(57)【要約】【課題】比較的細径の管内径寸法の計測を行うこと。【解決手段】管の内部に挿入される挿入部１と、挿入部１に設けられており管の内部に配置された状態で所定位置から管の内面に至る径方向寸法を計測するセンサ部１１と、挿入部１に設けられておりセンサ部１１を管の径方向に移動させるセンサ部移動機構１２と、を備える。比較的細径の管に挿入できる小型のセンサ部１１において感度が小さい（計測範囲Ｈが狭い）場合であっても、センサ部１１を管の径方向に移動させることにより、十分な範囲の管内径寸法を計測することができる。この結果、比較的細径の管内径寸法の計測を行うことができる。【選択図】図１４
2013040785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管の内部に挿入される挿入部と、
前記挿入部に設けられており前記管の内部に配置された状態で所定位置から前記管の内面に至る径方向寸法を計測するセンサ部と、
前記挿入部に設けられており前記センサ部を前記管の径方向に移動させるセンサ部移動機構と、
を備えることを特徴とする寸法計測装置。
【請求項２】
前記センサ部移動機構は、前記管の径方向への前記センサ部の移動を案内するガイド部と、前記管の軸方向に沿って往復作動する駆動源部と、前記駆動源部の往復作動を前記センサ部の移動方向に変換するリンク部とからなることを特徴とする請求項１に記載の寸法計測装置。
【請求項３】
前記センサ部移動機構は、前記センサ部の移動位置を規定する規定部をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の寸法計測装置。
【請求項４】
前記挿入部の外形の範囲内に前記センサ部および前記センサ部移動機構を配置し、かつ前記挿入部の挿入端に、当該挿入部の外形よりも大きく形成されると共に前記管の内部に挿入可能に形成された先端部を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の寸法計測装置。
【請求項５】
前記挿入部を前記管の内部に配置する支持ロッドを備え、当該支持ロッドを前記管の軸廻りに回転移動させる回転移動機構と、前記支持ロッドを前記管の軸方向に沿って移動させる軸方向移動機構とを前記管の外部に配置してなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の寸法計測装置。
【請求項６】
管の軸方向に亘ってセンサ部を移動させて管内の所定位置から前記管の内面に至る径方向寸法を計測する軸方向計測工程と、前記管の周方向に亘ってセンサ部を移動させて管内の所定位置から前記管の内面に至る径方向寸法を計測する周方向計測工程とを含み、各前記工程によって得られた各径方向寸法から前記管の内面形状を得る寸法計測方法において、
前記軸方向計測工程や前記周方向計測工程について所定位置から前記管の内面に至る径方向寸法が前記センサ部による計測範囲を逸脱した場合、前記センサ部を前記管の径方向に移動させて各前記工程を再び行う再計測工程をさらに含み、当該再計測工程によって得られた前記管の内面形状と、前記軸方向計測工程や前記周方向計測工程によって得られた前記管の内面形状とを組み合わせることを特徴とする寸法計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、原子力容器に設けられた管の内径寸法を計測する寸法計測装置および寸法計測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特許文献１に記載の原子炉容器の管台作業システムでは、原子炉容器の管台内部の保守作業を行うものである。この保守作業のうち、検査において、例えば溶接部に欠陥が検出された場合、切削・補修を行うことになるが、その際、欠陥部分を切削する前、欠陥部分の切削後、切削部分の肉盛溶接後、および肉盛溶接部分の仕上げ加工後に該当部分の内径寸法を計測する。そして、この原子炉容器の管台作業システムにおいて、寸法計測装置（寸法計測ユニット）は、ガイドポストが配設されたフレームと、ガイドポストに沿って移動可能に設けられて管台の内面を撮影する計測用画像取得部と、計測用画像取得部をガイドポストに沿って走行させる走行駆動部と、管台に対する相対位置を検出する位置センサと、計測用画像取得部で撮影する範囲全体を撮影する撮影手段と、フレームに取り付けられた被接続部とを有する（特許文献１：段落００７６および図２０参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１７６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えば、蒸気発生器を２機接続する２ループの原子炉においては、出口管台や入口管台の他に原子炉内に冷却水を注水するための注水配管が接続される注水管台が設けられている。かかる注水管台と注水配管との溶接部においても、保守のために内径寸法を計測する必要が生じる。
【０００５】
しかし、上述した特許文献１の寸法計測装置は、内径がほぼ７４０ｍｍの出口管台や入口管台の内径寸法の計測に適用されるもので、内径がほぼ９２ｍｍや８７ｍｍの注水管台に挿入することはできない。したがって、注水管台のような細径の管に挿入し、その内径寸法を計測することのできる寸法計測装置が切望されている。
【０００６】
本発明は上述した課題を解決するものであり、比較的細径の管内径寸法の計測を行うことのできる寸法計測装置および寸法計測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】
【０００７】
上述の目的を達成するために、本発明の寸法計測装置は、管の内部に挿入される挿入部と、前記挿入部に設けられており前記管の内部に配置された状態で所定位置から前記管の内面に至る径方向寸法を計測するセンサ部と、前記挿入部に設けられており前記センサ部を前記管の径方向に移動させるセンサ部移動機構と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この寸法計測装置によれば、比較的細径の管に挿入できる小型のセンサ部において感度が小さい（計測範囲Ｈが狭い）場合であっても、センサ部を管の径方向に移動させることにより、十分な範囲の管内径寸法を計測することができる。この結果、比較的細径の管内径寸法の計測を行うことができる。
【０００９】
また、本発明の寸法計測装置は、前記センサ部移動機構は、前記管の径方向への前記センサ部の移動を案内するガイド部と、前記管の軸方向に沿って往復作動する駆動源部と、前記駆動源部の往復作動を前記センサ部の移動方向に変換するリンク部とからなることを特徴とする。
【００１０】
この寸法計測装置によれば、駆動源部が管の軸方向に沿って往復作動することから、センサ部を管の径方向に移動させるセンサ部移動機構において、管の径方向への大型化を防ぐことができ、装置の小型化を図ることができる。
【００１１】
また、本発明の寸法計測装置は、前記センサ部移動機構は、前記センサ部の移動位置を規定する規定部をさらに備えることを特徴とする。
【００１２】
この寸法計測装置によれば、センサ部が移動した位置を規定することで、センサ部の移動位置の再現性を向上し、センサ部による計測精度を維持することができる。
【００１３】
また、本発明の寸法計測装置は、前記挿入部の外形の範囲内に前記センサ部および前記センサ部移動機構を配置し、かつ前記挿入部の挿入端に、当該挿入部の外形よりも大きく形成されると共に前記管の内部に挿入可能に形成された先端部を備えることを特徴とする。
【００１４】
この寸法計測装置によれば、寸法計測装置を管に設置する際、挿入部を管に挿入することになるが、挿入部の挿入端に先端部を備えることで、当該先端部によって挿入部自体、または挿入部に設けたセンサ部やセンサ部移動機構などが管の内面に衝突する事態を防ぐことができる。
【００１５】
また、本発明の寸法計測装置は、前記挿入部を前記管の内部に配置する支持ロッドを備え、当該支持ロッドを前記管の軸廻りに回転移動させる回転移動機構と、前記支持ロッドを前記管の軸方向に沿って移動させる軸方向移動機構とを前記管の外部に配置してなることを特徴とする。
【００１６】
この寸法計測装置によれば、回転移動機構によって支持ロッドを管の軸廻りに回転移動させることで挿入部に配置したセンサ部が管の軸廻りに回転移動するので、管の周方向での内面形状が得られる。また、軸方向移動機構によって支持ロッドを管の軸方向に沿って移動させることで挿入部に配置したセンサ部が管の軸方向に沿って移動するので、管の軸方向での内面形状が得られる。そして、これら回転移動機構および軸方向移動機構を管の外部に配置することで、当該機構を管の内部に配置することなく比較的細径の管内径寸法の計測を行うことができる。
【００１７】
上述の目的を達成するために、本発明の寸法計測方法は、管の軸方向に亘ってセンサ部を移動させて管内の所定位置から前記管の内面に至る径方向寸法を計測する軸方向計測工程と、前記管の周方向に亘ってセンサ部を移動させて管内の所定位置から前記管の内面に至る径方向寸法を計測する周方向計測工程とを含み、各前記工程によって得られた各径方向寸法から前記管の内面形状を得る寸法計測方法において、前記軸方向計測工程や前記周方向計測工程について所定位置から前記管の内面に至る径方向寸法が前記センサ部による計測範囲を逸脱した場合、前記センサ部を前記管の径方向に移動させて各前記工程を再び行う再計測工程をさらに含み、当該再計測工程によって得られた前記管の内面形状と、前記軸方向計測工程や前記周方向計測工程によって得られた前記管の内面形状とを組み合わせることを特徴とする。
【００１８】
この寸法計測方法によれば、比較的細径の管に挿入できる小型のセンサ部において感度が小さい（計測範囲Ｈが狭い）場合であっても、センサ部を管の径方向に移動させて再計測工程を行うことにより、十分な範囲の管内径寸法を計測することができる。この結果、比較的細径の管内径寸法の計測を行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、比較的細径の管内径寸法の計測を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、原子力設備の一例を示す概略図である。
【図２】図２は、原子炉容器の横断面図である。
【図３】図３は、注水管台の断面図である。
【図４】図４は、注水管台の切削・補修の説明図である。
【図５】図５は、注水管台の切削・補修の説明図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係る寸法計測装置の一部裁断した側面図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態に係る寸法計測装置の全体斜視図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態に係る寸法計測装置の一部の斜視図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態に係る寸法計測装置の一部の斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態に係る寸法計測装置の制御系のブロック図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態に係る寸法計測装置の動作を示す側面図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態に係る寸法計測装置の動作を示す側面図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態に係る寸法計測装置の動作を示す側面図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態に係る寸法計測装置の動作を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
図３は、注水管台の断面図であり、図４および図５は、注水管台の切削・補修の説明図である。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。具体的には、図４に示すように、溶接部１０１ｇの内面を、注水管台１０１ｅおよび注水配管１０１ｆの内面の一部と共に切削し、切削された切削部Ａに所定合金種の溶接肉盛Ｂを行い、溶接肉盛Ｂを行った部分およびその周囲を仕上げ加工する。また、欠陥が発生するおそれや欠陥が溶接部１０１ｇの内面から深い場所にある場合は、図５に示すように、溶接部１０１ｇの内面を、注水管台１０１ｅおよび注水配管１０１ｆの内面の一部と共に深く切削し、切削された切削部Ａに所定合金種の溶接肉盛Ｂを行い、溶接肉盛Ｂを行った部分およびその周囲を仕上げ加工する。なお、図４に示す浅い切削および肉盛は、注水管台１０１ｅの内面の全周に沿って行う。また、図５に示す深い切削および肉盛は、注水管台１０１ｅの内面の局部または全周に沿って行う。
【００２７】
上記の切削・補修の箇所において、切削前、切削後、溶接後および仕上げ後に、該当部分の内径寸法を計測するため、本実施の形態に係る寸法計測装置が適用される。図６は、本実施の形態に係る寸法計測装置の一部裁断した側面図であり、図７は、本実施の形態に係る寸法計測装置の全体斜視図であり、図８および図９は、本実施の形態に係る寸法計測装置の一部の斜視図である。
【００２８】
寸法計測装置は、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に至る管の内部に挿入されるもので、図６および図７に示すように、管の内部に挿入される挿入部１と、当該挿入部１を管の内部に配置する筒状の支持ロッド２とを有している。
【００２９】
挿入部１は、図６〜図９に示すように、管の内部に挿入されるように、当該管の内径よりも細径に形成され、管の延在方向（軸方向）に沿う軸Ｓ１に延びる板状体をなしている。挿入部１は、センサ部１１と、センサ部移動機構１２と、撮像部１３とを有している。
【００３０】
センサ部１１は、管の内部に配置された状態で所定位置から計測対象物である管の内面に至る径方向寸法を計測するためのものである。センサ部１１は、例えば、発光素子（半導体レーザ）と光位置検出素子（ＰＳＤ：Position  Sensitive  Detector）とを組み合わせてなるもので、半導体レーザの光を投光レンズによって集光して計測対象物（管の内面）に照射し、計測対象物から拡散反射された光線の一部を受光レンズによって光位置検出素子に集光することで所定位置から対象物までの変位量を検出するレーザ変位センサが適用される。
【００３１】
センサ部移動機構１２は、センサ部１１を管の径方向（軸Ｓ１に直行する方向）に移動させるためのものである。センサ部移動機構１２は、ガイド部１２１と、駆動源部１２２と、リンク部１２３と、規定部１２４とを有してなる。
【００３２】
ガイド部１２１は、管の径方向へのセンサ部１１の移動を案内するもので、径方向に長手状に延在するように挿入部１に固定された一対のレール部材１２１ａと、このレール部材１２１ａの長手方向（径方向）に沿って移動可能に設けられた移動部材１２１ｂとを含み構成されている。センサ部１１は、移動部材１２１ｂに固定されており、当該移動部材１２１ｂの移動に伴って径方向に移動可能に設けられている。
【００３３】
駆動源部１２２は、アクチュエータであって、本実施の形態ではエアシリンダが適用されている。この駆動源部１２２は、管の軸方向に沿って往復作動するように挿入部１に設けられている。
【００３４】
リンク部１２３は、駆動源部１２２の作動子と、ガイド部１２１の移動部材１２１ｂとに接続されたもので、駆動源部１２２の軸方向の往復作動を、移動部材１２１ｂ（センサ部１１）の径方向の移動に変換する。
【００３５】
なお、駆動源部１２２の軸方向の往復作動を移動部材１２１ｂ（センサ部１１）の径方向の移動に変換するストロークは、センサ部１１が挿入部１の径方向寸法の範囲とされている。すなわち、センサ部１１の移動は、挿入部１の外形の範囲内であり、挿入部１が管の内部に挿入された状態で、センサ部１１が管の内面に当接することはない。
【００３６】
規定部１２４は、挿入部１に固定されたピン部材であって、移動部材１２１ｂの径方向への移動の一方側と他方側とにそれぞれ設けられている。規定部１２４は、移動部材１２１ｂが径方向に移動した場合に、その一方側と他方側とで当接することで、移動部材１２１ｂ（センサ部１１）の移動位置を規定する。
【００３７】
撮像部１３は、撮像手段である固体撮像素子（ＣＣＤ：Charge  Coupled  Device）と、照明手段である発光ダイオード（ＬＥＤ： Light  Emitting  Diode）とが筒状体に内装されたもので、照明手段で照らす範囲を撮像手段で撮像する。また、本実施の形態の撮像部１３は、筒状体が長手方向を管の軸方向に沿って設けられ、ミラーによって軸方向に交差する方向に照明手段の照射方向および撮像手段の撮像方向が変えられている。この撮像部１３は、センサ部１１において半導体レーザの光を計測対象物（管の内面）に照射する位置を撮像する。
【００３８】
このように、センサ部１１と、センサ部移動機構１２と、撮像部１３とを有する挿入部１は、管の内部に挿入され得る外形に形成されており、その外形の範囲内にセンサ部１１、センサ部移動機構１２および撮像部１３を配置している。そして、挿入部１は、管への挿入の先端である挿入端に、先端部１４が設けられている。先端部１４は、例えば、耐磨耗性、耐衝撃性、耐薬品性などに優れた超高分子ポリエチレンによりなり、挿入部１の外形よりも大きく形成されていると共に、管の内部に挿入可能な大きさに形成されている。
【００３９】
また、挿入部１は、挿入端の軸方向の反対側である後端に固定部１５が設けられている。固定部１５は、筒状に形成され、支持ロッド２の先端を挿入しつつ支持ロッド２に対してネジによって固定される。また、センサ部１１のケーブル１１ａや、センサ部移動機構１２の駆動源部１２２のケーブル（本実施の形態ではエアチューブ）１２２ａや、撮像部１３のケーブル１３ａは、固定部１５の内部に挿通されると共に、筒状の支持ロッド２の内部に挿通される。
【００４０】
支持ロッド２は、上述した先端に固定された挿入部１を管の内部に配置するものである。この支持ロッド２は、図７に示すように、挿入部１が固定される先端から、軸方向の反対側である後端に至る外周面に、ボールスプライン溝２１とボールネジ溝２２とが長手方向に沿って設けられている。ボールスプライン溝２１は、図７では単一で示しているが複数あってもよい。
【００４１】
支持ロッド２は、図６に示すように、挿入部１を管の内部に配置した状態で、後端側が管の外部（原子炉容器１０１の内側）に突出される。この管の外部に突出された支持ロッド２の後端側には、支持ロッド移動部３が設けられている。支持ロッド移動部３は、回転移動機構３１と軸方向移動機構３２とを含み構成されている。
【００４２】
回転移動機構３１は、支持ロッド２を管の軸廻りに回転移動させるものである。回転移動機構３１は、図６および図７に示すように、円筒状の外筒３１１の内部に、円筒状の内筒３１２が内装されている。内筒３１２は、軸Ｓ１の廻りに外筒３１１と相対的に回転可能に設けられている。内筒３１２は、先端側の内部に、支持ロッド２のボールスプライン溝２１と係合するボールスプライン３１３が軸Ｓ１を中心として固定されている。支持ロッド２と内筒３１２とは、ボールスプライン溝２１とボールスプライン３１３との係合によって、軸Ｓ１の延在方向（軸方向）に相対的に移動可能であるが、軸Ｓ１の廻りは回転しない関係とされている。また、内筒３１２は、後端側が外筒３１１の外部に延在しており、当該後端側の外部に軸Ｓ１を中心とした従動歯車３１４が固定されている。この従動歯車３１４は、外筒に固定される回転駆動モータ３１５の出力側に設けられたノンバックラッシギアからなる駆動歯車（図示せず）が噛み合っている。
【００４３】
なお、外筒３１１は、その外面に突出するフランジ３１１ａが設けられている。そして、外筒３１１は、図６に示すように、管の外部において、原子炉容器１０１の内側に気中作業環境を構成する有底筒状のプラットフォーム（特開２０１１−１７６７０号公報のプラットフォームに相当）１０６に固定される。具体的に、プラットフォーム１０６は、筒状の側壁に、管に通じる円形の窓穴１０６ａが設けられており、この窓穴１０６ａに取付基部１０７が固定されている。取付基部１０７は、円筒状に形成され、窓穴１０６ａに挿入された状態でプラットフォーム１０６内に配置される端部の外周に突出するフランジ１０７ａが設けられている。この取付基部１０７は、窓穴１０６ａに対し、円筒状の中心を管の軸に合わせて固定される。外筒３１１は、この取付基部１０７に挿通されて取付基部１０７のフランジ１０７ａに対してフランジ３１１ａが固定されることで、支持ロッド２の軸Ｓ１を管の軸に合わせて取り付けられることになる。
【００４４】
このように構成される回転移動機構３１は、回転駆動モータ３１５によって従動歯車３１４が回転すると、従動歯車３１４と共に内筒３１２およびボールスプライン３１３が軸Ｓ１の廻りに回転する。すると、ボールスプライン３１３に対してボールスプライン溝２１が係合する支持ロッド２が軸Ｓ１の廻りに回転することになる。このため、支持ロッド２の先端に固定されている挿入部１が軸Ｓ１の廻りに回転する。この結果、挿入部１に設けられたセンサ部１１が軸Ｓ１の廻りに回転し、管の周方向における径方向寸法が計測される。
【００４５】
軸方向移動機構３２は、支持ロッド２を管の軸方向に沿って移動させるものである。軸方向移動機構３２は、図６および図７に示すように、内筒３１２の内部において、支持ロッド２を挿通しつつ、当該支持ロッド２のボールネジ溝２２と係合するボールネジナット３２１が設けられている。ボールネジナット３２１は、その後端に、軸Ｓ１を中心とした従動歯車３２２が固定されている。この従動歯車３２２は、内筒３１２に固定される軸方向駆動モータ３２３の出力側に設けられたノンバックラッシギアからなる駆動歯車（図示せず）が噛み合っている。また、軸方向移動機構３２は、回転移動機構３１のボールスプライン３１３をその構成に含んでいる。
【００４６】
このように構成される軸方向移動機構３２は、軸方向駆動モータ３２３によって従動歯車３２２が回転すると、従動歯車３２２と共にボールネジナット３２１が軸Ｓ１の廻りに回転する。すると、ボールネジナット３２１に対してボールネジ溝２２が係合し、かつボールスプライン３１３に対してボールスプライン溝２１が係合する支持ロッド２が、ボールスプライン３１３によって軸Ｓ１の廻りの回転を規制されつつ、ボールネジナット３２１へのボールネジ溝２２の係合によって軸方向に移動する。この結果、挿入部１に設けられたセンサ部１１が軸方向に移動し、管の軸方向における径方向寸法が計測される。なお、軸方向移動機構３２は、回転移動機構３１によって内筒３１２の回転に伴って共に回転する。
【００４７】
図１０は、本実施の形態に係る寸法計測装置の制御系のブロック図である。上述した寸法計測装置は、センサ部１１、センサ部移動機構１２の駆動源部１２２（本実施の形態では駆動源部１２２へのエア供給部）、撮像部１３、回転移動機構３１の回転駆動モータ３１５、および軸方向移動機構３２の軸方向駆動モータ３２３が、制御部４に接続されている。
【００４８】
制御部４は、マイコンなどで構成され、記憶部４１および演算部４２が接続されている。記憶部４１は、ＲＡＭやＲＯＭなどから構成され、プログラムやデータが格納されている。記憶部４１に格納されるデータは、回転駆動モータ３１５の駆動に伴う支持ロッド２の回転角度（センサ部１１の周方向位置）のデータや、軸方向駆動モータ３２３の駆動に伴う支持ロッド２の軸方向移動量（センサ部１１の軸方向位置）のデータや、駆動源部１２２の駆動によるセンサ部１１の径方向位置のデータがある。また、演算部４２は、センサ部１１によって検出した変位量（寸法データ）に基づいて管の径方向寸法を演算する。また、図には明示しないが、制御部４は、表示手段が接続されて、演算部４２による径方向寸法の演算結果を表示することが可能である。
【００４９】
具体的に、制御部４による寸法計測装置の動作を説明する。図１１〜図１４は、本実施の形態に係る寸法計測装置の動作を示す側面図である。この寸法計測装置の動作は、対象の管（例えば、注水管台１０１ｅおよび注水配管１０１ｆの溶接部１０１ｇ）の検査を行い、当該管に欠陥が発生するおそれや欠陥が発生した場合に、管の内径寸法を計測するためのものである。この場合、図６に示すように、対象の管に寸法計測装置を設置する。この際、先端部１４は、挿入部１や、センサ部１１や、センサ部移動機構１２や、撮像部１３などの構成よりも外形が大きく、管への挿入部１の挿入において、先端部１４が管の内面に接触することで前記構成を管の内面に接触させずに管の内部に案内することが可能である。
【００５０】
まず、図１１に示すように、補修に先立ち、切削する前の管の内径寸法を計測する。ここでは、センサ部１１を管の内面から離隔する方向（管の中心側）に径方向に移動させ、管の内面を含む計測範囲Ｈとする。そして、回転移動機構３１の回転駆動モータ３１５、および軸方向移動機構３２の軸方向駆動モータ３２３を駆動し、挿入部１と共にセンサ部１１を軸Ｓ１の廻りに回転移動させると共に、挿入部１と共にセンサ部１１を軸Ｓ１に沿う軸方向に移動させて管の内径寸法を計測する。センサ部１１によって検出する内径寸法は、軸Ｓ１の廻りに所定角度間隔で数カ所、軸Ｓ１に沿う軸方向で所定寸法間隔で数カ所を検出する。
【００５１】
次に、図１２に示すように、切削した後の管の内径寸法を計測する。この場合の切削は、溶接部１０１ｇの内面全周を、注水管台１０１ｅおよび注水配管１０１ｆの内面の一部と共に比較的浅く切削している。ここでは、センサ部１１を管の内面から離隔する方向（管の中心側）に径方向に移動させ、管の内面を含む計測範囲Ｈとする。そして、回転移動機構３１の回転駆動モータ３１５、および軸方向移動機構３２の軸方向駆動モータ３２３を駆動し、挿入部１と共にセンサ部１１を軸Ｓ１の廻りに回転移動させると共に、挿入部１と共にセンサ部１１を軸Ｓ１に沿う軸方向に移動させて管の内径寸法を計測する。センサ部１１によって検出する内径寸法は、上述と同様に、軸Ｓ１の廻りに所定角度間隔で数カ所、軸Ｓ１に沿う軸方向で所定寸法間隔で数カ所を検出する。
【００５２】
次に、図１２に示すように、肉盛溶接した後（図１２に破線で示す）の管の内径寸法を計測する。ここでは、センサ部１１を管の内面から離隔する方向（管の中心側）に径方向に移動させ、管の内面を含む計測範囲Ｈとする。そして、回転移動機構３１の回転駆動モータ３１５、および軸方向移動機構３２の軸方向駆動モータ３２３を駆動し、挿入部１と共にセンサ部１１を軸Ｓ１の廻りに回転移動させると共に、挿入部１と共にセンサ部１１を軸Ｓ１に沿う軸方向に移動させて管の内径寸法を計測する。センサ部１１によって検出する内径寸法は、上述と同様に、軸Ｓ１の廻りに所定角度間隔で数カ所、軸Ｓ１に沿う軸方向で所定寸法間隔で数カ所を検出する。また、肉盛溶接部分を仕上げ加工した後においても、同様に内径寸法を計測する。
【００５３】
このように、管の補修において、欠陥部分を切削する前、欠陥部分の切削後、切削部分の肉盛溶接後、および肉盛溶接部分の仕上げ加工後に該当部分の内径寸法を寸法計測装置によって計測することでそれぞれの状態での管の内面形状を得る。これにより、得られた管の内面形状に基づいて切削や、肉盛溶接や、仕上げ加工を行うことができ、仕上げ加工後の管の内面形状を確認することができる。
【００５４】
また、欠陥が発生するおそれや欠陥が溶接部１０１ｇの内面から深い場所にある場合は（図５参照）、欠陥部分を切削する前、切削部分の肉盛溶接後、および肉盛溶接部分の仕上げ加工後については、上述と同様に該当部分の内径寸法を寸法計測装置によって計測する。
【００５５】
そして、欠陥部分の切削後については、図１３に示すように、センサ部１１を管の内面から離隔する方向（管の中心側）に径方向に移動させた状態であると、所定位置から管の内面に至る径方向寸法がセンサ部１１による計測範囲Ｈを逸脱する部分が生じることになるため、切削後の深さに対応して内径寸法を計測することができない。これは、内径寸法を計測できない部分からセンサ部１１の検出信号が得られなくなることで判断することができる。このような場合、図１３に示すように、一旦、センサ部１１を管の内面から離隔する方向（管の中心側）に径方向に移動させた状態で計測を行い、センサ部１１の検出信号が得られなったときに、図１４に示すように、センサ部１１を管の内面に近づく方向（管の内面側）に径方向に移動させ、計測範囲Ｈを径方向にスライド移動させる。そして、再計測として、回転移動機構３１の回転駆動モータ３１５、および軸方向移動機構３２の軸方向駆動モータ３２３を駆動し、挿入部１と共にセンサ部１１を軸Ｓ１の廻りに回転移動させると共に、挿入部１と共にセンサ部１１を軸Ｓ１に沿う軸方向に移動させて管の内径寸法を計測する。センサ部１１によって検出する内径寸法は、軸Ｓ１の廻りに所定角度間隔で数カ所、軸Ｓ１に沿う軸方向で所定寸法間隔で数カ所を検出する。そして、再計測によって得られた管の内面形状と、それ以前の計測によって得られた管の内面形状とを組み合わせる。なお、この場合、センサ部１１を管の内面から離隔する方向（管の中心側）に径方向に移動させた状態の計測範囲Ｈと、センサ部１１を管の内面に近づく方向（管の内面側）に径方向に移動させた状態の計測範囲Ｈとを一部重複させることで、各内面形状を組み合わせることができる。
【００５６】
このように、欠陥が発生するおそれや欠陥が溶接部１０１ｇの内面から深い場所にある場合であっても、管の内面形状を得ることができる。
【００５７】
上述したように、本実施の形態の寸法計測装置は、管の内部に挿入される挿入部１と、挿入部１に設けられており管の内部に配置された状態で所定位置から管の内面に至る径方向寸法を計測するセンサ部１１と、挿入部１に設けられておりセンサ部１１を管の径方向に移動させるセンサ部移動機構１２とを備える。
【００５８】
この寸法計測装置によれば、比較的細径の管に挿入できる小型のセンサ部１１において感度が小さい（計測範囲Ｈが狭い）場合であっても、センサ部１１を管の径方向に移動させることにより、十分な範囲の管内径寸法を計測することが可能である。この結果、比較的細径の管内径寸法の計測を行うことが可能になる。
【００５９】
また、本実施の形態の寸法計測装置では、センサ部移動機構１２は、管の径方向へのセンサ部１１の移動を案内するガイド部１２１と、管の軸方向に沿って往復作動する駆動源部１２２と、駆動源部１２２の往復作動をセンサ部１１の移動方向に変換するリンク部１２３とからなる。
【００６０】
この寸法計測装置によれば、駆動源部１２２が管の軸方向に沿って往復作動することから、センサ部１１を管の径方向に移動させるセンサ部移動機構１２において、管の径方向への大型化を防ぐことができ、装置の小型化を図ることが可能になる。
【００６１】
また、本実施の形態の寸法計測装置では、センサ部移動機構１２は、センサ部１１の移動位置を規定する規定部１２４をさらに備える。
【００６２】
この寸法計測装置によれば、センサ部１１が移動した位置を規定することで、センサ部１１の移動位置の再現性を向上し、センサ部１１による計測精度を維持することが可能になる。
【００６３】
また、本実施の形態の寸法計測装置は、挿入部１の外形の範囲内にセンサ部１１およびセンサ部移動機構１２を配置し、かつ挿入部１の挿入端に、当該挿入部１の外形よりも大きく形成されると共に管の内部に挿入可能に形成された先端部１４を備える。
【００６４】
この寸法計測装置によれば、寸法計測装置を管に設置する際、挿入部１を管に挿入することになるが、挿入部１の挿入端に先端部１４を備えることで、当該先端部１４によって挿入部１自体、または挿入部１に設けたセンサ部１１やセンサ部移動機構１２などが管の内面に衝突する事態を防ぐことが可能になる。
【００６５】
また、本実施の形態の寸法計測装置は、挿入部１を管の内部に配置する支持ロッド２を備え、当該支持ロッド２を管の軸廻りに回転移動させる回転移動機構３１と、支持ロッド２を管の軸方向に沿って移動させる軸方向移動機構３２とを管の外部に配置してなる。
【００６６】
この寸法計測装置によれば、回転移動機構３１によって支持ロッド２を管の軸廻りに回転移動させることで挿入部１に配置したセンサ部１１が管の軸廻りに回転移動するので、管の周方向での内面形状が得られる。また、軸方向移動機構３２によって支持ロッド２を管の軸方向に沿って移動させることで挿入部１に配置したセンサ部１１が管の軸方向に沿って移動するので、管の軸方向での内面形状が得られる。そして、これら回転移動機構３１および軸方向移動機構３２を管の外部に配置することで、当該機構を管の内部に配置することなく比較的細径の管内径寸法の計測を行うことが可能になる。
【００６７】
また、本実施の形態の寸法計測方法は、管の軸方向に亘ってセンサ部１１を移動させて管内の所定位置から管の内面に至る径方向寸法を計測する軸方向計測工程と、管の周方向に亘ってセンサ部１１を移動させて管内の所定位置から管の内面に至る径方向寸法を計測する周方向計測工程とを含み、各工程によって得られた各径方向寸法から管の内面形状を得る寸法計測方法において、軸方向計測工程や周方向計測工程について所定位置から管の内面に至る径方向寸法がセンサ部１１による計測範囲を逸脱した場合、センサ部１１を管の径方向に移動させて各前記工程を再び行う再計測工程をさらに含み、当該再計測工程によって得られた管の内面形状と、軸方向計測工程や周方向計測工程によって得られた管の内面形状とを組み合わせる。
【００６８】
この寸法計測方法によれば、比較的細径の管に挿入できる小型のセンサ部１１において感度が小さい（計測範囲Ｈが狭い）場合であっても、センサ部１１を管の径方向に移動させて再計測工程を行うことにより、十分な範囲の管内径寸法を計測することが可能である。この結果、比較的細径の管内径寸法の計測を行うことが可能になる。
【符号の説明】
【００６９】
１  挿入部
１１  センサ部
１２  センサ部移動機構
１２１  ガイド部
１２１ａ  レール部材
１２１ｂ  移動部材
１２２  駆動源部
１２３  リンク部
１２４  規定部
１３  撮像部
１４  先端部
１５  固定部
２  支持ロッド
２１  ボールスプライン溝
２２  ボールネジ溝
３  支持ロッド移動部
３１  回転移動機構
３１１  外筒
３１１ａ  フランジ
３１２  内筒
３１３  ボールスプライン
３１４  従動歯車
３１５  回転駆動モータ
３２  軸方向移動機構
３２１  ボールネジナット
３２２  従動歯車
３２３  軸方向駆動モータ
４  制御部
４１  記憶部
４２  演算部
【図１】
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【図２】
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【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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