JPS5882691A - 伸縮ア−ム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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なう遠隔自動超音波探傷装置に使用
する伸縮アームに関する。

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った。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２重量、大きさ、汎用性
９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にて溶接される。ノズル部２付
近の探傷個所としては、溶接部７．８および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１２９曲率部１１および原子炉圧力容器壁１
０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−ル２２に従って周方向に動く
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２３および２４がそれぞれ取り付けられる。探触子
２３および２４は、アーム２５および２６に設けられる
ネジの回転によって軸方向に走行される。

探触子２４は、溶接部７と内面曲率部１４の探傷を行う
。また、探触子２３によって溶接部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に沿って探触子２４を走
行させることができる。ここで、アーム２６とアーム２
５との角度は、角度調整器２７によって調整され、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に従って動く
ことに行することができる。第４図は、同じ装置を使っ
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によってアーム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って軸方向の走査と駆動装置
２１がガイドレール２２に従っ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の取り付は空間が狭いだめ、駆動装置２
１の大きさが取シ付は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
付は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
は作業時間だけでなく、駆動装置を取り付は現場まで運
搬する場合も、格納容器内が多数の配管群や各種構造機
のため狭い空間であり、しかも階層構造になっているた
め梯子等の登り降シが必要であるなど、非常に不便であ
る。

本発明の目的は、伸縮が可能でかつ、接続部がなく小型
収納性に優れた伸縮アームを提供するにある。

上記目的に対し、本発明の伸縮アームは定常状態でコイ
ル状になるうず巻ばねをアームに使用し、該うず巻ばね
を巻いたボビンを回転させることによってうず巻ばねを
延ばすことあるいは巻き取ることができるように構成さ
れている。

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の探触子駆動装置は、被検体１
３に取り付けられるガイドレール２２に沿って移動する
駆動装置の本体４６、本体４６に取付けられてアーム３
２．３４および３６からなる伸縮アーム、探触子２３を
有している。

ガイドレール２２は、被検体１３の直径に対応してガイ
ドレール２２の直径を変えられるように複数のブロック
を連結したものであり、ノズル部２から離れた遮へい扉
外と探傷位置との間で軸方向に自動的に走行＋きるとと
もに探傷位置に自動的にクランプできる機構を有してい
る。ガイドレール２２は、周方向の数個所に分散した軸
方向を歩行するためローラを有している。このローラは
ガイドレール２２内に取り付けられたモータによが設け
られる。探触子駆動装置を装荷して目的の位置に停止し
たガイドレール２２は、ローラ駆動用モータとは別のモ
ータによってクランプのだめの爪を動かし、被検体１３
にクランプされる。探触子２３の位置は、例えばモータ
の回転数と探触子２３先端に取シ付けられたリードスイ
ッチ（図示せず）からの信号等によって判断できる。な
お、遮へい扉外に戻す場合はこの逆の動作が行われる。

ガイドレール２２が配管の軸方向に沿ってノズル部近傍
まで走行した場合、人間がいないだめにガイドレール２
２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っ
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２２に
沿っ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。

ガイドレール２２は、被検体１３の直径に応じて予めピ
ン４５等で複数のブロックを連結する構造になっている
。一般的に、原子力発電所等では被検体１３となる配管
等の直径は、はソある段階ごとに決められているため、
その寸法を勘案してガイドレール２２を構成するブロッ
クの個数または寸法を決定することができる。探触子２
３の被検体１３の周方向の走査は、ガイドレール２２に
取り付けられた本体４６がモータ４４の回転によってガ
イドレール２２に固定されたベルト３８に従って動くこ
とができる。被検体１３と接する回転ローラ３７が本体
４６に設けられる。まだ、本体４６には、ベルト３Ｂの
切断の場合においても脱落しないように、ガイドレール
２２への抱き込み機構が設けられる。さらに、各種モー
タの動力線及び位置信号等を送るだめのケーブル４０が
本体４６に取付けられる。回転ローラ３７は、ガイドレ
ール２２が被検体１３の軸方向に走行する場合、本体４
６と共に押し上げられ、被検体１３の面から離れるよう
になっている。探触子２３は、本体４６に設けられた伸
縮可能なアーム３４と同じく伸縮可能なアーム３２によ
って被検体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及びガイドレール２２への
取り付は時のような場合は、伸縮アーム３４．３２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。

ボックス３５に内蔵されたモータによってボールスクリ
ュー４２を回転させ、ボックス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３
６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
じモータによって２本のアーム３４と１体となったボー
ルスクリュー（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
と一体となったボールスクリューおよヒホールスクリュ
ー４２の両者をボックス３５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３４に取シ付けられるアーム３２の伸縮動作につ
いては、後で詳細に説明する。

アーム３２の先端部に設けられだ探触子２３は、走行に
伴って回転する輪体、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２
３と１体となったウオーム歯車４３に伝えることにより
、探触子２３をリング３１に沿っ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だ
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
の伸縮によって回転体３０が被検体１３表面に沿って回
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によっ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−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のそれぞれによって行う
。

アーム３２の構造を第６図に基づいて詳細に説明する。

アーム３２は、アーム３２Ａおよび３２Ｂ１ボツクス３
９およびボックス３９に内蔵されるリボン出入機構７０
から゛なる。ボックス３９は、アーム３４に設置される
角度調節器３３に回転可能に取り付けられる。アーム３
２Ａは、直角に配置された１対のリボン５２および５３
からなっている。アーム３２Ａと平行に配置されるアー
ム３２Ｂも同様に一対のリボンで構成される。リボン５
２および５３は、それぞれボックス３９内にコイル状に
巻かれている。アーム３２Ａおよび３２Ｂの伸縮は、リ
ボン出入機構７０によって行なわれる。すなわち、アー
ム３２Ａを伸縮させる場合は、モータ５１の回転力を歯
車５４および５５を介してシャフト５６に連らなるウオ
ーム５７を回転させ、さらに、ウオーム歯車５８に取り
付けられ・るボビン５０を回転させ、リボン５２の穴５
９とボビン５０のスプロケット６９との係合によってリ
ボン５２を出入させる。他のリボン５３は、アーム３２
Ａ先端でリボン５２と固定されているため、ヤフト５６
の他端は、アーム３２Ｂを構成するリボン５２を巻付け
たボビンに連結される。このため、アーム３２Ａと同様
にアーム３２Ｂのリボンを出入させることができる。ま
た、出入するアーム３２Ａおよび３２Ｂの長さは、ウオ
ーム歯車５８と同軸の歯車６０によって、歯車６１．６
２を介してポテンショメータ６３に伝えることにより検
出することができる。なお、リボン５２およ゛び５３の
出入を円滑に行なうだめの回転体６４゜６５および６８
と、リボン５２．５３の出入位置を定めてしかもリボン
の巻方向に直角方向に凹又は凸断面形状を保持又は規制
するだめの回転体６６および６７とが設置される。

１ 第７図に示すようにリボン５２および５３の凹又は凸断
面形状を保持又は規制するために、キーパ−１３７Ａ、
１３７Ｂ、１３７Ｃが設置される。

キーパ−１３７Ｃは、第８図に示すように、断面がＬ字
形状になっている。リボン５２および５３は、キーパ−
１３７Ｃに設けられる１対の溝内に挿入されている。こ
のため、リボン５２および５３の形状が、一定形状に保
たれる。スプリングフック１３６は、止めネジ１４２に
よってキーパ−１３７Ｃに固定される。キーパ−１３７
０に設けられた孔部にスチールポール１３５Ｃが挿入さ
れている。他のキーパ−１３７Ａおよび１３７Ｂも、同
様な構造である。

リボン出入機構７０の駆動によってリボン５２および５
３がボックス３９より送出される時、キーパ−１３７Ａ
、１３７Ｂおよび１３７Ｃが適当な間隔に、自動的に配
置されるように、リボン５３にはキープホール１４１Ａ
、１４１Ｂ・・・が設けられている。キープホールは当
然のことながらキーパ−と同数設けられている。リボン
５３が伸びてキープホール１４１Ａとスチールポール１
３５Ｃの位置が第９図のように一致した時、スプリング
フック１３６の作用によってスチールポール１３５Ｃが
キープホール１４１Ａ内に入９込む。このため、キーパ
−１３７０は、リボン５３と一緒に移動する。キープホ
ール１４１Ｂとスチールポール１３５Ｂめ位置が一致し
た場合は、同様にスチールポール１３５Ｂがキープホー
ル１４１Ｂ内に挿入され、キーパ−１３７Ｂがリボン５
３と共に動く。第９図ノスチールポール１３５Ａは、一
致するキープホールがでない状態にある。

モータ５１を逆回転することによって、アーム３２Ａお
よび３２Ｂが縮む。

角度調整器３３の詳細構造を第１０図に基づいて説明す
る。角度調整器３３のノ・ウジングが、アーム３４に取
り付けられる。モータ１２０の回転は、歯車１２１，１
２６を介して回転軸１３１に伝えられ、さらにウオーム
１２１、ウオーム歯車１２３から回転軸１３２を介して
、ウオーム１２７、ウオーム歯車１２８に伝えられる。

このウオーム歯車１２８は、ボックス３９に取り付けら
れる回転軸１３０に取シ付けられる。回転軸１３０の回
転によって、リボン５２および５３で構成されたアーム
３２Ａおよび３２Ｂを収納するボックス３９を回転させ
ることができる。回転角度検出のためのポテンショメー
タ１２２がカップリング１２９を介して連結軸１３２に
連らなっている。

第１１図は、ノズル部２付近の原子炉圧力容器壁側を探
傷する場合に探触子２３が取り付けられたアーム３２と
アーム３４とを前述の角度調整器３・３の作用によシ一
定の角度で曲げた状態を示したものである。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だ
めの圧力センサーとによって探触子２３の被検体への接
触圧力を一定に制御することができる。

本発明によるアームを使用することにより、次のような
効果が得られる。

１）狭い空間に収納できるとともに長いストロークが得
られるため、作業者が入れない　所あるいは手の届かな
い所の超音波探傷が可能になり、探触子駆動装置の適用
できる個所が広がる。また、狭い空間に収納できるため
に装置を小型化できるとともに運搬等も容易になる。

２）薄い板状のアームのため小型、軽量化の面で大幅に
向上する。まだ、経済的にも優れている。

３）従来の剛体アームに比べて、走行時のむだなだけで
よい。

２枚のリボンを直角に組合せた実施例について説明した
が、これに限定されるものではなく、例えば４枚、５枚
のリボンを組合せて円形に近い形にして使用することも
できるし、２枚のリボンを積み重さねて使用すれば強度
の面でさらに優れる。

リボンの断面が曲率をもったものについて説明したが、
これに限定されるものでなく、例えば、断面が長方形の
リボンであっても何んら問題なく使用できる。

【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〈従来の他の探触子駆動装置の取り付は状
態とその動作を示しだ説明図、第５図は本発明の一実施
例を適用しだ探触子駆動装置の斜視図、第６図は第５図
に示す伸縮アームの機構を示す説明図、第７図は伸縮ア
ームのリボンの形状を規制するだめの　具の動作説明図
、第８図は第７図の■−■断面図、第９図は第７図のに
一■矢視図、第１０図は第５図の角度調整器の詳細構造
図、第１１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示す説明図である。 ２・・・ノズル部、２２・・・ガイドレール、２３・・
・探触子、３２．３４・・・アーム、３３・・・角度調
整器、３９・・・ボックス、４６・・・本体、５２．５
３・・・リボン、躬１　［］ 第２０ 第３０ Ｙ４　図 第５０ 躬６１２］ 、３２ 妬７０ 躬　８図 第１Ｉ　　の 第１頁の続き ■出　願　人　中部電力株式会社 名古屋市東区東新町一番地 ＠出　願　人　中国電力株式会社 広島市中区小町４番３３号 ■出　願　人　日本原子力発電株式会社東京都千代田区
大手町−丁目６ 番１号 ■出　願　人　株式会社日立製作所 東京都千代田区丸の内−丁目５ 番１号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　コイル状に巻取シかつ板状に引出すことが可能な
   少なくとも２個のリボンと、該リボンを引出しあるいは
   巻取るための駆ｉ機構とからなることを特徴とする伸縮
   アーム。