JP3567583B2 - 水中移動ロボットの位置決め方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却水が満たされた原子炉圧力容器内の垂直な内壁面に沿って移動しながらこれを検査する水中移動ロボットに係り、特にその圧力容器に対する水中移動ロボットの位置決め方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
原子力発電所などの原子力設備はその性質上、高い安全性が要求されることから、ISI(供用期間中検査)等の定期検査が義務づけられており、その重要な検査の一つとして超音波探傷方法を用いた原子炉圧力容器の非破壊検査がある。
【0003】
この超音波探傷による非破壊検査は周知の通り、物体内部に弾性波である超音波を送り込み、その反射の状態によって物体内部の傷や欠陥を非破壊で測定しようとするものであり、具体的には、原子炉圧力容器の外側にレールを設け、このレールに沿って、超音波探傷装置などを備えた移動検査ロボットを走行させながら圧力容器を検査する方法や、圧力容器の外表面に、直接この移動検査ロボットを吸着させて、これをその表面に沿って無軌道に走行させながら検査する方法がある。
【0004】
このような無軌道式の移動検査ロボットを用いた検査方法の場合、原子炉圧力容器の近傍には、作業員が直接立ち入れないことが多く、この移動検査ロボットの据え付け、制御などは遠隔操作によって行われることから、原子炉圧力容器に対するその移動検査ロボットの位置決めが重要となってくる。そして、この移動検査ロボットの位置決め方法としては、従来、圧力容器表面に設定された任意の基準点に超音波やレーザー距離計を設けると共に、ロボット本体側に走行距離を検出するプラニメータ等を設けて、予めその位置が判っている基準点に対する移動検査ロボットの位置を検出する方法などがある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような従来の無軌道式の移動検査ロボットによる検査は、原子炉圧力容器の外側から行われていたが、より高信頼性の検査を行うために、原子炉圧力容器の内面に上述したような無軌道式の移動検査ロボットを設置し、その内部から検査を行うことが検討されている。
【0006】
しかしながら、この原子炉圧力容器の内部には炉水が満たされていることから、上述したような直接距離を計測するレーザーや超音波などでは水中での減衰が大きい上に、乱反射等が生じるため、水中での移動検査ロボットの正確な位置決めを行うことは困難であった。
【0007】
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は原子炉圧力容器の炉水中での移動検査ロボットの位置決めを容易且つ正確に行うことができる新規な水中移動ロボットの位置決め方法を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、炉水が満たされた圧力容器の垂直壁面に吸着しながらこれに沿って無軌道に移動する水中移動ロボットの位置決め方法において、上記炉水中の任意の基準点と、上記ロボット本体とにそれぞれその水深を計測する水深計を設けると共に、ロボット本体に光ビーム投光器と光反射量センサを設け、上記水中移動ロボットを垂直方向に走行させて上記水深計で検出された水深の差から上記圧力容器に対する上記ロボット本体の垂直方向の位置を計測した後、上記水中移動ロボットを上記垂直壁面に沿って90°旋回させた後、上記水中移動ロボットを上記垂直壁面の水平方向に沿って移動させつつ上記光ビーム投光器から光ビームを照射し、予めその位置が判っている炉内構造物から反射される光ビームの反射量を上記光反射量センサで検出することで上記ロボット本体の水平方向の位置を検出し、これら垂直方向の位置と水平方向の位置から決定される上記圧力容器に対する水中移動ロボットの位置を走行原点としてこの原点を基に上記水中移動ロボットの水平移動量を計測しながら水平方向の位置を検出しつつ、上記水深計で垂直方向の位置を検出することで上記水中移動ロボットの位置を検出するようにしたものである。
【0009】
従って、炉水が満たされた圧力容器内であっても水中移動ロボットの圧力容器に対する位置を正確に検出することができるため、圧力容器に対する高信頼性の検査を行うことが可能となる。
【0010】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照しながら説明する。
【0011】
図1は本発明の水中移動ロボットの位置決め方法に係る実施の一形態を示したものであり、図中1は略円筒形状をした原子炉圧力容器、2はその圧力容器1内に満たされた炉水、3はその圧力容器1の垂直壁面に吸着しながら走行する水中移動ロボット、4はこの圧力容器1内に収容された炉内構造物であり、特に、この炉内構造物4は炉心をシュラウド4aと、その周囲に立設された筒状の複数のジェットポンプ4b…、とからなっている。
【0012】
この水中移動ロボット3は、本出願人が先に提案したもの(特願平6−319972号)を適用したものであり、図4及び図5に示すような構成をしている。尚、図4はこの水中移動ロボットの一形態を示す部分破断平面図、図5はその側断面図である。図示するように、この水中移動ロボット3は、下方が開口した略円盤状の筒体5a内に略矩形状をしたフレーム5bを固定してなるロボット本体5に、これを圧力容器1の垂直壁面Aに吸着する吸着手段6と、このロボット本体5をこの垂直壁面Aに沿って走行させる走行手段7とを主に備えて構成されている。
【0013】
すなわち、この吸着手段6は筒体5aに形成された一対の排水口6a,6aと、この排水口6a,6a内にそれぞれ位置するスラストファン6b,6bと、これら、スラストファン6b,6bを駆動するファンモータ6c,6cとから主に構成されており、図5に示すように、このスラストファン6b,6bによってロボット本体5内の水を排水口6a,6aから強制的に排水させてロボット本体5の内圧をその周囲の水圧より負圧の状態にすることで、図5に示すように、ロボット本体5を圧力容器1の垂直壁面Aに吸着させるようになっている。一方、走行手段7はロボット本体5のフレーム5b側に取り付けられた一対の走行車輪7a,7aと、これら走行車輪7a,7aをそれぞれ回転駆動する走行モータ7b,7bとからなっており、これら走行車輪7a,7aをそれぞれ正逆方向あるいは同じ方向に回転駆動することで壁面A上を直角方向旋回しながらに走行して、垂直壁面A上の任意の位置に移動できるようになっている。また、この走行手段7の近傍には、フリクションローラやロータリーエンコーダーなどからなるプラニメータ8,8が設けられており、垂直壁面A上のロボット本体5の走行距離を検出できるようになっている。尚、これらファンモータ6c,6c、走行モータ7b,7b側の給電線、制御線、プラニメータ8,8の信号線等はロボット本体5に接続されたケーブル9に纏められて図1に示す制御部10側へ接続されている。
【0014】
また、図4及び図5に示すように、ロボット本体5を構成する筒体5aの平面部には、光ビームBを照射する光ビーム投光器11と、この光ビームBの反射量を検出する光反射量センサ12が設けられており、この光ビーム投光器11から水平方向、すなわち炉内構造物4方向に光ビームBを照射すると共に、光反射量センサ12でこの光ビームBの反射量を検出してこのロボット本体5と炉内構造物4との距離を計測するようになっている。さらに、この筒体5aの平面部には、集積化半導体圧力センサや圧電式圧力センサ等からなる水深計13が設けられており、このロボット本体5が位置する圧力容器1内の水圧を検出するようになっている。そして、これら光ビーム投光器11、光反射量センサ12、水深計13の給電線や信号線等も上記と同様にケーブル9に纏められて光ビーム投光器11、光反射量センサ12が制御部10に付設された水平位置検出部17側に、水深計13が水深計測部16側にそれぞれ接続されている。尚、図4及び図5中15は空気が充填された浮体であり、ロボット本体5に適度な浮力を与えることによってロボット本体5の重量を相殺して、ロボット本体5の移動を容易にするようになっている。また、図中14は垂直壁面Aに接触して転がるボールキャスターであり、上述した走行車輪7a,7aと共にロボット本体5を垂直壁面Aに3点支持するようになっている。また、図示しないがこのロボット本体5には、その姿勢を検出する重力センサーと、この垂直壁面Aを探傷すべく上述したような非破壊探傷装置などの検査手段などが備えられているのは勿論である。
【0015】
次に、このような構成を用いて本発明方法である水中移動ロボットの位置決め方法の一形態を説明する。
【0016】
先ず、図1に示すように、圧力容器1の炉水内の水面付近に任意の基準点Pを設定し、この基準点Pにその水深を計測する基準水深計18を設置すると共に、上述した水中移動ロボット3を図示しないマニュピュレータ等によって圧力容器1の上方から炉水2中に入れた後、これを圧力容器1の垂直壁面Aに吸着させると共にこれに沿って垂直下方に走行させながら、この水中移動ロボット3を目視やITVカメラ等によって垂直壁面Aの任意のおおよその位置に停止させる。
【0017】
次に、この基準点Pに設けられた水深計18でその水圧を検出すると共に、この水中移動ロボット3の水深計13でその位置の水圧を検出すると共に、その出力値を制御部10に付設された水深計測部16に入力する。水深計測部16ではこれら2つの水深計13,18で検出された水圧の差を計算して、圧力容器1の任意の基準点Pから水中移動ロボット3間での距離を計算し、その値を制御部10に入力する。制御部10では、この水深計測部16で計算された任意の基準点Pから水中移動ロボット3間での距離と、予め判っている圧力容器1の形状や大きさなどのデータを基に、圧力容器1に対する水中移動ロボット3の垂直方向の位置を特定することができる。すなわち、本発明では、水中移動ロボット3に設けた単一の水深計13のみでなく、基準点P側にも水深計18を設け、これら水深計13,18の差を検出するようにしたため、炉水の変動や揺れなどにより、水圧が大きく変動しても正確な水深の計測が可能となる。尚、このような方法によって得られた計測水深と実際の水深を比較した結果、その水深の誤差は僅か0.02%であり、極めて高精度の水深計測ができることがわかった。
【0018】
次に、このようにして水中移動ロボット3の圧力容器1に対する垂直方向の位置が特定されたならば、図2に示すように、水中移動ロボット3を垂直壁面Aに沿って90°旋回させた後、その光ビーム投光器11から炉内構造物4方向に光ビームBを照射しながら、圧力容器1の垂直壁面Aの水平方向に沿ってゆっくりと移動させてその光ビームBの反射量の変化を同じく光反射量センサ12で検出する。一般に、圧力容器1の炉内構造物4としては、図示するような筒状をしたジェットポンプ4bがその垂直壁面Aに最も近い位置に設置されていることから、本実施の形態でもこのジェットポンプ4bを光ビームBによる計測目標構造物とする。すると、その光ビームBの反射量はジェットポンプ4bの表面との距離に比例して変化することから、その出力値が入力される水平位置検出部17では、その反射量を計測して制御部10に入力する。制御部10ではこの水平位置検出部17からの出力値とプラニメータ等で検出された水中移動ロボット3の走行距離との関係を図3に示すようなグラフィック化し、これからジェットポンプ4bの円筒の中心位置を計算する。さらに、制御部10ではこの円筒の中心位置と、水中移動ロボット3の現在位置とのオフセット距離を計算すると共に、予め判っているこのジェットポンプ4bの据付寸法図などを基にして、圧力容器1に対する水中移動ロボット3の水平方向の位置を特定することができる。
【0019】
そして、このようにして求められた圧力容器1の垂直方向に対する水中移動ロボット3の位置と水平方向に対する位置から圧力容器1に対する水中移動ロボット3の位置が特定されたなら、この位置を水中移動ロボット3の走行原点として位置決めし、その後この原点を基に水中移動ロボット3の移動を計測することになるが、垂直方向については引き続き水深計13,18で計測しながら、後は重力センサとプラニメータで軌跡を求めることで、圧力容器1に対する水中移動ロボット3の位置を精度良く検出することができる。
【0020】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、垂直方向の位置決めに複数の水深計を用いると共に、水平方向の位置決めに、炉内構造物に照射した光ビームの反射量を利用するようにしたことから、圧力容器に対する水中移動ロボットの位置決めを精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態を示す説明図である。
【図2】図1中A−A矢視図である。
【図3】光反射量センサーと水中移動ロボットの走行距離の関係を示すグラフ図である。
【図4】本発明方法に用いる水中移動ロボットの一形態を示す一部破断平面図である。
【図5】本発明方法に用いる水中移動ロボットの一形態を示す側断面図である。
【符号の説明】
1 原子炉圧力容器
2 炉水
3 水中移動ロボット
4 炉内構造物
5 ロボット本体
11 光ビーム投光器
12 光反射量センサ
13,18 水深計
A 垂直壁面
B 光ビーム
P 基準点
Claims (1)
- 炉水が満たされた圧力容器の垂直壁面に吸着しながらこれに沿って無軌道に移動する水中移動ロボットの位置決め方法において、上記炉水中の任意の基準点と、上記ロボット本体とにそれぞれその水深を計測する水深計を設けると共に、ロボット本体に光ビーム投光器と光反射量センサを設け、上記水中移動ロボットを垂直方向に走行させて上記水深計で検出された水深の差から上記圧力容器に対する上記ロボット本体の垂直方向の位置を計測した後、上記水中移動ロボットを上記垂直壁面に沿って90°旋回させた後、上記水中移動ロボットを上記垂直壁面の水平方向に沿って移動させつつ上記光ビーム投光器から光ビームを照射し、予めその位置が判っている炉内構造物から反射される光ビームの反射量を上記光反射量センサで検出することで上記ロボット本体の水平方向の位置を検出し、これら垂直方向の位置と水平方向の位置から決定される上記圧力容器に対する水中移動ロボットの位置を走行原点としてこの原点を基に上記水中移動ロボットの水平移動量を計測しながら水平方向の位置を検出しつつ、上記水深計で垂直方向の位置を検出することで上記水中移動ロボットの位置を検出するようにしたことを特徴とする水中移動ロボットの位置決め方法。
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