JP4114394B2 - フランジ位置計測システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はフランジ位置計測システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図6は従来の連結管製作方法の一例の手順を示すもので、当該手順は、供用を開始する前(工事途中)の高レベル放射性廃液を取り扱うプラントを対象としている。
【0003】
このプラントは、気密構造の処理区画(高放射線区域)1と、該処理区画1の内部に設置され且つ使用済み燃料の再処理などに付随して発生する放射性廃液のガラス固化処理を行なうための溶融炉2Aを備え、処理区画1の側壁部分を貫通する配管3の端部と溶融炉2Aの上部を、連結管4Aを介して接続している。
【0004】
連結管4Aは、配管3のフランジ5に締結すべき第1の接続用フランジ6Aと、溶融炉2Aのフランジ7Aに締結すべき第2の接続用フランジ8Aと、これらの接続用フランジ6A,8A間に介在する配管9Aとで構成される。
【0005】
連結管4Aの製作には、型取り治具10Aと型写し治具11Aを用いる。
【0006】
型取り治具10Aは、図7に示すように、配管3側のフランジ5に締結可能なフランジ12A、溶融炉2A側のフランジ7Aに締結可能なフランジ13A、両フランジ12A,13A間に介在する連結部材14A,15A、フランジ12Aに連結部材14Aの一端部を枢着する球面継手16A、フランジ13Aに連結部材15Aの一端部を枢着する球面継手17A、前記の連結部材14A,15Aの他端部を相互に枢着する球面継手18A、各球面継手16A,17A,18Aの動きを固定する拘束手段(図示せず)によって構成されている。
【0007】
型写し治具11Aは、架台19Aに固定され且つ型取り治具10Aのフランジ12Aが締結可能なフランジ20A、架台19Aに対して位置調整できるように支持され且つ型取り治具10Aのフランジ13Aが締結可能なフランジ21Aによって構成されている。
【0008】
連結管4Aを製作する際には、型取り治具10Aのフランジ12Aを配管3側のフランジ5に締結した後、各球面継手16A,17A,18Aによりフランジ12A、連結部材14A,15A、フランジ13Aの相対位置を適宜調整して、当該フランジ13Aを溶融炉2A側のフランジ7Aに締結する。
【0009】
次いで、拘束手段により各球面継手16A,17A,18Aの動きを固定し、フランジ5,7Aとフランジ12A,13Aとの締結を解除する。
【0010】
プラント供用開始前は、処理区画1内部の雰囲気が大気中と同様であるので、配管3と溶融炉2Aに対する型取り治具10Aの着脱は、作業者が処理区画1に立ち入って行なうことができる。
【0011】
更に、型取り治具10Aを処理区画1外部へ搬出し、フランジ12Aを型写し治具11Aのフランジ20Aに締結した後、フランジ21Aの位置と姿勢を適宜調整して、当該フランジ21Aを型取り治具10Aのフランジ13Aに締結する。
【0012】
次いで、フランジ21Aを架台19Aに固定して、フランジ20A,21Aとフランジ12A,13Aとの締結を解除する。
【0013】
これにより、フランジ5,7Aの相対位置関係が、フランジ20A,21Aに再現されることになる。
【0014】
そして、接続用フランジ6A,8Aを、型写し治具11Aのフランジ20A,21Aに締結した後、一端部が接続用フランジ6Aに正対し且つ他端部が接続用フランジ8Aに正対する形状に加工した配管9Aの各端部に接続用フランジ6A,8Aを固着することにより、連結管4Aを形成させる。
【0015】
また、フランジ20A,21Aに対する接続用フランジ6A,8Aとの締結を解除して、連結管4Aを処理区画1内部へ搬入し、接続用フランジ6A,8Aをフランジ5,7Aに締結することにより、配管3及び溶融炉2Aを連結管4Aで接続する。
【0016】
型取り治具10A、型写し治具11Aの少なくとも一方は、前記の状態を保持したままで保管し、プラント供用開始後に連結管4Aを交換する必要が生じた際に、治具10A,11Aを用いて連結管4Aを新製できるようにしておく。
【0017】
なお、プラント供用開始後は、処理区画1内部の放射線レベルが高くなって、作業者が立ち入ることができなくなるので、これ以後の連結管4Aの交換作業は、処理区画1に設けたロボットのマニピュレータ22を用いて行なうことになる。
【0018】
図8は従来の連結管製作方法の他の例の手順を示すもので、当該手順は、供用を開始した後の高レベル放射性廃液を取り扱うプラントを対象としており、図中、図6と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【0019】
プラント供用開始後、連結管4A(図6参照)を交換する際には、先に述べたように、治具10A,11Aにより連結管4Aを新製することになるが、溶融炉2A(図6参照)を新しい溶融炉2Bに置き換える場合には、既設のフランジ5と溶融炉2Bのフランジ7Bの相対的な位置関係が、フランジ5と溶融炉2Aのフランジ7Aの相対的な位置関係と相違し、連結管4Aによって配管3と溶融炉2Aとを接続することができなくなる。
【0020】
そこで、フランジ5及びフランジ7Bの位置関係を新たに把握して、配管3と溶融炉2Bのフランジ7Bとを接続するための連結管4Bを製作することになる。
【0021】
連結管4Bは、配管3のフランジ5に締結すべき第1の接続用フランジ6Bと、溶融炉2Bのフランジ7Bに締結すべき第2の接続用フランジ8Bと、これらの接続用フランジ6B,8B間に介在する配管9Bとで構成される。
【0022】
連結管4Bの製作には、治具10A,11Aとは別途に、型取り治具10Bと型写し治具11Bを用いる。
【0023】
型取り治具10Bは、フランジ5に締結可能なフランジ12B、フランジ7Bに締結可能なフランジ13B、連結部材、球面継手、拘束手段によって、型取り治具10Aと同様に構成されている。
【0024】
型写し治具11Bは、架台19B、フランジ20B,21Bによって、型写し治具11Aと同様に構成されている。
【0025】
連結管4Bを製作する際には、型取り治具10Aのフランジ12Aを配管3側のフランジ5に締結した後、図7に示した各球面継手16A,17A,18Aによりフランジ12A、連結部材14A,15A、フランジ13Aの相対位置を適宜調整して、当該フランジ13Aを溶融炉2B側のフランジ7Bに締結する。
【0026】
次いで、拘束手段により各球面継手16A,17A,18Aの動きを固定し、フランジ5,7Aとフランジ12A,13Aとの締結を解除する。
【0027】
型取り治具10Aの着脱は、処理区画1内部の放射線レベルが高く、作業者が立ち入ることができないので、ロボットのマニピュレータ22を処理区画1外部から遠隔操作して行なう。
【0028】
更に、型取り治具10Aを除染区画へ搬入して、放射線量を確認し、且つ必要に応じて除染を行なった後、機器補修室25へ移送する。
【0029】
ここで、フランジ12Aを型写し治具11Aのフランジ20Aに締結した後、フランジ21Aの位置と姿勢を適宜調整して、当該フランジ21Aを型取り治具10Aのフランジ13Aに締結する。
【0030】
次いで、フランジ21Aを架台19Aに固定して、フランジ20A,21Aとフランジ12A,13Aとの締結を解除する。
【0031】
これにより、フランジ5,7Aの相対位置関係が、フランジ20A,21Aに再現されることになる。
【0032】
型取り治具10Aの着脱は、作業者24が行なう。
【0033】
この後、型取り治具10Bのフランジ12Bを、型写し治具11Aのフランジ20Aに締結して、フランジ12B,13Bの相対位置を調整し、フランジ13Bを、型写し治具11Aのフランジ21Aに締結する。
【0034】
次いで、拘束手段により各球面継手の動きを固定し、フランジ20A,21Aとフランジ12B,13Bとの締結を解除する。
【0035】
型取り治具10Bの着脱は、作業者26が行なう。
【0036】
更に、型取り治具10Bを機器補修室25外部へ搬出して、フランジ12Bを型写し治具11Bのフランジ20Bに締結した後、フランジ21Bの位置と姿勢を適宜調整し、当該フランジ21Bを型取り治具10Bのフランジ13Bに締結する。
【0037】
次いで、フランジ21Bを架台19Bに固定して、フランジ20B,21Bとフランジ12B,13Bとの締結を解除する。
【0038】
これにより、フランジ5,7Bの相対位置関係が、フランジ20B,21Bに再現されることになる。
【0039】
そして、接続用フランジ6B,8Bを、型写し治具11Bのフランジ20B,21Bに締結した後、一端部が接続用フランジ6Bに正対し且つ他端部が接続用フランジ8Bに正対する形状に加工した配管9Bの各端部に接続用フランジ6B,8Bを固着することにより、連結管4Bを形成させる。
【0040】
また、フランジ20B,21Bに対する接続用フランジ6B,8Bとの締結を解除して、連結管4Bを処理区画1内部へ搬入し、マニピュレータ22を用いて接続用フランジ6B,8Bをフランジ5,7Bに締結し、配管3及び溶融炉2Bを連結管4Bで接続する。
【0041】
型写し治具11Bは、前記の状態を保持したままで保管し、連結管4Bを交換する必要が生じた際に、連結管4Bを新製できるようにしておく。
【0042】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図8に示すような手順で連結管4Bを新製するのには、型取り治具10A,10Bのフランジ12A,12B,13A,13B、並びに型写し治具11Aのフランジ20A,20Bの位置設定に、高度なマニピュレータ22の操作技術を必要とし、機器補修室25などの放射線管理区域では、立入時間が制限されるため、効率的な作業を行なうことができない。
【0043】
また、放射線レベルが高い雰囲気中で使用された型取り治具10A,10Bや型写し治具11Aは、放射性廃棄物として取り扱わなければならず、結果的に、放射性廃棄物が増えることになる。
【0044】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、大掛かりな治具を用いずに既設フランジと新規フランジの相対位置を容易に把握できるようにすることを目的としている。
【0045】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のフランジ位置計測システムでは、既設フランジ及び新規フランジに対してそれぞれ3以上ずつ用意され且つこれらのフランジに装着可能な計測用ターゲットと、両フランジを撮影するテレビカメラと、該テレビカメラにより得た画像データをデジタル変換する機能、並びにこの画像データから計測用ターゲットの個々の座標を算出して両フランジの相対的な位置関係を数値的に求める機能を有するデータ処理装置とを備え、一端面に反射体を有し且つロボットに把持される係合部と、該係合部の他端面に反射体に対して同軸に連なり且つフランジのボルト孔の内径よりも外径が小さい嵌入部と、該嵌入部に連なり且つ先端へ向かって徐々に外径が縮小し且つフランジのボルト孔に挿入可能な案内部と、前記の嵌入部の外面に形成した周方向に延びる溝に外嵌し且つ各フランジのボルト孔全周に内接可能な弾力性を有する環状体とによって計測用ターゲットを構成している。
【0046】
本発明のフランジ位置計測システムにおいては、それぞれ3以上の計測用ターゲットを既存フランジ及び新規フランジに装着して、これらのフランジをテレビカメラで撮影し、データ処理装置により、テレビカメラで得た画像データをデジタル変換し、個々の計測用ターゲットの座標から既存フランジ及び新規フランジの相対的な位置関係を数値的に求め、既存フランジに対応するように配管の一端部に固着すべき第1のフランジの位置と、新規フランジに対応するように配管の他端部に固着すべき第2のフランジの位置とを定める。
【0047】
また、位置を把握すべきフランジのボルト孔に内接する環状体により、嵌入部の軸線がボルト孔の軸線に一致し、当該ボルト孔の軸線上に反射体が位置する。
【0048】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例とともに説明する。
【0049】
図1は本発明のフランジ位置計測システムの実施の形態の一例を適用した連結管製作方法の手順を示すもので、当該手順は、供用開始後の高レベル放射性廃液を取り扱うプラントを対象としており、図中、図8と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【0050】
フランジ位置計測システムは、配管3側の既設のフランジ5及び溶融炉2B側の新規のフランジ7Bのそれぞれに対して3以上ずつ用意した計測用ターゲット27と、マニピュレータ22と同じロボットに付帯し且つ各フランジ5,7Bを撮影するテレビカメラ28と、処理区画1外部に配置したコントロールユニット29、パーソナルコンピュータなどのデータ処理装置30、及びモニタ31とを備えている。
【0051】
計測用ターゲット27は、図2乃至図5に示すように、一端上面に反射体32が設けられ且つマニピュレータ22(図1参照)に把持される係合部33と、該係合部33の他端面に反射体32に対して同軸に連なり且つ各フランジ5,7Bのボルト孔34の内径よりも外径が小さい嵌入部35と、該嵌入部35に連なり且つ先端へ向かって徐々に外径が縮小し且つ各フランジ5,7Bのボルト孔34に挿入可能な案内部36と、嵌入部35の外面に形成した周方向に延びる溝37に外嵌し且つ各フランジ5,7Bのボルト孔34全周に内接可能なOリングなどのような適度の弾力性を有する環状体38とで構成されている。
【0052】
係合部33の外面には、当該係合部33をマニピュレータ22が安定した状態で把持できるように、それぞれ平坦で且つ互いに平行な2つの把持面39が形成されている。
【0053】
また、嵌入部35の係合部33に隣接する箇所には、周方向に延びる溝40が形成されており、前記の環状体38がボルト孔34に内接した際に、係合部33の他端面がフランジ5,7Bの接続端に密着するようになっている。
【0054】
テレビカメラ28には、ハイビジョン(高品位テレビ/走査線数1125本、画面縦横比9:16、画素数1920×1080)仕様の機材を用いている。
【0055】
コントロールユニット29は、テレビカメラ28へ指令信号を送信し、また、テレビカメラ28が出力する画像データ信号を得るように構成されている。
【0056】
データ処理装置30は、コントロールユニット29より得たテレビカメラ28の画像データ信号をデジタル変換するデジタル画像取得ボードと、デジタル変換した画像データ信号に基づき各フランジ5,7Bのボルト孔34に挿入した計測用ターゲット27の個々の座標を算出し且つ当該両フランジ5,7Bの相対的な位置関係を数値的に求める計測用ソフトウエアとを有している。
【0057】
モニタ31は、テレビカメラ28の画像データ信号に基づいた画像を表示するように構成されている。
【0058】
連結管4Bを製作する際には、マニピュレータ22によって係合部33に形成した把持面39を把持し、計測用ターゲット27をフランジ5,7Bのボルト孔34のそれぞれに挿入する。
【0059】
これにより、環状体38がボルト孔34に内接し且つフランジ5,7Bの接続端に係合部33が密着して、嵌入部35の軸線がボルト孔34の軸線に一致し、当該ボルト孔34の軸線上に反射体32が位置することになる。
【0060】
また、案内部36が先端へ向かって徐々に外径が縮小するテーパ形状になっているので、計測用ターゲット27をボルト孔34に、マニピュレータ22で比較的容易に挿入することができる。
【0061】
次いで、コントロールユニット29を操作して、両フランジ5,7Bをテレビカメラ28で撮影する。
【0062】
このとき、テレビカメラ28の絞りを開口が最小になるように設定し、また、照明装置(図示せず)から計測用ターゲット27へ向けて光を照射して、テレビカメラ28が反射体32を高コントラストで撮影できるようにする。
【0063】
テレビカメラ28によって得た画像データ信号は、コントロールユニット29を経てデータ処理装置30へ送られる。
【0064】
データ処理装置30は、デジタル画像取得ボートによって、上記の画像データ信号をデジタル変換し、計測用ソフトウエアによって、計測用ターゲット27の反射体32の個々の座標をそれぞれ算出し、両フランジ5,7Bの相対的な位置関係を求める。
【0065】
画像データから計測用ターゲット27の反射体32の中心座標を計測する手法は、電子情報通信学会論文誌1999年9月号P1391〜1400、電子情報通信学会論文誌2001年7月号P1299〜1309に記載されている。
【0066】
そして、この位置関係が型写し治具11Aの両フランジ20A,21Aに再現されるように、フランジ21Aの位置と姿勢を適宜調整したうえ、接続用フランジ6B,8Bを、型写し治具11Aのフランジ20A,21Aに締結する。
【0067】
更に、一端部が接続用フランジ6Bに正対し且つ他端部が接続用フランジ8Bに正対する形状に加工した配管9Bの各端部に接続用フランジ6B,8Bを固着することにより、連結管4Bを形成させる。
【0068】
この後、マニピュレータ22によって計測用ターゲット27を、フランジ5,7Bのボルト孔34から引き抜く。
【0069】
また、フランジ20A,21Aに対する接続用フランジ6B,8Bとの締結を解除して、連結管4Bを処理区画1内部へ搬入し、マニピュレータ22を用いて接続用フランジ6B,8Bをフランジ5,7Bに締結し、配管3及び溶融炉2Bを連結管4Bで接続する。
【0070】
型写し治具11Aは、このまま保管して、連結管4Bを交換する必要が生じた際に用いるようにしてもよいが、両フランジ5,7Bの相対位置の計測データを記録しておけば、そのデータに基づき、連結管4Bを新製することは容易である。
【0071】
一方、両フランジ5,7Bの相対的な位置関係は、先述したように容易に把握できるので、連結管4Bの新製にあたり、再度、両フランジ5,7Bの相対的な位置関係を数値的に把握すれば、両フランジ5,7Bの現状に応じた最適な状態で、連結管4Bを製作することができる。
【0072】
このように、図1に示す連結管製作方法では、フランジ5,7Bのそれぞれに3以上の計測用ターゲット27を装着して、両フランジ5,7Bをテレビカメラ28で撮影し、データ処理装置30によって、テレビカメラ28から得た画像データ信号をデジタル変換したうえ、個々の計測用ターゲット27の反射体32の座標に基づき、両フランジ5,7Bの相対的な位置関係を数値的に求めるので、当該フランジ5,7Bの相対位置を治具を容易に把握することができる。
【0073】
また、処理区画1に出し入れする治具がなく、計測用ターゲット27の形状が小さく、これらをフランジ5,7Bの位置計測後に処理区画1の内部に残しても溶融炉2Bの運転に顕著な影響を与えないので、放射性廃棄物の減少を図ることができる。
【0074】
なお、本発明のフランジ位置計測システムは上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。
【0075】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のフランジ位置計測システムによれば、下記のような種々の優れた効果を奏し得る。
【0076】
(1)本発明のフランジ位置計測システムにおいては、それぞれ3以上の計測用ターゲットを既存フランジ及び新規フランジに装着し、これらのフランジをテレビカメラで撮影したうえ、データ処理装置によって、テレビカメラで得た画像データをデジタル変換し、個々の計測用ターゲットの座標から両フランジの相対的な位置関係を数値的に求めるので、両フランジに大掛かりな治具を着脱せずに、両フランジの相対位置を容易に把握することができる。
【0077】
(2)両フランジに大掛かりな治具を着脱する必要がないので、位置計測の対象となるフランジが放射線管理区域にある場合、位置計測に起因した放射性廃棄物の発生量を減少させることができる。
【0078】
(3)また、位置を把握すべきフランジのボルト孔に内接する環状体によって、嵌入部とボルト孔の両軸線が一致し、当該ボルト孔の軸線上に反射体が位置するので、位置計測を正確に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のフランジ位置計測システムの実施の形態の一例を適用した連結管製作方法の手順を示す概念図である。
【図2】 図1に関連する計測用ターゲットの詳細図である。
【図3】 図2のIII−III矢視図である。
【図4】 図2のIV−IV矢視図である。
【図5】 図2のV−V矢視図である。
【図6】 従来の連結管製作方法の一例の手順を示す概念図である。
【図7】 図6に関連する型取り治具の概念図である。
【図8】 従来の連結管製作方法の他の例の手順を示す概念図である。
【符号の説明】
4B 連結管
5 フランジ(既設フランジ)
6B 接続用フランジ(第1の接続用フランジ)
7B フランジ(新規フランジ)
8B 接続用フランジ(第2の接続用フランジ)
9B 配管
22 マニピュレータ(ロボット)
27 計測用ターゲット
28 テレビカメラ
30 データ処理装置
32 反射体
33 係合部
34 ボルト孔
35 嵌入部
36 案内部
38 環状体
Claims (1)
- 既設フランジ及び新規フランジに対してそれぞれ3以上ずつ用意され且つこれらのフランジに装着可能な計測用ターゲットと、両フランジを撮影するテレビカメラと、該テレビカメラにより得た画像データをデジタル変換する機能、並びにこの画像データから計測用ターゲットの個々の座標を算出して両フランジの相対的な位置関係を数値的に求める機能を有するデータ処理装置とを備え、一端面に反射体を有し且つロボットに把持される係合部と、該係合部の他端面に反射体に対して同軸に連なり且つフランジのボルト孔の内径よりも外径が小さい嵌入部と、該嵌入部に連なり且つ先端へ向かって徐々に外径が縮小し且つフランジのボルト孔に挿入可能な案内部と、前記の嵌入部の外面に形成した周方向に延びる溝に外嵌し且つ各フランジのボルト孔全周に内接可能な弾力性を有する環状体とによって計測用ターゲットを構成したことを特徴とするフランジ位置計測システム。
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