ultrasonic sensor 22 on the central axis S1 of the inserted body 1 coincides with the central axis S2 of the pipe.
  • the inserted body 1 is moved in the axial direction by a predetermined distance from the position of FIG. 14, and then the inserted body 1 is rotated in the rotational direction, and the radial ultrasonic sensor 22 is used. Detect the distance from the inner surface of the pipe. And the to-be-inserted body 1 is moved to the position where the said distance becomes equal to radial direction.
  • the predetermined distance refers to a range in which the inserted body 1 is not yet inserted into the pipe. For this reason, the detection point P2 by the radial ultrasonic sensor 22 on the central axis S1 of the inserted body 1 coincides with the central axis S2 of the pipe.
  • the inserted body 1 is moved in the inclination direction to a position where the central axis S1 coincides with a straight line connecting the two points P1 and P2 having the same distance from the inner surface of the pipe. That is, since the straight line connecting the previously detected points P1 and P2 coincides with the central axis S2 of the pipe, the central axis S1 of the inserted body 1 is only tilted with respect to the central axis S2. By aligning the central axis S1 of the inserted body 1 on the straight line connecting the points P1 and P2, the central axis S1 coincides with the central axis S2.
  • the inserted body 1 is moved in the axial direction, and the inserted body 1 is inserted into the pipe. Thereby, the to-be-inserted body 1 is inserted in piping in the state in which center axis
  • pipes are inspected by the ultrasonic sensors 111 for inspection by inserting the inserted body 1 into the pipe.
  • the inserted body 1 inserted into the pipe through the opening 101h of the pipe has an axial direction along the central axis S1 of the inserted body 1 and a diameter orthogonal to the central axis S1.
  • the pipe processing apparatus is provided so as to be movable by the moving mechanism 6 with respect to the direction, the rotational direction rotating around the central axis S1, and the inclined direction inclined with respect to the central axis S1.
  • this piping processing apparatus is provided in the front side of the to-be-inserted body 1 inserted in piping, the insertion end part 2 formed in the outer diameter smaller than the internal diameter of piping, and the front end of the insertion end part 2
  • An axial ultrasonic sensor 21 that transmits and receives sound waves in the insertion direction
  • a radial ultrasonic sensor 22 that transmits and receives sound waves in a direction intersecting the central axis S1 at the side of the insertion end 2
  • an axial ultrasonic sensor 21 And a control unit 5 that controls the moving mechanism 6 in accordance with the detection result of the radial ultrasonic sensor 22.
  • the insertion object 1 is arranged at a position where the axial ultrasonic sensor 21 detects the distance from the outer edge of the pipe opening 101 h, and the distance detected by the axial ultrasonic sensor 21 is the pipe.
  • the inserted object 1 is moved in the radial direction to a position larger than the outer edge of the opening 101h, and the inserted object 1 is moved in the axial direction to a position where the inner surface of the pipe is detected by the radial ultrasonic sensor 22.
  • the radial ultrasonic sensor 22 While rotating the inserted body 1 in the rotational direction in the rotational direction, the radial ultrasonic sensor 22 detects the distance from the inner surface of the pipe and moves the inserted body 1 in the radial direction to a position where the distance becomes equal, After the inserted body 1 is moved a predetermined distance in the axial direction, the distance from the inner surface of the pipe is detected by the radial ultrasonic sensor 22 while the inserted body 1 is rotated in the rotational direction, and the distances become equal. The inserted body 1 is moved in the radial direction until the center axis S1 coincides with the straight line connecting the two points P1 and P2 having the same distance from the inner surface of the pipe.
  • the inserted body 1 is moved in the axial direction to insert the inserted body 1 into the pipe.
  • the to-be-inserted body 1 is inserted in piping with the central axis S1 in agreement with the central axis S2 of piping.
  • the insertion end 2 is tapered toward the front side.
  • the inserted body 1 is moved in the axial direction to a position where the inner surface of the pipe is detected by the radial ultrasonic sensor 22, and the inserted body 1 is rotated in the rotational direction, while the The distance from the inner surface of the pipe is detected by the sonic sensor 22, the inserted body 1 is moved in the radial direction to a position where the distances are equal, the inserted body 1 is moved a predetermined distance in the axial direction, and then the inserted body. While rotating 1 in the rotation direction, the distance from the inner surface of the pipe is detected by detecting the distance from the inner surface of the pipe by the radial ultrasonic sensor 22 and moving the inserted body 1 in the radial direction to a position where the distance becomes equal.
  • the inserted body 1 When the inserted body 1 is moved in the tilt direction to a position where the central axis S1 coincides with a straight line connecting the two points P1 and P2 having the same value, it is possible to prevent the insertion end 2 from contacting the inner surface of the pipe. it can. As a result, the inserted body 1 can be moved to a more accurate position.
  • a plurality of inspection ultrasonic sensors 111 that are provided on the side portion of the inserted body 1 and transmit and receive sound waves in a direction intersecting the central axis S1 are arranged along the central axis S1.
  • the sensor support part 11 is provided.
  • a plurality of sensor support portions 11 are provided at symmetrical positions with respect to the central axis S1.
  • the ultrasonic sensor 111 for inspection can be moved along the inner surface of the pipe, and the pipe can be inspected with high accuracy.
  • the sensor support portion 11 is supported so as to be slidable in the radial direction orthogonal to the central axis S1, and elastically biased in the protruding direction.
  • the inspection ultrasonic sensor 111 can be moved in contact with the inner surface of the pipe, and the pipe can be inspected with high accuracy. It becomes possible to do. Moreover, since the sensor support portion 11 moves in the radial direction along the unevenness of the inner surface of the pipe, the inspection ultrasonic sensor 111 can be made to follow the shape of the inner surface of the pipe, and the pipe is inspected with high accuracy. It becomes possible.
  • the sensor support portion 11 is supported so as to be tiltable in the front-rear direction of insertion.
  • the inspection ultrasonic sensor 111 can be made to follow the shape of the inner surface of the pipe. It is possible to inspect pipes well.
  • the sensor support portion 11 supported so as to be tiltable in the front-rear direction is elastically biased in the front direction.
  • the sensor support portion 11 when the inserted object 1 is inserted into the pipe, the sensor support portion 11 is inclined forward and the front side is tapered, so that the insertion can be performed smoothly. In the state where the inserted body 1 is inserted into the pipe, the sensor support portion 11 moves in the front-rear direction along the unevenness of the inner surface of the pipe, so that the inspection ultrasonic sensor 111 is copied along the shape of the inner surface of the pipe. Therefore, it is possible to inspect the piping with high accuracy.
  • the ultrasonic sensor 111 for inspection in front of the sensor support part 11 is arranged at a distance from the inner surface of the pipe. In this case, the inspection ultrasonic sensor 111 can be used as a radial ultrasonic sensor at the time of insertion.
  • the sensor support portion 11 is supported so as to be tiltable in the circumferential direction.
  • the inspection ultrasonic sensor 111 can be made to follow the shape of the inner surface of the pipe. It is possible to inspect pipes well.
  • At least three inspection ultrasonic sensors 111 are arranged along the central axis S1 with respect to the sensor support portion 11, and are located on the inner side. Is supported so as to be slidable in a direction protruding from the outer surface of the sensor support 11 and is elastically biased in the protruding direction.
  • the inner inspection ultrasonic sensor 111a may be separated from the inner surface of the pipe by the unevenness of the inner surface of the pipe.
  • the inspection ultrasonic sensor 111a located on the inner side is elastically biased so as to protrude from the outer surface of the sensor support portion 11, the inspection ultrasonic sensor located on the inner side. It is possible to prevent the sonic sensor 111a from being separated from the inner surface of the pipe by the unevenness of the inner surface of the pipe, and to inspect the pipe with high accuracy.
  • a plurality of protrusions 18 that protrude from the side of the inserted body 1 are provided at symmetrical positions with respect to the central axis S1, and are orthogonal to the central axis S1. It is supported so as to be slidable in the radial direction, and is elastically biased in the protruding direction.
  • the protrusions 18 are equally arranged in the circumferential direction together with the sensor support portions 11 with respect to the central axis S1.
  • each protrusion 18 and each sensor support part 11 are equally arranged in the circumferential direction in the pipe, the state in which the central axis S1 coincides with the central axis S2 of the pipe is stable. Can be kept.
  • At least one outer angle of the inserted object 1, the insertion end 2, the sensor support 11, or the protrusion 18 is subjected to an arc or chamfering process.
  • This pipe processing apparatus can be smoothly moved when inserted into the pipe, moved in the pipe, and extracted from the pipe.
  • the pipe processing method of the present embodiment is a pipe processing method in which any one of the pipe processing apparatuses described above is moved by the moving mechanism 6 and inserted into the pipe from the pipe opening 101h.
  • the inserted object 1 in the axial direction until a position where the inner surface of the pipe is detected by the radial ultrasonic sensor 22.
  • the distance from the inner surface of the pipe is detected by the radial ultrasonic sensor 22 while rotating the inserted body 1 in the rotation direction, and the inserted body 1 is moved to a position where the distance becomes equal.
  • the distance from the inner surface of the pipe is measured by the radial ultrasonic sensor 22 while rotating the inserted body 1 in the rotational direction. Is detected, and the inserted object 1 is moved in the radial direction to a position where the distances are equal, and then the central axis S1 is a straight line connecting the two points P1, P2 having the same distance from the inner surface of the pipe. And moving the inserted body 1 in the axial direction to the position where the inserted body 1 is moved in the tilt direction and inserting the inserted body 1 into the pipe.
  • the inserted body 1 is inserted into the pipe in a state where the central axis S1 coincides with the central axis S2 of the pipe. As a result, it is possible to guide the insertion of the inserted body 1 through the center of the pipe.
  • the pipe inspection apparatus including the inspection ultrasonic sensor 111 is described as an example of the pipe processing apparatus.
  • a mechanism for cutting is provided instead of the inspection ultrasonic sensor 111. Then, it becomes possible to process the piping with high accuracy as the piping processing apparatus.

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Abstract

　配管の開口部より配管内に挿入される被挿入体（１）が、当該被挿入体の中心軸（Ｓ１）に沿う軸方向、中心軸に直交する径方向、中心軸回りに回転する回転方向、および中心軸に対して傾斜する傾斜方向に対し、移動機構によって移動可能に設けられた配管処理装置であって、配管内に挿入される被挿入体の前側に設けられており配管の内径よりも小さい外径に形成された挿入端部（２）と、挿入端部の前端において挿入する方向に音波を送受信する軸方向超音波センサ（２１）と、挿入端部の側部において中心軸と交差する方向に音波を送受信する径方向超音波センサ（２２）と、軸方向超音波センサおよび径方向超音波センサの検出結果に応じて移動機構を制御する制御部と、を備える。

Description

配管処理装置および配管処理方法
　本発明は、例えば、配管の検査や加工などを行う配管処理装置および配管処理方法であって、特に、配管の中心に対する配置を精度良く行うことのできる配管処理装置および配管処理方法に関するものである。
　例えば、原子力設備では、その安全性や信頼性を確保するため、検査装置によって定期的に配管の検査が行われる。そして、検査の結果、配管の管台の溶接部になどに、経年変化によるクラックなどの表面欠陥が発生するおそれのある場合や、経年変化による表面欠陥が判明した場合、加工装置によって必要箇所を切削・補修することになる。このような、検査や加工などを行う処理装置は、対象とする配管の開口部から挿入されることになるが、精度良く検査や加工を行うため、配管の中心を通って挿入されることが好ましい。原子力設備では、放射線環境下である配管に対して検査や加工を行うため、安全性を考慮して処理装置を遠隔操作で移動させることが望まれているが、特に、比較的管径の小さい配管にあっては、遠隔操作によって配管の中心を通って処理装置を挿入することは難しい。
　従来、例えば、特許文献１に記載の配管検査装置および配管検査方法は、簡便かつ正確に超音波センサを配管の中心に配置可能にし、精度の良い探傷を可能とすることを目的としている。そして、超音波センサ、駆動部、位置制御部および超音波送受信制御部を備え、略円筒状の配管を探傷する装置において、配管軸とセンサ回転軸が一致するようにセンサを配置し回転走査させることによって配管内径面を探傷するものであり、この探傷前に、配管軸と想定される位置に配置したセンサから軸垂直方向に超音波を送信しつつセンサを走査させることによって得られた超音波信号、超音波伝播時間およびセンサの位置情報に基づいて配管軸の位置を算出し、算出された配管軸の位置にセンサを位置補正する制御信号を生成し送信する位置補正部をさらに備える。
特開２０１０－１２２１７５号公報
　上述した特許文献１に記載の配管検査装置および配管検査方法は、探傷を行うための超音波センサを、配管軸の位置を算出するための位置情報を得る超音波センサとして用いているため、当該超音波センサを配管内面に向くように配置している。すなわち、特許文献１に記載の配管検査装置は、装置を配管に挿入するとき、配管の位置情報を得る手段はなく、開口部に装置を挿入するための案内もない。
　本発明は上述した課題を解決するものであり、配管に挿入する案内をすることができ、かつ配管の中心を通って挿入を案内することのできる配管処理装置および配管処理方法を提供することを目的とする。
　上述の目的を達成するために、本発明の配管処理装置は、配管の開口部より配管内に挿入される被挿入体が、当該被挿入体の中心軸に沿う軸方向、前記中心軸に直交する径方向、前記中心軸回りに回転する回転方向、および前記中心軸に対して傾斜する傾斜方向に対し、移動機構によって移動可能に設けられた配管処理装置であって、前記配管内に挿入される前記被挿入体の前側に設けられており前記配管の内径よりも小さい外径に形成された挿入端部と、前記挿入端部の前端において挿入する方向に音波を送受信する軸方向超音波センサと、前記挿入端部の側部において前記中心軸と交差する方向に音波を送受信する径方向超音波センサと、前記軸方向超音波センサおよび前記径方向超音波センサの検出結果に応じて前記移動機構を制御する制御部と、を備えること特徴とする。
　この配管処理装置によれば、軸方向超音波センサによって配管の開口部の外縁との距離を検出する位置に被挿入体を配置し、軸方向超音波センサによって検出する距離が配管の開口部の外縁よりも大きくなる位置まで被挿入体を径方向に移動させ、径方向超音波センサによって配管の内面が検出される位置まで被挿入体を軸方向に移動させ、被挿入体を回転方向に回転方向に回転させつつ、径方向超音波センサによって配管の内面からの距離を検出して当該距離が等しくなる位置まで被挿入体を径方向に移動させ、被挿入体を軸方向に所定距離移動させた後、被挿入体を回転方向に回転させつつ、径方向超音波センサによって配管の内面からの距離を検出して当該距離が等しくなる位置まで被挿入体を径方向に移動させ、配管の内面からの距離が等しい２つの点を結ぶ直線に中心軸が一致する位置まで、被挿入体を傾斜方向に移動させた後、被挿入体を軸方向に移動させて被挿入体を配管内に挿入する。このため、中心軸が配管の中心軸に一致した状態で、被挿入体が配管内に挿入される。この結果、配管に挿入する案内をすることができ、かつ配管の中心を通って被挿入体の挿入を案内することができる。
　また、本発明の配管処理装置は、前記挿入端部は、前側に向けて先細りに形成されていることを特徴とする。
　この配管処理装置によれば、径方向超音波センサによって配管の内面が検出される位置まで被挿入体を軸方向に移動させ、被挿入体を回転方向に回転方向に回転させつつ、径方向超音波センサによって配管の内面からの距離を検出して当該距離が等しくなる位置まで被挿入体を径方向に移動させ、被挿入体を軸方向に所定距離移動させた後、被挿入体を回転方向に回転させつつ、径方向超音波センサによって配管の内面からの距離を検出して当該距離が等しくなる位置まで被挿入体を径方向に移動させ、配管の内面からの距離が等しい２つの点を結ぶ直線に中心軸が一致する位置まで、被挿入体を傾斜方向に移動させるとき、挿入端部を配管の内面に接触する事態を防ぐことができる。この結果、より正確な位置に被挿入体を移動させることができる。
　また、本発明の配管処理装置は、前記被挿入体の側部に設けられて、中心軸と交差する方向に音波を送受信する検査用超音波センサが前記中心軸に沿って複数配置されたセンサ支持部を備え、前記センサ支持部が、前記中心軸を基準とした対称位置で複数設けられていることを特徴とする。
　この配管処理装置によれば、検査用超音波センサを配管内面に沿って移動させることができ、精度良く配管の検査を行うことができる。
　また、本発明の配管処理装置は、前記センサ支持部が、前記中心軸に直交する径方向でスライド可能に支持されているとともに、突出する方向に弾性付勢されていることを特徴とする。
　この配管処理装置によれば、センサ支持部が配管の内面に接触した状態となることから、検査用超音波センサを配管内面に接触させて移動させることができ、精度良く配管の検査を行うことができる。しかも、センサ支持部が配管内面の凹凸に沿って径方向に移動することから、検査用超音波センサを配管内面の形状に沿って倣わせることができ、精度良く配管の検査を行うことができる。
　また、本発明の配管処理装置は、前記センサ支持部が、挿入の前後方向に傾倒可能に支持されていることを特徴とする。
　この配管処理装置によれば、センサ支持部が配管内面の凹凸に沿って前後方向に移動することから、検査用超音波センサを配管内面の形状に沿って倣わせることができ、精度良く配管の検査を行うことができる。
　また、本発明の配管処理装置は、前後方向に傾倒可能に支持された前記センサ支持部が、前方向に弾性付勢されていることを特徴とする。
　この配管処理装置によれば、被挿入体が配管に挿入されるとき、センサ支持部が前側に傾いて前側が先細りになるため、挿入を円滑に行うことができる。
　また、本発明の配管処理装置は、前記センサ支持部が、周方向に傾倒可能に支持されていることを特徴とする。
　この配管処理装置によれば、センサ支持部が配管内面の凹凸に沿って周方向に移動することから、検査用超音波センサを配管内面の形状に沿って倣わせることができ、精度良く配管の検査を行うことができる。
　また、本発明の配管処理装置は、前記検査用超音波センサは、前記センサ支持部に対して前記中心軸に沿って少なくとも３つ配置され、中側に位置する前記検査用超音波センサが前記センサ支持部の外面から突出する方向にスライド可能に支持されているとともに、突出する方向に弾性付勢されていることを特徴とする。
　検査用超音波センサを複数配置することで、異なる角度で複数の音波を送受信するので検出精度が向上する。そして、検査用超音波センサが少なくとも３つ配置された場合、中側の検査用超音波センサが配管内面の凹凸によって配管内面から離隔してしまう場合がある。この点、この配管処理装置によれば、中側に位置する検査用超音波センサがセンサ支持部の外面から突出するように弾性付勢されているため、中側に位置する検査用超音波センサが配管内面の凹凸によって配管内面から離隔してしまう事態を防ぎ、精度良く配管の検査を行うことができる。
　また、本発明の配管処理装置は、前記被挿入体の側部に突出して設けられた突起部が、前記中心軸を基準とした対称位置に複数設けられ、かつ前記中心軸に直交する径方向でスライド可能に支持されているとともに、突出する方向に弾性付勢されていることを特徴とする。
　この配管処理装置によれば、突起部が配管内面に接触しつつ、配管内面の凹凸に沿って径方向に移動することから、中心軸を配管の中心軸に一致させた状態を保つことができる。
　また、本発明の配管処理装置は、各前記突起部が、各前記センサ支持部とともに前記中心軸を基準として周方向に均等配置されていることを特徴とする。
　この配管処理装置によれば、各突起部および各センサ支持部が、配管内において周方向で均等に配置されることから、中心軸を配管の中心軸に一致させた状態を安定して保つことができる。
　また、本発明の配管処理装置は、前記被挿入体、前記挿入端部、前記センサ支持部、または前記突起部の少なくとも１つの外角が、円弧または面取り処理されていることを特徴とする。
　この配管処理装置によれば、配管への挿入、配管内での移動、配管からの抜き出しに際して円滑に移動させることができる。
　上述の目的を達成するために、本発明の配管処理方法は、上述したいずれか１つの配管処理装置を、前記移動機構によって移動させ、前記配管の開口部から前記配管内に挿入する配管処理方法であって、前記軸方向超音波センサによって前記配管の開口部の外縁との距離を検出する位置に、前記被挿入体を配置する工程と、次に、前記軸方向超音波センサによって検出する距離が前記配管の開口部の外縁よりも大きくなる位置まで、前記被挿入体を径方向に移動させる工程と、次に、前記径方向超音波センサによって前記配管の内面が検出される位置まで、前記被挿入体を軸方向に移動させる工程と、次に、前記被挿入体を回転方向に回転方向に回転させつつ、前記径方向超音波センサによって前記配管の内面からの距離を検出し、当該距離が等しくなる位置まで、前記被挿入体を径方向に移動させる工程と、次に、前記被挿入体を軸方向に所定距離移動させた後、前記被挿入体を回転方向に回転させつつ、前記径方向超音波センサによって前記配管の内面からの距離を検出し、当該距離が等しくなる位置まで、前記被挿入体を径方向に移動させる工程と、次に、前記配管の内面からの距離が等しい前記２つの点を結ぶ直線に前記中心軸が一致する位置まで、前記被挿入体を傾斜方向に移動させた後、前記被挿入体を軸方向に移動させて当該被挿入体を前記配管内に挿入する工程と、を含むことを特徴とする。
　この配管処理方法によれば、配管に挿入する案内をするとともに、中心軸が配管の中心軸に一致した状態で、被挿入体が配管内に挿入される。この結果、配管に挿入する案内をすることができ、かつ配管の中心を通って被挿入体の挿入を案内することができる。
　本発明によれば、配管に挿入する案内をし、かつ配管の中心を通って挿入を案内することができる。
図１は、原子力設備の一例を示す概略図である。 図２は、原子炉容器の横断面図である。 図３は、注水管台の断面図である。 図４は、本発明の実施の形態に係る配管処理装置の外観図である。 図５は、図４の配管処理装置を軸回りに９０度回転した状態での外観図である。 図６は、図４の配管処理装置を前側から視た外観図である。 図７は、図５におけるＡ－Ａ断面図である。 図８は、図４におけるＢ－Ｂ断面図である。 図９は、図４におけるＣ－Ｃ断面図である。 図１０は、本発明の実施の形態に係る配管処理装置の制御系のブロック図である。 図１１は、本発明の実施の形態に係る配管処理装置の挿入工程図である。 図１２は、本発明の実施の形態に係る配管処理装置の挿入工程図である。 図１３は、本発明の実施の形態に係る配管処理装置の挿入工程図である。 図１４は、本発明の実施の形態に係る配管処理装置の挿入工程図である。 図１５は、本発明の実施の形態に係る配管処理装置の挿入工程図である。 図１６は、本発明の実施の形態に係る配管処理装置の挿入工程図である。
　以下に、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
　図１は、原子力設備の一例を示す概略図であり、図２は、原子炉容器の横断面図である。図１に示すように、原子力設備１００は、例えば、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized　Water　Reactor）がある。この原子力設備１００は、原子炉容器１０１、加圧器１０２、蒸気発生器１０３およびポンプ１０４が、一次冷却水管１０５により順次連結されて、一次冷却水の循環経路が構成されている。また、蒸気発生器１０３とタービン（図示省略）との間には、二次冷却水の循環経路が構成されている。
　この原子力設備１００では、一次冷却水が原子炉容器１０１にて加熱されて高温・高圧となり、加圧器１０２にて加圧されて圧力を一定に維持されつつ、一次冷却水管１０５を介して蒸気発生器１０３に供給される。蒸気発生器１０３では、一次冷却水と二次冷却水との熱交換が行われることにより、二次冷却水が蒸発して蒸気となる。熱交換により蒸気となった二次冷却水は、タービンに供給される。タービンは、二次冷却水の蒸気により駆動される。そして、タービンの動力が発電機（図示省略）に伝達されて発電される。タービンの駆動に供された蒸気は、凝縮して水となり蒸気発生器１０３に供給される。一方、熱交換後の一次冷却水は、一次冷却水管１０５を介してポンプ１０４側に回収される。
　蒸気発生器１０３は、図１に示すように、半球形状に形成された下部において、入口側水室１０３ａと出口側水室１０３ｂとが仕切板１０３ｃによって区画されて設けられている。入口側水室１０３ａおよび出口側水室１０３ｂは、その天井部に設けられた管板１０３ｄによって蒸気発生器１０３の上部側と区画されている。蒸気発生器１０３の上部側には、逆Ｕ字形状の伝熱管１０３ｅが設けられている。この伝熱管１０３ｅは、入口側水室１０３ａと出口側水室１０３ｂとを繋ぐように端部が管板１０３ｄに支持されている。また、入口側水室１０３ａは、配管ノズルとしての入口管台１０３ｆが設けられ、この入口管台１０３ｆに入口側の一次冷却水管１０５が接続されている。一方、出口側水室１０３ｂは、配管ノズルとしての出口管台１０３ｇが設けられ、この出口管台１０３ｇに出口側の一次冷却水管１０５が接続されている。
　原子炉容器１０１は、図１に示すように、燃料集合体（図示省略）が挿抜できるように、容器本体１０１ａとその上部に装着される容器蓋１０１ｂとにより構成されている。容器蓋１０１ｂは、容器本体１０１ａに対して開閉可能に設けられている。容器本体１０１ａは、上方が開口し、下方が半球形状とされて閉塞された円筒形状をなし、上部に一次冷却水としての軽水を給排する入口管台１０１ｃおよび出口管台１０１ｄが設けられている。出口管台１０１ｄは、蒸気発生器１０３の入口管台１０３ｆに連通するように一次冷却水管１０５が接続されている。また、入口管台１０１ｃは、蒸気発生器１０３の出口管台１０３ｇに連通するように一次冷却水管１０５が接続されている。また、原子炉容器１０１は、図２に示すように、容器本体１０１ａにおいて入口管台１０１ｃおよび出口管台１０１ｄと同等高さの位置に、注水用の管である注水管台１０１ｅが設けられている。注水管台１０１ｅは、管である注水配管１０１ｆが溶接によって接続されている。
　図３は、注水管台の断面図である。注水管台１０１ｅは、上述した原子力設備１００の安全性や信頼性を確保するため、定期的に検査が行われる。この検査の結果、図３に示す、注水管台１０１ｅと注水配管１０１ｆとの接続部分である溶接部１０１ｇに、経年変化によるクラックなどの表面欠陥が発生するおそれのある場合や、経年変化による表面欠陥が判明した場合、当該溶接部１０１ｇを切削・補修する。
　上記の検査や、切削・補修などの加工を行うため、本実施の形態に係る配管処理装置が適用される。図４は、本実施の形態に係る配管処理装置の外観図であり、図５は、図４の配管処理装置を軸回りに９０度回転した状態での外観図であり、図６は、図４の配管処理装置を前側から視た外観図であり、図７は、図５におけるＡ－Ａ断面図であり、図８は、図４におけるＢ－Ｂ断面図であり、図９は、図４におけるＣ－Ｃ断面図である。
　配管処理装置は、上述した原子炉容器１０１の内側であって注水管台１０１ｅから注水配管１０１ｆに至る配管の内部に挿入されるもので、被挿入体１と、被挿入体１の前記配管内に挿入される前側に設けられた挿入端部２と、被挿入体１の後側に設けられて移動機構６（図１０参照）としての図示しない多関節構造のマニピュレータに固定される固定部３とを備えている。そして、挿入端部２が配管処理装置として構成されている。また、配管処理装置は、中心軸Ｓ１に沿って挿入の前側から、挿入端部２、被挿入体１、固定部３の順で配置されている。なお、以下の説明において、中心軸Ｓ１の延在方向（中心軸Ｓ１に沿う方向）を軸方向といい、中心軸Ｓ１に直交する方向を径方向という。また、配管処理装置が配管に挿入される方向を挿入方向といい、挿入方向に向く側を前側といい、その反対に向く側を後側という。
　挿入端部２は、配管としての注水管台１０１ｅおよび注水配管１０１ｆの内径よりも小さい外径に形成され、図４～図７および図９に示すように、中心軸Ｓ１を中心とした円柱形状をなしている。具体的に、挿入端部２は、前側に向けて先細りとなるように、中心軸Ｓ１を中心とした円錐形状を基に、前面がほぼ平坦とされ、外面が前側に向けて傾斜したテーパ面２ａを有している。
　この挿入端部２は、図５～図７に示すように、軸方向超音波センサ２１および径方向超音波センサ２２が設けられている。軸方向超音波センサ２１は、挿入端部２の前端に設けられ、中心軸Ｓ１に沿う挿入方向に音波を送受信するものである。径方向超音波センサ２２は、中心軸Ｓ１と交差（直交）する方向（径方向）に音波を送受信するものである。
　被挿入体１は、図４～図６、図８および図９に示すように、中心軸Ｓ１を中心とした円柱形状をなす本体部１０を基に構成されている。この本体部１０は、配管としての注水管台１０１ｅおよび注水配管１０１ｆの内径よりも小さい外径に形成されている。
　この被挿入体１は、図４～図８に示すように、センサ支持部１１を有している。センサ支持部１１は、軸方向に沿って延在して設けられ、本体部１０の側部に突出し、中心軸Ｓ１を基準とした対称位置で複数設けられている。本実施の形態では、センサ支持部１１は、２つ設けられており、中心軸Ｓ１を中心として相反する方向に突出して配置されている。なお、図には明示しないが、センサ支持部１１は、例えば、３つ設けられている場合、中心軸Ｓ１を中心とした周方向に均等配置される。
　このセンサ支持部１１は、軸方向に沿って複数の検査用超音波センサ１１１が設けられている。検査用超音波センサ１１１は、本実施の形態では、１つのセンサ支持部１１に対して軸方向に沿って３つ設けられている。この検査用超音波センサ１１１は、中心軸Ｓ１と交差する方向に音波を送受信するものである。また、個々の検査用超音波センサ１１１は、被挿入体１が配管内に挿入された場合、中心軸Ｓ１に直交する方向（径方向）に対して異なる角度で音波を送受信する。これは、単一の角度で音波を送受信すると、当該角度と同じ方向で欠陥があった場合に受信感度が低下してしまい、当該欠陥を検出することができないおそれがあるためである。すなわち、異なる角度で複数の音波を送受信することで検出精度が向上する。
　また、被挿入体１は、図７に示すように、スライド移動部１２を有している。スライド移動部１２は、軸方向に沿って延在する支持部材１２ａを有している。支持部材１２ａは、センサ支持部１１を支持するものである。また、スライド移動部１２は、支持部材１２ａの両端に、センサ支持部１１の両端の外側で本体部１０の側部に突出して設けられた摺動部１２ｂを有している。さらに、スライド移動部１２は、摺動軸１２ｃを有している。摺動軸１２ｃは、中心軸Ｓ１に直交する方向に延在して本体部１０に固定され、自身の延在方向に摺動部１２ｂを摺動可能に挿通する。このため、スライド移動部１２は、摺動軸１２ｃが延在する中心軸Ｓ１に直交する方向にスライド可能に設けられている。すなわち、スライド移動部１２に支持されているセンサ支持部１１は、径方向にスライド可能に設けられる。また、スライド移動部１２は、圧縮コイルバネ１２ｄを有している。圧縮コイルバネ１２ｄは、摺動軸１２ｃに挿通され、摺動部１２ｂに当接している。このため、スライド移動部１２は、圧縮コイルバネ１２ｄによって、摺動軸１２ｃが延在する径方向であって、本体部１０の外側に向けて弾性付勢されている。すなわち、スライド移動部１２に支持されているセンサ支持部１１は、径方向であって、本体部１０の外側に突出する方向に弾性付勢されている。また、スライド移動部１２は、支持部材１２ａの両端に摺動部１２ｂが設けられ、各摺動部１２ｂがそれぞれ摺動軸１２ｃに沿ってスライド移動可能に設けられ、かつ圧縮コイルバネ１２ｄによって本体部１０の外側に向けて弾性付勢されている。このため、スライド移動部１２は、軸方向の一端側と他端側とが、それぞれスライド移動可能に弾性付勢されている。すなわち、センサ支持部１１は、軸方向の一端側と他端側とが、それぞれスライド移動可能に弾性付勢されている。また、本体部１０の外側に向けて弾性付勢された各センサ支持部１１の外面間の寸法Ｈ１は、挿入される配管の内径よりも大きい。
　また、被挿入体１は、図７および図８に示すように、傾倒移動部１３を有している。傾倒移動部１３は、支持部材１２ａにおいてセンサ支持部１１の両側に沿って立設された軸受部材１３ａと、当該軸受部材１３ａに対して径方向に延在して設けられ、センサ支持部１１の延在方向のほぼ中央部に挿入された回転軸１３ｂとを有している。このため、センサ支持部１１は、スライド移動部１２に対し、挿入方向の前後方向に傾倒可能に支持されている。なお、傾倒移動部１３は、スライド移動部１２がない場合、本体部１０に設けられて、センサ支持部１１を挿入方向の前後方向に傾倒可能に支持する。
　また、傾倒移動部１３は、傾倒付勢部１４を有している。傾倒付勢部１４は、スプリングプランジャとして構成され、支持部材１２ａに固定されており、プランジャ部が、傾倒移動部１３に支持されたセンサ支持部１１における挿入方向の後側に当接し、当該センサ支持部１１を被挿入体１の外側に弾性付勢する。すなわち、傾倒移動部１３によって挿入の前後方向に傾倒可能に支持されたセンサ支持部１１は、前方向に弾性付勢される。なお、傾倒付勢部１４は、スライド移動部１２がない場合、本体部１０に設けられて、センサ支持部１１を挿入の前方向に弾性付勢する。
　また、被挿入体１は、図８に示すように、周方向移動部１５を有している。周方向移動部１５は、傾倒移動部１３において、回転軸１３ｂが挿通されるセンサ支持部１１側の穴の少なくとも径方向の内径が、回転軸１３ｂの外径よりも大きく形成されている。すなわち、センサ支持部１１は、大径の穴である周方向移動部１５によって、回転軸１３ｂに対し、径方向に移動可能に支持されることになる。このため、センサ支持部１１は、回転軸１３ｂに対し、中心軸Ｓ１の周方向への移動が許容され、周方向に傾倒可能に支持される。なお、周方向移動部１５は、傾倒移動部１３がない場合、図には明示しないが、スライド移動部１２の支持部材１２ａに対して周方向に延在するレールと、当該レールに摺動する摺動子との構成によって、センサ支持部１１を周方向に傾倒可能に支持する。また、周方向移動部１５は、スライド移動部１２がない場合、上述のように本体部１０に設けられた傾倒移動部１３に対してセンサ支持部１１を周方向に傾倒可能に支持する。また、周方向移動部１５は、傾倒移動部１３およびスライド移動部１２がない場合、本体部１０に対して周方向に延在するレールと、当該レールに摺動する摺動子との構成によって、センサ支持部１１を周方向に傾倒可能に支持する。
　また、センサ支持部１１は、センサ押出部１６を有している。センサ押出部１６は、検査用超音波センサ１１１が中心軸Ｓ１に沿って少なくとも３つ配置されている場合に設けられるもので、中側に位置する検査用超音波センサ１１１ａを、外面から径方向に突出するようにセンサ支持部１１に対してスライド可能に支持する。そして、センサ押出部１６は、当該検査用超音波センサ１１１ａを外側に弾性付勢する圧縮コイルバネとして構成されている。なお、検査用超音波センサ１１１ａは、センサ支持部１１の外側に抜けないようにセンサ支持部１１に対してスライド移動を規制されている。
　また、被挿入体１は、図４～図６、図８および図９に示すように、突起部１８を有している。突起部１８は、被挿入体１の側部にて径方向に突出して設けられ、中心軸Ｓ１を基準とした対称位置で複数設けられている。本実施の形態では、突起部１８は、２つ設けられており、中心軸Ｓ１を中心として相反する方向に突出して配置されている。なお、図には明示しないが、突起部１８は、例えば、３つ設けられている場合、中心軸Ｓ１を中心とした周方向に均等配置される。この突起部１８は、本体部１０に対し、スライド支持部１８ａによって径方向にスライド移動可能に設けられている。また、突起部１８は、圧縮コイルバネ１８ｂによってスライド方向である径方向に突出する方向に弾性付勢されている。なお、図９に示すように、圧縮コイルバネ１８ｂは、軸方向で複数（本実施の形態では２つ）設けられている。このため、突起部１８は、弾性付勢されつつ軸方向の前後で傾倒移動することが可能である。また、本体部１０の外側に向けて弾性付勢された各突起部１８の外面間の寸法Ｈ２は、挿入される配管の内径よりも大きい。
　なお、突起部１８は、センサ支持部１１とともに中心軸Ｓ１を基準として周方向に均等配置されていることが好ましい。
　また、上述した配管処理装置は、被挿入体１、挿入端部２、センサ支持部１１、または突起部１８の少なくとも１つの外角が、円弧または面取り処理されている。
　また、固定部３は、被挿入体１の後側において、挿入端部２を前後逆にした形状の継手部４を介して設けられている。固定部３は、後方に延在する管状部材であって、先細りに形成された挿入端部２の前端の外径よりも小径に形成されている。この固定部３は、後端の接続部３ａが、移動機構６に取り付けられる。このため、配管処理装置は、移動機構６によって中心軸Ｓ１に沿う軸方向、当該軸方向に直交する径方向、中心軸Ｓ１回りに回転する回転方向、および中心軸Ｓ１に対して傾斜する傾斜方向に対して移動される。
　図１０は、本実施の形態に係る配管処理装置の制御系のブロック図であり、図１１～図１６は、本実施の形態に係る配管処理装置の挿入工程図である。
　図１０に示すように、上述した配管処理装置は、上述した軸方向超音波センサ２１および径方向超音波センサ２２が、制御部５に接続されている。また、配管処理装置は、上述した各検査用超音波センサ１１１が制御部５に接続されている。また、配管処理装置は、当該配管処理装置を移動させる移動機構６が接続されている。移動機構６は、上述したように、多関節構造のマニピュレータとして構成されており、配管処理装置を軸方向に移動させる軸方向移動部６１、配管処理装置を径方向に移動させる径方向移動部６２、配管処理装置を回転方向に移動させる回転方向移動部６３、および配管処理装置を傾斜方向に移動させる傾斜方向移動部６４を有している。そして、これら軸方向移動部６１、径方向移動部６２、回転方向移動部６３、および傾斜方向移動部６４が制御部５に接続されている。
　制御部５は、マイコンなどで構成され、軸方向超音波センサ２１および径方向超音波センサ２２の検出結果に応じ、移動機構６の軸方向移動部６１、径方向移動部６２、回転方向移動部６３、および傾斜方向移動部６４を制御する。また、制御部５は、各検査用超音波センサ１１１の検出結果を入力し、配管の検査情報を記憶する。
　具体的に、制御部５による配管処理装置の動作を説明する。ここでは、上述した原子力設備１００の安全性や信頼性を確保するため、原子炉容器１０１において注水管台１０１ｅと注水配管１０１ｆとの接続部分である溶接部１０１ｇの検査を行う工程を説明する。検査対象の配管（注水管台１０１ｅおよび注水配管１０１ｆ）の内部は、水で満たされた状態であり、この水中に、移動機構６、および当該移動機構６に取り付けられた配管処理装置が配置される。なお、移動機構６は、配管の位置情報および配管の内部構造情報が制御部５に予め記憶されており、基本的には制御部５に記憶された情報を基に配管処理装置を移動させる。
　まず、図１１に示すように、軸方向超音波センサ２１によって配管の開口部１０１ｈの外縁との距離を検出する位置に、被挿入体１を配置する。軸方向超音波センサ２１が、配管の開口部１０１ｈの外縁との距離を検出することで、配管の開口部１０１ｈの外縁に対する配管処理装置の位置を認識することができる。
　次に、図１２に示すように、図１１の位置から、軸方向超音波センサ２１によって検出する距離が、配管の開口部１０１ｈの外縁よりも大きくなる位置まで、被挿入体１を径方向に移動させる。配管の開口部１０１ｈの外縁よりも距離が大きくなることは、配管の開口部１０１ｈを検出したことを意味する。すなわち、軸方向超音波センサ２１が、配管の開口部１０１ｈの外縁よりも大きい距離を検出することで、配管の開口部１０１ｈを認識することができる。そして、予め記憶された配管の位置情報に基づき、被挿入体１の中心軸Ｓ１を、配管の中心軸Ｓ２の位置に合わせる。ここでは、配管の中心軸Ｓ２の正確な位置が確認できないため、配管の中心軸Ｓ２に対して被挿入体１の中心軸Ｓ１が一致していない可能性がある。
　次に、図１３に示すように、図１２の位置から、径方向超音波センサ２２によって配管の内面が検出される位置まで、被挿入体１を軸方向に移動させる。径方向超音波センサ２２が設けられた挿入端部２は、配管の内径よりも小さい外径であり、かつ先細りに形成されている。また、径方向超音波センサ２２によって配管の内面が検出される位置では、被挿入体１は、配管内に未だ挿入されない。このため、挿入端部２や被挿入体１は、配管に接触することはない。
　次に、図１４に示すように、図１３の位置において、被挿入体１を回転方向に回転させつつ、径方向超音波センサ２２によって配管の内面からの距離を検出する。そして、当該距離が等しくなる位置まで、被挿入体１を径方向に移動させる。ここでは、配管の断面が円形の場合、全ての距離が等しくなる位置まで被挿入体１を径方向に移動させる。また、配管の断面が楕円形である場合、対向する距離が等しくなる位置まで被挿入体１を径方向に移動させる。このため、被挿入体１の中心軸Ｓ１上において径方向超音波センサ２２による検出点Ｐ１が、配管の中心軸Ｓ２に一致することになる。
　次に、図１５に示すように、図１４の位置から、被挿入体１を軸方向に所定距離移動させた後、被挿入体１を回転方向に回転させつつ、径方向超音波センサ２２によって配管の内面からの距離を検出する。そして、当該距離が等しくなる位置まで、被挿入体１を径方向に移動させる。ここで、所定距離とは、被挿入体１が配管に未だ挿入されない範囲をいう。このため、被挿入体１の中心軸Ｓ１上において径方向超音波センサ２２による検出点Ｐ２が、配管の中心軸Ｓ２に一致することになる。
　次に、図１６に示すように、配管の内面からの距離が等しい前記２つの点Ｐ１，Ｐ２を結ぶ直線に中心軸Ｓ１が一致する位置まで、被挿入体１を傾斜方向に移動させる。すなわち、先に検出された各点Ｐ１，Ｐ２を結ぶ直線が配管の中心軸Ｓ２に一致していることから、あとは被挿入体１の中心軸Ｓ１が中心軸Ｓ２に対して傾いているだけであり、この各点Ｐ１，Ｐ２を結ぶ直線上に被挿入体１の中心軸Ｓ１を一致させることにより、中心軸Ｓ１が中心軸Ｓ２に一致することになる。その後、被挿入体１を軸方向に移動させ、被挿入体１を配管内に挿入する。これにより、中心軸Ｓ１が中心軸Ｓ２に一致した状態で、被挿入体１が配管内に挿入される。
　上記のごとく、被挿入体１が配管内に挿入されることで、各検査用超音波センサ１１１によって配管の検査が行われる。
　本実施の形態の配管処理装置は、配管の開口部１０１ｈより配管内に挿入される被挿入体１が、当該被挿入体１の中心軸Ｓ１に沿う軸方向、当該中心軸Ｓ１に直交する径方向、中心軸Ｓ１回りに回転する回転方向、および中心軸Ｓ１に対して傾斜する傾斜方向に対し、移動機構６によって移動可能に設けられた配管処理装置である。そして、この配管処理装置は、配管内に挿入される被挿入体１の前側に設けられており配管の内径よりも小さい外径に形成された挿入端部２と、挿入端部２の前端において挿入する方向に音波を送受信する軸方向超音波センサ２１と、挿入端部２の側部において中心軸Ｓ１と交差する方向に音波を送受信する径方向超音波センサ２２と、軸方向超音波センサ２１および径方向超音波センサ２２の検出結果に応じて移動機構６を制御する制御部５と、を備える。
　この配管処理装置によれば、軸方向超音波センサ２１によって配管の開口部１０１ｈの外縁との距離を検出する位置に被挿入体１を配置し、軸方向超音波センサ２１によって検出する距離が配管の開口部１０１ｈの外縁よりも大きくなる位置まで被挿入体１を径方向に移動させ、径方向超音波センサ２２によって配管の内面が検出される位置まで被挿入体１を軸方向に移動させ、被挿入体１を回転方向に回転方向に回転させつつ、径方向超音波センサ２２によって配管の内面からの距離を検出して当該距離が等しくなる位置まで被挿入体１を径方向に移動させ、被挿入体１を軸方向に所定距離移動させた後、被挿入体１を回転方向に回転させつつ、径方向超音波センサ２２によって配管の内面からの距離を検出して当該距離が等しくなる位置まで被挿入体１を径方向に移動させ、配管の内面からの距離が等しい前記２つの点Ｐ１，Ｐ２を結ぶ直線に中心軸Ｓ１が一致する位置まで、被挿入体１を傾斜方向に移動させた後、被挿入体１を軸方向に移動させて被挿入体１を配管内に挿入する。このため、中心軸Ｓ１が配管の中心軸Ｓ２に一致した状態で、被挿入体１が配管内に挿入される。この結果、配管の中心を通って被挿入体１の挿入を案内することが可能になる。
　また、本実施の形態の配管処理装置では、挿入端部２は、前側に向けて先細りに形成されている。
　この配管処理装置によれば、径方向超音波センサ２２によって配管の内面が検出される位置まで被挿入体１を軸方向に移動させ、被挿入体１を回転方向に回転させつつ、径方向超音波センサ２２によって配管の内面からの距離を検出して当該距離が等しくなる位置まで被挿入体１を径方向に移動させ、被挿入体１を軸方向に所定距離移動させた後、被挿入体１を回転方向に回転させつつ、径方向超音波センサ２２によって配管の内面からの距離を検出して当該距離が等しくなる位置まで被挿入体１を径方向に移動させ、配管の内面からの距離が等しい前記２つの点Ｐ１，Ｐ２を結ぶ直線に中心軸Ｓ１が一致する位置まで、被挿入体１を傾斜方向に移動させるとき、挿入端部２を配管の内面に接触する事態を防ぐことができる。この結果、より正確な位置に被挿入体１を移動させることが可能になる。
　本実施の形態の配管処理装置は、被挿入体１の側部に設けられて、中心軸Ｓ１と交差する方向に音波を送受信する検査用超音波センサ１１１が中心軸Ｓ１に沿って複数配置されたセンサ支持部１１を備えている。そして、このセンサ支持部１１が、中心軸Ｓ１を基準とした対称位置で複数設けられている。
　この配管処理装置によれば、検査用超音波センサ１１１を配管内面に沿って移動させることができ、精度良く配管の検査を行うことが可能になる。
　また、本実施の形態の配管処理装置は、センサ支持部１１が、中心軸Ｓ１に直交する径方向でスライド可能に支持されているとともに、突出する方向に弾性付勢されている。
　この配管処理装置によれば、センサ支持部１１が配管の内面に接触した状態となることから、検査用超音波センサ１１１を配管内面に接触させて移動させることができ、精度良く配管の検査を行うことが可能になる。しかも、センサ支持部１１が配管内面の凹凸に沿って径方向に移動することから、検査用超音波センサ１１１を配管内面の形状に沿って倣わせることができ、精度良く配管の検査を行うことが可能になる。
　また、本実施の形態の配管処理装置は、センサ支持部１１が、挿入の前後方向に傾倒可能に支持されている。
　この配管処理装置によれば、センサ支持部１１が配管内面の凹凸に沿って前後方向に移動することから、検査用超音波センサ１１１を配管内面の形状に沿って倣わせることができ、精度良く配管の検査を行うことが可能になる。
　また、本実施の形態の配管処理装置は、前後方向に傾倒可能に支持されたセンサ支持部１１が、前方向に弾性付勢されている。
　この配管処理装置によれば、被挿入体１が配管に挿入されるとき、センサ支持部１１が前側に傾いて前側が先細りになるため、挿入を円滑に行うことが可能になる。そして、被挿入体１が配管に挿入された状態では、センサ支持部１１が配管内面の凹凸に沿って前後方向に移動することから、検査用超音波センサ１１１を配管内面の形状に沿って倣わせることができ、精度良く配管の検査を行うことが可能になる。なお、センサ支持部１１が、前方向に傾倒した状態で弾性付勢されていることから、当該センサ支持部１１の前方にある検査用超音波センサ１１１が配管の内面から距離をおいて配置される場合、当該検査用超音波センサ１１１を挿入時の径方向超音波センサとして代用することが可能になる。
　また、本実施の形態の配管処理装置は、センサ支持部１１が、周方向に傾倒可能に支持されている。
　この配管処理装置によれば、センサ支持部１１が配管内面の凹凸に沿って周方向に移動することから、検査用超音波センサ１１１を配管内面の形状に沿って倣わせることができ、精度良く配管の検査を行うことが可能になる。
　また、本実施の形態の配管処理装置では、検査用超音波センサ１１１は、センサ支持部１１に対して中心軸Ｓ１に沿って少なくとも３つ配置され、中側に位置する検査用超音波センサ１１１ａがセンサ支持部１１の外面から突出する方向にスライド可能に支持されているとともに、突出する方向に弾性付勢されている。
　検査用超音波センサ１１１を複数配置することで、異なる角度で複数の音波を送受信するので検出精度が向上する。そして、検査用超音波センサ１１１が少なくとも３つ配置された場合、中側の検査用超音波センサ１１１ａが配管内面の凹凸によって配管内面から離隔してしまう場合がある。この点、この配管処理装置によれば、中側に位置する検査用超音波センサ１１１ａがセンサ支持部１１の外面から突出するように弾性付勢されているため、中側に位置する検査用超音波センサ１１１ａが配管内面の凹凸によって配管内面から離隔してしまう事態を防ぎ、精度良く配管の検査を行うことが可能になる。
　また、本実施の形態の配管処理装置は、被挿入体１の側部に突出して設けられた突起部１８が、中心軸Ｓ１を基準とした対称位置に複数設けられ、かつ中心軸Ｓ１に直交する径方向でスライド可能に支持されているとともに、突出する方向に弾性付勢されている。
　この配管処理装置によれば、突起部１８が配管内面に接触しつつ、配管内面の凹凸に沿って径方向に移動することから、中心軸Ｓ１を配管の中心軸Ｓ２に一致させた状態を保つことが可能になる。
　また、本実施の形態の配管処理装置は、各突起部１８が、各センサ支持部１１とともに中心軸Ｓ１を基準として周方向に均等配置されている。
　この配管処理装置によれば、各突起部１８および各センサ支持部１１が、配管内において周方向で均等に配置されることから、中心軸Ｓ１を配管の中心軸Ｓ２に一致させた状態を安定して保つことが可能になる。
　また、本実施の形態の配管処理装置は、被挿入体１、挿入端部２、センサ支持部１１、または突起部１８の少なくとも１つの外角が、円弧または面取り処理されている。
　この配管処理装置によれば、配管への挿入、配管内での移動、配管からの抜き出しに際して円滑に移動させることが可能になる。
　また、本実施の形態の配管処理方法は、上述したいずれか１つの配管処理装置を、移動機構６によって移動させ、配管の開口部１０１ｈから配管内に挿入する配管処理方法であって、軸方向超音波センサ２１によって配管の開口部１０１ｈの外縁との距離を検出する位置に、被挿入体１を配置する工程と、次に、軸方向超音波センサ２１によって検出する距離が配管の開口部１０１ｈの外縁よりも大きくなる位置まで、被挿入体１を径方向に移動させる工程と、次に、径方向超音波センサ２２によって配管の内面が検出される位置まで、被挿入体１を軸方向に移動させる工程と、次に、被挿入体１を回転方向に回転させつつ、径方向超音波センサ２２によって配管の内面からの距離を検出し、当該距離が等しくなる位置まで、被挿入体１を径方向に移動させる工程と、次に、被挿入体１を軸方向に所定距離移動させた後、被挿入体１を回転方向に回転させつつ、径方向超音波センサ２２によって配管の内面からの距離を検出し、当該距離が等しくなる位置まで、被挿入体１を径方向に移動させる工程と、次に、配管の内面からの距離が等しい前記２つの点Ｐ１，Ｐ２を結ぶ直線に中心軸Ｓ１が一致する位置まで、被挿入体１を傾斜方向に移動させた後、被挿入体１を軸方向に移動させて当該被挿入体１を配管内に挿入する工程と、を含む。
　この配管処理方法によれば、中心軸Ｓ１が配管の中心軸Ｓ２に一致した状態で、被挿入体１が配管内に挿入される。この結果、配管の中心を通って被挿入体１の挿入を案内することが可能になる。
　なお、上述した実施の形態では、配管処理装置として、検査用超音波センサ１１１を搭載した配管検査装置を例に説明したが、検査用超音波センサ１１１に換えて、切削加工を行う機構を設ければ、配管加工装置として精度良く配管の加工を行うことが可能になる。
　１　被挿入体
　２　挿入端部
　２ａ　テーパ面
　２１　軸方向超音波センサ
　２２　径方向超音波センサ
　３　固定部
　４　継手部
　５　制御部
　６　移動機構
　６１　軸方向移動部
　６２　径方向移動部
　６３　回転方向移動部
　６４　傾斜方向移動部
　１０　本体部
　１１　センサ支持部
　１１１（１１１ａ）　検査用超音波センサ
　１２　スライド移動部
　１２ａ　支持部材
　１２ｂ　摺動部
　１２ｃ　摺動軸
　１２ｄ　圧縮コイルバネ
　１３　傾倒移動部
　１３ａ　軸受部材
　１３ｂ　回転軸
　１４　傾倒付勢部
　１５　周方向移動部
　１６　センサ押出部
　１８　突起部
　１８ａ　スライド支持部
　１８ｂ　圧縮コイルバネ
　１０１ｅ　注水管台
　１０１ｆ　注水配管
　１０１ｈ　開口部
　Ｐ１，Ｐ２　検出点
　Ｓ１　装置の中心軸
　Ｓ２　配管の中心軸

Claims (12)

  1. 　配管の開口部より配管内に挿入される被挿入体が、当該被挿入体の中心軸に沿う軸方向、前記中心軸に直交する径方向、前記中心軸回りに回転する回転方向、および前記中心軸に対して傾斜する傾斜方向に対し、移動機構によって移動可能に設けられた配管処理装置であって、
    　前記配管内に挿入される前記被挿入体の前側に設けられており前記配管の内径よりも小さい外径に形成された挿入端部と、
    　前記挿入端部の前端において挿入する方向に音波を送受信する軸方向超音波センサと、
    　前記挿入端部の側部において前記中心軸と交差する方向に音波を送受信する径方向超音波センサと、
    　前記軸方向超音波センサおよび前記径方向超音波センサの検出結果に応じて前記移動機構を制御する制御部と、
    　を備えること特徴とする配管処理装置。
  2. 　前記挿入端部は、前側に向けて先細りに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の配管処理装置。
  3. 　前記被挿入体の側部に設けられて、中心軸と交差する方向に音波を送受信する検査用超音波センサが前記中心軸に沿って複数配置されたセンサ支持部を備え、
    　前記センサ支持部が、前記中心軸を基準とした対称位置で複数設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の配管処理装置。
  4. 　前記センサ支持部が、前記中心軸に直交する径方向でスライド可能に支持されているとともに、突出する方向に弾性付勢されていることを特徴とする請求項３に記載の配管処理装置。
  5. 　前記センサ支持部が、挿入の前後方向に傾倒可能に支持されていることを特徴とする請求項３に記載の配管処理装置。
  6. 　前後方向に傾倒可能に支持された前記センサ支持部が、前方向に弾性付勢されていることを特徴とする請求項５に記載の配管処理装置。
  7. 　前記センサ支持部が、周方向に傾倒可能に支持されていることを特徴とする請求項３に記載の配管処理装置。
  8. 　前記検査用超音波センサは、前記センサ支持部に対して前記中心軸に沿って少なくとも３つ配置され、中側に位置する前記検査用超音波センサが前記センサ支持部の外面から突出する方向にスライド可能に支持されているとともに、突出する方向に弾性付勢されていることを特徴とする請求項３に記載の配管処理装置。
  9. 　前記被挿入体の側部に突出して設けられた突起部が、前記中心軸を基準とした対称位置に複数設けられ、かつ前記中心軸に直交する径方向でスライド可能に支持されているとともに、突出する方向に弾性付勢されていることを特徴とする請求項３に記載の配管処理装置。
  10. 　各前記突起部が、各前記センサ支持部とともに前記中心軸を基準として周方向に均等配置されていることを特徴とする請求項９に記載の配管処理装置。
  11. 　前記被挿入体、前記挿入端部、前記センサ支持部、または前記突起部の少なくとも１つの外角が、円弧または面取り処理されていることを特徴とする請求項９に記載の配管処理装置。
  12. 　請求項１～１１のいずれか１つの配管処理装置を、前記移動機構によって移動させ、前記配管の開口部から前記配管内に挿入する配管処理方法であって、
    　前記軸方向超音波センサによって前記配管の開口部の外縁との距離を検出する位置に、前記被挿入体を配置する工程と、
    　次に、前記軸方向超音波センサによって検出する距離が前記配管の開口部の外縁よりも大きくなる位置まで、前記被挿入体を径方向に移動させる工程と、
    　次に、前記径方向超音波センサによって前記配管の内面が検出される位置まで、前記被挿入体を軸方向に移動させる工程と、
    　次に、前記被挿入体を回転方向に回転方向に回転させつつ、前記径方向超音波センサによって前記配管の内面からの距離を検出し、当該距離が等しくなる位置まで、前記被挿入体を径方向に移動させる工程と、
    　次に、前記被挿入体を軸方向に所定距離移動させた後、前記被挿入体を回転方向に回転させつつ、前記径方向超音波センサによって前記配管の内面からの距離を検出し、当該距離が等しくなる位置まで、前記被挿入体を径方向に移動させる工程と、
    　次に、前記配管の内面からの距離が等しい２つの点を結ぶ直線に前記中心軸が一致する位置まで、前記被挿入体を傾斜方向に移動させた後、前記被挿入体を軸方向に移動させて当該被挿入体を前記配管内に挿入する工程と、
    　を含むことを特徴とする配管処理方法。
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