JP2018063179A - 探触子板交換システムおよび探触子板交換方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水中移動装置に対して探触子板を交換する作業時間を低減すると共に作業者の安全を確保する。
【解決手段】先端に探触子板１５が着脱可能に取り付けられる多関節型マニピュレータ１０を備えて原子炉圧力容器内の水中を移動可能な水中移動装置１と、多関節型マニピュレータの探触子板を収容する収容部および多関節型マニピュレータに取り付ける探触子板を保持する保持部を有して原子炉圧力容器内の液体中に載置される交換台２５と、交換台が載置された位置を認識する位置認識装置と、水中移動装置の三次元位置を標定する位置標定装置３と、位置標定装置により三次元位置が標定された水中移動装置を位置認識装置により認識された交換台の位置に移動させ、交換台の収容部に多関節型マニピュレータに取り付けられた探触子板を外して収容する一方で、保持部に保持されている探触子板を多関節型マニピュレータに取り付ける制御を行う制御装置２と、を含む。
【選択図】図２０

Description

本発明は、主に、水中での超音波探傷検査に伴って適用される探触子板交換システムおよび探触子板交換方法に関する。

例えば、特許文献１には、先端に探触子をもつ多関節型マニピュレータを備え、液体を満たした大型容器内で作業する水中移動装置（水中移動型検査装置）について記載されている。この水中移動装置は、固定台と、固定台に旋回機構を介して回転自在に取り付けられ多関節型マニピュレータの基端を回動自在に支持してなる旋回台と、固定台に設けられ、複数個の車輪およびステアリング機構を有して車輪の駆動により検査装置を容器の壁面に沿い任意の方向に走行させる走行装置と、固定台に伸縮する脚部を介して設けられ、容器の壁面に吸着して検査装置を容器内の任意の位置に固定する複数個の吸着盤と、旋回台に設けられ、少なくとも検査装置を走行装置の走行方向と直交する方向に航行させるスラスタをもつ推進器とを具備している。そして、水中移動装置は、検査装置を推進器により容器の壁面に押し付けながら検査装置を走行装置により容器の壁面に沿い容器内の任意の位置に案内するとともに、検査装置を吸着盤により容器内の任意の位置に吸着固定させて、多関節型マニピュレータの作動で多関節型マニピュレータの先端に設けた探触子を容器内の任意の位置に案内する。

また、例えば、特許文献２には、標定装置本体に水平回転装置および垂直回転装置を介して保持されたヘッド部にレーザ測距手段を備え、移動体に設けたコーナーキューブからの反射レーザビームを検出して移動体の３次元位置を標定する３次元位置標定装置について記載されている。この３次元位置標定装置は、ヘッド部に設けられた測距用レーザ発振器および通信用レーザ発振器と、測距用レーザ発振器から投射されて移動体上のコーナーキューブから戻ってきたレーザビームの位置ずれを検知し、該位置ずれデータに基づいてヘッド部の水平回転装置および垂直回転装置を回転制御する手段と、測距用レーザ発振器から投射されるレーザビームとコーナーキューブから戻ってきたレーザビームとの位相差を計測する位相計測手段と、位相計測手段により計測された位相差とヘッド部の水平回転角および垂直回転角に基づいて移動体の３次元位置を標定する標定手段と、標定手段で標定された位置データにより通信用レーザ発振器を変調制御してレーザビームを移動体へ投射する手段と、移動体に設けられたコーナーキューブを水平回転装置および垂直回転装置を介して回転可能に保持する手段と、移動体に設けられて通信用レーザ発振器からのレーザビームを受光して位置データを復調する復調手段と、移動体に設けられて移動体自体の姿勢角を検出する姿勢角検出手段と、姿勢角検出手段により検出された姿勢データおよび復調手段により解読された位置データに基づいてコーナーキューブの水平回転装置および垂直回転装置を回転させコーナーキューブをヘッド部に向かって正対させる制御手段と、を具備する。

また、例えば、特許文献３には、圧力容器の上部フランジに配設されて圧力容器の内面に沿って自走する超音波探傷検査機の位置を検出する移動式超音波探傷検査機用標定装置の取付装置について記載されている。この移動式超音波探傷検査機用標定装置の取付装置は、圧力容器の上部フランジのボルト孔に挿入されたアライメントピンに嵌装される複数の筒状フレームと、フレームの上部および下部に装着されてフレームをアライメントピンに固定する上部固定装置および下部固定装置と、超音波探傷検査機に対してレーザ光を発信して音波探傷検査機の自走位置を検出するレーザ測長装置と、レーザ測長装置をフレームに対して上下および左右方向に首振自在に支持する支持機構とを備えている。そして、上部固定装置は、アライメントピンの外周面を押圧してアライメントピンの軸中心とフレームの軸中心とを一致させる複数の上部流体シリンダを有し、下部固定装置は、原子炉圧力容器の内面に接触してレーザ測長装置の向きを規定する一対の保持ローラとアライメントピンの外周面を押圧してアライメントピンの軸中心とフレームの軸中心とを一致させる下部流体シリンダを有する。

実用新案登録第２５３５５５０号公報 特許第３１１７３５１号公報 特許第２９７７４４１号公報

ところで、特許文献１に記載されているような水中移動装置では、超音波探傷検査を行うため、多関節型マニピュレータの先端に探触子が取り付けられている。この探触子は、探触子板として、多関節型マニピュレータの先端に着脱可能に構成され、数種類が用意され、検査する箇所に応じて交換できるようになっている。

従来では、このような探触子板を交換するにあたり、水中移動装置を水中から引き上げて気中環境において交換作業が行われている。

しかし、気中環境における探触子板の交換作業は、水中から気中への水中移動装置の移動、および気中から水中への水中移動装置の移動において、ポーラクレーンを占有することになり、他の作業を待たなければならず作業が遅延する問題がある。また、気中環境における探触子板の交換作業に際し、水中から気中へ移動した水中移動装置を除染する必要があり、この除染作業に時間を要すると共に、作業者の被曝拡大を阻止する必要がある。さらに、気中から水中へ水中移動装置を移動するにあたり、装置の動作確認をしなければならず、この動作確認に時間を要する問題がある。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、水中移動装置に対して探触子板を交換する作業時間を低減すると共に作業者の安全を確保することのできる探触子板交換システムおよび探触子板交換方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の一態様に係る探触子板交換システムは、先端に探触子板が着脱可能に取り付けられる多関節型マニピュレータを備えて容器内に満たされた液体中を移動可能に構成された水中移動装置と、前記多関節型マニピュレータに取り付けられた前記探触子板を収容する収容部および前記多関節型マニピュレータに取り付ける前記探触子板を保持する保持部を有しており前記容器内の液体中に載置される交換台と、前記交換台が載置された位置を認識する位置認識装置と、前記水中移動装置の三次元位置を標定する位置標定装置と、前記位置標定装置により三次元位置が標定された前記水中移動装置を前記位置認識装置により認識された前記交換台の位置に移動させ、前記交換台の収容部に前記多関節型マニピュレータに取り付けられた前記探触子板を外して収容する一方で、前記保持部に保持されている前記探触子板を前記多関節型マニピュレータに取り付ける制御を行う制御装置と、を含む。

この探触子板交換システムによれば、容器内の液体中に載置される交換台を備え、当該交換台の位置を位置認識装置により認識すると共に、水中移動装置の位置を位置標定装置により標定しながら、交換台の収容部に使用後の探触子板を収容し、これから使用する探触子板を多関節型マニピュレータに取り付ける。このようにして、探触子板の交換を水中で行うことが可能になる。従って、水中から気中への水中移動装置の移動、および気中から水中への水中移動装置の移動を伴わず、ポーラクレーンを占有することを防止できる。また、探触子板の交換作業に際して、水中から気中へ移動した水中移動装置を除染する作業を省くことができ、作業者の被曝拡大を阻止することができる。さらに、気中・水中間の水中移動装置の移動を防止したことで、探触子板の交換での水中移動装置の動作確認をなくし、この動作確認の時間を省くことができる。この結果、水中移動装置に対して探触子板を交換する作業時間を低減すると共に作業者の安全を確保することができる。

また、本発明の一態様に係る探触子板交換システムでは、前記交換台は、前記保持部に前記探触子板の保持を行うクランプ機構を有すると共に、前記保持部および前記収容部を撮像する撮像装置を有することが好ましい。

この探触子板交換システムによれば、交換前の探触子板をクランプ機構により保持することで、多関節型マニピュレータへの探触子板の水中での取り付けを確実かつ容易に行うことができる。しかも、保持部および収容部に撮像装置を設けることで、多関節型マニピュレータからの探触子板の水中での取り外しや、多関節型マニピュレータへの探触子板の水中での取り付けを確認しながら確実に行うことができる。

また、本発明の一態様に係る探触子板交換システムでは、前記位置標定装置は、前記容器の所定部位に位置決めして取り付けられ、かつ前記交換台を位置決めして取り付ける位置決機構を有することが好ましい。

この探触子板交換システムによれば、位置標定装置において交換台を位置決めして取り付ける位置決機構を有することで、位置標定装置が位置認識装置の機能を兼ねることができ、システム構成を簡素化することができる。

上述の目的を達成するために、本発明の一態様に係る探触子板交換方法は、先端に探触子板が着脱可能に取り付けられる多関節型マニピュレータを備えた水中移動装置が移動可能に設けられる容器内の液体中に、前記多関節型マニピュレータに取り付けられた前記探触子板を収容する収容部および前記多関節型マニピュレータに取り付ける前記探触子板を保持する保持部を有した交換台を載置する工程と、前記交換台が載置された位置を認識すると共に前記水中移動装置の三次元位置を標定しつつ前記水中移動装置を前記交換台の位置に移動させる工程と、前記多関節型マニピュレータに取り付けられた前記探触子板を外して前記交換台の前記収容部に収容する一方で、前記保持部に保持されている前記探触子板を前記多関節型マニピュレータに取り付ける工程と、を含む。

この探触子板交換方法によれば、容器内の液体中に交換台を載置し、当該交換台の収容部に使用後の探触子板を収容し、これから使用する探触子板を多関節型マニピュレータに取り付ける。このようにして、探触子板の交換を水中で行うことで、水中から気中への水中移動装置の移動、および気中から水中への水中移動装置の移動を伴わず、ポーラクレーンを占有することを防止できる。また、探触子板の交換作業に際して、水中から気中へ移動した水中移動装置を除染する作業を省くことができ、作業者の被曝拡大を阻止することができる。さらに、気中・水中間の水中移動装置の移動を防止したことで、探触子板の交換での水中移動装置の動作確認をなくし、この動作確認の時間を省くことができる。この結果、水中移動装置に対して探触子板を交換する作業時間を低減すると共に作業者の安全を確保することができる。

本発明によれば、水中移動装置に対して探触子板を交換する作業時間を低減すると共に作業者の安全を確保することができる。

図１は、水中移動型検査システムの概要の説明図である。 図２は、水中移動装置の側面図である。 図３は、水中移動装置の底面図である。 図４は、水中移動装置における固定台の側断面図である。 図５は、水中移動装置における走行装置の側断面図である。 図６は、水中移動装置における吸着装置の側断面図である。 図７は、水中移動装置における推進器の側断面図である。 図８は、水中移動装置における浮力調整装置の側断面図である。 図９は、水中移動装置における標定マーカの斜視図である。 図１０は、水中移動装置における標定マーカの説明図である。 図１１は、水中移動装置における旋回台の側断面図である。 図１２は、位置標定装置の側面図である。 図１３は、位置標定装置の正面図である。 図１４は、図１２におけるＡ−Ａ断面図である。 図１５は、交換台の平面図である。 図１６は、交換台の正面図である。 図１７は、位置標定装置に交換台を設置した平面図である。 図１８は、探触子板の平面図である。 図１９は、探触子板の正面図である。 図２０は、水中移動型検査システムおよび浮力調整システムを含む制御装置のブロック図である。 図２１は、水中移動型検査システムによる超音波探傷検査の動作図である。 図２２は、水中移動型検査システムによる超音波探傷検査の動作図である。 図２３は、水中移動型検査システムによる超音波探傷検査の動作図である。 図２４は、水中移動型検査システムによる超音波探傷検査の動作図である。 図２５は、水中移動型検査システムによる超音波探傷検査の動作図である。 図２６は、水中移動型検査システムによる超音波探傷検査の動作図である。 図２７は、水中移動型検査システムによる探触子板交換の動作図である。 図２８は、水中移動型検査システムによる探触子板交換の動作図である。 図２９は、水中移動型検査システムによる探触子板交換の動作図である。 図３０は、水中移動型検査システムによる探触子板交換の動作図である。 図３１は、水中移動型検査システムによる探触子板交換の動作図である。 図３２は、水中移動型検査システムによる探触子板交換の動作図である。 図３３は、水中移動型検査システムによる探触子板交換の動作図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施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。

図１は、水中移動型検査システムの概要の説明図である。

水中移動型検査システムは、水中移動装置１で原子炉圧力容器１０１内を航行し原子炉圧力容器１０１の壁面１０１Ａを走査して探傷する。

原子炉圧力容器１０１は、キャビティピット１０２の底壁の下方に位置し、コンクリート製壁体１０３により回りを囲まれている。また、原子炉圧力容器１０１、キャビティピット１０２などは、コンクリート製の原子炉格納容器１０４で覆われ、この原子炉格納容器１０４が放射線を遮蔽している。原子炉圧力容器１０１は、蓋体（図示せず）をボルトで接合するための上部フランジ１０１Ｂがキャビティピット１０２の底壁に対して水密を維持して設けられている。また、原子炉圧力容器１０１は、上部フランジ１０１Ｂの上面に、蓋体を取り付ける際に使用する３本のアライメントピン１０１Ｃが上方に延在して立設されている。そして、探傷を行なう前、原子炉圧力容器１０１から蓋体が除去され、この原子炉圧力容器１０１内およびキャビティピット１０２内に水（液体）を充満させて放射線を遮蔽する。

水中移動装置１は、探傷信号や制御信号などの信号を伝達するためのラインおよび動力ラインを含むケーブル１０５が接続されている。このケーブル１０５に関わり、キャビティピット１０２の上方部位に、水中移動装置１の位置に応じて水中に沈めるケーブル１０５の長さを調節しながら該ケーブル１０５を案内するケーブル調節・案内装置１０６が設置されている。ケーブル１０５は、水中移動装置１より送信されてくる探傷データの処理を行なうための制御装置２に連絡している。制御装置２は、放射線遮蔽のため原子炉格納容器１０４の外部に設置されている。

また、水中移動装置１は、位置標定装置３により位置が標定される。位置標定装置３は、各アライメントピン１０１Ｃを介して上部フランジ１０１Ｂに取り付けられる。位置標定装置３は、水中移動装置１の位置標定を行なった距離データの信号を伝達するためのラインおよび水中移動装置１への方向に位置標定装置３を位置決めするための駆動データの信号を伝達するためのラインを含むケーブル１０７が接続されている。ケーブル１０７は、位置標定装置３より送信されてくる距離データの処理や位置標定装置３を位置決めするための駆動データの処理を行なうための制御装置２に連絡している。

以下、水中移動装置１、位置標定装置３、および制御装置２についての詳細を説明する。

最初に、水中移動装置１について説明する。図２は、水中移動装置の側面図である。図３は、水中移動装置の底面図である。図４は、水中移動装置における固定台の側断面図である。図５は、水中移動装置における走行装置の側断面図である。図６は、水中移動装置における吸着装置の側断面図である。図７は、水中移動装置における推進器の側断面図である。図８は、水中移動装置における浮力調整装置の側断面図である。図９は、水中移動装置における標定マーカの斜視図である。図１０は、水中移動装置における標定マーカの説明図である。図１１は、水中移動装置における旋回台の側断面図である。

水中移動装置１は、図２および図３に示すように、固定台５、旋回台６、走行装置７、吸着装置８、推進器９、多関節型マニピュレータ１０、浮力調整装置１１、標定マーカ１２を含み大略構成されている。

固定台５は、シェル型構造をなしている。

旋回台６は、固定台５に対して旋回可能に回転移動するように設けられている。

走行装置７は、固定台５に複数（本実施形態では４つ）設けられており、ステアリング機構７Ａにより首振り可能に旋回すると共に転動自在に設けられた車輪７Ｂを有している。水中移動装置１は、この走行装置７によって原子炉圧力容器１０１の壁面１０１Ａを自在に走行することができる。

吸着装置８は、固定台５に複数（本実施形態では４つ）設けられており、シリンダ８Ａによって吸着側と非吸着側とにスライド移動が可能に設けられた吸着盤８Ｂを有している。水中移動装置１は、この吸着装置８によって原子炉圧力容器１０１の壁面１０１Ａに吸着されて固定することができる。

推進器９は、旋回台６に設けられ、水中移動装置１を原子炉圧力容器１０１内の水中に対して潜水浮上可能とするスラスタ９Ａ，９Ｂ、および原子炉圧力容器１０１の壁面１０１Ａに対して接近離脱可能とするスラスタ９Ｃ，９Ｄを有している。水中移動装置１は、この推進器９によって水中を三次元に自在に航行することができる。

多関節型マニピュレータ１０は、旋回台６に設けられ、本実施形態では６自由度（Ｍ１〜Ｍ６）の多関節型に構成されたマニピュレータである。多関節型マニピュレータ１０は、その先端に、探触子板１５が取り付けられる。この探触子板１５により、原子炉圧力容器１０１の溶接部を探傷することができる。探触子板１５は、多関節型マニピュレータ１０の先端に着脱可能に設けられており、交換が可能である。なお、多関節型マニピュレータ１０は、公知のマニピュレータであるため詳細な説明を省略する。

浮力調整装置１１は、旋回台６の両側の２箇所に設けられ、水中移動装置１の水中での浮力を調整するものである。水中移動装置１は、図には明示しないが、主浮力調整装置として、浮力タンクを有すると共に浮力調整ウエイトが着脱可能に設けられ、浮力調整ウエイトによる重量調整により原子炉圧力容器１０１の水中において浮力を０［Ｎ］とされている。つまり、水中移動装置１は、水中において浮きも沈みもしないように構成され、上述した推進器９による移動を容易にしている。しかしながら、探触子板１５は重量が異なる数種類があるために探触子板１５を交換することで浮力が０［Ｎ］から増減するため、浮力調整装置１１は、副浮力調整装置として、増減した浮力を０［Ｎ］に調整する。

標定マーカ１２は、位置標定装置３の目標として用いられるもので、二軸の駆動装置１２Ａを介して旋回台６の上部に装着される。

このように大略構成される水中移動装置１において、図４に示すように、固定台５は、箱状の固定台本体５Ａの中心部に旋回駆動機構５Ｂが設けられている。旋回駆動機構５Ｂは、駆動源であるモータ５Ｂａ、位置を検出するエンコーダ５Ｂｂ、およびモータ５Ｂａの駆動力を増す減速機５Ｂｃが同芯一軸上に配置されている。そして、減速機５Ｂｃが固定台本体５Ａに取り付けられ、減速機５Ｂｃの出力側である減速機出力軸５Ｂｄが固定台本体５Ａに設けられた軸受５Ａａによって回転自在に支持されている。減速機出力軸５Ｂｄと固定台本体５Ａとの間には、固定台５内部を水密とするＯリングなどのシール材５Ａｂが設けられている。

図５に示すように、走行装置７は、固定台５の外周に沿って取り付けられている。走行装置７は、ステアリング機構７Ａおよび車輪７Ｂを支持する走行装置本体７Ｃが固定台５に対しリニア軸受７Ｄａを介して上下方向に移動可能に取り付けられている。この走行装置本体７Ｃは、リニア軸受７Ｄａの両側に設けられたバネ７Ｄｂによって移動が下方に付勢されている。

ステアリング機構７Ａは、走行装置本体７Ｃの内部に設けられ、車輪７Ｂを旋回駆動する。ステアリング機構７Ａは、駆動源となるモータ７Ａａが走行装置本体７Ｃに固定され、モータ７Ａａの出力軸にギヤ７Ａｂが結合され、このギヤ７Ａｂに噛み合うように減速機７Ａｃの入力軸７Ａｄが結合されている。減速機７Ａｃ（公知の内回転減速機であるため構造は省略する）の出力軸７Ａｅは、走行装置本体７Ｃに設けられた軸受７Ａｆによって回転自在に支持されている。減速機７Ａｃの出力軸７Ａｅには、走行装置本体７Ｃ内部を水密とするＯリングなどのシール材７Ａｇが設けられていると共に、車輪７Ｂを駆動する車輪駆動モータ７Ｂａが取り付けられている。また、減速機７Ａｃの出力軸７Ａｅには、ポテンショ７Ａｈが取り付けられて、該ポテンショ７Ａｈにより車輪７Ｂの旋回位置が検出される。

車輪駆動モータ７Ｂａは、ステアリング機構７Ａにおける減速機７Ａｃの出力軸７Ａｅに取り付けられている。車輪駆動モータ７Ｂａは、減速機７Ｂｃに結合されている。減速機７Ｂｃは、円筒形状の出力軸７Ｂｄの外周に車輪７Ｂが結合されている。車輪７Ｂは、出力軸７Ｂｄが軸受７Ｂｅを介してステアリング機構７Ａにおける出力軸７Ａｅに回転自在に設けられている。従って、車輪７Ｂは、車輪駆動モータ７Ｂａの駆動により減速機７Ｂｃを介して回転し、これにより走行が可能となる。また、減速機７Ｂｃの出力軸７Ｂｄは、円筒形状の内部に車輪駆動モータ７Ｂａおよび減速機７Ｂｃが収納され、ステアリング機構７Ａにおける出力軸７Ａｅがなすケーシングに収容されつつ、円筒形状とケーシングとの間にそれぞれの内部を水密とするＯリングなどのシール材７Ｂｆが設けられている。また、減速機７Ｂｃの出力軸７Ｂｄには、エンコーダ７Ｂｇが設けられて、該エンコーダ７Ｂｇにより車輪７Ｂの回転数であって走行距離が検出される。

図６に示すように、吸着装置８は、固定台５の外周に沿って取り付けられている。吸着装置８は、シリンダ８Ａのシリンダチューブ８Ａａが固定台５に固定されている。シリンダ８Ａは、シリンダチューブ８Ａａの内側にピストンロッド８Ａｂが軸受８Ａｃおよびシール材８Ａｄを介して設けられている。そして、シリンダ８Ａは、シリンダチューブ８Ａａの閉塞された上端と中央に、空圧導入孔８Ａａａ，８Ａａｂが設けられており、空圧導入孔８Ａａａまたは空圧導入孔８Ａａｂに選択的に空圧を与えることによりピストンロッド８Ａｂが上下動する。ピストンロッド８Ａｂは、その下端に、球面軸受８Ｂａを介して吸着盤８Ｂが取り付けられている。吸着盤８Ｂは、円形状で上側が閉塞されて下側が開放された形状であり、その内部がピストンロッド８Ａｂの下端および球面軸受８Ｂａを貫通された真空圧導入孔８Ａｂａとつながっている。そして、真空圧導入孔８Ａｂａに真空圧を与えることにより、吸着盤８Ｂ内が真空となり、原子炉圧力容器１０１の壁面１０１Ａに吸着することができる。

図７に示すように、推進器９は、スラスタ９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄを構成するもので、旋回台６に取り付けられるスラスタカバー９ａの内部に、流線形をしたモータカバー９ｂを介してモータ９ｃが取り付けられている。モータ９ｃは、モータカバー９ｂに設けられた軸受９ｄおよびシール９ｅを介して出力軸９ｆが回転自在に支持されている。出力軸９ｆの先端にスクリュー９ｇが装着されている。従って、スラスタ９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄを構成する推進器９は、モータ９ｃによりスクリュー９ｇを駆動する。この推進器９は、スクリュー９ｇを正逆回転することにより、旋回台６と平行に設置したスラスタ９Ａ，９Ｂで潜水、浮上を行う一方で、旋回台６と垂直に設置したスラスタ９Ｃ，９Ｄで原子炉圧力容器１０１の壁面１０１Ａへの接近離脱を行なうことができる。

図８に示すように、浮力調整装置１１は、固定ケーシング１１Ａと、移動ケーシング１１Ｂと、モータケーシング１１Ｃと、を有している。固定ケーシング１１Ａは、旋回台６に取り付けられて固定されている。固定ケーシング１１Ａは、円筒形状に形成されて一端が開放し他端が閉塞されている。移動ケーシング１１Ｂは、円筒形状に形成されて固定ケーシング１１Ａの開放側から円筒形状の内部に挿通されている。固定ケーシング１１Ａの開放端内側には、Ｏリングなどのシール材１１Ａａが設けられており、移動ケーシング１１Ｂの外周面との間で水密が確保されている。

移動ケーシング１１Ｂは、固定ケーシング１１Ａの外部に飛び出た一端が閉塞し、固定ケーシング１１Ａの内部に配置された他端が開放されている。従って、固定ケーシング１１Ａおよび移動ケーシング１１Ｂは、相互の内部が連通して水密を確保された空気室Ｓを形成している。そして、移動ケーシング１１Ｂは、固定ケーシング１１Ａに対し、円筒形状の延在方向（軸方向）にシール材１１Ａａを介して移動可能に設けられている。

モータケーシング１１Ｃは、浮力調整駆動機構１１Ｄのモータ１１Ｄａが収容され、固定ケーシング１１Ａの他端である閉塞側に水密を確保しつつ結合されている。浮力調整駆動機構１１Ｄは、モータ１１Ｄａに減速機１１Ｄｂが結合され、減速機１１Ｄｂの出力軸１１Ｄｃが、モータケーシング１１Ｃに対して軸受１１Ｄｄにより回転自在に支持されている。また、浮力調整駆動機構１１Ｄは、出力軸１１Ｄｃの先端に、ネジ軸１１Ｄｅが同一軸心上で固定されている。ネジ軸１１Ｄｅは、固定ケーシング１１Ａを貫通し、固定ケーシング１１Ａおよび移動ケーシング１１Ｂの内部に延在して設けられている。このネジ軸１１Ｄｅは、固定ケーシング１１Ａおよび移動ケーシング１１Ｂの内部に設けられて固定ケーシング１１Ａに固定された円筒形状の支持ケーシング１１Ｄｆ内に配置され、当該支持ケーシング１１Ｄｆに対して両端が軸受１１Ｄｇにより回転自在に支持されている。また、浮力調整駆動機構１１Ｄは、ネジ軸１１Ｄｅにナット部材１１Ｄｈが取り付けられている。ナット部材１１Ｄｈは、移動ケーシング１１Ｂの開放された他端側に対して棒状の連結部材１１Ｄｉにより結合されている。連結部材１１Ｄｉは、支持ケーシング１１Ｄｆの外周にてネジ軸１１Ｄｅの延在方向に沿って形成されたスリット穴１１Ｄｊに挿通されている。

そして、浮力調整駆動機構１１Ｄは、モータ１１Ｄａにより減速機１１Ｄｂを介してネジ軸１１Ｄｅが正逆回転することで、ナット部材１１Ｄｈがネジ軸１１Ｄｅの延在方向に沿って移動する。このナット部材１１Ｄｈの移動に伴い移動ケーシング１１Ｂが固定ケーシング１１Ａに対して円筒形状の延在方向（軸方向）に移動する。すると、固定ケーシング１１Ａおよび移動ケーシング１１Ｂの相互の内部が連通して水密を確保された空気室Ｓは、固定ケーシング１１Ａおよび移動ケーシング１１Ｂが相対的に近づくことで圧縮され、固定ケーシング１１Ａおよび移動ケーシング１１Ｂが相対的に離れることで膨張される。これにより、空気室Ｓが圧縮されることで浮力が減少する一方、空気室Ｓが膨張されることで浮力が増加することで、浮力が調整される。また、モータ１１Ｄａには、ポテンショ１１Ｄｋが取り付けられて、該ポテンショ１１Ｄｋにより移動ケーシング１１Ｂの位置（ストローク）が検出される。

図９に示すように、標定マーカ１２は、旋回台６に対し、二軸の駆動装置１２Ａを介して取り付けられている。具体的に、駆動装置１２Ａは、第一軸をなす鉛直軸１２Ａａが旋回台６に取り付けられ、この鉛直軸１２Ａａに対して直交する第二軸をなす水平軸１２Ａｂが設けられている。標定マーカ１２は、水平軸１２Ａｂに支持されている。すなわち、標定マーカ１２は、駆動装置１２Ａの鉛直軸１２Ａａの廻りに水平方向に旋回し、水平軸１２Ａｂの廻りに上下方向に傾斜する。従って、水中移動装置１の水中での姿勢に応じて標定マーカ１２を位置標定装置３に向けることができる。

そして、図１０に示すように、標定マーカ１２は、コーナーキューブ１２ａと球光源１２ｂから構成されている。コーナーキューブ１２ａの中心に球光源１２ｂが設けられ、コーナーキューブ１２ａへの入射信号が反射される。駆動装置１２Ａの鉛直軸１２Ａａおよび水平軸１２Ａｂは、コーナーキューブ１２ａの中心線上で入射信号が反射して通過するＡ点にて交差する。すなわち、標定マーカ１２は、コーナーキューブ１２ａの中心線上のＡ点を中心に移動する。

図１１に示すように、旋回台６は、固定台５における固定台本体５Ａに設けられた旋回駆動機構５Ｂの減速機出力軸５Ｂｄに固定されることにより、旋回することができる。旋回台６は、水密を確保された箱状の内部に、各駆動機構のモータを駆動するアンプ、および位置標定装置３からの指令値、また、位置標定装置３へのデータを変換するＡ／Ｄ，Ｄ／Ａ，Ｅ／Ｏ，Ｏ／Ｅ変換器などで構成される電装ボックス６Ａが設けられ、この電装ボックス６Ａに上述したケーブル１０５が接続される。

次に、位置標定装置３について説明する。図１２は、位置標定装置の側面図である。図１３は、位置標定装置の正面図である。図１４は、図１２におけるＡ−Ａ断面図である。

位置標定装置３は、測長装置２１と、取付装置２２と、取付台２３と、を有する。

測長装置２１は、測長器２１Ａと、支持機構２１Ｂとを有する。測長器２１Ａは、水中移動装置１の標定マーカ１２に対してレーザ光を発信して水中移動装置１の位置を検出するものである。測長器２１Ａは、レーザ光照射部２１Ａａと、カメラからなる視覚センサ２１Ａｂと、画像処理装置２１Ａｃと、位相差計２１Ａｄと、レーザ変調信号発生器２１Ａｅと、を有する（図２４参照）。支持機構２１Ｂは、測長器２１Ａを支持するもので、取付装置２２に設けられている。支持機構２１Ｂは、取付装置２２に対して測長器２１Ａを上下方向及び左右方向に揺動自在とし、水中移動装置１の水中での姿勢に応じて測長器２１Ａを標定マーカ１２に向けることができる。

取付装置２２は、位置標定装置３をアライメントピン１０１Ｃに対して位置決めして固定するものである。取付装置２２は、アライメントピン１０１Ｃに所定のクリアランスをもって嵌脱自在とされた筒状のフレーム２２Ａと、フレーム２２Ａの上部および下部に設けられてフレーム２２Ａをアライメントピン１０１Ｃに固定する上部固定装置２２Ｂおよび下部固定装置２２Ｃと、を有している。

上部固定装置２２Ｂは、アライメントピン１０１Ｃの外周面を押圧してこのアライメントピン１０１Ｃの軸中心とフレーム２２Ａの軸中心とを一致させるための３つの上部エアシリンダ２２Ｂａを有している。すなわち、上部固定装置２２Ｂは、各上部エアシリンダ２２Ｂａによりフレーム２２Ａの上部の軸中心をアライメントピン１０１Ｃの軸中心に一致させて固定する。

下部固定装置２２Ｃは、原子炉圧力容器１０１の上部フランジ１０１Ｂの上面に接触して測長装置２１の方向を規定する方向規定機構２２ＣＡと、アライメントピン１０１Ｃの外周面を押圧してこのアライメントピン１０１Ｃの軸中心とフレーム２２Ａの軸中心とを一致させるための下部エアシリンダ２２ＣＢと、を有している。

方向規定機構２２ＣＡは、フレーム２２Ａの両側部にそれぞれブラケット２２ＣＡａが固定されており、各ブラケット２２ＣＡａに水平な枢軸２２ＣＡｂによってそれぞれ操作アーム２２ＣＡｃの中間部が上下に回転自在に取り付けられている。各操作アーム２２ＣＡｃは、下端部に保持ローラ２２ＣＡｄが取り付けられ、上端部に操作用エアシリンダ２２ＣＡｅが取り付けられている。操作用エアシリンダ２２ＣＡｅは、フレーム２２Ａに対して水平な枢軸によって揺動自在に支持されている。

下部エアシリンダ２２ＣＢにおいて、ピストン軸２２ＣＢａは、その一端部が取付ブラケット２２ＣＢｂによりフレーム２２Ａに固定されており、他端部にはピストン２２ＣＢｃが固定されている。このピストン２２ＣＢｃは、シリンダケース２２ＣＢｄ内に移動自在に設けられており、このシリンダケース２２ＣＢｄ内を２つの部屋２２ＣＢｄ１，２２ＣＢｄ２に区分している。そして、シリンダケース２２ＣＢｄは、先端部が二又の保持アーム２２ＣＢｅが固定され、この保持アーム２２ＣＢｅの二又の先端部はフレーム２２Ａ内に進入し、それぞれアライメントピン１０１Ｃの外周面を押圧する押圧ローラ２２ＣＢｆが取付けられている。

このように構成された取付装置２２は、フレーム２２Ａをアライメントピン１０１Ｃに嵌入した後、上部固定装置２２Ｂの各上部エアシリンダ２２Ｂａを作動してアライメントピン１０１Ｃの外周面を押圧することで、アライメントピン１０１Ｃの軸中心とフレーム２２Ａの軸中心とを一致させ、フレーム２２Ａの上部をアライメントピン１０１Ｃに固定する。

続いて、下部固定装置２２Ｃの方向規定機構２２ＣＡにより一対の保持ローラ２２ＣＡｄを下方に移動させて上部フランジ１０１Ｂの内面にそれぞれ接触させることで、上部フランジ１０１Ｂの内面の円弧の２点とアライメントピン１０１Ｃの軸中心との３点を基準として測長器２１Ａの方向を原子炉圧力容器１０１の中心側に規定する。さらに、下部固定装置２２Ｃの下部エアシリンダ２２ＣＢによりアライメントピン１０１Ｃの外周面を押圧することでアライメントピン１０１Ｃの軸中心とフレーム２２Ａの軸中心とを一致させ、フレーム２２Ａの下部をアライメントピン１０１Ｃに固定する。

このようにしてフレーム２２Ａがそれぞれアライメントピン１０１Ｃに固定されると、位置標定装置３の取り付けは完了する。従って、この位置標定装置３を用い、測長装置２１において支持機構２１Ｂにより測長器２１Ａの向きを上下方向および左右方向に首振調整しながら、測長器２１Ａから水中移動装置１の標定マーカ１２にレーザ光を発信することで水中移動装置１までの距離を測定して水中移動装置１の位置および距離を検出する。

取付台２３は、後述する交換台２５を位置決めして載置するものである。図１３および図１４に示すように、取付台２３は、下部固定装置２２Ｃと共にフレーム２２Ａの下部に取り付けられており、取付装置２２によりフレーム２２Ａをアライメントピン１０１Ｃに固定した状態において、原子炉圧力容器１０１の上部フランジ１０１Ｂの上面に沿って配置される板状部材として構成されている。そして、取付台２３は、板状部材の上面から上方に延在する位置決機構としての２本のガイドピン２３Ａ，２３Ｂを有している。各ガイドピン２３Ａ，２３Ｂは、互いに平行に配置され、いずれか一方が長尺に形成されて長さが異なって形成されている。

ここで、交換台２５について説明する。図１５は、交換台の平面図である。図１６は、交換台の正面図である。図１７は、位置標定装置に交換台を設置した平面図である。図１８は、探触子板の平面図である。図１９は、探触子板の正面図である。

交換台２５は、水中移動装置１において探触子板１５を交換するためのステーションとなるものである。交換台２５は、交換台本体２５Ａと、保持部２５Ｂと、収容部２５Ｃと、を有する。

交換台本体２５Ａは、図１５〜図１７に示すように、原子炉圧力容器１０１の上部フランジ１０１Ｂの上面に沿って配置される板状部材として構成されている。この交換台本体２５Ａは、取付台２３の各ガイドピン２３Ａ，２３Ｂを挿入させる支持穴２５Ａａ，２５Ａｂを有している。各支持穴２５Ａａ，２５Ａｂに各ガイドピン２３Ａ，２３Ｂを挿入させることで、交換台本体２５Ａは、その配置を規定され、交換台２５が位置標定装置３と共にアライメントピン１０１Ｃに対して位置決めして固定される。従って、本実施形態において、位置標定装置３は、交換台２５が載置された位置を認識する位置認識装置として機能する。また、取付台２３の各ガイドピン２３Ａ，２３Ｂは長さが異なるため、長いガイドピン２３Ｂを支持穴２５Ａｂに先に挿入させつつ、短いガイドピン２３Ａに支持穴２５Ａａの位置を合わせるように調整して短いガイドピン２３Ａを支持穴２５Ａａに挿入させる。なお、ガイドピン２３Ａ，２３Ｂを有する取付台２３は、位置標定装置３に設けられていなくてもよく、この場合は、上部フランジ１０１Ｂの上面に設けられた蓋体固定用のボルト穴に対して取付台２３を取り付けるようにし、当該取付台２３の位置をボルト穴に位置決めするように構成する。この場合の取付台２３および交換台２５の位置は、ボルト穴により規定される。この場合は、取付台２３に対し、交換台２５が載置された位置を認識するように位置信号を発信する機能を有する位置認識装置を設ける。

保持部２５Ｂは、交換において多関節型マニピュレータ１０の先端に接合する探触子板１５を保持するものである。保持部２５Ｂは、クランプ機構２５Ｂａと、撮像装置としての２つのカメラ２５Ｂｂ，２５Ｂｃと、を有している。クランプ機構２５Ｂａは、例えば、筒状体２５Ｂａａが半割に構成されて、一方が交換台本体２５Ａ側に固定され、他方が一方に対して筒状を閉塞または開放するように移動可能に設けられている。また、クランプ機構２５Ｂａは、筒状体２５Ｂａａの閉塞または開放を駆動する駆動部２５Ｂａｂを有している。従って、クランプ機構２５Ｂａは、筒状体２５Ｂａａを閉塞して探触子板１５をクランプして探触子板１５を保持する一方で、筒状体２５Ｂａａを開放してクランプを解いて探触子板１５の保持を解除する。なお、クランプ機構２５Ｂａは、探触子板１５を保持するものであるが、多関節型マニピュレータ１０の先端側と探触子板１５側との相互の位置の誤差を吸収するため、探触子板１５が若干ミリ動けるように隙間を持って探触子板１５を保持する構成とされている。２つのカメラ２５Ｂｂ，２５Ｂｃは、筒状体２５Ｂａａの正面側において一方（２５Ｂｂ）が側方から撮像して、他方（２５Ｂｃ）が上方から撮像するように配置されている。探触子板１５の構成は後述するが、探触子板１５は、多関節型マニピュレータ１０の先端に設けられた接続部１０Ａに接合される接続部１５Ａが設けられている。従って、当該接続部１５Ａの接合面１５Ａａを２つのカメラ２５Ｂｂ，２５Ｂｃで各方向から撮像することにより多関節型マニピュレータ１０と探触子板１５との接合状態を確認することができる。なお、多関節型マニピュレータ１０の接続部１０Ａは、探触子板１５の接続部１５Ａとの接合または離間を行うクランプ機構（図示せず）が設けられている。

収容部２５Ｃは、交換において多関節型マニピュレータ１０の先端から外される探触子板１５を収容するものである。収容部２５Ｃは、収容箱２５Ｃａと、撮像装置としての２つのカメラ２５Ｃｂ，２５Ｃｃと、を有している。収容箱２５Ｃａは、上方が開放した箱体であって、探触子板１５を開放部から投入できる大きさに形成されている。２つのカメラ２５Ｃｂ，２５Ｃｃは、一方（２５Ｃｂ）が収容箱２５Ｃａの正面側において側方から撮像して、他方（２５Ｃｂ）が収容箱２５Ｃａの開放部の斜め上方から収容箱２５Ｃａの内部を撮像するように配置されている。従って、一方のカメラ２５Ｃｂで多関節型マニピュレータ１０の先端から探触子板１５が外される様子を撮像して確認することができ、他方のカメラ２５Ｃｃで外された探触子板１５が収容箱２５Ｃａに投入される様子を撮像して確認することができる。

探触子板１５は、図１８および図１９に示すように、接続部１５Ａと、探触子１５Ｂと、を有している。接続部１５Ａは、正面側に平坦状の接合面１５Ａａが設けられている。接合面１５Ａａは、多関節型マニピュレータ１０の先端側の接続部１０Ａの接合面に対して合わせて接合される。この接合面１５Ａａと、多関節型マニピュレータ１０の先端側の接続部１０Ａの接合面とが接合された状態で、相互間で信号の送受信を行うことが可能となる。また、図には明示しないが、多関節型マニピュレータ１０の先端側の接続部１０Ａは、探触子板１５の接続部１５Ａとの接合を維持する一方で接合を解除するクランプ機構が設けられている。保持部２５Ｂのクランプ機構２５Ｂａは、この探触子板１５の接続部１５Ａをクランプして保持する。

次に、制御装置２について説明する。図２０は、水中移動型検査システムおよび浮力調整システムを含む制御装置のブロック図である。

制御装置２は、水中移動型検査システムにおいて水中移動装置１および位置標定装置３を統括して制御するものである。また、制御装置２は、浮力調整システムにおいて浮力調整装置１１を統括して制御するものである。制御装置２は、図２０に示すように、位置測定装置５１と、位置制御装置５２と、記憶装置５３と、超音波探傷装置５４と、探触子板交換制御装置５５と、浮力調整制御装置５６と、水質検出手段５７と、を含む。

位置測定装置５１は、測長装置２１の測長器２１Ａから送信されてくる距離データと、支持機構２１Ｂの位置データとから水中移動装置１の絶対位置を計算する機能を有する。

位置制御装置５２は、水中移動装置１の位置を制御すると共に、測長装置２１の支持機構２１Ｂの位置を制御する機能を有する。

記憶装置５３は、水中移動装置１による壁面１０１Ａの探傷順序や、水中移動装置１の壁面１０１Ａ上の停止位置や、多関節型マニピュレータ１０の動作手順や、交換台２５にセットされている探触子板１５の種類、など情報を予め格納する機能を有する。

超音波探傷装置５４は、位置制御装置５２からの探傷位置信号を受けて、探触子板１５に探傷指令を出し、これにより探傷データを実時間で収集する機能を有する。超音波探傷装置５４は、探傷位置が位置制御装置５２から入力されているため、欠陥が発見された場合、その位置を判断し特定することができる。

探触子板交換制御装置５５は、位置制御装置５２からの交換位置信号、および交換台２５におけるカメラ２５Ｃｂ，２５Ｃｃからの画像データを受けて、多関節型マニピュレータ１０の接続部１０Ａにおけるクランプ機構により探触子板１５の接続部１５Ａとの接合を離間する機能を有する。また、探触子板交換制御装置５５は、位置制御装置５２からの交換位置信号、および交換台２５におけるカメラ２５Ｂｂ，２５Ｂｃからの画像データを受けて、多関節型マニピュレータ１０の接続部１０Ａにおけるクランプ機構により探触子板１５の接続部１５Ａとの接合を行う機能を有する。また、探触子板交換制御装置５５は、交換台２５におけるカメラ２５Ｂｂ，２５Ｂｃからの画像データを受けて、保持部２５Ｂのクランプ機構２５Ｂａによるクランプを解いて探触子板１５の保持を解除する機能を有する。

浮力調整制御装置５６は、記憶装置５３からの交換台２５にセットされている探触子板１５の種類の情報（浮力調整データ）、および浮力調整装置１１における移動ケーシング１１Ｂの位置データを受けて、当該探触子板１５の重量に基づく移動ストロークで移動ケーシング１１Ｂを移動させる機能を有する。また、浮力調整制御装置５６は、記憶装置５３からの浮力調整データを受けず、探触子板１５の種類に応じて経験則に基づいたオペレータによる操作指示に基づく移動ストロークで移動ケーシング１１Ｂを移動させる機能を有する。オペレータによる操作指示は、図には明示しないが、例えば、浮力調整制御装置５６に接続された入力装置（キーボードまたはマウスによる移動ケーシング１１Ｂの移動数値入力など）により行われる。

また、浮力調整制御装置５６は、水中移動装置１における旋回台６の両側の２箇所に設けられた各浮力調整装置１１を独立して制御することができる。従って、浮力調整制御装置５６は、例えば、水中において水中移動装置１が旋回台６の両側で傾いている場合、オペレータによる操作指示に基づく移動ストロークで各浮力調整装置１１の移動ケーシング１１Ｂを独立して移動させることで水中移動装置１の水中での姿勢を調整する。

水質検出手段５７は、原子炉圧力容器１０１の液体の水質（本実施形態では例えば原子炉圧力容器１０１の水のホウ酸濃度）を検出するものである。この水質検出手段５７は、水中移動装置１に設けられていても設けられていなくてもよい。水質検出手段５７で検出された水質データは、浮力調整制御装置５６で受ける。従って、浮力調整制御装置５６は、水質検出手段５７が検出した水質に応じた浮力調整データに基づき浮力調整装置１１における移動ケーシング１１Ｂを移動させる機能を有する。水質に応じた浮力調整データは、水質に基づく移動ケーシング１１Ｂの移動ストロークのデータであり、記憶装置５３に予め記憶されている。また、浮力調整制御装置５６は、記憶装置５３からの浮力調整データを受けず、水質検出手段５７が検出した水質に応じた経験則に基づいたオペレータによる操作指示に基づく移動ストロークで移動ケーシング１１Ｂを移動させる機能を有する。オペレータによる操作指示は、図には明示しないが、例えば、浮力調整制御装置５６に接続された入力装置（キーボードまたはマウスによる移動ケーシング１１Ｂの移動数値入力など）により行われる。

そして、水中移動型検査システムは、以下の手順で超音波探傷検査が行なわれる。図２１〜図２６は、水中移動型検査システムによる超音波探傷検査の動作図である。

最初に、３つの測長装置２１を各アライメントピン１０１Ｃにそれぞれ位置決めして固定する（図１参照）。

次に、図２１に示すように、水中移動装置１を原子炉格納容器１０４内に設置されているポーラクレーン（図示せず）によりキャビティピット１０２の水面上へ吊り下げて、水面上にただよわせる。上述したように、水中移動装置１は浮力（水中重量）が０［Ｎ］となっている。また、水中移動装置１の重心と浮心との位置関係が図２１に示す関係のため、多関節型マニピュレータ１０を下方に向けた姿勢を水中で安定してとることができる。

次に、推進器９のスラスタ９Ａ，９Ｂのスクリュー９ｇを回転させることにより水中移動装置１が潜水または浮上する。また、推進器９のスラスタ９Ｃ，９Ｄのスクリュー９ｇを回転させることにより水中移動装置１が壁面１０１Ａへ接近または離脱する。なお、図２２に示すように、スラスタ９Ｃ，９Ｄのスクリュー９ｇの回転数または回転方向をそれぞれ調整することにより、水中移動装置１の壁面１０１Ａに対する姿勢を変えることができる。具体的には、図２２（ａ）に示すように、スラスタ９Ｃ，９Ｄのスクリュー９ｇの回転数が等しければ壁面１０１Ａに対して直進する。また、図２２（ｂ）に示すように、スラスタ９Ｃ，９Ｄのスクリュー９ｇの回転数が異なれば向きを変える。また、図２２（ｃ）に示すように、スラスタ９Ｃ，９Ｄのスクリュー９ｇの回転数が等しく回転方向が異なればその場で旋回する。このようにして、目的とする壁面１０１Ａの位置へ水中移動装置１を誘導することができる。

次に、水中移動装置１が壁面１０１Ａに接触した後、図２３および図２４に示すように、測長装置２１で原子炉圧力容器１０１に対する水中移動装置１の絶対位置を出す。

図２４に示すように、測長器２１Ａは、視覚センサ２１Ａｂによって撮像した水中移動装置１の球光源１２ｂの位置を測定するための画像処理装置２１Ａｃに結合されている。画像処理装置２１Ａｃは、予め基準位置が設定されており、測定した位置とこの基準位置との偏差をトラッキング信号として位置制御装置５２に入力する。位置制御装置５２は、トラッキング信号に基づいて、支持機構２１Ｂにおける回転方向の角度θおよび首振り方向の角度δに目標位置を表わす位置指令信号を送出し、水中移動装置１の標定マーカ１２に指向するように支持機構２１Ｂを制御すると共に、同時に標定マーカ１２が測長器２１Ａに指向するように駆動装置１２Ａを制御する。また、このときの支持機構２１Ｂの前記角度θ，δは位置測定装置５１にも入力される。

一方、測長装置２１と水中移動装置１との間の距離は、測長器２１Ａによって測定される。本実施形態では、測長器２１Ａは、距離測定用の非接触媒体としてアルゴンレーザを使用している（他に、音波、光なども使用可能である。）。レーザ変調信号発生器２１Ａｅから送信されたレーザ変調信号が、レーザ光照射部２１Ａａを介して水中移動装置１に装着された標定マーカ１２のレーザ反射用のコーナーキューブ１２ａに入射され、該コーナーキューブ１２ａによって反射される。送信された信号と上述の反射信号とは位相差計２１Ａｄに入力され、そこで両信号の位相差が測定され、レーザ光照射部２１Ａａから標定マーカ１２までの距離Ｄｉｓが算出され、この距離データが同様に位置測定装置５１に入力される。

そして、図２３に示すように、位置測定装置５１では、支持機構２１Ｂの回転軸線から原子炉圧力容器１０１の壁面１０１Ａまでの水平距離をＲとすると、水中移動装置１の絶対位置の標定が次の計算によって行なわれる。
円周方向…角度θをそのまま使用
深さ方向…深さＬ＝Ｄｉｓ・ｓｉｎ（ｃｏｓ−１Ｒ／Ｄｉｓ）

上述の計算により水中移動装置１の絶対位置を出すことができる。また、測長器２１Ａの取り付け位置を水中移動装置１の走査範囲の上部としているため、水中移動装置１の位置を死角なく出すことができる。また、記憶装置５３から探傷位置を引き出して位置制御装置５２に送り、位置制御装置５２において、現在の水中移動装置１の位置と偏差から目標位置指令を計算し、走行装置７に駆動指令を与え目標位置まで走行する。なお、走行時には、スラスタ９Ｃ，９Ｄを接近方向へ動作させ、水中移動装置１を壁面１０１Ａへ押し付けることにより走行が可能となる。

水中移動装置１が目標位置まで走行した後、走行装置７を停止し、吸着装置８のシリンダ８Ａを動作させ、吸着盤８Ｂを壁面１０１Ａへ押し付け、かつ、吸着盤８Ｂ内を真空圧にすることにより、水中移動装置１が壁面１０１Ａに対して吸着固定される。このとき、再度、測長器２１Ａで水中移動装置１の絶対位置を出す。

次に、記憶装置５３から多関節型マニピュレータ１０の動作情報を引き出して位置制御装置５２に送り、この動作情報に基づいて多関節型マニピュレータ１０に内蔵された駆動装置（図示せず）を作動して、多関節型マニピュレータ１０の先端に設けられた探触子板１５の位置を制御する。探触子板１５が探傷すべき位置にきたら、超音波探傷装置５４は、位置制御装置５２からの探傷位置信号を受けて、探触子板１５に探傷指令を出し、これにより探傷データを実時間で収集する。超音波探傷装置５４へは探傷位置が位置制御装置５２から入力されているため、欠陥が発見された場合、その位置を判断し特定することができる。

このとき、水中移動装置１が壁面１０１Ａに対して固定され、探傷動作が多関節型マニピュレータ１０で行なわれるため、探触子板１５への押付け力、および探触子板１５の高い軌跡精度により、一定速度でのトラバースが可能となる。また、探傷後は、吸着盤８Ｂを壁面１０１Ａから離す動作をシリンダ８Ａの作用で行ない、水中移動装置１の固定解除を行なう。

上述した手順を繰り返すことにより、目的とする探傷範囲の探傷を実施する。なお、探傷位置が水中移動装置１の上部の場合は、図２５に示すように、旋回台６を旋回することにより、多関節型マニピュレータ１０の上下位置が反転して探傷を実施することができる。また、図２６に示すように、探傷作業によって生じる多関節型マニピュレータ１０からの反力Ｆについて、吸着盤８Ｂを配置してＷを長くして受けることにより、反力Ｆを少なくすることができ、水中移動装置１を安定して固定することができる。

次に、探触子板１５を交換する手順について説明する。図２７〜図３３は、水中移動型検査システムによる探触子板交換の動作図である。

上述した探傷検査の最中、または測長装置２１をアライメントピン１０１Ｃに位置決めして固定した後、図２７に示すように、交換台２５を吊り込み、位置標定装置３のガイドピン２３Ａ，２３Ｂを介して取り付ける。従って、交換台２５は、位置標定装置３によりその位置が規定される。

次に、図２８に示すように、水中移動装置１を交換台２５の位置に移動させて、その位置の壁面１０１Ａに対して吸着固定させる。

次に、図２９に示すように、水中移動装置１において、旋回台６を旋回させて多関節型マニピュレータ１０を上方位置に移動させる。さらに、水中移動装置１において、多関節型マニピュレータ１０の接続部１０Ａが交換台２５における収容部２５Ｃのカメラ２５Ｃｂの画像に写る範囲に多関節型マニピュレータ１０を移動させる。

次に、図３０に示すように、交換台２５における収容部２５Ｃのカメラ２５Ｃｂ，２５Ｃｃの画像をオペレータが確認しつつ、多関節型マニピュレータ１０の接続部１０Ａのクランプ機構において多関節型マニピュレータ１０の接続部１０Ａに現在接合されている探触子板１５の接合を離間し、当該探触子板１５を収容部２５Ｃに投入させる。

次に、図３１に示すように、交換台２５における保持部２５Ｂのカメラ２５Ｂｂ，２５Ｂｃの画像をオペレータが確認しつつ、保持部２５Ｂに保持されている探触子板１５を多関節型マニピュレータ１０の接続部１０Ａに接合させる。さらに、探触子板１５を多関節型マニピュレータ１０の接続部１０Ａに接合させたことを保持部２５Ｂのカメラ２５Ｂｂ，２５Ｂｃの画像で確認した後、クランプ機構２５Ｂａにより保持部２５Ｂによる探触子板１５の保持を解除する。

次に、図３２に示すように、多関節型マニピュレータ１０の接続部１０Ａに接合させた探触子板１５の種類（重量）に基づく移動ストロークにて、浮力調整装置１１の移動ケーシング１１Ｂを移動させて浮力を調整する。

ここで、上述した超音波探傷検査を行う。

次に、図３３に示すように、交換台２５を吊り上げて回収する。

その後、新たに交換する探触子板１５が保持部２５Ｂに保持され、収容部２５Ｃが空の交換台２５を、図２７に示すように設置し、上述した探触子板１５の交換手順を同様に行う。

また、上述した水中移送装置１を他の原子炉圧力容器１０１の検査に用いる場合、浮力調整システムでは、水質検出手段５７が検出した水質に応じた浮力調整データに基づき浮力調整制御装置５６が浮力調整装置１１における移動ケーシング１１Ｂを移動させて浮力を調整する制御を行う。

このように説明した本実施形態における探触子板交換システムは、先端に探触子板１５が着脱可能に取り付けられる多関節型マニピュレータ１０を備えて原子炉圧力容器１０１内に満たされた液体中を移動可能に構成された水中移動装置１と、多関節型マニピュレータ１０に取り付けられた探触子板１５を収容する収容部２５Ｃおよび多関節型マニピュレータ１０に取り付ける探触子板１５を保持する保持部２５Ｂを有しており原子炉圧力容器１０１内の液体中に載置される交換台２５と、交換台２５が載置された位置を認識する位置認識装置（位置標定装置３）と、水中移動装置１の三次元位置を標定する位置標定装置３と、位置標定装置３により三次元位置が標定された水中移動装置１を位置認識装置（位置標定装置３）により認識された交換台２５の位置に移動させ、交換台２５の収容部２５Ｃに多関節型マニピュレータ１０に取り付けられた探触子板１５を外して収容する一方で、保持部２５Ｂに保持されている探触子板１５を多関節型マニピュレータ１０に取り付ける制御を行う制御装置２と、を含む。

この探触子板交換システムによれば、原子炉圧力容器１０１内の液体中に載置される交換台２５を備え、当該交換台２５の位置を位置認識装置（位置標定装置３）により認識すると共に、水中移動装置１の位置を位置標定装置３により標定しながら、交換台２５の収容部２５Ｃに使用後の探触子板１５を収容し、これから使用する探触子板１５を多関節型マニピュレータ１０に取り付ける。このようにして、探触子板１５の交換を水中で行うことが可能になる。従って、水中から気中への水中移動装置１の移動、および気中から水中への水中移動装置１の移動を伴わず、ポーラクレーンを占有することを防止できる。また、探触子板１５の交換作業に際して、水中から気中へ移動した水中移動装置１を除染する作業を省くことができ、作業者の被曝拡大を阻止することができる。さらに、気中・水中間の水中移動装置１の移動を防止したことで、探触子板１５の交換での水中移動装置１の動作確認をなくし、この動作確認の時間を省くことができる。この結果、水中移動装置１に対して探触子板１５を交換する作業時間を低減すると共に作業者の安全を確保することができる。

また、本実施形態の探触子板交換システムでは、交換台２５は、保持部２５Ｂに探触子板１５の保持を行うクランプ機構２５Ｂａを有すると共に、保持部２５Ｂおよび収容部２５Ｃを撮像する撮像装置としてのカメラ２５Ｂｂ，２５Ｂｃ，２５Ｃｂ，２５Ｃｃを有することが好ましい。

この探触子板交換システムによれば、交換前の探触子板１５をクランプ機構２５Ｂａにより保持することで、多関節型マニピュレータ１０への探触子板１５の水中での取り付けを確実かつ容易に行うことができる。しかも、保持部２５Ｂおよび収容部２５Ｃに撮像装置を設けることで、多関節型マニピュレータ１０からの探触子板１５の水中での取り外しや、多関節型マニピュレータ１０への探触子板１５の水中での取り付けを確認しながら確実に行うことができる。なお、上述した実施形態においては、撮像装置としてのカメラ２５Ｂｂ，２５Ｂｃ，２５Ｃｂ，２５Ｃｃの画像を作業者が確認することとしたが、制御装置２においてカメラ２５Ｂｂ，２５Ｂｃ，２５Ｃｂ，２５Ｃｃの画像を認識することで探触子板１５の交換を自動で行うこともできる。

また、本実施形態の探触子板交換システムでは、位置標定装置３は、原子炉圧力容器１０１の所定部位に位置決めして取り付けられ、かつ交換台２５を位置決めして取り付ける位置決機構（ガイドピン２３Ａ，２３Ｂ）を有することが好ましい。

この探触子板交換システムによれば、位置標定装置３において交換台２５を位置決めして取り付ける位置決機構を有することで、位置標定装置３が位置認識装置の機能を兼ねることができ、システム構成を簡素化することができる。

また、本実施形態の探触子板交換方法は、先端に探触子板１５が着脱可能に取り付けられる多関節型マニピュレータ１０を備えた水中移動装置１が移動可能に設けられる原子炉圧力容器１０１内の液体中に、多関節型マニピュレータ１０に取り付けられた探触子板１５を収容する収容部２５Ｃおよび多関節型マニピュレータ１０に取り付ける探触子板１５を保持する保持部２５Ｂを有した交換台２５を載置する工程と、交換台２５が載置された位置を認識すると共に水中移動装置１の三次元位置を標定しつつ水中移動装置１を交換台２５の位置に移動させる工程と、多関節型マニピュレータ１０に取り付けられた探触子板１５を外して交換台２５の収容部２５Ｃに収容する一方で、保持部２５Ｂに保持されている探触子板１５を多関節型マニピュレータ１０に取り付ける工程と、を含む。

この探触子板交換方法によれば、原子炉圧力容器１０１内の液体中に交換台２５を載置し、当該交換台２５の収容部２５Ｃに使用後の探触子板１５を収容し、これから使用する探触子板１５を多関節型マニピュレータ１０に取り付ける。このようにして、探触子板１５の交換を水中で行うことで、水中から気中への水中移動装置１の移動、および気中から水中への水中移動装置１の移動を伴わず、ポーラクレーンを占有することを防止できる。また、探触子板１５の交換作業に際して、水中から気中へ移動した水中移動装置１を除染する作業を省くことができ、作業者の被曝拡大を阻止することができる。さらに、気中・水中間の水中移動装置１の移動を防止したことで、探触子板１５の交換での水中移動装置１の動作確認をなくし、この動作確認の時間を省くことができる。この結果、水中移動装置１に対して探触子板１５を交換する作業時間を低減すると共に作業者の安全を確保することができる。

ところで、上述した実施形態では、水中移動装置１は、原子炉圧力容器１０１内の検査を行うものとして説明したが、この限りではない。例えば、原子力設備において使用済燃料を保管する燃料プール内の検査を行うものであってもよい。

また、上述した実施形態では、探触子板１５により検査を行うものとして説明したが、この限りではない。例えば、探触子板１５に換えて加工や溶接する冶具を多関節型マニピュレータ１０の先端に取り付け、これを水中環境や気中環境にて交換するシステムとしてもよい。

１ 水中移動装置
２ 制御装置
３ 位置標定装置
１０ 多関節型マニピュレータ
１５ 探触子板
２３Ａ，２３Ｂ ガイドピン（位置認識装置：位置決機構）
２５ 交換台
２５Ｂ 保持部
２５Ｂａ クランプ機構
２５Ｂｂ，２５Ｂｃ カメラ（撮像装置）
２５Ｃ 収容部
２５Ｃｂ，２５Ｃｃ カメラ（撮像装置）
１０１ 原子炉圧力容器（容器）

Claims (4)

1. 先端に探触子板が着脱可能に取り付けられる多関節型マニピュレータを備えて容器内に満たされた液体中を移動可能に構成された水中移動装置と、
   前記多関節型マニピュレータに取り付けられた前記探触子板を収容する収容部および前記多関節型マニピュレータに取り付ける前記探触子板を保持する保持部を有しており前記容器内の液体中に載置される交換台と、
   前記交換台が載置された位置を認識する位置認識装置と、
   前記水中移動装置の三次元位置を標定する位置標定装置と、
   前記位置標定装置により三次元位置が標定された前記水中移動装置を前記位置認識装置により認識された前記交換台の位置に移動させ、前記交換台の収容部に前記多関節型マニピュレータに取り付けられた前記探触子板を外して収容する一方で、前記保持部に保持されている前記探触子板を前記多関節型マニピュレータに取り付ける制御を行う制御装置と、
   を含む探触子板交換システム。
2. 前記交換台は、前記保持部に前記探触子板の保持を行うクランプ機構を有すると共に、前記保持部および前記収容部を撮像する撮像装置を有する、請求項１に記載の探触子板交換システム。
3. 前記位置標定装置は、前記容器の所定部位に位置決めして取り付けられ、かつ前記交換台を位置決めして取り付ける位置決機構を有する、請求項１または２に記載の探触子板交換システム。
4. 先端に探触子板が着脱可能に取り付けられる多関節型マニピュレータを備えた水中移動装置が移動可能に設けられる容器内の液体中に、前記多関節型マニピュレータに取り付けられた前記探触子板を収容する収容部および前記多関節型マニピュレータに取り付ける前記探触子板を保持する保持部を有した交換台を載置する工程と、
   前記交換台が載置された位置を認識すると共に前記水中移動装置の三次元位置を標定しつつ前記水中移動装置を前記交換台の位置に移動させる工程と、
   前記多関節型マニピュレータに取り付けられた前記探触子板を外して前記交換台の前記収容部に収容する一方で、前記保持部に保持されている前記探触子板を前記多関節型マニピュレータに取り付ける工程と、
   を含む探触子板交換方法。

Images