JPH0129261B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、原子力発電所の原子炉圧力容器、配
管およびノズル部の探傷を行う遠隔自動超音波探
傷装置のガイドレールに関する。

原子力発電所、例えば沸騰水型原子力発電所の
原子炉圧力容器、配管およびこれらの接続部であ
るノズル部等を定期的に超音波探傷することが規
定されている。わが国の場合も米国のASMEコ
ードに準じて規定されている。これらの場所を超
音波探傷する場合は、従来から手作業を主体にし
た探傷が行われていたが、放射線被曝及びデータ
の再現性等に問題があつた。このため、遠隔自動
超音波探傷装置の要求がある。特に現場に取り付
ける探触子駆動装置は、走査精度、重量、大き
さ、汎用性、着脱時間等の機能面から厳しい制限
条件がある。特にノズル部の探傷面の形状が複雑
であるため駆動装置には、多種類の走査ができる
機能が要求される。

第１図に示すように、原子炉圧力容器１に取付
けられるノズル部２は、継手部３を介して配管４
に接続される。原子炉圧力容器１、ノズル部２、
継手部３および配管４は、溶接部７，８および９
にて接続される。ノズル部２付近の探傷個所とし
ては、溶接部７，８，９と内面曲率部１４が一般
的である。特に内面曲率部１４の場合は、円周部
１２、曲率部１１および原子炉圧力容器壁１０の
ように形状が非常に複雑なため、探傷面が大幅に
変化する。

このような原子炉圧力容器ノズル部の探触子駆
動装置としては、特開昭51−95887が知られてい
る。第２図はその基本構成を示したもので、ノズ
ル部２に設置されたガイドレール２２に駆動装置
２１を取り付ける。駆動装置２１は、ガイドレー
ル２２に従つて周方向に動くことができる。駆動
装置２１の両側にアーム２５および２６がそれぞ
れ設けられ、アーム２５および２６には探触子２
３および２４が取り付けられる。探触子２３およ
び２４は、アーム２５および２６に設けられるネ
ジの回転によつて軸方向に走行される。探触子２
４は、溶接部７と内面曲率部１４の探傷を行う。
また、探触子２３によつて溶接部８の探傷が行わ
れる。この他、溶接部９を探傷する場合は、配管
の探傷を行う他の配管用探触子駆動装置が別に設
置される。

ノズル部周辺の探傷をする他の探触子駆動装置
としては、第３図及び第４図に示したものがあ
る。第３図は、溶接部７とノズル部２の内面曲率
部１４を探傷する場合の例で、アーム２６に沿つ
て探触子２４を走行させることができる。ここ
で、アーム２６とアーム２５との角度は、角度調
整器２７によつて調整され、探触子２４を常に探
傷面に押し付けることができる。探触子２４は、
駆動装置２１がガイドレール２２に従つて動くこ
とにより、アーム２６および２５とともに周方向
に走行することができる。第４図は、同じ装置を
使つてノズル部２の配管側から内面曲率部１４を
探傷する場合の例であるが、アーム２５を配管側
に摺動させるとともに角度調整器２７によつてア
ーム２６の角度を水平にすることにより、ノズル
部２の配管側の探傷面に探触子２４を移動させる
ことができる。探触子２４は、アーム２６上を走
行することによつて軸方向の走査と駆動装置２１
がガイドレール２２に従つて動き周方向の走査を
することができる。

これらの装置の欠点としては、次のようなこと
がある。

ノズル部２近傍は遮へい体５および保温壁１５
があるため駆動装置２１の取り付け空間が狭いた
め、駆動装置２１の大きさが取り付け作業時間に
大きな影響を及ぼす。このため、駆動装置２１の
大きさ、特にアームの長さを短くする必要がある
が、探傷位置と駆動装置２１の取り付け位置との
関係からアームの長さを短くすることができず、
一定の長さを必要としていた。このことは取り付
け作業時間だけでなく、駆動装置を取り付け現場
まで運搬する場合も、格納容器内が多数の配管群
や各種構造材のため狭い空間であり、しかも階層
構造になつているため梯子等の登り降りが必要で
あるなどひじように不便である。

本発明の目的は、管体に対する走査及びクラン
プが作業者の大幅なる被爆を避けて実施できるガ
イドレールを提供することにある。

上記目的を達成する本発明の構成は、管体の外
周に同心的に装着する環状ガイドレールの内面
に、前記管体の外周に接触させて前記環状ガイド
レールへ転動面を前記管体の軸方向に向けて回転
自在に装着したローラと、前記環状ガイドレール
に取付けられて前記ローラを回転駆動する走査駆
動モータと、前記環状ガイドレールに取付けられ
て前記管体の外周方向に進退運動自在な爪と、前
記環状ガイドレールに取付けられたクランプ駆動
用モータと、前記クランプ駆動用モータと前記爪
との間に設けられて前記クランプ駆動用モータの
回転力を前記爪の進退運動に変換する運動変換機
構とから成るガイドレールであつて、前記環状ガ
イドレールに取付けられた前記ローラを走行駆動
モータで回転駆動することにより前記管の軸方向
へ前記環状ガイドレールを走査し、任意の走査位
置において前記クランプ駆動用モータの回転力を
前記運動変換機構を介して前記爪に伝えて前記爪
を前記管の外周へ進出させ前記爪を前記管の外周
に押し当てることにより前記環状ガイドレールを
前記管にクランプすることができるものである。

本発明の好適な一実施例を第５図に基づいて説
明する。遠隔自動超音波探傷装置は、配管等の被
検体１３に取付けられるガイドレール２２および
そのガイドレール２２に沿つて移動する探触子駆
動装置を有している。探触子駆動装置は、ガイド
レール２２に沿つて移動する本体４６、本体４６
に取付けられてアーム３２，３４および３６から
なる伸縮アーム、探触子２３からなる。

ガイドレール２２の詳細構造を第６図に示す。
ガイドレール２２は、複数のブロツクを連結して
構成される。

ブロツク９０および９１の連結のし方は以下の
通りである。ブロツク９１に付属した変形ピン８
４の半円の断面をもつ部分が、ブロツク９０に設
けられた一部の側面が開口した変形穴８５に、変
形穴８５の開口した側面の部分から挿入される。
その後、変形ピン８４を押すことにより、変形穴
８５の開口部に変形ピン８４の真円の断面をもつ
部分が挿入されるため、ブロツク９０とブロツク
９１とを連結することができる。このようにして
各ブロツクをピンと穴によつて組合せることによ
り円形のガイドレール２２にすることができる。
この組まれるブロツクの数は、被検体１３の直径
によつて異なるが、被検体１３の寸法は数段階に
限定されているため、予めブロツクの個数または
長さを決めることができる。

ブロツクには、被検体（配管）１３上をその軸
方向に走行するためのドライブモータを内蔵した
ローラ８０およびバランスを取るためのローラ８
１を有するブロツク９２と、バランスのための２
個のローラ８３およびクランプするための爪８１
を有するブロツク９３の２種類がある。クランプ
するための爪８１は、ブロツク９３内に内蔵され
たモータによつて駆動する。また、各ブロツクに
は、探触子駆動装置を取り付けるためのベルト止
め具８８と抱き込みローラが入るための段差８９
とが設けられる。

ローラ８０および爪８１のドライブモータはそ
れぞれ個々に設けられ、モータは各ブロツクごと
の電圧端子８６に接続される。また、電圧端子８
６は、ブロツク表面の摺動板８７に接続され、探
触子駆動装置のブラシによつて電圧をうける。こ
のため、摺動板８７のどの位置でブラシと接触し
ても各々のブロツクに電圧が印加されるように電
圧端子８６によつて接続される。摺動板８７およ
び電圧端子８６は２系統に分かれており、ローラ
８０と爪８１のモータにそれぞれ接続している。
このため、探触子駆動装置に付属している２系統
のブラシに与える電圧の切り換えによつて走行と
クランプとを選択することができる。

ローラ８０、ローラ８２およびローラ８３は各
各がスプリングによつて被検体側に押し出される
ようになつており、被検体の直径誤差やテーパー
状の勾配が有つても走行できるようになつてい
る。

第７図に基づいて爪８１の出入機構を詳細に説
明する。ブロツク９３に取り付けられたモータ９
８の回転力をウオーム９６、ウオーム歯車９７に
伝えてネジ軸１１１を回転させ、爪８１を押出し
て被検体１３に接触させる。このようにしてガイ
ドレール２２が被検体１３にクランプされる。モ
ータ９８を逆回転させることによつて爪８１をブ
ロツク９３の方向に移動させ、ガイドレール２２
のクランプを外す。他方、ブロツク９３にはスプ
リング９４の付いたスプリング軸９５があり、ス
プリング９４の反力を台車１００に与えることに
よつて、これに連結したローラ８３に揺動させる
ことができる。

第８図は駆動するためのローラ８０の詳細図で
あるが、ブロツク９２にスプリングを介してロー
ラーケース１０２が取り付けられる。モータ軸１
１３をストツパー１０１で固定することにより、
モータ１１２の回転によつてモータ１１２の外筒
が回転する。この外筒の周囲にスリーブ１０５お
よびタイヤ１０４が同心円状に取付けられる。タ
イヤ１０４は、被検体１３に接している。このた
め、モータ１１２の外筒が回転すると、ガイドレ
ール２２は被検体１３の軸方向に移動する。この
他、リード線１０６Ｃで与えられた電圧は、ブラ
シ１０７、電極１０８を介してリード線１０６
Ａ，１０６Ｂからモータ１１２に送られる。さら
に、回転を円滑にするためのベアリング１０３
Ａ，１０３Ｂ並びにタイヤ１０４には溝１１０が
ある。

ガイドレール２２は、遮へい体５の扉の外で被
検体１３である配管に取付けられる。その後、モ
ータ１１２を駆動することによつて前述したよう
にガイドレールを被検体１３の軸方向に、ノズル
部２付近まで移動させる。所定の位置に到達した
時、モータ９８を駆動させ、爪８１によつてガイ
ドレール２２を被検体１３にクランプする。ガイ
ドレール２２が被検体１３に沿つてノズル部２近
傍まで走行した場合、人間がいないためにガイド
レール２２に装荷された探触子駆動装置の周方向
の位置がわからなくなる。特に取り付ける場合に
周方向の位置を定めてもガイドレール２２の軸方
向の走行時にずれる可能性がある。このため、ガ
イドレール２２が周方向のずれた位置にクランプ
されても、探触子駆動装置が重力によつて傾き角
度を検出できるセンサーを内蔵しているため、そ
の信号に応じて探触子駆動装置をガイドレール２
２に沿つて周方向の特定位置（例えば真上）まで
走行させ、その位置を周方向の基点とすることが
できる。

その後、探触子駆動装置を操作して所定位置の
超音波探傷を行なう。

探触子駆動装置の概要を第５図により説明す
る。探触子２３は、アーム２３の先端部に設けら
れており、本体４６に設けられる伸縮可能なアー
ム３４とそれに取付けられる伸縮可能なアーム３
２によつて被検体１３の軸方向に移動することが
できる。このため、探触子駆動装置の運搬時及び
取り付け時のような場合は、伸縮アーム３４，３
２を縮めた状態にすることにより小型にすること
ができる。

ボツクス３５に内蔵されたモータによつてボー
ルスクリユー４２を回転させ、ボツクス３５に固
定されたアーム３６を本体４６側に移動させるこ
とができる。アーム３６は本体４６の反対側に貫
通しており、アーム３６Ｂの部分を探触子２３側
に伸ばすことができる。また、同じモータによつ
て２本のアーム３４と一体となつたボールスクリ
ユー（図示せず）を回転させることにより、アー
ム３６Ｂ内からアーム３４を伸ばすことができ
る。このように１個のモータを動かすことによ
り、アーム３４と一体となつたボールスクリユー
およびボールスクリユー４２の両者をボツクス３
５内のウオーム歯車を介して同時に回転させ、ア
ーム３６Ｂとアーム３４を同時に伸ばすことがで
きる。

アーム３２は、アーム３４に設けられる角度調
整器３３に回転可能に取付けられるボツクス３９
に設けられる。アーム３２は、コイル状になつて
ボツクス３９に収納されている等間隔の穴のある
うず巻ばねを凸起物のあるボビンをモータで回転
させることにより、ボビンの凸起物がうず巻ばね
の穴を順次移動し、アーム３２を伸ばすことがで
きる。逆にアーム３２を短くする場合は、モータ
に逆回転を与えることにより行う。なお、アーム
３２に強度をもたせるため、うず巻ばねを複数に
し、かつ、その並べる方向を異なるように配置す
ることが有効である。

探触子２３は、走行に伴つて回転する輪体、こ
の輪体の動きとは別に超音波振動子の入射角を連
続的あるいは断続的に変化させるための機構、モ
ータを輪体内部に包含している。モータ４１の回
転をリング３１に内蔵したウオームおよび探触子
２３と一体となつたウオーム歯車４３に伝えるこ
とにより、探触子２３をリング３１に沿つて旋回
させることができる。

探触子２３の進行方向先端には、接触媒質を供
給するための回転体３０がある。回転体３０の内
部に供給される接触媒質は、スポンジ状の回転体
３０を通してその表面に出てくる。表面に出てき
た接触媒質は、アーム３２等の伸縮によつて回転
体３０が被検体１３表面に沿つて回転することに
より、被検体１３表面に付着する。この接触媒質
は、回転体３０の後を回転しながら走行してくる
探触子２３によつて押え込まれる形になる。この
結果、探触子２３と被検体１３の間に接触媒質を
介在させることができる。探触子２３の走行は一
方向に限定されないため、回転体３０と同じもの
が探触子２３の反対側にも付属される。

以上のように探触子２３の軸方向の走行はアー
ム３２、アーム３４及びアーム３６Ｂのそれぞれ
によつて行う。

周方向の走査は、ガイドレール２２に取り付け
られた本体４６をモータ４４の駆動によりガイド
レール２２に取付けられたベルト３８を回転させ
ることによつて移動する。被検体１３と接する回
転ローラ３７が本体４６に設けられる。本体４６
はガイドレール２２に固定されたベルト３８によ
つて取り付けられ、かつ、それに従つて走行する
が、ベルト３８の切断の場合においても脱落しな
いためのガイドレール２２への抱き込み機構が設
けられる。さらに、本体４６には各種モータの動
力線及び位置信号等を送るためのケーブル４０が
接続される。回転ローラ３７は、ガイドレール２
２が軸方向に走行する場合、本体４６と共に押し
上げられ、被検体１３の面から離れるようになつ
ている。

第９図は、ノズル部の圧力容器壁側を探傷する
場合に探触子２３を取付けたアーム３２とアーム
３４とを一定の角度で曲げた状態を示したもので
ある。モータとウオーム歯車とを内蔵した角度調
整器３３と、探触子２３の近傍に設置され被検体
１３との接触圧力を検出するための圧力センサー
とによつてアーム３４とアーム３２との角度を調
整することができるとともに探触子２３の接触圧
力を一定に制御することができる。

本発明の上述実施例によるガイドレールを使用
することにより、次のような効果が得られる。

低レベルの放射能領域で探触子駆動装置を装荷
したガイドレールを取り付け、高レベルの放射能
領域まで遠隔で自動的に走行させるとともに、自
動的にクランプして探傷できるようになつたた
め、作業者が完全に高レベル放射能領域に入らな
くともよくなる。この結果、作業者の放射能被曝
を大幅に低減できる。

本発明の走行ガイドレールは、ブロツクに分散
できる方式としたが、これに限定されるものでな
く一体のもので円形状を構成したガイドレールに
走行及びクランプのための機構を取り付けること
もでき、何んら問題なく使用することができる。
また、ベルトによる駆動装置の取り付け及び走行
方式としたが、第３図に示す従来のガイドレール
のように、本発明のガイドレール外周にラツクを
設け、しかも本体４６に抱き込み機構を取り付け
てもよい。

走行ローラの駆動方式及び構成、爪の駆動方式
に限定されるものではない。

走行ローラと爪を別のブロツクにしたが、同じ
ブロツクに配置しても何んら問題ではない。

本発明のガイドレールは、超音波探傷装置に限
定されるものでなく、例えば、溶接装置等に利用
することもできる。

以上のように、本発明によれば、ガイドレール
の管軸方向への走査と管へのクランプとがモータ
駆動により容易に行えるから、作業場が放射線環
境下でも作業者の大幅なる被爆を避けて走査とク
ランプ作業とが実施できるガイドレールを提供す
ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は原子炉圧力容器のノズル部付近の構造
図、第２図は従来使われていた探触子駆動装置を
ノズル部に取り付けた場合の動作説明図、第３
図、第４図は同じく従来の他の探触子駆動装置の
取り付け状態とその動作を示した説明図、第５図
は本発明の一実施例を適用した遠隔自動超音波探
傷装置の斜視図、第６図は第５図に示すガイドレ
ールの斜視図、第７図はガイドレールに設けられ
るクランプするための爪の出入機構の詳細図、第
８図はガイドリングに設けられるローラの詳細
図、第９図は第５図のアーム先端部を示し、か
つ、アームを曲げた状態を説明するための図であ
る。 ８０…ローラ、８１…爪、８２…ローラ、８３
…ローラ、８４…変形ピン、８５…変形穴、８６
…接続端子、８７…摺動板、９０…ブロツク、９
１…ブロツク、９２…ブロツク、９３…ブロツ
ク、９４…スプリング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 管体の外周に同心的に装着する環状ガイドレ
   ールの内面に、前記管体の外周に接触させて前記
   環状ガイドレールへ転動面を前記管体の軸方向に
   向けて回転自在に装着したローラと、前記環状ガ
   イドレールに取付けられて前記ローラを回転駆動
   する走行駆動モータと、前記環状ガイドレールに
   取付けられて前記管体の外周方向に進退運動自在
   な爪と、前記環状ガイドレールに取付けられたク
   ランプ駆動用モータと、前記クランプ駆動用モー
   タと前記爪との間に設けられて前記クランプ駆動
   用モータの回転力を前記爪の進退運動に変換する
   運動変換機構とから成るガイドレール。