JPH0243672Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、蒸気発生器等に設置されるマニピユ
レータの位置決め装置に関するものである。

［従来の技術］ 例えば原子力発電所の蒸気発生器は、その信頼
性向上の観点から定期点検等において種々の検査
が実施されている。こうした蒸気発生器の水室は
複数の細管が挿置される管板で区画された半球状
で、前記細管入口部よりアクセスする作業では前
記水室よりアクセスするが、水室内は放射線雰囲
気であるため、その作業には遠隔装置（マニピユ
レータ）が必要となる。

［考案が解決しようとする課題］ しかしながら、従来のマニピユレータはその工
具等の位置決めに利用される位置決め軸を、管板
の孔に挿着することにより行なう方式、つまり管
板の孔を基準として行なう方式であるため、その
挿着に労力を要し、さらに例えば管板の孔が盲プ
ラグ等で施された場合、極めて使用性が制限され
る等の問題があつた。

本考案は上記事情に鑑みてなされたもので、位
置決め軸（クランプ軸）の位置決めを簡単に行な
うことが可能なマニピユレータの位置決め装置を
提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段と作用］ 本考案の骨子は以下に列記する点にある。

極座標型のマニピユレータの先端に、位置確
認のためのフアイバースコープとIVTVカメラ
とを有し、かつこの位置誤差を入力補正可能な
制御回路を備えることによつて、自在な位置補
正を可能にした。

ITVカメラによる画像を画像解析装置に入
力し、その中心のずれ量及び大きさを測定解析
することによつて、水平、垂直方向の誤差量を
測定可能とし、ひいては正確な位置決め情報を
目標位置から直接知ることができる。

前記で求めた値を利用して所要な軸位置と
の対応を図ることを可能にした計算機構を付設
することによつて、正確な自動位置決めを可能
にした。

［実施例］ 以下、本考案の実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図は例えば加圧水型原子炉で加熱された加
圧水（一次側水）と熱交換を行ない２次側水を蒸
気化する熱交換器の一種である蒸気発生器を示す
斜視図である。図中の１は円筒シエルで、この下
部は半球状の水室２が形成されている。この水室
２は多数の細管孔７を有する管板３と隔壁５で仕
切られている。また、前記円筒シエル１内には前
記管板３に支持されたＵ字形の細管群４が配設さ
れており、この細管群４には一次側水が流れる。
なお、図中の６は後記する固定架台装置の固定は
りが挿入されるマンホールである。

上記第１図図示の蒸気発生器の管板３下の水室
２には第２図に示す如く固定架台に取付けられた
マニピユレータが設置されている。

図中１５は固定架台であり、この固定架台１５
は外部から水室２のマンホール６を通して該水室
２内に挿置された固定はり２１を備えている。こ
の固定はり２１の先端には固着台１６があり、該
固着台１６にはカムロツクレバー３４をを介して
走査用マニピユレータの下部板が固定されてい
る。

前記固体架台１５の固定はり２１は第２図に示
す如く固定ねじ１１でマンホール６付近に固着さ
れた固定板１７により支持されている。この固定
ねじ１１は前記固定板１７をマンホール面１８と
離れる方向に引張り重力を発生させる。前記固定
はり２１は第３図に示す如くマンホール付近の水
室面１９に接する箇所に固定ブロツク１４を有
し、かつ該水室面１９に対応する箇所に屈曲部２
０を有する。また、固定はり２１の先端はピン２
２を介して前述した回転自在な固着台１６に連結
し、後端側は組立台２３となると共に該はり２１
の上面はガイドレール２４を形成している。な
お、図中の３９は締め付けナツトで、このナツト
３９は前記固定板１７にスラスト保持された状態
で、かつ回転フリーに取り付けられている。

前記固着台１６の構造を上面にマニピユレータ
の固定円筒２５が固定された状態を示す第４図
ａ，ｂを参照して説明する。固着台１６の両側に
はジヤツキ１２，１２が夫々取付けられている。
これらジヤツキ１２，１２はモータ（図示せず）
軸の出力ギア２６、ウオーム軸（図示せず）のギ
ア２７、トルクリミツタ付ウオームホイル２８に
噛合するギア系と、前記ウオームホイル２８に軸
着されるネジ３３、伸縮シリンダ２９に摺動自在
で回転が防止されるナツト３０から成るネジ系と
で構成される。前記伸縮シリンダ２９の下端には
球軸受３１が取付けられており、この球軸受３１
は高い摩擦係数を有する固定シリンダ３２に揺動
自在に接合されている。

一方、前記固着台１６の他側面には２対のカム
ロツクレバー３４が設けられている。このカムロ
ツクレバー３４は該固着台１６に取付けられた反
力ジヤツキと同等な伸縮機構を有する電動シリン
ダ３５に球軸受３１′を介して傾動自在に設置さ
れている。また、前記カムロツクレバー３４はピ
ン３６を介して前記固着台１６に支持され、該レ
バー３４上端の爪部は前記固定円筒２５下面に固
定されたガイドローラ３８を有するボート状の固
着ブロツク３７に圧接可能になつている。

上記マニピユレータは、固定架台１５上に水平
旋回する旋回台１５１（θ軸）と、この旋回台１
５１に設けられた伸縮自在なメインアーム１０１
（Ｒ軸）と、このメインアーム１０１を俯仰する
軸（軸）で形成され、メインアーム１０１の先
端にサブアーム４０１が設けられ、このサブアー
ム４０１にも水平旋回する旋回軸（α軸）と俯仰
する軸（β軸）と、サブアーム４０１に対して垂
直方向に移動するクランプ軸３５１（Ｃ軸）とを
備えている。また、走査面（管板３）に平行とな
るように基準となる旋回台１５１を調整するため
互いに直交する揺動軸（ｋ軸、λ軸）が設けてあ
る。作業に当つて必要な工具や検査装置等はサブ
アーム４０１先端に取付けられ任意の位置に走査
される。

ところで、上述したマニピユレータはＲ，θ，
，β，α，Ｃ軸を夫々動作させることで任意の
位置に走査させることができるが、その基準面と
なる固定架台１５の固着台１６の固定誤差が前記
旋回台１５１等に影響するので、該固着台１６上
に該旋回台が管板３と平行となるように補正する
機構を設け、これを修正する。このため、前記固
定円筒２５には前記第４図ａ，ｂ図示の如く揺動
機構、即ちｋ軸及びλ軸が固着台１６で旋回台１
５１下方の互いに直交する位置に設けられてい
る。ｋ軸及びλ軸は固着台１６上の固定円筒２５
内に設置されるＫ軸保持ブロツク４５９を備えて
おり、この保持ブロツク４５９の上部に旋回台１
５１が置かれ、ｋ軸はｋ軸保持ブロツク４５９で
支持され、旋回台１５１を傾動し、これと直交す
る方向に設けられるλ軸は固定円筒２５に支持さ
れ、ｋ軸保持ブロツク４５９を傾動させることで
旋回台１５１を傾動する。

まず、ｋ軸について、旋回台１５１の下端面に
突出して設けた保持フレーム４６２，４６３がピ
ン４６０，４６１でｋ軸保持ブロツク４５９に回
動自在に設けられ、これと直交する方向にも旋回
台１５１の下方に突出部が設けられ、この突出部
にリンク４５７ａ，４５７ｂおよびリンク４５８
ａ，４５８ｂがピン４５１および４５２で回動自
在に設けられ、それぞれのリンク４５７ａ，４５
７ｂ間と、リンク４５８ａ，４５８ｂ間にはナツ
ト４５５および４５６が固定され、それぞれコ字
形状のリンクを形成しており、それぞれのナツト
４５５，４５６にｋ軸ボールネジ４５３，４５４
が螺合している。このｋ軸ボールネジ４５３，４
５４は互いに逆ネジとしてあり同一方向に回転す
ると逆に動き旋回台１５１を傾斜する。このボー
ルネジ４５３，４５４の駆動はｋ軸保持ブロツク
４５９に固定されたｋ軸駆動モータ４６４の駆動
ピニオン４６８がアイドラ４６７を介してボール
ネジの端部に設けたボールネジ駆動ギア４６５，
４６６と噛合することにより行なわれる。同様な
構成をもつ機構がこれと直交する方向に傾斜駆動
させるλ軸にも設けられ、このλ軸はｋ軸保持ブ
ロツク４５９に回転ピン５１１，５１２が設けら
れ、旋回台１５１に保持されたベアリング５１
３，５１４で回動自在に保持されている。また、
ｋ軸保持ブロツク４５９にはｋ軸ボールネジ４５
３，４５４に直交する方向にλ軸ボールネジ５０
１，５０２がリンク５０５，５０６に設けたナツ
ト５０３，５０４に螺合する。また、リンク５０
５，５０６は保持ピン５０７，５０８でｋ軸保持
ブロツク４５９に回動自在に保持されている。こ
のλ軸ボールネジ５０１，５０２の駆動はλ軸ボ
ールネジの端部に設けたボールネジ駆動ギヤ５１
８，５１９がアイドラ５１７を介してλ軸駆動モ
ータ５１５の駆動ピニオン５１６と噛合すること
で行なわれる。

このｋ軸、λ軸を用いての旋回台１５１の平行
度の調整は、第５図および第６図（図示上、歯車
の噛合順序が一部異なる）に示すように、ｋ軸駆
動モータ４６４の回転力が駆動ピニオン４６８か
らアイドラ４６７に、さらにボールネジ駆動ギヤ
４６５，４６６に伝達され、ボールネジ４５３，
４５４を回転する。このとき、ボールネジ４５
３，４５４が互いに逆ネジであるのでナツト４５
５，４５６は逆方向に同量移動する。したがつ
て、リンク４５７，４５８、保持ピン４５１，４
５２、旋回ピン４６０，４６１からなるリンク機
構は旋回ピン４６０，４６１まわりに回転し、旋
回台１５１を傾斜する。また、これと直角方向に
ついても、同様な機構でｋ軸保持ブロツク４５９
ごと傾斜するので、旋回台１５１を傾斜すること
になる。

なお、前記固定円筒２５はその固着ブロツク３
７に取付けたガイドローラ３８によりマニピユレ
ータを設置した状態で前記固定架台１５の固定は
り２１の上面（ガイドレール２４）に沿つて走行
可能になつており、マニピユレータを動作させる
場合は水室２の外部からマンホール６を通つて水
室２内の固定架台１５の固着台１６上にセツトさ
れる。

次に、固定架台１５上に設けられ極座標Ｒ，
θ，に従つて動く、Ｒ軸、θ軸、軸について
これらを順に説明する。Ｒ軸すなわちメインアー
ム１０１は第２図および第７図に示すようにボー
ルネジ１０２の正逆回転を往復動に変える機構を
有し伸縮自在な二重テレスコープ式となつてお
り、保持用丸軸（R₁軸）１０３、中軸（R₂軸）
１０４、内軸（R₃軸）１０５から構成されてお
り後述のθ軸すなわち旋回台１５１上に設けられ
る。このR₁軸１０３、R₂軸１０４、R₃軸１０５
は、第７図にその詳細を示すように、R₂軸１０
４、R₃軸１０５に設けられたガイドレール１０
６，１０７と保持ベアリングでスライド可能に保
持される。ガイドレール１０６はボルト１０８お
よびナツトプレート１０９でR₂軸１０４に固定
され、R₁軸１０３に固定された支持ピン１１０
で支持された構造となつている。また、同様に、
ガイドレール１０７はボルト１１３、ボールネジ
１０２の保持フレーム１１５でR₃軸１０５に固
定され、R₂軸１０４に固定された支持ピン１１
６、ベアリング１１７、ローラ１１８で摺動自在
に保持される。これらのＲ軸１０１の駆動は、第
８図に示すように、Ｒ軸駆動モータ１１９に結合
されたピニオン１２０はボールネジ１０２に固定
されたギヤ１２１と噛合する。このボールネジ１
０２にはR₃軸１０５（第８図では図示せず）に
固定されているボールナツト１２２が設けられ回
転運動が往復運動に変換される。また、Ｒ軸１０
１の伸縮量の検出を行なう検出機構は、ボールネ
ジ１０２に固定された検出用ギヤ１２３があり、
エンコーダ１２４に固定されたギヤ１２５に適当
なかみ合い比で噛合しておりＲ軸１０１の伸縮量
がボールネジ１０２の回転量から検出される。な
お、伸縮動作時には、R₂軸１０４、R₃軸１０５
に伸張量の規制ストツパ（図示せず）で規制され
るので、両軸とも適当割合で伸縮が行なわれる。

次に、θ軸すなわち水平旋回する旋回台１５１
には、第９図に示すように、中央部に下方に突出
した円筒状の旋回筒１５２が設けられ、後述する
旋回台１５１の平行調整機構の一つをなすｋ軸保
持枠４５９と、そのリンク４５７，４５８（第５
図及び第６図参照）で結合する固定ギヤ台１５３
に設置された回転軸受１５４，１５５およびスラ
スト軸受１５６で旋回自在に支持されている。ま
た、旋回台１５１上面に設けられる接合フレーム
１６３はボルト１６４で固定されているので、こ
のボルト１６４で接合フレーム１６３と旋回台１
５１を分離することができる。この旋回台１５１
の駆動部は、第１０図に示すように、旋回台１５
１に固定されたθ軸駆動モータ１５７にピニオン
１５８と駆動ピニオン１６１とが固定され、駆動
ピニオン１６１が旋回台１５１に固定された固定
ギヤ１６２と噛合する。また、旋回量の検出は、
前記ピニオン１５８が旋回台１５１に設けられた
エンコーダ１５９のギヤ１６０と噛合することに
よつてなされる。このθ軸の動作は、θ軸駆動モ
ータ１５７を回動し、駆動ピニオン１６１から旋
回台１５１の固定ギヤ１６２に回転力が伝達さ
れ、θ軸駆動モータ１５７は旋回台１５１ととも
に公転する。また、接合フレーム１６３を分離す
ることで前述したＲ軸、θ軸や後述する軸、α
軸、β軸も分割される。また、旋回量はエンコー
ダ１５９によつて知ることができる。

次に、軸すなわち俯仰軸について説明する。
この軸は、前述したメインアーム１０１（Ｒ
軸）の俯仰を行なうものである。第１０図に示す
ように、R₁軸１０３の基端に設けられた旋回ピ
ン２０２は旋回台１５１に固定されたベアリング
保持フレーム２０３に保持された軸受２０４で回
転可能に支持されている。また、Ｒ軸１０１の側
方に１対の俯仰シリンダ２０１が配置され、その
一端がR₁軸１０３上部にピン２０８ａ，２０８
ｂで軸着され、他端には俯仰シリンダ２０１の内
シリンダ２１５に固定されたボールネジ２１２が
設けられ、先端にかさ歯車２１７が固着されてい
る。もう一方の俯仰シリンダも同様な構成となつ
ている。また、接合フレーム１６３の一端部に設
けられたベアリングホルダ２０５で支持された回
転軸２０６の両端にかさ歯車２０７，２１８が設
けられ、このかさ歯車２０７が前記かさ歯車２１
７と噛合する。この俯仰シリンダ２０１の駆動部
は、第１０図と、その一部を抽出拡大した第１１
図に示すように、ボールネジ２１２には回転ギヤ
２１３が設けられ、軸駆動モータ２０９が俯仰
シリンダ２０１の外シリンダ２１６上に設けら
れ、この軸駆動モータ２０９の先端に駆動ギヤ
２１０が設けられ、この駆動ギヤ２１０がアイド
ラ２１１を介して前記ボールネジ２１２の回転ギ
ヤ２１３と噛合する。また、もう一方の俯仰シリ
ンダ２０１のかさ歯車２１８も同じ様に駆動さ
れ、円滑な俯仰を可能としてある。また、俯仰量
の検出は、Ｒ軸１０１の一端の旋回ピン２０２に
固定された検出ギヤ２２０エンコーダ２２１の検
出ギヤ２２２と噛合することで行なわれる。この
軸の動作は、第１０図および第１２図ａに示す
ように、軸駆動モータ２０９の回転力はアイド
ラ２１１→回転ギヤ２１３でボールネジ２１２に
伝達される。同時に、ボールネジ２１２と対称位
置にあるボールネジ２１９にはかさ歯車２１７→
かさ歯車２０７→回転軸２０６のかさ歯車２１８
→かさ歯車２２３を介して回転力が伝達され、ボ
ールネジ２１２と同量だけ回転する。このとき、
Ｒ軸１０１のピン着した部分には、第１２図ｂに
示すような推力f₅が発生し、旋回ピン２０２でR₁
軸１０３は軸受２０３で保持されているので、そ
の分力f₄が回転力として作用し、旋回ピン２０２
のまわりにＲ軸１０１を相当量俯仰させる。

以上説明したＲ軸、θ軸、軸はメインアーム
１０１の基端部に設けられ、それぞれ伸縮、旋
回、俯仰によりメインアーム１０１の先端部を任
意の走査点に走査するが、このメインアーム１０
１の先端部には工具等を取付けるためのサブアー
ム４０１が設けられ、この先端部の工具等により
種々の作業が行なわれる。このサブアーム４０１
にも走査範囲の拡大や走査時の姿勢の調整や荷重
保持等のためβ軸、α軸、Ｃ軸が設けてある。そ
こで、ますβ軸について述べる。第１３図に示す
ように、Ｒ軸１０１の先端部には、β軸すなわち
補助俯仰軸が、サブアーム４０１の姿勢を補正す
るために設けられる。このβ軸を支持するためβ
軸フレーム３０５がR₃軸１０５にボルト３０４
で固定されている。このβ軸フレーム３０５には
フレーム３０１が突出しており、このフレーム３
０１に軸受が設けられ、旋回ピン３０３が回転自
在に保持され、サブアーム４０１が旋回ピン３０
３に固定してある。β軸回りのサブアーム４０１
の駆動はβ軸フレーム３０５に取付けられてR₃
軸１０５側に突出したβ軸駆動モータ３０６とβ
軸フレーム３０５内に設けられたピニオン３０
７、連結ギヤ３０９，３１０、ウオームギヤ３１
１等で構成され、β軸駆動モータ３０６のピニオ
ン３０７が連結ギヤ３０９，３１０を介してウオ
ーム軸３１２を回転させ、ウオーム軸３１２のウ
オーム３１１とウオームホイール３１３とが噛合
し、このウオームホイール３１３と同軸に設けた
減速ギヤ３１４と旋回ピン３０３に設けられた駆
動ギヤ３０２とが噛合し、モータの回転力が伝達
される。俯仰量の検出は第１４図に示すように、
β軸フレーム３０５内に設けたエンコーダ３１６
がウオーム軸３１２に設けたエンコーダギヤ３１
５とエンコーダ３１６に設けたピニオンとが噛合
し、エンコーダ３１６が回転されることで行なわ
れる。β軸の動作は前述の軸の動作によるサブ
アーム４０１が管板３に対して姿勢が変化するこ
とを防止するものであり、第１５図に示すよう
に、β軸まわりにサブアーム４０１が俯仰できな
い場合には、Ｒ軸１０１が水平状態ではサブアー
ム４０１と管板３が平行となるが、俯仰により角
度が時計回りに変化するにしたがいサブアーム
４０１の姿勢も変化し、ついにＲ軸１０１が垂直
状態となると管板３と垂直となつてしまう。そこ
で、サブアーム４０１を角度の変化にともない
β軸まわりに俯仰することで常に管板３と平行に
保つことができる。

次に、このサブアーム４０１を旋回するα軸、
すなわちクランプ軸３５１回りの旋回は、前述の
第１３図に示すように、クランプ軸３５１に軸受
（図示せず）支持されたサブアーム４０１にギヤ
４０２が設けられる。このα軸の駆動部は、第１
６図に示すように、α軸駆動モータ４０３、ピニ
オン４１０、アイドラ４０４、減速ギヤ４０５、
減速機４０６と駆動ギヤ４０７で構成される。ま
た、旋回量の検出も減速ギヤ４０５と噛合する検
出用ギヤ４０８でエンコーダ４０９を回転するこ
とで行なわれる。サブアーム４０１の旋回動作
は、α軸駆動モータ４０３の回転力がピニオン４
１０→アイドラ４０４→減速ギヤ４０５→減速機
４０６→駆動ギヤ４０７を介してギヤ４０２に伝
達されることで行なわれる。このように、サブア
ーム４０１を旋回することによつて、水室２のす
みや隔壁５の近くまで、全域に渡つて走査がで
き、しかも、水室２の壁や隔壁５と干渉すること
もない。これを第１７図に示した。図中、４１１
はα軸駆動部の全体形状の概念を示すもので、４
１２は走査点を示し、二点鎖線で示す部分はサブ
アーム４０１がない場合で斜線部は干渉状態を示
す。サブアーム４０１の長さをチユーブ配列（任
意の方向から見たときに正方状の格子配列のと
き）ピツチの５倍もしくはその整数倍、または13
倍もしくはその整数倍としておくことで、サブア
ーム４０１を旋回したときに走査できる伝熱管位
置が増加する。これを第１８図に示した。図中、
各交点が伝熱管の位置を示し、サブアーム４０１
の長さを配管ピツチの５倍とした場合で、このと
きには円で示した12点を走査することができる。

次に、メインアーム１０１の先端部であり、か
つサブアーム４０１の基端部でもある部分に設け
られるＣ軸、すなわちクランプ軸について述べ
る。管板３の細管孔７にクランプするためのクラ
ンプ軸３５１がサブアーム４０１に垂直に軸支さ
れ、上下動可能としてある。クランプ軸３５１の
先端部でのクランプ機構は、第１９図にその詳細
を示すように、クランプ軸３５１の先端が先細の
テーパ状としてあり、この下部に４つ割りの爪３
５２が設けられ、この爪３５２の外周をＯリング
３５３で保持してある。またクランプ軸３５１の
他端はクランプピストン３５４が一体に設けられ
る。また、クランプ軸３５１は昇降軸３５９の内
側に組込まれており、この昇降軸３５９の内側に
形成されたクランプシリンダ３５８内におかれ
る。このクランプシリンダ３５８の外周は昇降ピ
ストン３６１となり、昇降シリンダ３６０内にお
かれる。クランプシリンダ３５８への空気の供給
はクランプ軸３５１の下端部に設けた空気供給ブ
ロツク３５５のクランプ空気供給孔３６４からク
ランプ軸３５１の中心部を通り、クランプピスト
ン３５４に連通したクランプ空気孔３５６を通し
て行なわれ、クランプの解除には、空気供給ブロ
ツク３５５のアンクランプ空気供給孔３６５から
昇降シリンダ３６０内に貫ぬいて設けた供給管３
５７がクランプシリンダ３５８に通じているの
で、これによりなされる。さらに昇降軸３５９の
昇降のために、昇降シリンダ３６０の下端部に上
昇用空気孔３６２が、また上端部に下降用空気孔
３６３が設けてある。また、クランプ軸３５１の
先端には、位置検出装置として、フアイバーヘツ
ド３６７が設けられ、フアイバースコープ３６６
を通してスケール板３７０（第２０図参照）が設
けてあるITVカメラ３６８に光学的に接合され、
TVモニタ３６９に連結してある。

次に、補正値入力機構を第２１図を参照して説
明する。図中の３７４は管板３に対する三次元方
向の補正値Δx_D，Δy_D，z_Dを入力するための補正
値デジタルスイツチであり、このスイツチ３７４
はその中に含まれる適切なインタフエース（図示
せず）を介してバス３７５に接続されている。ま
た、図中の３７６は管板３に対する三次元方向の
位置Ｘ，Ｙ，Ｚを入力するための番地スイツチで
あり、このスイツチ３７６はその中に含まれる適
切なインタフエース（図示せず）を介して前記バ
ス３７５に接続されている。また、前記バス３７
５は前述したＲ，θ，軸等の各軸を走査させる
CPU３７７に接続されている。なお、これらス
イツチ３７４，３７６、CPU３７７等は制御盤
に組込まれている。

しかして、第２１図図示の補正値入力機構を用
いて、クランプ軸３５１の位置決め等の作用を説
明する。

まず、指令位置に対応する管板３（細管孔７）
下の番地Ｘ，Ｙ，Ｚを番地スイツチ３７６を介し
て入力すれば、CPU３７７で必要なパラメータ
を使用してマニピユレータの各軸（Ｒ，θ，
軸）を移動できる。

上記移動において、番地Ｘ，Ｙ，Ｚの位置決め
誤差が解つている時は、対応する補正値Δx_D，
Δy_D，z_Dを補正値デジタルスイツチ３７４から入
力することによつて、予め相対量を補正した目標
値にマニピユレータの各軸（Ｒ，θ，軸）を移
動、調整でき、位置決め誤差は相殺され正確な位
置決めが可能になる。

一方、補正値が不明のときは、目標点に達した
後、ITVカメラ３６８によりそのスケール板３
７０の基準線３７１上における細管孔７の像３７
３をTVモニタ３６９に写し出し、これにより細
管４の位置を読み取り、その相応する補正値を
CPU３７７に入力すればマニピユレータの各軸
（Ｒ，θ，軸）は再位置決めがなされ、所要の
位置で静定することが可能となる。即ち、必要な
位置と補正値を入力し、CPU３７７で補正計算
を行なうことによつて、通常間違いない操作が可
能となる。

このように、Ｒ，θ，軸等の各軸で細管孔７
下記に走査された後、クランプ軸３５１の動作が
なされる。まず、前述した第１９図に示す如く昇
降シリンダ３６０に上昇用空気孔３６２を通して
図示しない空気供給装置により圧縮空気が送ら
れ、昇降ピストン３６１が上昇し、昇降軸３５９
とクランプ軸３５１が一体となつて上昇し、細管
孔７内に挿入される。次いで、クランプシリンダ
３５８にクランプ空気供給孔３６４→クランプ空
気孔３５６を通して圧縮空気が供給され、クラン
プピストン３５６と一体のクランプ軸３５１が押
し下げられ、爪３５２がテーパ部のため円周状に
開き管壁と圧着する。したがつて、摩擦力でクラ
ンプ軸３５１は細管孔７に確実に固定される。ク
ランプ軸３５１の解除は、クランプ時とは逆に、
アンクランプ空気供給孔３６５より圧縮空気を供
給することで、クランプピストン３５４と一体の
クランプ軸３５１が上昇し、Ｏリングの収縮力で
爪３５２が緒小し管壁から離脱し、下降用空気孔
３６３への圧縮空気の供給で昇降ピストン３６１
が下降し細管孔７より引き抜かれる。

次に自動補正について第２２図を参照して説明
する。

図中の３７８はITVカメラ３６８からカメラ
コントローラ３７９を介してビデオ信号が入力さ
れる画像解析装置である。この画像解析装置３７
８の出力は処理後において、TVモニタ３６９で
も表示可能となるように切換スイツチ３８０が設
けられている。また、前記解析装置３７８の出力
側はインタフエース３８１に接続されている。こ
のインタフエース３８１は制御盤３８２内に組込
まれた前述の第２１図図示のバス３７５に接続さ
れている。また、前記インタフエース３８１には
信号処理タイミングを制御する制御信号線３８３
が設けられ、この信号線３８３は前記画像解析装
置３７８に接続されている。

次に、第２２図図示の自動補正システムを用い
た位置決め方法を説明する。

(イ) 誤差の測定 第２２図に示される画像解析装置３７８は、
ITVカメラ３６８の細孔画像信号を２値化処理
する２値化処理、２値化処理画像を円近似する円
近似処理部、並びに近似円の直径及び中心座標を
検出する検出部を有するものである。

ITVカメラ３６８は通常正確な枡目上を電子
を走査することによつて画像を得るので、この枡
目に番地を与え、各番地における情報を画像解析
装置３７８で２値化（白黒）すれば第２３図に示
すような細管孔の画像が得られる。次に、画像解
析装置３７８において、２値化された信号に一般
的な手法（ノイズ対策、スムージング、相関等）
を適用して円近似する。次いで、画像解析装置３
７８において、こうして得られた近似円とITV
カメラ３６８の座標（スケール板（透明プレー
ト）３７０の十字線）とを重ね合わせると第２４
図に示すようになる。この映像を幾可学的に解析
することにより、近似円の直径、及びITVカメ
ラ３６８の中心座標（ここでは基準座標であるク
ランプ軸３５１及びフアイバーヘツド３６７の中
心と一致する）からの細管孔の中心の変位Δγ，
Δθ′すなわち誤差が算出される。

更に、CPU３７７により、クランプ軸３５１
（フアイバーヘツド３６７）と細管孔７（すなわ
ち管板３下面）との垂直距離、及びクランプ軸３
５１（フアイバーヘツド３６７）中心と細管孔７
中心との水平距離が演算される。まず、目標から
の垂直距離Z′は上記近似円の直径Ｄから知ること
ができる。すなわち、第２５図に示されるよう
に、垂直距離と近似円の直径Ｄとの関係は既知で
あるので、 Z′＝ｆ（Ｄ） の関係から垂直距離Z′が一意に定められる。ま
た、上述した変位Δγ，Δθ′と誤差の実長とはあら
じめ関係が知られており、係数（倍数）ｍを用い
て Δγ＝ｍ・Δγ Δθ′＝ｍ・Δθ′ で算出される。

(ロ) 誤差の補正 第２６図ａ，ｂに示すように、求められたΔγ，
Δθ′，ΔZ′はマニピユレータの情報，Ｒ，θに
関係付けられる。ここで、Z₀は原点と管板３の距
離であるから既知である。すなわち、所定位置は γ＝√²−（₀−′）² Rc＝√（＋）²＋（₀−）² θ＝θ′／γ c＝tan^-1γc／｜Z₀₁｜−Ｚ＝tan^-1 γ＋Δγ／｜Z₀｜−Ｚ で算出される。

したがつて、前述の第２２図の画像解析装置３
７８からの変位Δγ，Ｄ，Δθ′をインタフエース３
８１、バス３７５を介してCPU３７７に出力し、
このCPU３７７で最初の目標値として計算され
たＲ，θ，を前の値と入れかえて ｛Ｒ＝Rc θ＝θc ＝c α＝−θ β＝90−｝ として再位置決めすれば位置誤差は完全に吸収さ
れて、非常に精度の高い位置決め精度が確保され
る。第２７図にフローチヤートを示す。なお、第
２７図中の６０１は目標値のＸ，Ｙ，Ｚ指定入力
部、６０２は座標変換部、６０３は補正された座
標部、６０４は補正値入力部、６０５は節点座標
計算部、６０６は最終節点部、６０７は座標計算
部、３７５は画像解析装置、６０８は補正座標出
力部である。但し、節点計算は説明を省いたが、
目標位置と前回位置途中の制御様式であり、特に
本考案とは関係ない。

［考案の効果］ 以上詳述した如く本考案によれば以下に示す
種々の効果を発揮できる。

(1) 装置精度不足分が目標位置を使用して完全自
動補正されるので極めて高精度の位置決めを可
能にすることができる。

(2) 上記位置決め時において、装置は目標位置を
見失わない程度の位置精度を初期位置決めでは
行なえば良いから、装置剛性・精度を下げるこ
とが可能であり、装置の小型化・軽量化・低コ
スト化に著しく寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱交換器の蒸気発生器を示す斜視図、
第２図は蒸気発生器の水室内に設置した作業用マ
ニピユレータ及び固定架台を示す外観斜視図、第
３図は固定架台を示す説明図、第４図ａ，ｂは固
定架台の固着台及びこの上に設置された揺動機構
を示すもので、第４図ａは斜視図、同図ｂは揺動
機構の組立説明図、第５図、第６図は揺動機構の
動作説明図、第７図はメインアーム（Ｒ軸）の横
断面図、第８図は第２図のＢ矢視図でメインアー
ムの駆動部を示す。第９図は旋回台（θ軸）の中
央断面図、第１０図は第２図のＢ矢視図で俯仰シ
リンダ（軸）の駆動部を示す。第１１図は俯仰
シリンダの駆動部を一部抽出拡大して示す断面
図、第１２図ａ，ｂは俯仰シリンダの動作説明図
でａは平面図、ｂは正面図、第１３図は第２図の
Ａ矢視図でメインアームの先端部を示す。第１４
図はサブアームの俯仰機構（β軸）とその検出部
を抽出拡大して示す断面図、第１５図はメインア
ームとサブアームの俯仰関係の説明図、第１６図
はサブアームの旋回駆動部を抽出拡大して示す断
面図、第１７図はサブアームの走査範囲の説明
図、第１８図はサブアームの走査点の説明図、第
１９図はクランプ軸（Ｃ軸）を抽出拡大して示す
断面図、第２０図はスケール板の説明図、第２１
図は補正入力機構を示す説明図、第２２図は自動
補正システムを示す説明図、第２３〜第２６図
ａ，ｂは夫々自動補正の目標値の計算式を導き出
すための説明図、第２７図は自動補正の目標値を
得るための流れを示すフローチヤートである。 １……円筒シエル、２……水室、３……管板、
４……細管群、６……マンホール、７……細管
孔、１２……ジヤツキ、１５……固定架台、１６
……固着台、１７……固定板、２１……固定は
り、３４……カムロツクレバー、１０１……メイ
ンアーム（Ｒ軸）、１０３……保持用外軸（R₁
軸）、１０４……中軸（R₂軸）、１０５……内軸
（R₃軸）、１５１……旋回台（θ軸）、２０１……
俯仰シリンダ（軸）、３５１……クランプ軸
（Ｃ軸）、３６８……ITVカメラ、３６９……TV
モニタ、３７０……スケール板、３７４……補正
値デジタルスイツチ、３７６……番地スイツチ、
３７７……CPU、３７８……画像解析装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 熱交換器の水室内に設置されたマニピユレータ
   の先端部に、該熱交換器の細孔に向くように設置
   された光学系と、この光学系に付設された十字線
   の目盛を刻んだ透明プレートと、この透明プレー
   トの目盛と細孔画像を重ねて表示する位置に撮像
   部を配置したITVカメラと、このITVカメラの
   細孔画像信号を２値化処理する２値化処理部、２
   値化処理画像を円近似する円近似処理部、並びに
   近似円の直径及び中心座標を検出する検出部を有
   する画像解析装置と、近似円の直径から上記光学
   系と細孔との垂直距離を演算する垂直距離演算
   部、及び近似円の中心座標から上記光学系と細孔
   との水平距離を演算する水平距離演算部を有する
   演算機構とを具備したことを特徴とするマニピユ
   レータの位置決め装置。