(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査平面に設けられた多数の孔を検査する多点検査方法であって、
各孔を単独に検査する単孔用のツールと、
検査方向の一列上に隣接する複数の孔を同時に検査する複孔用のツールと、
前記ツールのいずれかを孔に対して位置決めする位置決め装置と、
各孔の中心位置と各ツールが干渉する干渉物位置とを記憶する記憶装置とを備え、
（Ａ）前記中心位置と干渉物位置を表示し、
（Ｂ）孔の検査順を指定し、
（Ｃ）前記検査順が干渉物位置を通過する場合に、干渉物位置の前後を別の列として扱い、
（Ｄ）検査順の各列に含まれる孔数ｍが、複孔用ツールで同時に検査する孔数ｋより小さい場合に、単孔用ツールの使用と、検査順に基づく孔の順を決定し、
（Ｅ）ｍ≧ｋの場合に、複孔用ツールの使用と、検査順に基づくｋ個毎の孔の順を決定し、かつｋより少ない最後の１又は複数の孔を複孔用ツールで同時に検査する孔を決定する、ことを特徴とする多点検査方法。
【請求項２】
前記検査順が干渉物位置を通過する場合に、干渉物位置の直前の検査後に、干渉物との干渉を回避する退避動作を実施する、ことを特徴とする請求項１に記載の多点検査方法。
【請求項３】
被検査平面に設けられた多数の孔を検査する多点検査装置であって、
各孔を単独に検査する単孔用のツールと、
検査方向の一列上に隣接する複数の孔を同時に検査する複孔用のツールと、
前記ツールのいずれかを孔に対して位置決めする位置決め装置と、
各孔の中心位置と各ツールが干渉する干渉物位置とを記憶する記憶装置と、
前記中心位置と干渉物位置を表示するディスプレイ装置と、
孔の検査順を指定する入力装置と、
前記検査順に基づき、使用するツール、前記ツールの位置決め対象となる位置決め孔、退避動作の有無を決定し出力する演算装置とを備え、前記演算装置は、
（Ａ）指定した孔の検査順が干渉物位置を通過する場合に、干渉物位置の前後を別の列として扱い、
（Ｂ）検査順の各列に含まれる孔数ｍが、複孔用ツールで同時に検査する孔数ｋより小さい場合に、単孔用ツールの使用と、検査順に基づく孔の順を決定し、
（Ｃ）ｍ≧ｋの場合に、複孔用ツールの使用と、検査順に基づくｋ個毎の孔の順を決定し、かつｋより少ない最後の１又は複数の孔を複孔用ツールで同時に検査する孔を決定する、ことを特徴とする多点検査装置。
【請求項４】
前記ツールのいずれかを検査ヘッドに位置決めするツール交換装置を備える、ことを特徴とする請求項３に記載の多点検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大型の熱交換器や蒸気発生装置の製造工程において、多数の箇所を検査する多点検査装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＡＤ図面を利用した設計支援システムとして、例えば特許文献１，２が既に提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２９２５８４号公報、「原子力計装設計支援システム」
【特許文献２】特開２００２−７４８５号公報、「原子力プラント構造物の設計支援システム」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
大型の熱交換器や蒸気発生装置の管板は、伝熱管（チューブ）を固定する多数（例えば１万箇所以上）の孔を有する。このような装置の製造工程では、各孔に対して検査ツールを位置決めし検査する必要があり、検査に長期間かかる問題点があった。
【０００５】
また従来、各孔の検査後に検査ツールを原点復帰させ、次の検査時に検査対象の孔に位置決めしていた。しかし、この場合、原点と検査位置との間の検査ツールの移動に余分な時間がかかっていた。
一方、原点復帰を省略し、隣接する検査位置に最短ルートで移動させると、検査ツールの移動時間を短縮できるが、管板の表面に存在する突起部（仕切板や外周部等）と干渉する可能性があった。
【０００６】
また、検査時間を短縮するために、複数の孔を同時に検査できる複孔用ツールを適用することができるが、突起部の存在により複孔用ツールを適用できない孔も多く、単孔を検査する単孔用ツールと併用する必要がある。
しかし、管板に存在する孔の配列は、各列毎に相違する場合が多く、単孔用ツールと複孔用ツールの切り替えの判断が困難であった。
【０００７】
従来、上述した問題点を解決するために、ＣＡＤ図面を利用し、ディスプレイ装置に多数の孔と突起部を表示させ、各孔の検査順序を人為的に決定し、この順序に応じて、単孔用ツールと複孔用ツールの選択と、最短ルートと迂回ルートの選択を人為的に実施していた。
しかし、これらの選択は複雑であり、その検証に時間と手間がかかっていた。
また、この検証が不十分な場合、（１）検査時間が長期化する、（２）突起部と干渉する、などの問題点があった。
【０００８】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、単孔用ツールと複孔用ツールを併用し、多数の箇所を最短時間又はこれに近い短時間で検査することができる多点検査装置と方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、被検査平面に設けられた多数の孔を検査する多点検査方法であって、
各孔を単独に検査する単孔用のツールと、
検査方向の一列上に隣接する複数の孔を同時に検査する複孔用のツールと、
前記ツールのいずれかを孔に対して位置決めする位置決め装置と、
各孔の中心位置と各ツールが干渉する干渉物位置とを記憶する記憶装置とを備え、
（Ａ）前記中心位置と干渉物位置を表示し、
（Ｂ）指定した孔の検査順が干渉物位置を通過する場合に、干渉物位置の前後を別の列として扱い、
（Ｃ）検査順の各列に含まれる孔数ｍが、複孔用ツールで同時に検査する孔数ｋより小さい場合に、単孔用ツールの使用と、検査順に基づく孔の順を決定し、
（Ｄ）ｍ≧ｋの場合に、複孔用ツールの使用と、検査順に基づくｋ個毎の孔の順を決定し、かつｋより少ない最後の１又は複数の孔を複孔用ツールで同時に検査する孔を決定する、ことを特徴とする多点検査方法が提供される。
【００１０】
また本発明によれば、被検査平面に設けられた多数の孔を検査する多点検査装置であって、
各孔を単独に検査する単孔用のツールと、
検査方向の一列上に隣接する複数の孔を同時に検査する複孔用のツールと、
前記ツールのいずれかを孔に対して位置決めする位置決め装置と、
各孔の中心位置と各ツールが干渉する干渉物位置とを記憶する記憶装置と、
前記中心位置と干渉物位置を表示するディスプレイ装置と、
孔の検査順を指定する入力装置と、
前記検査順に基づき、使用するツール、前記ツールの位置決め対象となる位置決め孔、退避動作の有無を決定し出力する演算装置とを備え、前記演算装置は、
（Ａ）指定した孔の検査順が干渉物位置を通過する場合に、干渉物位置の前後を別の列として扱い、
（Ｂ）検査順の各列に含まれる孔数ｍが、複孔用ツールで同時に検査する孔数ｋより小さい場合に、単孔用ツールの使用と、検査順に基づく孔の順を決定し、
（Ｃ）ｍ≧ｋの場合に、複孔用ツールの使用と、検査順に基づくｋ個毎の孔の順を決定し、かつｋより少ない最後の１又は複数の孔を複孔用ツールで同時に検査する孔を決定する、ことを特徴とする多点検査装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
上記本発明の装置と方法によれば、指定した孔の検査順が干渉物位置を通過する場合に、干渉物位置の前後を別の列として扱うので、各列には干渉物位置が存在しない。従って、各列内の孔の検査は、無駄な退避動作をなくして最短時間又はこれに近い短時間で検査することができる。
【００１２】
また、各列に含まれる孔数ｍが、複孔用ツールで同時に検査する孔数ｋより少ない場合に、単孔用ツールを使用して検査順に１つずつ孔を検査して、ｍ回でｍ個の孔を確実に検査することができる。
【００１３】
また、逆に各列に含まれる孔数ｍが孔数ｋと同じかこれより多い場合、すなわちｍ≧ｋの場合に、複孔用ツールを使用して検査順にｋ個ずつ孔を検査して、検査時間を短縮することができる。
【００１４】
さらにこの場合、ｍをｋで割った商に相当する１又は複数の孔は、最後に複孔用ツールで同時に検査するので、単孔用ツールを使用する場合よりも、検査時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明が対象とするワークの一例を示す図である。
【図２】本発明による装置の全体構成図である。
【図３】本発明の方法によりツールと位置決め孔を決定するフロー図である。
【図４】本発明の方法により退避動作の有無を決定するフロー図である。
【図５】本発明によるツールと位置決め孔を決定する説明図である。
【図６】本発明による退避動作の有無を決定する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１７】
図１は、本発明が対象とする被検査平面の一例を示す図である。
この図において、被検査平面１は、大型の熱交換器又は蒸気発生装置の管板である。この管板１は、例えば直径約４ｍの円板であり、２万箇所を超えるチューブ用の貫通孔２を有する。貫通孔２の直径は、例えば１０〜３０ｍｍである。以下、貫通孔を単に「孔」と呼ぶ。
なお、本発明において被検査平面１は、このような管板１に限定されず、１００を超える多数の箇所を検査ツールで検査するものであればよい。
【００１８】
この例で管板１は、表面が鉛直に位置決めされ、中心Ｏを原点とする直交２軸（ｘ軸、ｙ軸）が表面（被検査平面１）に設定されている。また、ｚ軸は管板１の表面に直交する軸である。
各孔２には伝熱管（チューブ）が裏面から挿入されている。各孔２の中心位置のｘ−ｙ座標は、予め計測され既知であるものとする。
【００１９】
本発明による多点検査装置は、被検査平面１に設けられた多数の孔２を検査する装置である。この検査は、例えば、チューブ位置の計測、溶接部のビード形状の計測、溶接部の写真撮影、等である。また検査ツールには、それぞれの検査に適したものが用いられる。
１つの孔の検査を仮に３０秒で実施できるとすると、２万箇所を実施するには、１万分≒１６７時間≒６．９日が必要となる。
従って、各孔２において必要なすべての検査をできるだけ短時間に自動でできることが重要となる。
【００２０】
図１において、４は干渉物であり、この例では、孔２の外側を囲む円弧状干渉物４ａと、孔２の内側を仕切る直線状干渉物４ｂとからなる。
なお、干渉物４とは、被検査平面１より検査側に突出したものであり、検査ツール（後述する）を干渉物４の高さ（被検査平面１からの突出量）よりも大きく後退させない限り、検査ツールと干渉する可能性がある部分を意味する。
【００２１】
以下、干渉物４を回避するために必要な後退動作を「退避動作」と呼ぶ。また単に孔位置間を移動するために必要な後退動作を「通常動作」と呼ぶ。
退避動作の必要時間は、通常動作の必要時間よりも当然長い。そのため、検査ツールの移動の際には、退避動作を最小限にすることが重要となる。
【００２２】
図２は、本発明による装置の全体構成図である。
この図に示すように、本発明の多点検査装置１０は、位置決め装置１２を備える。
【００２３】
位置決め装置１２は、単孔用ツール１４ａと複孔用ツール１４ｂのいずれかを孔２に対して位置決めする。
この例で位置決め装置１２は、単孔用ツール１４ａと複孔用ツール１４ｂを一体に移動する検査ヘッド１３を備え、検査ヘッド１３をｘ−ｙ平面上で２次元的にＮＣ制御で移動するようになっている。
【００２４】
なお、ｚ軸方向の制御は、上述した退避動作と通常動作を切換えて実施するが、これをＮＣ制御で実施してもよい。
また、位置決め装置１２は上述した構成に限定されず、例えば多関節ロボットや６軸ロボットであってもよい。
【００２５】
単孔用ツール１４ａ及び複孔用ツール１４ｂによる検査内容は、同一であり、例えば、上述したチューブ位置の計測、溶接部のビード形状の計測、溶接部の写真撮影、等である。
単孔用ツール１４ａは、各孔２を単独に検査する検査ツールである。
複孔用ツール１４ｂは、検査方向の一列上に隣接する複数の孔２を同時に検査する検査ツールである。
ここで「検査方向の一列」とは、この例では、ｘ軸に平行な方向であり、ｘ値が増加する方向でも減少する方向でもよい。
【００２６】
本発明の多点検査装置１０は、さらに、ツール交換装置１６、記憶装置１８、ディスプレイ装置２０、入力装置２２、及び演算装置２４を備える。
【００２７】
ツール交換装置１６は、単孔用ツール１４ａ又は複孔用ツール１４ｂのいずれかを検査ヘッド１３の基準位置Ａに位置決めする。
この例で単孔用ツール１４ａと複孔用ツール１４ｂは、隣接して配置されており、ツール交換装置１６によりそのオフセット分シフトさせることで、単孔用ツール１４ａ又は複孔用ツール１４ｂを検査ヘッド１３の基準位置Ａに位置決めするようになっている。
【００２８】
なお、単孔用ツール１４ａ又は複孔用ツール１４ｂの位置決めは、シフト以外の回転等であってもよい。
基準位置Ａに位置決められたツール１４ａ，１４ｂは、上述した位置決め装置１２により、検査ヘッド１３を介して孔２に対して位置決めされる。
なお、ツール１４ａ，１４ｂの一方が基準位置Ａに位置決められ場合、他方は基準位置Ａから十分離れており、干渉物４又はその他の部材とは干渉しないようになっている。
【００２９】
なお、本発明において、ツール交換装置１６は必須ではなく、これを省略し、単孔用ツール１４ａと複孔用ツール１４ｂの交換と位置決めを、手動で実施してもよい。
【００３０】
記憶装置１８は、各孔２の中心位置と各ツール１４ａ，１４ｂが干渉する干渉物４の位置を記憶する。
ディスプレイ装置２０は、例えばＣＲＴであり、各孔２の中心位置と干渉物４の位置を表示する。
入力装置２２は、例えばキーボードであり、孔２の検査順を指定する。なおこの指定は、人が入力しても、演算装置２４により自動で決定してもよい。
【００３１】
演算装置２４は、例えばコンピュータ（ＰＣ）であり、指定された孔２の検査順に基づき、使用するツール、位置決め孔、退避動作の有無を決定し出力する。
【００３２】
図３は、本発明の方法によりツールと位置決め孔を決定するフロー図である。
この図において、本発明の方法は、Ｓ１〜Ｓ８の各ステップ（工程）からなる。
【００３３】
Ｓ１では、ディスプレイ装置２０により孔２の中心位置と干渉物４の位置を表示する。
Ｓ２では、孔２の検査順を指定する。この指定は、入力装置２２を用いて人が入力しても、演算装置２４により自動で決定してもよい。自動で決定する場合には、検査するすべての孔２を指定し、その孔２を連続的に検査するように検査順を決定するのがよい。
【００３４】
Ｓ３では、検査順が干渉物４の位置を通過するか否かを判断する。
Ｓ４では、干渉物４の位置を通過する場合（ＹＥＳ）に、干渉物４の位置の前後を別の列とする。これは、干渉物４の前後を別の列として扱うことにより、それぞれに適したツール（１４ａ又は１４ｂ）と位置決め孔２を決定できるからである。
【００３５】
Ｓ５では、検査順の各列に含まれる孔数ｍが、複孔用ツール１４ｂで同時に検査する孔数ｋより少ないか否かを判断する。同時に検査する孔数ｋは、後述の例では３であるが、４以上であるのが好ましく、例えば９であるのが特に好ましい。孔数ｋは、１列に含まれる孔２の数に応じて、予め設定する。
【００３６】
Ｓ６では、孔数ｍが孔数ｋより少ない場合、すなわち、ｍ＜ｋの場合（ＹＥＳ）に、単孔用ツール１４ａの使用と、検査順に基づく孔２の順を決定する。これは、ｍ＜ｋの場合、複孔用ツール１４ｂが使用できないからである。
【００３７】
Ｓ７では、孔数ｍが孔数ｋと同じかこれより多い場合、すなわち、ｍ≧ｋの場合（ＮＯ）に、複孔用ツール１４ｂの使用と、検査順に基づくｋ個毎の孔２の順を決定する。これは、ｍ≧ｋの場合、複孔用ツール１４ｂが使用でき、同時にｋ個毎の孔２の検査により、時間短縮ができるからである。
【００３８】
Ｓ７において、ｍをｋで割った場合の商（余り）に相当する、ｋより少ない最後の１又は複数の孔２が発生する場合がある。この場合、複孔用ツール１４ｂで商（余り）に相当する孔２を同時に検査する孔２を決定する。この孔２は、複孔用ツール１４ｂの端部ツールが最後の孔２を検査するように決定する。
【００３９】
Ｓ８では、Ｓ６，Ｓ７で決定した使用するツール（１４ａ又は１４ｂ）と位置決め孔２を出力する。この出力先は、ディスプレイ装置２０、記憶装置１８、図示しないプリンタ、又は位置決め装置１２であるのがよい。
【００４０】
図４は、本発明の方法により退避動作の有無を決定するフロー図である。
この図において、本発明の方法は、Ｓ１１〜Ｓ１５の各ステップ（工程）からなる。
【００４１】
Ｓ１１では、Ｓ８で出力された使用するツール（１４ａ又は１４ｂ）を用い、位置決め孔２を順に検査する。
Ｓ１２では、次の孔２までの検査順が干渉物４の位置を通過するか否かを判断する。この判断は、上述したＳ３と同じであり、その結果を記憶して、Ｓ１２を省略してもよい。
【００４２】
Ｓ１３では、干渉物４の位置を通過する場合（ＹＥＳ）に、「退避動作あり」と判断して退避動作を行う。退避動作は、干渉物４を回避するために必要な後退動作であり、ツールを干渉物４の高さ（被検査平面１からの突出量）よりも大きく後退（引き込む）させる。
Ｓ１４では、干渉物４の位置を通過しない場合（ＮＯ）に、「退避動作なし」と判断して単に孔位置間を移動するために必要な後退動作を行う。この後退動作は、ツールが被検査平面１と干渉しない限りで小さく設定することができる。
【００４３】
Ｓ１５では、Ｓ１３又はＳ１４の後に、次の孔２の位置に移動する。この移動は、被検査平面１に対して平行な移動である。
Ｓ１１〜Ｓ１５は、孔２の検査順に従い、指定された孔２を全て検査するまで繰り返す。
【００４４】
図５は、本発明によるツールと位置決め孔を決定する説明図である。
図５（Ａ）に示すように、被検査平面１に対して単孔用ツール１４ａと複孔用ツール１４ｂを移動させて孔２を検査する。孔２に付されたＮｏ．１〜９は、指定された検査順を示している。
この例で、複孔用ツール１４ｂの同時に検査する孔数ｋは３であり、その中心に位置するツールを位置決めするものとする。
検査順を指定すると、単孔用ツール１４ａ又は複孔用ツール１４ｂの中心位置がその孔２の前になるように移動する。
【００４５】
このとき、全て、単孔用ツール１４ａを使用すれば干渉物４との干渉は起こらないが、複孔用ツール１４ｂをＮｏ．１やＮｏ．２の孔２に適用すると干渉してしまうため使用できない。逆にＮｏ．３〜５の孔２に対しては複孔用ツール１４ｂ１回で検査した方が効率的である。
またＮｏ．３〜５の孔２の検査では、単孔用ツール１４ａならばＮｏ．３〜５の孔２の各位置に単孔用ツール１４ａを移動できるが、複孔用ツール１４ｂは、Ｎｏ．４の孔の位置だけしか移動できない。Ｎｏ．３，５の孔２の位置に複孔用ツール１４ｂを移動すると、複孔用ツール１４ｂの端部が干渉物４と干渉してしまう。
【００４６】
上述の問題を回避するように、本発明では適切なツール（１４ａ又は１４ｂ）の選定と検査位置を自動で生成する。
本発明では、複孔用ツール１４ｂを優先的に使用しつつ、検査位置の重複を最小限に抑えることでデータ量を少なくする。ただし、検査時間の短縮を最優先にするため、単孔用ツール１４ａと複孔用ツール１４ｂの切り替えをなるべく少なくする。
例えば、図５（Ｂ）に示すように、Ｎｏ．６〜９の孔の検査において、複孔用ツール１４ｂをＮｏ．７に１回、単孔用ツール１４ａをＮｏ．９に１回の検査の方が重複なくデータ量が少なくなるが、時間がかかるため、複孔用ツール１４ｂをＮｏ．７，８に位置決めして重複検査を行う。
【００４７】
図６は、本発明による退避動作の有無を決定する説明図である。
図６は、図５をＸ−Ｚ軸方向から俯瞰したものである。ツール（この図では単孔用ツール１４ａ）が移動するとき、常に手前方向に引けば干渉物４との干渉は発生しないが、ツールの移動に時間の分だけ検査時間が延びる。そこで、普段は最小の引き込みで移動し、干渉物を乗り越えるときだけ引き込みを大きくする。
【００４８】
しかし、引きこみを実行する位置は検査の順序によって決定するので単純ではない。
本発明では、干渉を超える一つ前の検査完了時に引き込み動作（退避動作）を行い、干渉を超えた検査の実施前に押し込み動作を行う。それ以外のときには、押し引きを実施しない。
【００４９】
従って、図５、図６の組み合わせにより、多数の箇所を最短時間又はこれに近い短時間で検査することができる。
【００５０】
上述した本発明の装置と方法によれば、指定した孔２の検査順が干渉物４の位置を通過する場合に、干渉物位置の前後を別の列として扱うので、各列には干渉物位置が存在しない。従って、各列内の孔２の検査は、無駄な退避動作をなくして最短時間又はこれに近い短時間で検査することができる。
【００５１】
また、各列に含まれる孔数ｍが、複孔用ツール１４ｂで同時に検査する孔数ｋより少ない場合に、単孔用ツール１４ａの使用と、検査順に基づく孔２の順を決定するので、単孔用ツール１４ａを使用して検査順に１つずつ孔２を検査して、ｍ回でｍ個の孔を確実にすることができる。
【００５２】
また、逆に各列に含まれる孔数ｍが孔数ｋと同じかこれより多い場合、すなわちｍ≧ｋの場合に、複孔用ツール１４ｂの使用と、検査順に基づくｋ個毎の孔２の順を決定するので、複孔用ツール１４ｂを使用して検査順にｋ個ずつ孔２を検査して、検査時間を短縮することができる。
【００５３】
さらにこの場合、ｍをｋで割った商に相当する１又は複数の孔２は、最後に複孔用ツール１４ｂで同時に検査するので、単孔用ツール１４ａを使用する場合よりも、検査時間を短縮することができる。
【００５４】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００５５】
１  被検査平面（管板）、２  貫通孔（孔）、
４  干渉物、４ａ  円弧状干渉物、４ｂ  直線状干渉物、
１０  多点検査装置、１２  位置決め装置、１３  検査ヘッド、
１４ａ  単孔用ツール、１４ｂ  複孔用ツール、
１６  ツール交換装置、１８  記憶装置、
２０  ディスプレイ装置（ＣＲＴ）、
２２  入力装置（キーボード）、２４  演算装置（コンピュータ）
【図１】
0005867692.tif 000002
【図２】
0005867692.tif 000003
【図３】
0005867692.tif 000004
【図４】
0005867692.tif 000005
【図５】
0005867692.tif 000006
【図６】
0005867692.tif 000007