(57)【要約】【課題】  検査装置や補修装置等の駆動軸数を低減し、装置の小型化及び簡素化、並びに制御システムの簡略化を図ることが可能な装置を提供することを課題とする。【解決手段】  球状の回転体と回転体を格納及び保持する格納容器とから構成される関節状構造体と、回転体の動きを拘束する回転体固定機構とを備える。さらに、回転体固定機構は、回転体の摺動部に設置された磁粉と、回転体の外部に設置され、電気を通電することにより磁粉を固着させて回転体を拘束させる励磁コイルとを備える。これにより、検査装置や補修装置等の駆動軸数を低減し、装置の小型化及び簡素化、並びに制御システムの簡略化を図ることが可能となる。【選択図】図４
2008082991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
球状の回転体と前記回転体を格納及び保持する格納容器とから構成される関節状構造体と、前記回転体の動きを拘束する回転体固定機構とを備えることを特徴とする任意形状追従型固定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の任意形状追従型固定装置において、
前記回転体固定機構は、前記回転体の摺動部に設置された磁粉と、
前記回転体の外部に設置され、電気を通電することにより前記磁粉を固着させて前記回転体を拘束させる励磁コイルとを備えることを特徴とする任意形状追従型固定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の任意形状追従型固定装置において、前記回転体固定機構はピストンを前記格納容器に備え、
前記ピストンを押し出して、前記ピストンを前記回転体に接触させることにより、前記回転体を拘束することを特徴とする任意形状追従型固定装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載の任意形状追従型固定装置と、前記任意形状追従型固定装置の前記回転体に接続され、被補修部位に対して補修を行う補修器具とを備えた補修装置。
【請求項５】
請求項１乃至３の何れかに記載の任意形状追従型固定装置と、前記任意形状追従型固定装置の前記回転体に接続され、被検査部位に対して検査を行う検査器具とを備えた検査装置。
【請求項６】
球状の回転体と前記回転体を格納及び保持する格納容器とから構成される関節状構造体と、前記回転体の動きを拘束する回転体固定機構とを備える任意形状追従型固定装置と、
前記回転体に接続され、被補修部位に対して補修を行う補修器具とを備えた補修装置による補修方法であって、
前記補修器具を前記被補修部位に対して押し付けることにより、前記補修器具を前記補修部位に追従させ、
前記補修器具を前記補修部位に追従させた状態で、前記回転体固定機構により前記回転体を拘束し、
その後、前記回転体固定機構により前記回転体を拘束した状態で、前記補修器具により前記被補修部位を補修することを特徴とする補修方法。
【請求項７】
請求項６に記載の補修方法において、前記回転体固定機構は、前記回転体の摺動部に設置された磁粉と、前記回転体の外部に設置された励磁コイルとを備え、
前記励磁コイルに電気を通電することにより、前記磁粉を固着させて前記回転体を拘束する特徴とする補修方法。
【請求項８】
請求項６に記載の補修方法において、前記回転体固定機構はピストンを前記格納容器に備え、
前記ピストンを押し出して、前記ピストンを前記回転体に接触させることにより、前記回転体を拘束することを特徴とする補修方法。
【請求項９】
球状の回転体と前記回転体を格納及び保持する格納容器とから構成される関節状構造体と、前記回転体の動きを拘束する回転体固定機構とを備える任意形状追従型固定装置と、
前記回転体に接続され、被検査部位に対して検査を行う検査器具とを備えた検査装置による検査方法であって、
前記検査器具を前記被検査部位に対して押し付けることにより、前記検査器具を前記検査部位に追従させ、
前記検査器具を前記検査部位に追従させた状態で、前記回転体固定機構により前記回転体を拘束し、
その後、前記回転体固定機構により前記回転体を拘束した状態で、前記検査器具により前記被検査部位を検査することを特徴とする検査方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の検査方法において、前記回転体固定機構は、前記回転体の摺動部に設置された磁粉と、前記回転体の外部に設置された励磁コイルとを備え、
前記励磁コイルに電気を通電することにより、前記磁粉を固着させて前記回転体を拘束する特徴とする検査方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の検査方法において、前記回転体固定機構はピストンを前記格納容器に備え、
前記ピストンを押し出して、前記ピストンを前記回転体に接触させることにより、前記回転体を拘束することを特徴とする検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査装置や研磨装置等の補修装置に適用される固定装置に係り、特に、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器の下部鏡板や制御棒駆動機構スタブチューブ取り付け溶接部のような狭隘部に位置する３次元形状構造物を対象とする補修装置に適用するのに好適な固定装置、及びこの固定装置を備えた検査・補修装置、並びにこの検査・補修装置を用いた検査・補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
３次元的形状を有する機器を研磨する場合、研磨用砥石の研磨面を被研磨面に対して並行に押し付けるなど、研磨に最適な角度で研磨砥石を被研磨面に押し付ける必要がある
（例えば、特許文献１参照。）。また、３次元的形状を有する機器に対して超音波探傷検査を実施する場合も、探触子を探傷面に適切な角度で押し付ける必要がある。このため、装置先端の補修ツールや探触子を任意の傾きに制御するために、装置の先端部には３軸以上の駆動軸を設置する必要がある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２２７０２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
研磨砥石や探触子を任意の傾きに制御するために、研磨装置等の先端部に３軸以上の駆動軸を設置すると、装置の先端部に多数の駆動軸を設置することになるため、装置先端部の機構が複雑化，大型化してしまう。装置の大型化は、狭隘部での施工を困難にするという課題がある。また、多数の駆動軸を用いて研磨砥石や探触子等を任意の傾きに制御する場合、複数軸の同時制御が必要になり、制御システムが複雑化するという課題がある。従って、必要最小限の軸数で３次元形状部の補修が可能な装置が望まれている。
【０００５】
本発明は、検査装置や補修装置等の駆動軸数を低減し、装置の小型化及び簡素化、並びに制御システムの簡略化を図ることが可能な装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
球状の回転体と回転体を格納及び保持する格納容器とから構成される関節状構造体と、回転体の動きを拘束する回転体固定機構とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
検査装置や補修装置等の駆動軸数を低減することが可能になり、装置の小型化及び簡素化、並びに制御システムの簡略化を図ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図１−図９を用いて、本発明における固定装置、及びこの固定装置を備えた検査・補修装置、並びにこの検査・補修装置を用いた検査・補修方法について詳細に説明する。
【実施例１】
【０００９】
本発明に係る任意形状追従型固定装置の第１の実施例を図１−図７を用いて説明する。本実施例は、任意形状追従型固定装置を備えた検査・補修装置を用いて、原子炉圧力容器の炉底部機器の検査・補修を行うものである。ここで、本実施例においては、検査・補修装置として研磨砥石を備えた研磨装置を用いる。
【００１０】
まず、本実施例における任意形状追従型固定装置の適用対象である沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器と炉内構造物について説明する。図１は、沸騰水型原子炉の概略縦断面図を示している。原子炉圧力容器１の中には、蒸気乾燥器４，汽水分離器５，炉心シュラウド６，上部格子板７，炉心支持板８，ジェットポンプ９等の炉内構造物が据え付けられている。原子炉圧力容器１の上部には、原子炉圧力容器を密封するための原子炉圧力容器上蓋２が設置されている。また、原子炉圧力容器１の下部鏡板３には、制御棒駆動機構ハウジング１０が制御棒駆動機構スタブチューブ１１を介して溶接で取り付けられ、中性子束計測ハウジング１２が溶接で取り付けられている。
【００１１】
図２は、定期点検時における沸騰水型原子炉の状態を示す概略縦断面図である。定期点検時においては、原子炉圧力容器上蓋が開放され、汽水分離器や蒸気乾燥器等の炉内構造物が原子炉圧力容器外に搬出される。定期点検時において、例えば、炉底部機器である制御棒駆動機構スタブチューブ１１の取り付け溶接部や下部鏡板３を研磨する場合は、オペレーションフロア１３側から、研磨装置１４を投入し、作業員が遠隔操作により作業を行う。研磨装置１４は、オペレーションフロア１３からチェーンブロック１５等により投入され、上部格子板７及び炉心支持板８を通過し、制御棒駆動機構ハウジング１０の上端部に着座される。
【００１２】
図３は、図２のＡ部を拡大したものであり、従来の補修装置等の一例を示している。制御棒駆動機構スタブチューブ取り付け溶接部１７を研磨する場合、従来の補修装置等においては、まず、研磨装置本体１４ａのリンク１４ｂの前進機構ａと、研磨装置本体１４ａの旋回機構ｂと、研磨装置本体１４ａの昇降機構ｃとにより、アクセス部１４ｃ及び研磨ヘッド２０を介して、研磨砥石１８を有する研磨駆動部１９を所定の研磨位置まで搬送する。その後、研磨部分の形状に合わせ、研磨砥石を研磨面に適切な角度で押し付ける。研磨砥石を研磨面に対して適切な角度に設定するために、研磨ヘッド２０内に設置される３軸以上の駆動軸を遠隔で操作する。研磨砥石を研磨面に対して適切な角度に設定した後、研磨作業を行う。このような従来の研磨装置の場合、研磨作業を複数軸により行うため、高度な研磨作業が可能であるが、研磨ヘッド部が複雑化，大型化し、狭隘部のような作業スペースが小さい部位を対象とする場合、研磨作業が困難となる場合がある。また、研磨ヘッド部の駆動軸が３軸の場合、装置本体の駆動軸３軸とあわせ、合計６軸の同時制御が必要になり、制御システムの複雑化が課題となる。
【００１３】
図４は、本実施例における任意形状追従型固定装置を備えた検査・補修装置を示す図である。本実施例においては、研磨砥石１８を有する研磨駆動部１９を、研磨装置本体14ａのリンク１４ｂの前進機構ａと、研磨装置本体１４ａの旋回機構ｂと、研磨装置本体14ａの昇降機構ｃとにより、研磨砥石を所定の研磨位置に移動する手順は、従来技術と同様である。一方、本実施例における検査・補修装置は、研磨ヘッド２１に本発明に係る任意形状追従型固定装置２２を備える。
【００１４】
本実施例における任意形状追従型固定装置の詳細構造を以下に示す。図５は、本実施例における任意形状追従型固定装置の構造を示す図である。任意形状追従型固定装置２２は、球状の回転体２２ａと、回転体２２ａを格納・保持するとともに回転体２２ａが自由に回転できる構造を有する格納容器２２ｂとで構成される。具体的には、球状である回転体２２ａが自由に回転できる構造として、格納容器２２ｂはその内部に、（少なくとも一部が）回転体２２ａと略同一形状（略同一半径であるが、回転体２２ａが格納容器２２ｂに格納されるため、回転体２２ａの半径のほうが格納容器２２ｂの半径よりも若干小さくなる。）の球状の格納部を備える。格納部をこのような構造とすることにより、回転体22ａが格納容器２２ｂ内に格納・保持されるとともに、回転体２２ａが格納容器２２ｂ内で自由に回転することができる。つまり、球状の回転体２２ａと回転体を格納する格納容器
２２ｂとにより、回転体２２ａが格納容器２２ｂ内で自由に回転可能な関節状構造体が形成される。格納容器２２ｂは、後述する電磁固定方法等により、回転体２２ａの自由回転を抑制したり、完全に固定することが可能な固定機構２２ｃを有する。固定機構２２ｃが作動していない状態では、回転体２２ａは格納容器２２ｂ内で自由に回転することができる。研磨砥石１８を保持する研磨駆動部１９は、回転体２２ａに接続アーム２２ｄを介して取り付けられるため、研磨駆動部１９は回転体２２ａの動作可能範囲内を自由に動くことが可能となる。
【００１５】
次に、本実施例における任意形状追従型固定装置の固定手段について説明する。図７は、固定手段として電磁パウダーを用いた任意形状追従型固定装置を示す図である。非磁性材料でできた球状の回転体２２ａと、回転体２２ａを格納・保持する磁性材料でできた格納容器２２ｂとで構成される。さらに、回転体２２ａと格納容器２２ｂとの摺動部には、磁性を有する磁粉パウダー２６が設置されている。また、格納容器２２ｂ内には、励磁コイル２７が設置される。励磁コイル２７と磁粉パウダー２６には、磁束の流れを遮断するための非磁性材料の部材２８が設置される。磁粉パウダー２６の背面には、磁性材料の部材２９が設置される。励磁コイル２７に電気を流さない場合は、図７（ａ）に示すように、回転体２２ａは格納容器２２ｂ内で自由に回転することが可能である。一方、励磁コイルに電気を通電すると、図７（ｂ）に示すように、磁束の流れ３１が発生し、内部の磁粉パウダー２６が磁束３１により鎖状につながる。磁粉パウダー２６が磁束３１により鎖状につながることにより、回転体２２ａの回転が抑制される。励磁コイルにより高い電気を流すことにより、回転体２２ａを完全に固定することが可能である。一方、回転体２２ａを完全には固定せず、回転を抑制する程度に励磁コイルに流れる電流を制御することも可能である。尚、任意形状追従型固定装置を水中で使用する場合は、図７（ｃ）に示すように、Ｏリング３２等のシール材を設置することで対応可能である。
【００１６】
本実施例における任意形状追従型固定装置２２を備えた検査・補修装置（研磨装置）の検査・補修（研磨）手順を説明する。図４に示すように、まず、任意形状追従型固定装置２２の回転体２２ａを拘束しない状態で（または、固定機構２２ｃにより若干拘束をかけた状態で）、研磨装置本体１４ａの前進機構ａ，旋回機構ｂ，昇降機構ｃを用いて、研磨部位に研磨砥石１８を搬送する。その後、回転体２２ａを拘束しない状態で、回転体22ａを研磨砥石１８に追従させる。具体的には、前進機構ａ，旋回機構ｂ，昇降機構ｃを用いて、研磨砥石１８を研磨面に対して押し付け、研磨砥石１８が研磨面に対して適切な状態や角度で当たるように接触状態の調整を行う。研磨砥石１８が適切な状態で設定された後、固定機構２２ｃにより回転体２２ａを固定する。その後、固定機構２２ｃにより回転体２２ａを固定した状態で、研磨砥石１８による研磨作業を実施する。
【００１７】
本実施例における任意形状追従型固定装置２２を用いることにより、従来の研磨ヘッドにおいては３軸以上必要であった駆動軸数を、１軸に低減することが可能になる。また、回転体２２ａの制御もフリーと固定のモードのみであるため、実質的な研磨装置１４の制御軸数は研磨装置本体１４ａの３軸のみとなり、研磨ヘッド２１の小型化，簡素化、及び制御システムの簡素化を図ることが可能となる。
【００１８】
尚、本実施例においては、検査・補修装置として研磨装置を用いた実施例について説明したが、超音波探傷検査装置や渦電流探傷検査装置等の検査装置や他の補修装置等に対しても本実施例における任意形状追従型固定装置を適用することが可能である。つまり、原子炉圧力容器内炉底部のような狭隘部において、検査・補修器具を適切な状態・角度に位置・調整することが必要な検査・補修装置に対して、本実施例における任意形状追従型固定装置を適用することにより、当該狭隘部に対して適切な処理を容易に実行することができる。図６に、一例として、本実施例における任意形状追従型固定装置を渦電流探傷検査装置に適用した場合の概念図を示す。渦電流探傷検査装置により狭隘部に存在する検査面を検査する場合、検査面に対して垂直に探触子を設置する等、施工面（検査面）へ適切に装置（探触子）を設置する必要がある。具体的には、上述した研磨装置と同様の手順で、渦電流探傷ヘッド２５を任意形状追従型固定装置に設置し、アクセス装置２４を用いて渦電流探傷センサ２３を検査面に適切な角度で設置した後、回転体２２ａを固定機構により固定して、所定の探傷検査を行う。
【００１９】
本実施例における検査・補修装置には、少なくとも、任意形状追従型固定装置と、検査・補修部位に対して実際に検査・補修作業を実施する検査・補修器具とを備える。検査・補修器具は任意形状追従型固定装置に接続される。検査・補修器具としては、具体的には、研磨装置の場合は研磨砥石及び砥石駆動部等が該当し、渦電流探傷検査装置の場合は渦電流探傷センサ及び渦電流探傷ヘッド等が該当する。
【００２０】
以上、本実施例における任意形状追従型固定装置を用いることにより、検査装置や補修装置等の駆動軸数を低減することが可能となり、装置の小型化及び簡素化、並びに制御システムの簡略化を図ることが可能になる。
【実施例２】
【００２１】
本発明に係る任意形状追従型固定装置の第２の実施例を図８を用いて説明する。本実施例は、任意形状追従型固定装置の固定手段として、水圧で駆動するピストンを用いたものである。
【００２２】
本実施例における任意形状追従型固定装置は、実施例１に記載の任意形状追従型固定装置と同様に、球状の回転体３３と、その回転体３３を格納する格納容器３４とで構成される。さらに、本実施例における任意形状追従型固定装置の格納容器３４内には円筒状開口部３６が設けられ、内部にピストン３５が設置されている。ピストン３５は、水圧駆動装置３９から供給される水圧により駆動される。水圧駆動装置３９は、円筒状開口部３６の端部からホース３７及び開閉弁３８を介して接続される。ピストン３５に水圧が作用していない場合は、図８（ａ）に示すように、ピストン３５が回転体３３と接触しないため
（または、強固には接触しないため）、回転体３３は格納容器３４内の所定の範囲４０で自由に回転することが可能である。一方、水圧駆動装置３９からピストン３５に水圧をかけると、図８（ｂ）に示すように、水室の水圧が上昇し、ピストン３５が押される。ピストン３５が押されることにより、ピストン３５の先端が回転体３３の外表面に接触し、回転体３３の回転に抵抗が発生する。より高い水圧をかけると、回転体３３を完全に固定することが可能である。また水圧を制御することで、回転体３３の回転を制御（自由に回転、回転を抑制，固定）することが可能となる。なお、ピストン３５の回転体３３側の端部に、図示しないゴム等の摩擦抵抗の大きい材料を設置することにより、より固定力を高くすることができる。
【００２３】
以上、本実施例における任意形状追従型固定装置を用いることにより、上記第１の実施例と同様に、検査装置や補修装置等の駆動軸数を低減することが可能になり、装置の小型化及び簡素化、並びに制御システムの簡略化を図ることが可能になる。
【実施例３】
【００２４】
本発明に係る任意形状追従型固定装置の第３の実施例を図９を用いて説明する。本実施例は、任意形状追従型固定装置の固定手段として、モータで駆動するピストンを用いたものである。
【００２５】
本実施例における任意形状追従型固定装置は、上記実施例１及び２に記載の任意形状追従型固定装置と同様に、球状の回転体３３と、回転体３３を格納する格納容器３４とで構成される。さらに、本実施例における任意形状追従型固定装置の格納容器３４内には円筒状開口部４１が設けられ、内部にピストン４２が設置されている。ピストン４２にはネジ穴が設置されており、ネジ穴に位置する回転軸４４を介して、ピストン４２がモータ４３に結合される。モータ４３により回転軸４４を回転することにより、ピストン４２を昇降することが可能である。図９（ａ）に示すように、モータ４３を駆動し、ピストン４２を回転体３３と接触させなければ、回転体３３は格納容器３４内で自由に回転することが可能である。一方、図９（ｂ）に示すように、モータ４３を駆動し、ピストン４２を回転体３３に接触させると、回転体３３の回転に抵抗が発生する。モータ４３により高い接触力をかけると回転体３３を完全に固定することが可能である。また、接触力を制御することで回転体３３の回転を制御（自由に回転、回転を抑制，固定）することが可能になる。なお、ピストン４２の回転体３３側の端部に、図示しないゴム等の摩擦抵抗の大きい材料を設置することにより、より固定力を高くすることが可能である。
【００２６】
以上、本実施例における任意形状追従型固定装置を用いることにより、上記第１及び２の実施例と同様に、検査装置や補修装置等の駆動軸数を低減することが可能になり、装置の小型化及び簡素化、並びに制御システムの簡略化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】沸騰水型原子炉の概略縦断面図。
【図２】定期点検時における沸騰水型原子炉の状態を示す概略縦断面図。
【図３】図２のＡ部の拡大図であり、従来の研磨装置の一例を示す図。
【図４】第１の実施例における任意形状追従型固定装置を備えた検査・補修装置を示す図。
【図５】第１の実施例における任意形状追従型固定装置を示す図。
【図６】第１の実施例における任意形状追従型固定装置を渦電流探傷検査装置に適用した場合の概念図。
【図７】固定手段として電磁パウダーを用いた任意形状追従型固定装置を示す図。
【図８】第２の実施例における任意形状追従型固定装置を示す図。
【図９】第３の実施例における任意形状追従型固定装置を示す図。
【符号の説明】
【００２８】
１４  研磨装置
１５  チェーンブロック
１８  研磨砥石
１９  研磨駆動部
２２ａ，３３  回転体
２２ｂ，３４  格納容器
２３  渦電流探傷センサ
２４  アクセス装置
２５  渦電流探傷ヘッド
２６  磁粉パウダー
２７  励磁コイル
３５，４２  ピストン
３６  円筒状開口部
３９  水圧駆動装置
４１  円筒状開口部
４３  モータ
４４  回転軸
【図１】
2008082991.tif 000003
【図２】
2008082991.tif 000004
【図３】
2008082991.tif 000005
【図４】
2008082991.tif 000006
【図５】
2008082991.tif 000007
【図６】
2008082991.tif 000008
【図７】
2008082991.tif 000009
【図８】
2008082991.tif 000010
【図９】
2008082991.tif 000011