(57)【要約】      （修正有）【課題】高放射線気中でレーザや水を用いて管台施工作業を行う場合、より安全に、より早く、より高精度に検査、施工、補修作業を行い得る施工装置、施工装置の組立方法、施工装置の挙動監視方法を提供する。【解決手段】上蓋２６に設けた管台２７に対し自在に回転する旋回機構２２と、この旋回機構２２に沿って自在に移動する水平伸展機構２５と、この水平伸展機構２５に組み込まれ前記管台２７の中心と同芯状となるように設定でき、前記旋回機構２２の周方向に沿って自在に回転するアーム回転機構２８と、このアーム回転機構２８に搭載され、前記管台２７に対し上下移動自在，首振回転自在および前後方向進退自在に移動する多関節アーム機構２９と、この多関節アーム機構２９の頭部側に設けられ、レーザ光と水とを施工対象部に噴口する施工ヘッド３３と、これら各機構を独立に駆動制御する制御指令部３４とを備えた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上蓋に設けた管台に対し自在に回転する旋回機構と、この旋回機構に沿って自在に移動する水平伸展機構と、この水平伸展機構に組み込まれ前記管台の中心と同芯状となるように設定でき、前記旋回機構の周方向に沿って自在に回転するアーム回転機構と、このアーム回転機構に搭載され前記管台に対し上下移動自在，首振回転自在および前後方向進退自在に移動する多関節アーム機構と、この多関節アーム機構の頭部側に設けられ、レーザ光と水とを施工対象部に噴口する施工ヘッドと、前記旋回機構，前記水平伸展機構，前記アーム回転機構および前記多関節アーム機構のそれぞれを独立に駆動制御する制御指令部とを備えたことを特徴とする上蓋施工装置。
【請求項２】
前記多関節アーム機構は、コラム内を自在に昇降する昇降機構と、この昇降機構に接続され、首振回転自在な補助アーム機構と、この補助アーム機構に着脱自在に接続された施工ヘッドとを備えたことを特徴とする請求項１記載の上蓋施工装置。
【請求項３】
前記旋回機構は、ベッドの一端に設けた固定支点位置を基準にして回転する車輪と、この車輪が走行する軌道レールの姿勢位置を修正する姿勢位置補正装置とを備えたことを特徴とする請求項１記載の上蓋施工装置。
【請求項４】
上蓋に設けた管台に対し自在に回転する旋回機構と、この旋回機構に沿って自在に移動する水平伸展機構と、この水平伸展機構に組み込まれの中心と同芯状となるように設定でき、前記管台と芯出して前記旋回機構の周方向に沿って自在に回転するアーム回転機構と、このアーム回転機構に搭載され前記管台に対し上下移動自在，首振回転自在および前後方向進退自在に移動する多関節アーム機構と、前記アーム回転機構に設けられ前記管台の中心線と前記アーム回転機構の中心線との芯ずれを計測する芯ずれ計測装置とを備えたことを特徴とする上蓋施工装置。
【請求項５】
前記芯ずれ計測装置は、アーム回転機構に設けたテレビカメラからの像を画像化する画像処理装置と、この画像処理装置で処理された画像と予め決められた基準画像とを比較する画像モニタを備えたことを特徴とする請求項４記載の上蓋施工装置。
【請求項６】
上蓋に設けた管台に対し自在に回転する旋回機構と、この旋回機構に沿って自在に移動する水平伸展機構と、この水平伸展機構に組み込まれ前記管台の中心と同芯状となるように設定でき、前記旋回機構の周方向に沿って自在に回転するアーム回転機構と、このアーム回転機構に搭載され前記管台に対し上下移動自在，首振回転自在および前後方向進退自在に移動する多関節アーム機構と、この多関節アーム機構に設けられ前記管台の前記上蓋への取付姿勢の位置を計測するレーザ計測装置とを備えたことを特徴とする上蓋施工装置。
【請求項７】
前記レーザ計測装置は、多関節アーム機構に設けたレーザ距離センサと、このレーザ距離センサからの信号を処理記録するレーザ距離計と、このレーザ距離計からの信号に基づいて作成した画像とアーム回転機構からのデータに基づいて作成した標準画像とを比較表示する画像モニタとを備えたことを特徴とする請求項６記載の上蓋施工装置。
【請求項８】
上蓋に設けた管台に対し自在に回転する旋回機構と、この旋回機構に沿って自在に移動する水平伸展機構と、この水平伸展機構に組み込まれ前記管台の中心と同芯状となるように設定でき、前記旋回機構の周方向に沿って自在に回転するアーム回転機構と、このアーム回転機構に搭載され前記管台に対し上下移動自在，首振回転自在および前後方向進退自在に移動する多関節アーム機構と、この多関節アーム機構に設けられ前記管台の前記上蓋への溶接部形状を計測する溶接部形状計測装置とを備えたことを特徴とする上蓋施工装置。
【請求項９】
前記溶接部形状計測装置は、多関節アーム機構に設けたレーザ距離センサと、このレーザ距離センサからの信号を処理記録するレーザ距離計と、このレーザ距離計からの信号に基づいて作成した画像とアーム回転機構からのデータに基づいて作成した標準画像とを比較表示する画像モニタとを備えたことを特徴とする請求項８記載の上蓋施工装置。
【請求項１０】
上蓋に設けた管台に対し自在に回転する旋回機構と、この旋回機構に沿って自在に移動する水平伸展機構と、この水平伸展機構に組み込まれ前記管台の中心と同芯状となるように設定でき、前記旋回機構の周方向に沿って自在に回転するアーム回転機構と、このアーム回転機構に搭載され前記管台に対し上下移動自在，首振回転自在および前後方向進退自在に移動する多関節アーム機構と、この多関節アーム機構に設けられたレーザ発振装置とを備えたことを特徴とする上蓋施工装置。
【請求項１１】
上蓋に設けた管台に対し自在に回転する旋回機構と、この旋回機構に沿って自在に移動する水平伸展機構と、この水平伸展機構に組み込まれ前記管台の中心と同芯状となるように設定でき、前記旋回機構の周方向に沿って自在に回転するアーム回転機構と、このアーム回転機構に搭載され前記管台に対し上下移動自在，首振回転自在および前後方向進退自在に移動する多関節アーム機構とのそれぞれを固定支点位置に対し、複数を軸対象に配置するとともに、前記旋回機構、前記水平伸展機構、前記アーム回転機構、前記多関節アーム機構のそれぞれを独立にして駆動し、制御する制御指令部を数に対応して設ける一方、前記軸対象に配置された多関節アーム機構にレーザ光および水のそれぞれを供給するレーザ発振器と水中ポンプを共用化したことを特徴とする上蓋施工装置。
【請求項１２】
上蓋に設けた管台に対し自在に回転する旋回機構と、この旋回機構に沿って自在に移動する水平伸展機構と、この水平伸展機構に組み込まれ前記管台の中心と同芯状となるように設定でき、前記旋回機構の周方向に沿って自在に回転するアーム回転機構と、このアーム回転機構に搭載され前記管台に対し上下移動自在，首振回転自在および前後方向進退自在に移動する多関節アーム機構と、この多関節アーム機構の施工ヘッドに設けた緩衝装置とを備えたことを特徴とする上蓋施工装置。
【請求項１３】
上蓋に設けた管台に対し自在に回転する旋回機構と、この旋回機構に沿って自在に移動する水平伸展機構と、この水平伸展機構に組み込まれ前記管台の中心と同芯状となるように設定でき、前記旋回機構の周方向に沿って自在に回転するアーム回転機構と、このアーム回転機構に搭載され、前記管台に対し、上下移動自在，首振回転自在および前後方向進退自在に移動する多関節アーム機構と、前記旋回機構の底部に敷設されたシートを有し、前記管台の前記上蓋への取付施工中に発生する放射能汚染の拡大を抑制する放射能汚染拡大抑制装置とを備えたことを特徴とする上蓋施工装置。
【請求項１４】
床面に養生シートを敷設する一方、順次、上蓋取付台、軌道レールを前記床面に設置する第１ステップと、第１ステップ終了後、予めモジュール化して作製しておいた旋回機構、水平伸縮機構を組立施工する第２ステップと、前記水平伸展機構の組立施工後、前記水平伸縮機構にアーム回転機構を組み立てる第３ステップと、前記アーム回転機構に多関節アーム機構を組み立てる第４ステップと、前記多関節アーム機構を駆動し、前記多関節アーム機構の施工ヘッドを管台の溶接対象部分に位置姿勢制御させ、前記施工ヘッドに施工を開始させる第５ステップとを備えることを特徴とする上蓋施工装置の組立方法。
【請求項１５】
多関節アーム機構の施工ヘッドに位置させた座標系に、前記施工ヘッドに設けたレーザ距離センサから検出した施工対象部分との距離データと、前記レーザ距離センサ走査位置データとをプロットして組み合せ、レーザ距離データを作成し、作成したレーザ距離データと、アーム回転機構の姿勢データとを前記アーム回転機構に位置させた座標系にプロットして組み合せ、施工対象物の３次元形状データを作成し、作成した施工対象物の３次元形状データと、旋回機構および水平伸展機構のそれぞれの姿勢データとを絶対座標系にプロットして組み合せ、管台および前記施工ヘッドの施工対象物の３次元形状データを３次元形状設計ＣＡＤデータに重ね合せ、偏差が出たとき修正を行って３次元プラントＣＡＤデータを作成し、作成した３次元プラントＣＡＤデータに基づいてアニメーション表示およびシミュレーション表示のうち、いずれかの表示を行わせることを特徴とする上蓋施工装置の挙動監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ＰＷＲ原子炉容器における溶接部の健全性検査、残留応力改善および補修等の多目的施工処理を容易かつ高精度に行うことのできる上蓋施工装置、上蓋施工装置の組立方法および上蓋施工装置の挙動監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上蓋施工装置は、例えば、ＰＷＲ原子炉容器の上蓋に取り付けられた管台等の溶接部の健全性検査、補修処理および残留応力改善等の多目的施工に用いられるものであるが、施工の際、以下に示す要件が求められている。  
（１）ＰＷＲ原子炉容器の上蓋に取り付けられている数多くの管台の相互間の隙間は狭い。このため、上蓋施工装置は、管台と干渉しないように小型軽量にして柔軟な駆動軌跡が採れる制御機能を必要とする。  
（２）施工場所は、高放射線レベル域であるから、汚染拡大防止策、部品や遮蔽の防爆対策、遠隔制御を必要とする。  
（３）組立品には、製作誤差があるので、実際の形状を計測し、計測したデータ情報に基づいて駆動軌跡制御を必要とする。  
（４）施工作業は、高精度、高品質が求められるから、上蓋施工装置の振動対策、歯車のバックラッシュ、部材のたわみ等の補正調整を必要とする。  
（５）施工作業には、レーザと高圧水が使用されるので、作業員への防護策を必要とする。  
（６）上蓋施工装置の取付け、取外し作業には、メンテナンスエリアの確保を必要とする。
【０００３】
このような要件を満たすために開発された上蓋施工装置は、例えば、図２７に示すように、車輪１、バッテリ２、床面移動機構（キャタピラ）３を備える平板状のステージ４に上蓋施工機構駆動装置５が装着されている。
【０００４】
この上蓋施工機構駆動装置５は、ステージ４に対し、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のいずれの方向にも移動可能なベース６と、このベース６に対し、昇降支柱７を回動自在に移動させる折畳み機構部８と、昇降支柱７に沿いボールネジ９を介装して昇降自在に移動させる昇降機構部１０と、この昇降機構部１０の一端にアーム機構１１を介装して設けられ、検査や補修等の作業を行う治工具等を着脱自在に把持する把持部１２を備え、管台の溶接部の検査、管台の溶接部の補修等の多目的施工作業を遠隔操作によって行うことができるようになっている。
【特許文献１】特開２００３−１８５７８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図２７に示した上蓋施工駆動装置５は、当時としては革新的なものであったが、時代の変化に応じて施工作業のより一層のスピード化、付加価値のより一層の向上化が求められてくると、幾つかの問題点を抱えるようになってきた。
【０００６】
すなわち、従来の上蓋施工機構駆動装置５では、ステージ４を上蓋管台に移動させようとするとき、上蓋管台が数多く隣接しているために、作業員が直接、上蓋や昇降機構部１０等を監視することができず、施工作業をゆっくり行わなければならず、非常に手間がかかっていた。特に、検査、補修用の治工具等の施工ヘッドを上蓋へ移動させるときに多くの時間を要している。
【０００７】
また、床面が均一でない場合、上蓋施工機構駆動装置５は、移動位置決め精度が悪く、これに伴って検査、補修用の治工具の位置、姿勢精度が悪い。
【０００８】
また、上蓋管台の相互間の隙間が狭く、このため検査、補修用の治工具が上蓋管台に接触、干渉することが多くなっていた。
【０００９】
また、従来の上蓋施工機構駆動装置５では、レーザや水を用いた場合、位置決めや残留応力改善処理等の施工作業が考慮されていないために、基準が不明確になって施工作業に悪影響が出たり、あるいは水噴射の際、放射能汚染拡大を招く等の問題があった。
【００１０】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、高放射線レベルの気中雰囲気の中でレーザや水を用いて管台施工作業を行う場合、より安全に、より早く、より高精度に検査、施工、補修作業を行い得るように、構造に改良を加えた上蓋施工装置、上蓋施工装置の組立方法および上蓋施工装置の挙動監視方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る上蓋施工装置は、上述の目的を達成するために、上蓋に設けた管台に対し、自在に回転する旋回機構と、この旋回機構に沿って自在に移動する水平伸展機構と、この水平伸展機構に組み込まれ、前記管台と芯出して前記旋回機構の周方向に沿って自在に回転するアーム回転機構と、このアーム回転機構に搭載され、前記管台に対し、上下移動自在、首振回転自在、前後方向進退自在に移動する多関節アーム機構と、この多関節アーム機構の頭部側に設けられ、レーザ光と水とを施工対象部に噴口する施工ヘッドと、前記旋回機構、前記水平伸展機構、前記アーム回転機構、前記多関節アーム機構のそれぞれを独立に駆動制御する制御指令部とを備えたものである。
【００１２】
また、本発明に係る上蓋施工装置の組立方法は、上述の目的を達成するために、床面に養生シートを敷設する一方、順次、上蓋取付台、軌道レールを前記床面に設置する第１ステップと、第１ステップ終了後、予めモジュール化して作製しておいた旋回機構、水平伸縮機構を組立施工する第２ステップと、前記水平伸展機構の組立施工後、前記水平伸縮機構にアーム回転機構を組み立てる第３ステップと、前記アーム回転機構に多関節アーム機構を組み立てる第４ステップと、前記多関節アーム機構を駆動し、前記多関節アーム機構の施工ヘッドを管台の溶接対象部分に位置姿勢制御させ、前記施工ヘッドに施工を開始させる第５ステップとを備える方法である。
【００１３】
また、本発明に係る上蓋施工装置の挙動監視方法は、上述の目的を達成するために、多関節アーム機構の施工ヘッドに位置させた座標系に、前記施工ヘッドに設けたレーザ距離センサから検出した施工対象部分との距離データと、前記レーザ距離センサ走査位置データとをプロットして組み合せ、レーザ距離データを作成し、作成したレーザ距離データと、アーム回転機構の姿勢データとを前記アーム回転機構に位置させた座標系にプロットして組み合せ、施工対象物の３次元形状データを作成し、作成した施工対象物の３次元形状データと、旋回機構および水平伸展機構のそれぞれの姿勢データとを絶対座標系にプロットして組み合せ、管台および前記施工ヘッドの施工対象物の３次元形状データを３次元形状設計ＣＡＤデータに重ね合せ、偏差が出たとき修正を行って３次元プラントＣＡＤデータを作成し、作成した３次元プラントＣＡＤデータに基づいてアニメーション表示およびシミュレーション表示のうち、いずれかを行わせる方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る上蓋施工装置は、上蓋に管台を取付施工する際、施工ヘッドを回転自在、昇降自在、進退自在、首振自在にする複数の駆動機構を設けるとともに、複数の駆動機構をそれぞれ独立に駆動制御する制御指令部を備えたので、狭隘な領域であっても施工ヘッドをより早く、より正確に施工対象部分に移動維持させることができ、精度の高い施工作業を行わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る上蓋施工装置、上蓋施工装置の組立方法および上蓋施工装置の挙動監視方法の実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る上蓋施工装置の第１実施形態を示す概念図である。
【００１７】
本実施形態に係る上蓋施工装置は、平板状のベッド２０と車輪２１を備え、固定支点位置Ｐを基点に旋回する旋回機構２２と、ボールネジ２３とねじ回転部２４を備え、ベッド２０に沿って移動する水平伸展機構２５とを有している。さらにこの水平伸展機構２５には、上蓋２６に固設する管台２７の中心と同芯状になるように設定でき、ベッド２０の周方向に沿って回転するアーム回転機構２８が設けられている。そして、このアーム回転機構２８には、上蓋２６と管台２７との溶接対象部分に対し、上下移動自在、首振、回転自在、前後方向進退自在に移動する多関節アーム機構２９とが接続されている。
【００１８】
この多関節アーム機構２９は、図２に示すように、筒状のコラム３０内を上下に摺動し、一端にモータ（図示せず）を組み込んだ昇降機構３１と、モータの駆動力により首振りおよび回転自在な補助アーム機構３２を有している。そして、この補助アーム機構３２には、前後方向に進退移動するとともに、例えば、レーザ光、水等を溶接対象部分に噴口させる施工ヘッド３３が接続されている。そして、この施工ヘッド３３は、補助アーム機構３２に対し、着脱自在に接続できる構造になっている。
【００１９】
一方、旋回機構２２、ネジ回転部２４、水平伸展機構２５、アーム回転機構２８、多関節アーム機構２９等のそれぞれに独立して制御信号を送る制御指令部３４は、アクセス制御盤３４ａを介装して遠隔的に制御指令を出す駆動コントローラ３５と状態表示コントローラ３６を備えている。
【００２０】
この駆動コントローラ３５は、予め溶接対象部分の３次元的な形状データが作成されており、この形状データ、例えば、施工ヘッド３３の焦点距離、傾き等に基づいて移動する実走査軌跡を算出し、予め設定された形状データとの間に偏差が出ると、各機構の修正、調整を行っている。
【００２１】
また、状態表示コントローラ３６は、溶接対象部分等施工対象部分の形状データから算出された３次元的な周囲状態表示と、各機構２２，２４，…の姿勢（位置）データから算出された３次元的な施工ヘッド３３等の状態表示とを組み合せた姿勢を表示するとともに、施工ヘッド３３の管台２７への干渉を、遠隔的にチェックしている。
【００２２】
また、制御指令部３４は、水中ポンプ３７とレーザコンテナ３８を備えている。
【００２３】
水中ポンプ３７は、溶接対象部分のレーザ溶接施工に際し、レーザ光によってプラズマを発生させるために、水をホース４１を介して溶接対象部分に噴口する。
【００２４】
また、レーザコンテナ３８は、レーザ発振器３９とレーザコントローラ４０を備え、レーザ発振器３９から光ファイバ４２を介して施工対象部分にレーザ光を照射する。その際、レーザ光の光量制御等は、レーザコントローラ４０で行う。
【００２５】
このような構成を備える上蓋施工装置において、上蓋２６を上蓋取付台４３にガイドピン４４を介して固定することに先立ち、アーム回転機構２８の中心が上蓋２６の中心に一致するようにセットされる。
【００２６】
アーム回転機構２８の中心位置がセットされると、上蓋２６はクレーン等によって上蓋取付台４３に搬送、セットされた後、ガイドピン４４を用いて固定される。
【００２７】
上蓋２６が上蓋取付台４３に固定され、上蓋２６に管台２７を溶接施工するとき、上蓋施工装置は、旋回機構２２と水平伸展機構２５を遠隔制御し、アーム回転機構２８の回転中心が管台２７の中心と同芯位置になるように再微調整による位置決めを行う。
【００２８】
再微調整の後、管台２７を上蓋２６へ溶接する溶接施工に際し、上蓋施工装置は、ベッド２０の周方向にアーム回転機構２８を、半径方向に多関節アーム機構２９を、高さ方向に昇降機構３１をそれぞれ独立に駆動し、溶接対象部分にアクセスして位置決めした後、溶接施工が開始される。
【００２９】
このように、本実施形態は、ベッド２０の周方向にアーム回転機構２８を、半径方向に多関節アーム機構２９を、高さ方向に昇降機構３１を、それぞれ独立に遠隔的に駆動して移動させるとともに、補助アーム機構３２を首振、回転させ、施工ヘッド３３を進退自在に移動させる構成にしたので、施工ヘッド３３を施工対象部分に無駄無く、より早く適格な位置にアクセスさせることができる。
【００３０】
図３は、本発明に係る上蓋施工装置の第２実施形態を示す概念図である。
【００３１】
なお、第１実施形態の構成要素と同一構成要素には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００３２】
本実施形態に係る上蓋施工装置は、上蓋２６、管台２７、上蓋取付台４３等に製作や取付誤差があっても、管台２７の上蓋２６への溶接施工を設計位置に正確に行うことができるように、姿勢位置補正装置４５を備えたものである。
【００３３】
従来、上蓋施工装置は、旋回機構２２、水平伸展機構２５等を用いて多関節アーム機構２９の施工ヘッド３３を、管台２７の上蓋２６への溶接対象部分にアクセスさせていたが、床面が均一な平面でないと、各機構の動きがスムーズでなく、溶接対象部分への適正な位置への姿勢維持を難しくし、多くの無駄な時間を要していた。
【００３４】
本実施形態は、このような事象を考慮したもので、上蓋２６を上蓋取付台４３に設置する前に、旋回機構２２に姿勢位置補正装置４５を設けたものである。
【００３５】
この姿勢位置補正装置４５は、ベッド２０に設けた車輪２１と軌道レール４７からなる旋回機構２２に対し、図４に示すように、平板状のスペーサ４６で構成したので、スペーサ４６を軌道レール４７に敷設し、水平度合を調整維持させる。
【００３６】
このように、本実施形態は、上蓋取付台４３等に製作との誤差があっても、姿勢位置補正装置４５を軌道レール４６に敷設し、水平度合を調整維持するので、より早く、より簡易に軌道レール４７の平行度合を調整維持することができる。
【００３７】
図５〜図９は、本発明に係る上蓋施工装置の組立方法の実施形態を示す手順図である。
【００３８】
なお、第１実施形態の構成要素と同一構成要素には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００３９】
本実施形態に係る上蓋施工装置の組立方法は、管台２７を上蓋２６へ溶接する溶接施工に際し、メンテナンス等の作業性をより一層向上させるため、上蓋施工装置を構成する旋回機構２２、水平伸展機構２５、アーム回転機構２８、多関節アーム機構２９を予めモジュール化して作製しておき、各機構をより速く組立できるようにしたものである。
【００４０】
すなわち、本実施形態の組立手順は、まず、図５に示すように、床面４８に養生シート４９を敷設するとともに、軌道レール４７、上蓋取付台４３を施工する（第１ステップ）。
【００４１】
第１ステップの施工が終了すると、本実施形態は、予めモジュール化して作製しておいたベッド２０、車輪２１からなる旋回機構２２を固定支点位置Ｐを支点に設置するとともに、水平伸展機構２５の組立施工を行う（第２ステップ）。
【００４２】
水平伸展機構２５の組立施工が終了すると、本実施形態は、図７に示すように、水平伸展機構２５にアーム回転機構２８を組み立てた後（第３ステップ）、図８に示すように、昇降機構３１を備えた多関節アーム機構２９を組み立てる（第４ステップ）。
【００４３】
最後に、クレーン等で搬送された上蓋２６を上蓋取付台４３に設置、固定した後、本実施形態は、図９に示すように、多関節アーム機構２９を遠隔駆動し、多関節アーム機構２９に設けた施工ヘッド３３を管台２７の溶接対象部分に位置姿勢制御させ、施工ヘッド３３に溶接施工を開始させる（第５ステップ）。
【００４４】
このように、本実施形態は、上蓋施工装置を構成する旋回機構２２、水平伸展機構２５、アーム回転機構２８、多関節アーム機構２９を予めモジュール化して作製しておき、モジュール化した各機構２２，２５，…を順次組み立てるので、各機構２２，２５，…の組立、取外しはもとより、全体組立の作業性をより早く、より容易に行うことができる。
【００４５】
図１０は、本発明に係る上蓋施工装置の第３実施形態を示す概念図である。
【００４６】
なお、第１実施形態の構成要素と同一構成要素には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００４７】
本実施形態に係る上蓋施工装置は、上蓋２６の上蓋取付台４３への取付誤差がある場合を考慮したものであり、管台２７の中心線ＣＬ１とアーム回転機構２８の中心線ＣＬ２とが同芯位置になるよう芯ずれ計測装置５０を備えたものである。
【００４８】
この芯ずれ計測装置５０は、図１１に示すように、アーム回転機構２８に設けられ、雲台５１に取り付けられたテレビカメラ５２と、このテレビカメラ５２からリード線を介して接続された画像処理装置５３に組み込まれた画像モニタ５４とを備え、テレビカメラ５２が撮影した管台２７の円形状のカバー５５の像から中心位置を求め、求めた中心位置および円形画像を制御指令部３４に設けた画像処理装置５３の画像モニタ５４に実測像ＡＩとして送り、ここで予め設定された設計像ＩＤと比較し、偏差の有無を確認する構成になっている。
【００４９】
撮影の結果、偏差が出ると、本実施形態は、図１に示した駆動コントローラ３５からアクセス制御盤３４ａを介して旋回機構２２、水平伸展機構２５等のそれぞれに駆動指令を与えて駆動させ、管台２７の中心線ＣＬ１とアーム回転機構２８の中心線ＣＬ２とが同芯位置になるように調整する。
【００５０】
このように、本実施形態は、管台２７の中心線ＣＬ１とアーム回転機構２８の中心線ＣＬ２とを撮影し、互いの中心線ＣＬ１，ＣＬ２が一致していないとき、旋回機構２２、水平伸展機構２５等に駆動指令を与える芯ずれ計測装置５０を設けて互いの中心線ＣＬ１，ＣＬ２の位置を調整するので、管台２７の上蓋２６への溶接施工を的確かつ精度高く行うことができる。
【００５１】
図１２は、本発明に係る上蓋施工装置の第４実施形態を示す概念図である。
【００５２】
なお、第１実施形態の構成要素と同一構成要素には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００５３】
本実施形態に係る上蓋施工装置は、上蓋２６への管台２７の取り付けが設計どおりの位置に取り付けられていない場合を考慮したものであり、アーム回転機構２８の中心線ＣＬ２に対し、管台２７の中心線ＣＬ１が斜めになって取り付けられていることを調整するレーザ計測装置５６を備えたものである。
【００５４】
このレーザ計測装置５６は、図１３に示すように、多関節アーム機構２９における昇降機構３１の頭部側に設けたレーザ距離センサ５７と、アーム回転機構２８を回転させながら昇降機構３１を昇降させている間にレーザ距離センサ５７から与えられ、レーザ距離センサ５７と管台２７の中心線ＣＬ１との距離Ｌ，Ｌ１，…の信号を処理、記録するレーザ距離計５８と、このレーザ距離計５８に接続されたプロファイル計測計５９に組み込まれた画像モニタ６０とを備え、レーザ距離センサ５７から検出された距離Ｌ，Ｌ１，…をレーザ距離計５８を介してプロファイル計測計５９の画像モニタ６０に実測像ＡＩとして送り、ここでアーム回転機構２８から回転データに基づいて作成された設計像ＤＩと比較し、偏差の有無を確認する構成になっている。
【００５５】
実測像ＡＩと設計像ＤＩとの偏差確認中、偏差が出ていると、本実施形態は、図１に示した駆動コントローラ３５からアクセス制御盤３４ａを介して旋回機構２２、水平伸展機構２５等のそれぞれに駆動指令を与えて移動させ、管台２７の中心線ＣＬ１とアーム回転機構２８の中心線ＣＬ２とが同芯位置になるように調整する。
【００５６】
このように、本実施形態は、管台２７の中心線ＣＬ１とアーム回転機構２８のＣＬ２とが一致していないとき、旋回機構２２、水平伸展機構２５等に駆動指令を与えるレーザ計測装置５６を設けたので、管台２７の上蓋２６への溶接施工を的確かつ精度良く行うことができる。
【００５７】
図１４は、本発明に係る上蓋施工装置の第５実施形態を示す概念図である。
【００５８】
なお、第１実施形態の構成要素と同一構成要素には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００５９】
本実施形態に係る上蓋施工装置は、管台２７を上蓋２６に溶接施工したとき、溶接部分の形状が設計どおりの形状になっていない場合を考慮したものであり、溶接部６２の形状を計測する溶接部形状計測装置６１を備えたものである。
【００６０】
この溶接部形状計測装置６１は、図１５に示すように、多関節アーム機構２９における補助アーム機構３２の頭部側に設けたレーザ距離センサ５７と、アーム回転機構２８を回転させながら昇降機構３１を昇降させている間にレーザ距離センサ５７から与えられ、レーザ距離センサ５７と管台２７の溶接部６１との距離の信号を処理、記録するレーザ距離計５８と、このレーザ距離計５８に接続されたプロファイル計測装置５９に組み込まれた画像モニタ６０とを備え、レーザ距離センサ５７から検出された距離をレーザ距離計５８を介してプロファイル計測装置５９の画像モニタ６０に実測溶接形状像ＡＩとして送り、ここでアーム回転機構２８からの回転データに基づいて作成された設計溶接形状像ＤＩとを比較し、偏差の有無を確認する構成になっている。
【００６１】
このように、本実施形態は、管台２７を上蓋２６に溶接施工したとき、溶接部６２の形状を計測し、実測溶接形状像ＡＩを設計溶接形状像ＤＩとを比較し、その画像の偏差の有無を確認する溶接部形状計測装置６１を備えたので、溶接形状の適正形状の有無を容易かつ確実に検出することができる。
【００６２】
図１６および図１７は、本発明に係る上蓋施工装置の挙動監視方法の実施形態を示す概念図である。
【００６３】
なお、図中、図１６は、レーザセンサで計測した管台や、管台溶接部等の位置形状データを信号処理して画像化する際の概念図であり、図１７は、図１６の“Ｆ”部の部分拡大図であり、また、図１８は、管台や管台溶接部等の位置形状データを座標変換して画像表示するまでのステップを示す手順図である。
【００６４】
また、第１実施形態の構成要素と同一構成要素には、同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００６５】
本実施形態に係る上蓋施工装置の挙動監視方法の説明に先立ち、まず、その構成を説明する。
【００６６】
本実施形態は、図１６に示すように、上蓋２６に設けられた管台２７および溶接部６２の位置、形状のデータを収集するために、多関節アーム機構２９における施工ヘッド３３にレーザ距離センサ５７が設けられる。
【００６７】
このレーザ距離センサ５７は、図１７に示すように、１走査ラインに亘って管台２７等との距離を計測し、計測した距離データをレーザ距離計５８で信号処理し、記録し、予め決められた座標系に分布させ、分布させた情報をコンピュータ（図示せず）で演算処理し、プロファイル計測装置５９で画像処理を行った後、画像モニタ６０で、シミュレーション表示またはアニメーション表示を行うようにしている。
【００６８】
なお、このときの座標系は、レーザ距離センサ５７の設置位置を基準とするレーザ座標系になっている。
【００６９】
一方、レーザ距離センサ５７の１走査が終り、次の走査ラインに移行するとき、制御指令部３４の駆動コントローラ３５は、アクセス制御盤３４ａを介してアーム回転機構２８に回転指令を与えて回転させるとともに、多関節アーム機構２９の昇降機構３１に昇降指令を与えて昇降させ、レーザ距離センサ５７に次の走査を開始させる。
【００７０】
このときの座標系は、アーム回転機構２８の設置位置を基準とする座標系と、昇降機構３１の設置位置を基準とする座標系、つまり２つの座標系を駆動機構座標系として使用するようになっている。
【００７１】
レーザ距離センサ５７が１つ１つの走査ラインを順次移行し、走査しているとき、駆動コントローラ３５は、アーム回転機構２８の姿勢位置データ、昇降機構３１の姿勢位置データのそれぞれをプロファイル計測装置５９および状態表示コントローラ３６に送っている。
【００７２】
また、状態表示コントローラ３６には、プロファイル計測装置５９に演算された施工対象物の３次元形状データがフィードバックされる。
【００７３】
このような構成の下、本実施形態に係る上蓋施工装置の挙動監視は、次のようにして監視される。
【００７４】
まず、レーザ距離計５８は、図１８に示すように、レーザ距離センサ５７が１走査毎に収集した距離データａと収集時のレーザ距離センサ５７の走査位置ｂとを組み合せたレーザ距離データｃを作成し、プロファイル計測装置５９に与える。このときの座標系は、レーザ距離センサ５７の設置位置を基準とするレーザ座標系が用いられる。
【００７５】
その一方、多関節アーム機構２９は、レーザ距離センサ５７が１走査終了すると、アクセス制御盤３４ａを介して１ピッチ送りの動作を行わせる。そして、このときのアーム回転機構２８と昇降機構３１のそれぞれの姿勢（位置）データｄをプロファイル計測装置５９に与える。
【００７６】
なお、ここでの座標系は、アーム回転機構２８の設置位置を基準とするアーム回転機構座標系と昇降機構３１の設置位置を基準とする昇降機構座標系との２つの駆動機構座標系が用いられる。
【００７７】
このようにして各データとしての情報が送られたプロファイル計測装置５９は、レーザ距離計５８からのライン走査位置毎のレーザ距離データｃの情報と、アクセス制御盤３４ａから出力する姿勢（位置）データｄ（送り位置）の情報とを集め、この集めたデータ情報を基に、図１で示した固定支点位置を基準とする絶対座標系（ワールド座標系）にプロットして３次元形状データｅを作成し、この３次元形状データｅを状態表示コントローラ３６に与える。
【００７８】
状態表示コントローラ３６は、プロファイル計測装置５９からの絶対座標系に分布させた３次元形状データｅと、アクセス制御盤３４ａから出力し、図１で示した旋回機構２２および水平伸展機構２５のそれぞれの姿勢（位置）データｆを集め、この集めたデータ情報を基に、絶対座標系（ワールド座標系）で管台２７および施工ヘッド３３等施工対象物の３次元形状データｇを作成する。
【００７９】
また、状態表示コントローラ３６は、次に、ライン走査するレーザ距離センサ５７で集めたデータを基に作成した施工対象物の３次元形状データｇを、予め設計図面から作成しておいた３次元形状設計ＣＡＤデータｈに重ね合せて書き込み、偏差が出ると修正を行い、正確な施工対象物の３次元プラントＣＡＤデータｉを作成する。
【００８０】
さらにまた、状態表示コントローラ３６は、正確な施工対象物の３次元プラントＣＡＤデータｉを用いて上蓋２６、管台２７、溶接部６２等の施工対象部分およびその領域の３次元アニメーション表示データを作成するとともに、駆動コントローラ３５からの各機構２５，２５，…の姿勢（位置）データｊを受け、施工ヘッド３３、補助アーム機構３２、昇降機構等の多関節アーム機構２９が施工対象物である上蓋２６、管台２７、溶接部６２等に対し、どのような姿勢（位置）に維持されているか３次元アニメーション表示処理ｋを画像モニタ６０に行わせる。
【００８１】
また、施工ヘッド３３等が管台２７に接触し、干渉しているとき、状態表示コントローラ３６は、駆動コントローラ３５からの各機構の姿勢（位置）データ情報を受けて軌道修正データｌを作成し、このデータｌを基に軌道修正を行い、再び接触、干渉の有無チェックを行い、画像モニタ６０にシミュレーション表示処理ｍを行わせる。
【００８２】
このように、本実施形態は、上蓋２６および管台２７等の施工対象物からの距離をレーザ距離センサ５７で計測し、計測した距離データを、アーム回転機構２８の設置位置、多関節アーム機構２９のレーザ距離センサ５７の設置位置（施工ヘッド３３）、昇降機構
３１の設置位置、旋回機構２２の固定支点位置Ｐのそれぞれに設けた座標系に表示するとともに、表示した距離データと各駆動機構の姿勢（位置）データとを座標変換してアニメーション表示およびシミュレーション表示するので、各駆動機構の正確な姿勢（位置）を目視確認することができ、上蓋２６および管台２７の施工作業をより早く、より的確に行うことができる。
【００８３】
図１９は、本発明に係る上蓋施工装置の第６実施形態を示す概念図である。
【００８４】
なお、第１実施形態の構成要素と同一構成要素には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００８５】
本実施形態に係る上蓋施工装置は、装置自体の簡素化を図ることも考慮したものであり、多関節アーム機構２９にレーザ発振装置６３を設けたものである。
【００８６】
このレーザ発振装置６３は、図２０に示すように、コラム３０内を昇降する昇降機構３１の底部側に小型レーザ発振器６４を装着するとともに、昇降機構３１、補助アーム機構３２、および施工ヘッド３３のそれぞれを中空に形成する一方、中空に形成した昇降機構３１の頭部側および補助アーム機構３２の頭部側にそれぞれに反射ミラー６５ａ，６５ｂを備え、小型レーザ発振器６４から出たレーザ光Ｌを中空の昇降機構３１、中空の補助アーム３２、反射ミラー６５ａ，６５ｂを介して施工ヘッド３３から施工対象部分に照射させる構成になっている。
【００８７】
また、本実施形態は、制御指令部３４にレーザコントローラ６６を備え、ここから小型レーザ発振器６４に冷却水と電流を供給する構成にしている。
【００８８】
このように、本実施形態は、多関節アーム機構２９の底部側にレーザ光発振装置６３を備え、ここから中空の昇降機構３１、中空の補助アーム機構３２、反射ミラー６５ａ，６５ｂを介して施工対象部分にレーザ光Ｌを照射し、焦点余裕度を大きく確保させたので、より精度の高い施工作業を行うことができる。
【００８９】
図２１は、本発明に係る上蓋施工装置の第７実施形態を示す概念図である。
【００９０】
なお、第１実施形態の構成要素と同一構成要素には、同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００９１】
また、左右対象に配置した構成要素は同一符号に添字ａ，ｂを付して区別する。
【００９２】
本発明に係る上蓋施工装置は、固定支点位置Ｐを基点に軸対象に配置するとともに、旋回を伴う旋回機構２２ａ，２２ｂと、ベッド２０ａ，２０ｂに沿って移動する水平伸展機構２５ａ，２５ｂと、ベッド２０ａ，２０ｂのそれぞれに対して回転するアーム回転機構２８ａ，２８ｂと、これらアーム回転機構２５ａ，２５ｂのそれぞれに搭載され、上蓋２６ａ，２６ｂ、管台２７ａ，２７ｂとの溶接対象部分に対し、上下移動自在、首振、回転自在、前後方向進退自在に移動する多関節アーム機構２９ａ，２９ｂを備えたものである。
【００９３】
また、本発明に係る上蓋施工装置は、制御指令部３４に複数、例えば２組一対で配置するアクセス制御盤３４ａ１，３４ｂ１、駆動コントローラ３５ａ，３５ｂ、状態表示コントローラ３６ａ，３６ｂを備えるとともに、多関節アーム機構２９ａ，２９ｂが使用する水を供給する水中ポンプ３７とレーザコントローラ４０およびレーザ発振器３９を備えたレーザコンテナ３８を１つにしてペアとしての多関節アーム機構２９ａ，２９ｂに対し、共用化させたものである。
【００９４】
このように、本実施形態は、上蓋２６ａ，２６ｂ、管台２７ａ，２７ｂを施工する多関節アーム機構２９等を複数配置したので、上蓋２６ａ，２６ｂ、管台２７ａ，２７ｂ等の施工時間をより一層短くして作業者に与える労力をより一層軽減させることができる。なお、本実施形態では、２組の例で示したが、３組以上に設置することも可能である。
【００９５】
図２２は、本発明に係る上蓋施工装置の第８実施形態を示す概念図である。
【００９６】
なお、第１実施形態の構成要素と同一構成要素には、同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００９７】
本発明に係る上蓋施工装置は、多関節アーム機構２９の施工ヘッド３３が上蓋２６や管台２７に接触しても傷や破損事故が発生しないように、緩衝装置６７を設けたものである。
【００９８】
この緩衝装置６７は、図２３に示すように、施工ヘッド３３に設けられたガードリング６８と、このガードリング６８に取り付けられた取付治具６９に設けられた歪センサ７０と、この歪センサ７０にリード線７１を介してアクセス制御盤３４ａに接続させる歪計測装置７２を備えている。
【００９９】
このような構成を備える緩衝装置６７は、施工ヘッド３３に設けたガードリング６８が管台２７等に接触し、接触の際に発生する歪エネルギを歪センサ７０が検出して歪計測装置７２に送り、ここで予め定められた閾値を超えたとき、アクセス制御盤３４ａにインタロック信号を送り、アクセス制御盤３４から多関節アーム機構２９等の全ての駆動機構を停止させるようになっている。
【０１００】
このように、本実施形態は、多関節アーム機構２９の施工ヘッド３３に緩衝装置６７を設け、緩衝装置６７が管台２７等に接触し、その際、歪センサ７０が歪エネルギを検出し、検出値がしきい値を超えているとき、各駆動機構に停止指令を出す歪計測装置７２を備えたので、多関節アーム機構２９等の事故を未然に防止することができる。
【０１０１】
図２４は、本発明に係る上蓋施工装置の第９実施形態を示す概念図である。
【０１０２】
なお、第１実施形態の構成要素と同一構成要素には、同一符号を付し、重複説明を省略する。
【０１０３】
本実施形態に係る上蓋施工装置は、上蓋２６に管台２７を固設させた溶接部６２等に残留応力を改善するレーザ処理を行う場合、プラズマを発生させる水噴射を行っているが、この水噴射によって高放射能レベルの雰囲気が周囲に飛散することを防止するものであり、旋回機構２２の床面に養生シート４９を敷設するとともに、アーム回転機構２８の底面に設けた水受けトレイ７３に接続するドレン管７４とからなる放射能汚染拡大抑制装置７５を備えたものである。
【０１０４】
このように、本実施形態は、旋回機構２２の床面に養生シート４９を敷設し、アーム回転機構２８の床面にドレン管７４を備えた水受けトレイ７３からなる放射能汚染拡大抑制装置７５を設けたので、溶接部６２等の残留応力改善の際に発生する水噴射による放射能汚染拡大を抑制することができる。
【０１０５】
なお、本実施形態は、旋回機構２２の床面に養生シート４９を敷設し、アーム回転機構２８の床面にドレン管７４を備えた水受けトレイ７３を設け、レーザによる溶接部６２等の残留応力改善を行う際、水噴射による高放射能レベルの雰囲気が周囲に飛散することを抑制したが、この例の構成要素に追加する、例えば、図２５に示すように、アーム回転機構２８、多関節アーム機構２９、管台２７、溶接部６２、上蓋２６を囲う放射能汚染拡大抑制装置７５を設けてもよい。
【０１０６】
この場合、放射能汚染拡大抑制装置７５は、図２６に示すように、ドレン管７４を備えた水受けトレイ７３に設けられ、多関節アーム機構２９等を囲うカーテンカバー７６と、このカーテンカバー７６を支える伸縮自在支柱７７とで構成され、多関節アーム機構２９とは独立に制御指令部からの指令により駆動される。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明に係る上蓋施工装置の第１実施形態を示す概念図。
【図２】図１の“Ａ”部の部分拡大図。
【図３】本発明に係る上蓋施工装置の第２実施形態を示す概念図。
【図４】図３の“Ｂ”部の部分拡大図。
【図５】本発明に係る上蓋施工装置の組立方法の手順を示すもので、その手順のうち、第１ステップを示す概念図。
【図６】本発明に係る上蓋施工装置の組立方法の手順を示すもので、その手順のうち、第２ステップを示す概念図。
【図７】本発明に係る上蓋施工装置の組立方法の手順を示すもので、その手順のうち、第３ステップを示す概念図。
【図８】本発明に係る上蓋施工装置の組立方法の手順を示すもので、その手順のうち、第４ステップを示す概念図。
【図９】本発明に係る上蓋施工装置の組立方法の手順を示すもので、その手順のうち、第５ステップを示す概念図。
【図１０】本発明に係る上蓋施工装置の第３実施形態を示す概念図。
【図１１】図１０の“Ｃ”部の部分拡大図。
【図１２】本発明に係る上蓋施工装置の第４実施形態を示す概念図。
【図１３】図１２の“Ｄ”部の部分拡大図。
【図１４】本発明に係る上蓋施工装置の第５実施形態を示す概念図。
【図１５】図１４の“Ｅ”部の部分拡大図。
【図１６】本発明に係る上蓋施工装置の挙動監視方法の実施形態を示す概念図。
【図１７】図１６の“Ｆ”部の部分拡大図。
【図１８】本発明に係る上蓋施工装置の挙動監視方法において。管台や管台溶接部等の位置、形状データを座標変換して画像表示するまでのステップを示す手順図。
【図１９】本発明に係る上蓋施工装置の第６実施形態を示す概念図。
【図２０】図１９の“Ｇ”部の部分拡大図。
【図２１】本発明に係る上蓋施工装置の第７実施形態を示す概念図。
【図２２】本発明に係る上蓋施工装置の第８実施形態を示す概念図。
【図２３】図２２の“Ｈ”部の部分拡大図。
【図２４】本発明に係る上蓋施工装置の第９実施形態を示す概念図。
【図２５】本発明に係る上蓋施工装置の第１０実施形態を示す概念図。
【図２６】図２５の“Ｑ”部の部分拡大図。
【図２７】従来の上蓋施工装置を示す概念図。
【符号の説明】
【０１０８】
１…車輪、２…バッテリ、３…床面移動機構、４…ステージ、５…上蓋施工機構駆動装置、６…ベース、７…昇降支柱、８…折畳み機構部、９…ボールネジ、１０…昇降機構部、１１…アーム機構、１２…把持部、２０，２０ａ，２０ｂ…ベッド、２１，２１ａ，２１ｂ…車輪、２２，２２ａ，２２ｂ…旋回機構、２３…ボールネジ、２４…ネジ回転部、２５，２５ａ，２５ｂ…水平伸展機構、２６…上蓋、２７…管台、２８…アーム回転機構、２９…多関節アーム機構、３０…コラム、３１…昇降機構、３２…補助アーム機構、３３…施工ヘッド、３４…制御指令部、３４ａ，３４ａ１，３４ｂ１…アクセス制御盤、３５，３５ａ，３５ｂ…駆動コントローラ、３６，３６ａ，３６ｂ…状態表示コントローラ、３７…水中ポンプ、３８…レーザコンテナ、３９…レーザ発振器、４０…レーザコントローラ、４１…ホース、４２…光ファイバ、４３，４３ａ，４３ｂ…上蓋取付台、４４…ガイドピン、４５…姿勢位置補正装置、４６…スペーサ、４７…軌道レール、４８…床面、４９…養生シート、５０…芯ずれ計測装置、５１…雲台、５２…テレビカメラ、５３…画像処理装置、５４…画像モニタ、５５…カバー、５６…レーザ計測装置、５７…レーザ距離センサ、５８…レーザ距離計、５９…プロファイル計測計、６０…画像モニタ、６１…溶接部形状計測装置、６２…溶接部、６３…レーザ発振装置、６４…小型レーザ発振器、６５ａ，６５ｂ…反射ミラー、６６…レーザコントローラ、６７…緩衝装置、６８…ガードリング、６９…取付治具、７０…歪センサ、７１…リード線、７２…歪計測装置、７３…水受けトレイ、７４…ドレン管、７５…放射能汚染拡大抑制装置、７６…カーテンカバー、７７…伸縮自在支柱。
【図１】
2008268151.tif 000003
【図２】
2008268151.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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