(57)【要約】【課題】無軌道式移動台車が球面，円筒面，平面を移動する場合の位置検出装置において、無軌道式移動台車が例えば球面や円筒面を周方向に移動して位置検出装置から隠れてしまう場合であっても、位置検出が可能な位置検出装置を与えることを目的とする。【解決手段】本体内部にワイヤを備え、前記ワイヤが牽引された量をエンコーダ値として出力する第二リニアエンコーダが取り付けられた第二保持治具を設置し、前記第二のリニアエンコーダのワイヤ先端を前記無軌道式移動台車の前記リニアエンコーダのワイヤ先端の取り付けられた位置に取り付け、前記第一のリニアエンコーダのワイヤが牽引された量と前記第二のリニアエンコーダのワイヤが牽引された量とから前記無軌道式移動台車の位置を前記演算装置にて演算すること特徴とする。【選択図】  図１
2011053165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体内部にワイヤを備え、前記ワイヤが牽引された量をエンコーダ値として出力するリニアエンコーダと、
前記リニアエンコーダを保持する保持治具と、
前記リニアエンコーダのワイヤの接続部が取り付けられた無軌道式移動台車と、
前記リニアエンコーダの出力を受け付け、演算を行う演算装置と、
前記演算装置の出力を受信し表示する表示装置を有することを特徴とした無軌道式移動台車の位置検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無軌道式移動台車の位置検出装置において、
本体内部にワイヤを備え、前記ワイヤが牽引された量をエンコーダ値として出力する第二リニアエンコーダと、
前記第二リニアエンコーダを保持する第二保持治具と、
前記第二リニアエンコーダのワイヤの接続部が取り付けられた前記無軌道式移動台車と、
前記リニアエンコーダと前記第二のリニアエンコーダの出力を取り込み、前記取り込んだ出力により演算を行う前記演算装置を有することを特徴とした無軌道式移動台車の位置検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の無軌道式移動台車の位置検出装置において、
前記リニアエンコーダと前記第二リニアエンコーダを結ぶ軸が垂直または水平になるように前記リニアエンコーダと前記第二リニアエンコーダが配置されていることを特徴とした無軌道式移動台車の位置検出装置。
【請求項４】
請求項２乃至請求項３のいずれか一項に記載の無軌道式移動台車の位置検出装置において、
前記保持治具，前記第二保持治具，前記無軌道式移動台車を原子炉圧力容器の外側に設置したことを特徴とする無軌道式移動台車の位置検出装置。
【請求項５】
請求項４に記載の無軌道式移動台車の位置検出装置において、
前記保持治具と前記第二保持治具を固定棒で接続し、前記固定棒を前記原子炉圧力容器の中心軸と平行に設置することを特徴とする無軌道式移動台車の位置検出装置。
【請求項６】
請求項１に記載の無軌道式移動台車の位置検出装置において、
前記リニアエンコーダは前記ワイヤが牽引されている角度を検知する角度検出手段と、
前記角度検出手段で出力された角度と前記リニアエンコーダの出力を受け付け、演算を行う前記演算装置を有することを特徴とする無軌道式移動台車の位置検出装置。
【請求項７】
請求項６に記載の無軌道式移動台車の位置検出装置において、
前記保持治具と前記無軌道式移動台車を原子炉圧力容器の外側に設置したことを特徴とする無軌道式移動台車の位置検出装置。
【請求項８】
本体内部にワイヤを備え、前記ワイヤが牽引された量をエンコーダ値として出力するリニアエンコーダが取り付けられた保持治具を設置し、
前記リニアエンコーダのワイヤ先端を無軌道式移動台車の任意の位置に取り付け、
前記リニアエンコーダのワイヤが牽引された量から前記無軌道式移動台車の位置を演算装置にて演算することを特徴とした無軌道式移動台車の位置検出方法。
【請求項９】
請求項８に記載の無軌道式移動台車の位置検出方法において、
本体内部にワイヤを備え、前記ワイヤが牽引された量をエンコーダ値として出力する第二リニアエンコーダが取り付けられた第二保持治具を設置し、
前記第二のリニアエンコーダのワイヤ先端を前記無軌道式移動台車の前記リニアエンコーダのワイヤ先端の取り付けられた位置に取り付け、
前記第一のリニアエンコーダのワイヤが牽引された量と前記第二のリニアエンコーダのワイヤが牽引された量とから前記無軌道式移動台車の位置を前記演算装置にて演算すること特徴とした無軌道式移動台車の位置検出方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の無軌道式移動台車の位置検出方法において、
前記リニアエンコーダと前記第二リニアエンコーダを結ぶ軸が垂直または水平になるように前記リニアエンコーダと前記第二リニアエンコーダが配置されていることを特徴とした無軌道式移動台車の位置検出方法。
【請求項１１】
請求項９乃至請求項１０のいずれか一項に記載の無軌道式移動台車の位置検出方法において、
前記保持治具，前記無軌道式移動台車を原子炉圧力容器の外側に設置したことを特徴とする無軌道式移動台車の位置検出方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の無軌道式移動台車の位置検出方法において、
前記保持治具と前記第二保持治具を固定棒で接続し、前記固定棒を前記原子炉圧力容器の中心軸と平行に設置することを特徴とする無軌道式移動台車の位置検出方法。
【請求項１３】
請求項８に記載の無軌道式移動台車の位置検出装置において、
前記リニアエンコーダは前記ワイヤが牽引されている角度を検知する角度検出手段で出力された角度と前記リニアエンコーダの出力を受け付け、前記角度と前記出力により前記演算装置にて演算を行うことを特徴とする無軌道式移動台車の位置検出方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の無軌道式移動台車の位置検出方法において、
前記保持治具と前記無軌道式移動台車を原子炉圧力容器の外側に設置したことを特徴とする無軌道式移動台車の位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電プラントなどの構造物等の点検，保守，補修作業などを行うために使用される機器が球面，円筒面，平面を移動する場合の位置検出に係わる。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として位置を検出する方法としては、（１）ＧＰＳに代表されるように電波を発信する発信機と測定対象に搭載された受信機により、複数の発信機から発信される電波を受信機が受信することで対象の位置を検出する方法、同じ原理を用いて電波ではなく超音波を用いる方法や（２）レーザ距離計を既知の位置に固定し、予め定めた測定対象の任意の位置に照射することで、レーザ距離計と測定対象間の距離を測定する方法や（３）ステレオカメラに代表されるように複数台のカメラにより測定対象を撮影して、画像処理により移動距離を算出する方法や（４）測定対象の内部に内界センサ、例えば走行距離計，ジャイロセンサ，加速度センサ，水頭圧センサ等を搭載して自身の位置を検出する方法がある。
【０００３】
特開２００６−１７０７６６号公報では、超音波探傷用又は渦流探傷用のプローブに結合され、ボールの回転をローラを介してエンコーダに伝え、前記プローブの位置を求める位置検出処理手段とを有する探傷装置について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１７０７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した方法において、（１）ＧＰＳの原理を用いた方法では、周囲の構造物の影響により各発信機からの電波の干渉が発生し使用することができない。例えば、測定対象が球面や円筒面を周方向に移動する場合は、発信機に対して受信機を搭載した測定対象が離れて行き、無軌道式移動台車が発信機に対して円筒の直径位置に位置した場合には、送信機から送信された電波は円筒面を半周回りこんで受信機まで到達しなければならず、電波の干渉が発生する。（２）レーザ距離計を用いる方法では、レーザは直進性を有するため、測定対象が球面や円筒面を周方向に移動する場合は、予め定めた測定対象の位置にレーザを照射することができない。レーザが常に測定対象の任意の位置に照射されるようレーザ距離計本体の位置を移動させる手段もあるが、頻繁に位置を移動させなければならず、前述したとおり、作業員の作業性が悪いため、現実的な作業ではない。（３）複数台のカメラを用いた画像処理による移動距離測定方法においても、測定対象が球面や円筒面を周方向に移動する場合は、測定対象の映像がカメラの画角から外れてしまい、カメラの画角に測定対象が入るようにカメラ位置を再設定する必要があり、レーザ距離計を用いる方法と同様に現実的ではない。（４）内界センサを用いた方法においては、走行距離計の空回りや、累積誤差により精度が低下する場合がある。
【０００６】
以上より、本発明の目的は、無軌道式移動台車が球面，円筒面，平面を移動する場合の位置検出装置において、無軌道式移動台車が例えば球面や円筒面を周方向に移動して位置検出装置から隠れてしまう場合であっても、位置検出が可能な位置検出装置を与えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための手段は、本体内部にワイヤを備え、前記ワイヤが牽引された量をエンコーダ値として出力するリニアエンコーダと、前記リニアエンコーダを保持する保持治具と、前記リニアエンコーダのワイヤの接続部が取り付けられた無軌道式移動台車と、前記リニアエンコーダの出力を受け付け、演算を行う演算装置と、前記演算装置の出力を受信し表示する表示装置を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上記構成により、無軌道式移動台車が球面，円筒面，平面を移動する場においても位置検出可能な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第一の実施の形態による無軌道式移動台車の位置検出装置の構成図。
【図２】本発明の第一の実施の形態による無軌道式移動台車の移動量測定方法解説図。
【図３】本発明の第一の実施の形態による無軌道式移動台車の移動量測定誤差解説図。
【図４】本発明の第一の実施の形態による無軌道式移動台車の移動量測定方法手順。
【図５】本発明の第一の実施の形態による無軌道式移動台車の移動量測定方法手順の解説図。
【図６】本発明の第一の実施の形態による無軌道式移動台車の移動量測定方法手順の解説図。
【図７】本発明の第一の実施の形態による無軌道式移動台車の移動量測定方法手順の解説図。
【図８】本発明の第一の実施の形態による無軌道式移動台車の移動量測定方法手順の解説図。
【図９】本発明の第一の実施の形態による無軌道式移動台車の移動量測定方法手順の解説図。
【図１０】本発明の第二の実施の形態による無軌道式移動台車の位置検出装置の構成図。
【図１１】本発明の第二の実施の形態による無軌道式移動台車の移動量測定方法解説図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を示す。
【実施例１】
【００１１】
以下、本発明による無軌道式移動台車の位置検出装置の実施の形態を図により説明する。
【００１２】
図１は無軌道式移動台車の移動する環境が周囲の構造物等により狭隘で、作業員の作業性が悪く、従来の位置検出方法を適用できない例として、無軌道式移動台車が原子力発電プラントの原子炉圧力容器の外壁面（円筒面）を周方向に移動して原子炉圧力容器の検査を行う場合の位置検出装置の実施の形態を示したものである。
【００１３】
まず、構成について説明する。原子力発電プラントの円筒型の原子炉圧力容器１，原子炉圧力容器の外側に位置する同じく円筒型の保温材２に挟まれる狭隘な空間において、原子炉圧力容器１の外壁面を移動する無軌道式移動台車３が原子炉圧力容器１の外壁面に取り付けられており、無軌道式移動台車３の規定の位置には、リニアエンコーダ４Ａ，４Ｂから牽引されたワイヤ５Ａ，５Ｂの先端の接続部６が取り付けられており、リニアエンコーダ４Ａ，４Ｂは原子炉圧力容器１の任意の位置に取り付けられたリニアエンコーダ保持治具７に規定の間隔を保って搭載されている。なお保持治具は固定棒にて一定の間隔を保って保持されている。このリニアエンコーダ保持治具７はリニアエンコーダ４Ａ，４Ｂを結ぶ軸が垂直となるように水準器１２を用いて設置されている。また、リニアエンコーダ４Ａ，４Ｂのエンコーダ信号を伝達するための信号線８Ａ，８Ｂはリニアエンコーダ４Ａ，４Ｂとエンコーダ信号の演算装置９につながれており、演算結果を信号線１０を介して表示部１１に表示する構成となっている。
【００１４】
この構成において、無軌道式移動台車３の位置検出方法を説明する。ワイヤ５Ａ，５Ｂの牽引量をＬａ，Ｌｂ、リニアエンコーダ４Ａ，４Ｂのワイヤ吐き出し口間の距離をＤとし、リニアエンコーダ４Ａのワイヤ吐き出し口を原子炉圧力容器１の径方向に投影した点をＯ点（０，０）、接続部６を原子炉圧力容器１の径方向に投影した点をＰ点（Ｘ，Ｙ）とする。
【００１５】
無軌道式移動台車３が図１の位置にあるとき、リニアエンコーダ４Ａ，４ＢからワイヤはＬａ，Ｌｂの量を牽引され、牽引量に相当するエンコーダ値が信号線８Ａ，８Ｂを介して演算装置９に伝達される。この演算装置９には予め演算プログラムが組み込まれており、無軌道式移動台車３の規定の位置に取り付けられた接続部６を原子炉圧力容器１の径方向に投影した点Ｐ（Ｘ，Ｙ）の座標を計算する。点Ｐ（Ｘ，Ｙ）は三角法により（１）（２）式で示される。
【００１６】
【数１】
2011053165.tif 000003
【００１７】
【数２】
2011053165.tif 000004
【００１８】
ただし、
【００１９】
【数３】
2011053165.tif 000005
【００２０】
また、原子炉圧力容器１の基準点が分かれば、点Ｏ（０，０）を原子炉圧力容器１の座標系として点Ｏ′（ｍ，ｎ）変換することができる。つまり、点Ｐ（Ｘ，Ｙ）の座標を原子炉圧力容器１の座標系として、点Ｐ′（Ｘ＋ｍ，Ｙ＋ｎ）に変換することができる。
【００２１】
また、本位置検出方式を用いることで、図２に示すように、点Ｐ１から点Ｐ２へ無軌道式移動台車３が移動した場合は、（１），（２）式により点Ｐ１，Ｐ２を算出して、差分をとることで移動量ΔＰすなわちΔＸ，ΔＹを算出することができる。
【００２２】
【数４】
2011053165.tif 000006
【００２３】
【数５】
2011053165.tif 000007
【００２４】
【数６】
2011053165.tif 000008
【００２５】
尚、（１），（２）式に示す座標Ｘ，Ｙは原子炉圧力容器１の表面に２次元のＸ，Ｙ座標を貼り付けた場合の座標系での座標を示しているため、図３に示すように、ワイヤ５Ａ，５Ｂを吐き出すリニアエンコーダ４Ａ，４Ｂの吐き出し口２０Ａ，２０Ｂは原子炉圧力容器１の表面から一定の距離ΔＲだけ離れた場所に位置することとなる。つまり、ワイヤ５Ａ，５Ｂは原子炉圧力容器１との接触点２１までは直線であり、接触点２１を越えると円筒面にならうこととなる。したがって、実際に測定したい距離Ｓａ，Ｓｂとワイヤ５ａ，５ｂの長さＬａ，Ｌｂに差が生じ、これが誤差となってしまうが、原子炉圧力容器１の半径Ｒに比べΔＲを小さくすることで、実際に測定したい距離Ｓａ，Ｓｂとワイヤ５ａ，５ｂの長さＬａ，Ｌｂの差はほぼ無視することができる。
【００２６】
次に、これまでに解説した実施例の実際の実施手順を図４に示す作業フローに従い説明する。まず初期設定として、図５に示す状態で演算装置９にリニアエンコーダ４Ａ，４Ｂのワイヤ５ａ，５ｂが引き出されていない状態、すなわち牽引量“０”の状態を教えるために、ワイヤ５ａ，５ｂが引き出されていない状態において表示部１１に表示されるワイヤ５ａ，５ｂの牽引量を０にリセットする。このとき同じく表示部１１に表示される接続部６の位置座標Ｐ０（Ｘ，Ｙ）は（０，０）となる。次に、図６のように、原子炉圧力容器１にリニアエンコーダ保持治具７を磁石や吸盤により取り付ける。このとき、水準器１２を確認しながら、リニアエンコーダ保持治具７の長手方向が垂直になるように注意しながら取り付けることとする。次に図７に示すように原子炉圧力容器１に無軌道式移動台車３を取り付け、図８のようにリニアエンコーダ４Ａ，４Ｂのワイヤ５ａ，５ｂを作業員が引張って引き出し、無軌道式移動台車３の接続部６にワイヤ５ａ，５ｂを取り付ける。このとき、表示部１１に表示されるワイヤ５ａ，５ｂの牽引量には図８に示すＬａ１，Ｌｂ１が表示され、同じく表示部１１に表示される接続部６の位置座標Ｐ１（Ｘ，Ｙ）は（Ｘ１，Ｙ１）となるが、無軌道式移動台車３の位置は任意の位置に取り付けられているため特に問題は無い。次に無軌道式移動台車３を検査開始位置に移動させる（図９）。このとき、表示部１１に表示されるワイヤ５ａ，５ｂの牽引量には９にしめすＬａ２，Ｌｂ２が表示され、接続部６の位置座標Ｐ２（Ｘ，Ｙ）は（Ｘ２，Ｙ２）となるが、検査作業の便宜上、この検査開始位置を原点としたいため、原点セットとして、表示部１１に表示される接続部６の位置座標Ｐ２（Ｘ２，Ｙ２）を（０，０）とする。これで、初期設定が終了となる。次に、無軌道式移動台車３を用いた検査を実施し、次の検査場所へ無軌道式移動台車３を移動させる。移動させた後、ワイヤ５ａ，５ｂの牽引量Ｌａ２，Ｌｂ２はＬａ３，Ｌｂ３に変位し、接続部６の位置座標Ｐ２（Ｘ２，Ｙ２）はＰ３（Ｘ３，Ｙ３）となる。このとき、表示部１１には無軌道式移動台車３の移動量として、（５），（６）式より算出されたΔＸ，ΔＹが表示され、作業員は無軌道式移動台車３の移動量を確認できる。
【００２７】
以上の構成により、無軌道式移動台車の移動する環境が周囲の構造物等によって狭隘で、作業員の作業性が悪く、従来の位置検出方法を適用できない場合に対して、任意の基準点からの無軌道式移動台車の相対位置の測定を容易に実施することができる。
【００２８】
次に、第二の実施の形態として、リニアエンコーダ１台を用いた位置検出装置に付いて説明する。
【実施例２】
【００２９】
図１０は図１と同様に、無軌道式移動台車の移動する環境が周囲の構造物等により狭隘で、作業員の作業性が悪く、従来の位置検出方法を適用できない例として、無軌道式移動台車が原子力発電プラントの原子炉圧力容器の外壁面（円筒面）を周方向に移動する場合の位置検出装置の実施の形態を示したものである。
【００３０】
まず、構成について説明する。原子力発電プラントの円筒型の原子炉圧力容器１，原子炉圧力容器の外側に位置する同じく円筒型の保温材２に挟まれる狭隘な空間において、原子炉圧力容器１の外壁面を移動する無軌道式移動台車３が原子炉圧力容器１の外壁面に取り付けられており、無軌道式移動台車３の規定の位置には、リニアエンコーダ４Ａから牽引されたワイヤ５Ａの先端の接続部６が取り付けられており、リニアエンコーダ４Ａは原子炉圧力容器１に取り付けられた回転機構付きリニアエンコーダ保持治具１３に搭載されている。この回転機構付きリニアエンコーダ保持治具１３は回転機構としてターンテーブル１４が取り付けられており、ターンテーブル１４には回転角度検出センサ１５が取り付けられ、回転角度検出センサ１５は水平で０°を出力するように調整されている。また、リニアエンコーダ４Ａのエンコーダ信号を伝達するための信号線８Ａと回転角度検出センサ１５の出力値を伝達するための信号線１６はそれぞれリニアエンコーダ４Ａと回転角度検出センサ１５から演算装置９につながれており、演算結果を信号線１０を介して表示部１１に表示する構成となっている。
【００３１】
この構成において、無軌道式移動台車３の位置検出方法を説明する。ワイヤ５Ａの牽引量をＬａ、回転角度検出センサ１５の回転量θを出力値とし、リニアエンコーダ４Ａのワイヤ吐き出し口を原子炉圧力容器１の径方向に投影した点をＯ点（０，０）、接続部６を原子炉圧力容器１の径方向に投影した点をＰ点（Ｘ，Ｙ）とする。
【００３２】
無軌道式移動台車３が図１０の位置にあるとき、リニアエンコーダ４ＡからワイヤはＬａの量を牽引され、牽引と同時にターンテーブルは無軌道式移動台車３の接続部６のほうにθ分回転する。牽引量Ｌａに相当するエンコーダ値と回転量θに相当する出力値が、信号線８Ａ，信号線１６を介して演算装置９に伝達される。この演算装置９には予め演算プログラムが組み込まれており、無軌道式移動台車３の規定の位置に取り付けられた接続部６を原子炉圧力容器１の径方向に投影した点Ｐ（Ｘ，Ｙ）の座標を計算する。点Ｐ（Ｘ，Ｙ）は三角法により（７），（８）式で示される。
【００３３】
【数７】
2011053165.tif 000009
【００３４】
【数８】
2011053165.tif 000010
【００３５】
また、前記と同様に、原子炉圧力容器１の基準点が分かれば、点Ｏ（０，０）を原子炉圧力容器１の座標系として点Ｏ′（ｍ，ｎ）変換することができる。つまり、点Ｐ（Ｘ，Ｙ）の座標を原子炉圧力容器１の座標系として、点Ｐ′（Ｘ＋ｍ，Ｙ＋ｎ）に変換することができる。
【００３６】
また、本位置検出方式を用いることで、図１１に示すように、点Ｐ１から点Ｐ２へ無軌道式移動台車３が移動した場合は、（５），（６）式により点Ｐ１，Ｐ２を算出して、差分をとることで移動量ΔＰを算出することができる。
【００３７】
本実施例では無軌道式移動台車の移動する環境が周囲の構造物等によって狭隘で、作業員の作業性が悪く、従来の位置検出方法を適用できない場合に対して、任意の基準点からの無軌道式移動台車の相対位置の測定を容易に実施することができる。また二台のリニアエンコーダを用いることなく位置検出が可能となるため、より簡単作業でまた短時間にて作業が行える。
【符号の説明】
【００３８】
１  原子炉圧力容器
２  保温材
３  無軌道式移動台車
４Ａ，４Ｂ  リニアエンコーダ
５Ａ，５Ｂ  ワイヤ
６  接続部
７  リニアエンコーダ保持治具
８Ａ，８Ｂ，１０，１６  信号線
９  演算装置
１１  表示部
１２  水準器
１３  回転機構付きリニアエンコーダ保持治具
１４  ターンテーブル
１５  回転角度検出センサ
２０Ａ，２０Ｂ  吐き出し口
２１  接触点
【図１】
2011053165.tif 000011
【図２】
2011053165.tif 000012
【図３】
2011053165.tif 000013
【図４】
2011053165.tif 000014
【図５】
2011053165.tif 000015
【図６】
2011053165.tif 000016
【図７】
2011053165.tif 000017
【図８】
2011053165.tif 000018
【図９】
2011053165.tif 000019
【図１０】
2011053165.tif 000020
【図１１】
2011053165.tif 000021