JPS6128883B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱交換器の作業用マニピユレータに関
する。

従来から、危険な環境や狭小部の作業や各種の
測定や検査には種々のマニピユレータが使用され
ている。熱交換器の多数の伝熱管が配列された管
板面を走査し、検査や作業を行なう場合にもマニ
ピユレータが使用されるが、従来のマニピレータ
のほとんどがあらかじめ定められた基準点から制
御する方式であり、その制御方式が複雑なため装
置も複雑とせざるを得ず軽量化・小型化等にも問
題となるばかりか、装置を設置するためにあたつ
ては危険な場所や狭小部での作業をしいられるの
が現状であつた。また、従来型では歩行式案内装
置であり案内できる重量の制限もあり、作業上の
制約もあるという欠点があつた。

本発明はかかる従来のマニピユレータの欠点を
解消し、小型軽量でしかも簡単な制御方式で装置
の設置も簡単なマニピユレータの提供を目的と
し、かかる目的を達する本発明の熱交換器の作業
用マニピユレータの構成は、縦型熱交換器の多数
の伝熱管が配列された管板と胴ふたとで形成され
る水室内においてボール上に載置されると共に側
方に延びる支持腕により支持されて該水室底面に
設置される支持架台と、回動面を前記管板と平行
となるように調整し得る平行調整機構を介して前
記支持架台に回動自在に支持された旋回台と、前
記旋回台に俯仰自在に搭載されかつ自身が伸縮自
在なメインアームと、前記メインアームの先端部
に俯仰自在に取付けられて前記管板と平行な面内
で回動可能なサブアームと、前記メインアームの
先端部に前記サブアームの回動中心軸と同軸上に
取付けられ前記伝熱管内に挿入されてそれをクラ
ンプし得るクランプ軸と、前記クランプ軸に設け
られ該クランプ軸が前記伝熱管と同軸となるよう
に位置決めする位置検出装置とを具えたことを特
徴とする。

以下、本発明の熱交換器の作業用マニピユレー
タの一実施例を図面に基づき詳細に説明する。

第１図は熱交換器の伝熱管が上下方向に配列さ
れた下端部の管板と、この管板を覆う半球状の胴
ふたで形成された水室内で作動させるマニピユレ
ータの外観斜視図である。まず、本発明装置全体
の構成を概略説明すると、水室２の底部に置かれ
たボール１０で一端が支えられ、他端がマンホー
ル６に設けられた固定ピン１２にフツク１８をか
けることで両端が支持された支持架台１１が左右
に開閉する一対の支持腕１３ａ，１３ｂで水室２
内に固定されこの支持架台１１を基準として、第
２図に示す極座標（Ｒ，θ，）を用いて走査を
行なう種々の機構が設けられる。したがつて、支
持架台１１上に水平旋回する旋回台１５１（θ
軸）と、この旋回台１５１に設けられ伸縮自在な
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）とが設けられている。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
（κ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。

以下に、上述した基準面となる支持架台の固定
機構および極座標（Ｒ，θ，）の座標軸Ｒ軸，
θ軸，軸とα軸，β軸，Ｃ軸さらにｋ軸，λ軸
のそれぞれについて説明する。

走査の基準となる支持架台１１や固定台１４を
固定する固定機構について説明する。マンホール
６に挿入され、その先端部を当該マンホール６に
ボルト１５で固定された固定台１４と、この固定
台１４の先端に設けた固定ピン１２に支持架台１
１の一端に設けられたフツク１８が嵌合するとと
もに支持架台１１の他端がボール１０上に載置さ
れる。このとき、前記固定ピン１２は、第３図に
示すように、水室２の中心と角度ηだけ補正した
方向としてあり後述する支持架台１１の挿入時に
支持架台１１が隔壁５と干渉しないようにしてあ
る。また、この支持架台１１の挿入を容易とする
ために固定台１４の先端部に挿入補助台１６がピ
ン１７で回動自在に取付けられ、この挿入補助台
１６の側面にガイド溝２３が設けられ、支持架台
１１のガイドレール（図示せず）とで摺動しなが
ら支持架台１１を挿入することができる。挿入さ
れ一端がボール１０上に載置され、他端が固定ピ
ン１２にフツク１８が嵌合した支持架台１１をさ
らに固定するため支持架台１１の左右のに開閉可
能な支持腕１３ａ，１３ｂがピン２１ａ，２１ｂ
で取付けられ、該支持腕１３ａ，１３ｂの他端に
は支持ローラ２５ａ，２５ｂが設けられ、この支
持腕１３ａ，１３ｂを開閉する開閉シリンダ１９
ａ，１９ｂの一端が支持架台１１に、他端が支持
腕１３ａ，１３ｂ先端にそれぞれピン２２ａ，２
２ｂとピン２０ａ，２０ｂとで軸着してある。し
たがつて支持架台１１の固定は、第４図に示すよ
うに、まず開閉シリンダ１９ａを伸張し支持腕１
３ａを開く。このとき開閉シリンダ１９ａの伸張
力f₁はその分力としてf₂を生ずるので支持腕１３
ａはピン２０ａと一体となつている開閉シリンダ
１９ａとともに時計方向に回動する。開閉シリン
ダ１９ａがさらに伸張し所要回転角だけ回転する
と、支持腕１３ａが開閉シリンダ１９ａに設けら
れたストツパ２４ａでその回転が拘束され、伸張
だけが行なわれ、ついには水室２の外壁に支持ロ
ーラ２５ａが当接し固定されるとともに開閉シリ
ンダ１９ａの伸張力f₃の反力で支持架台１１が隔
壁５側に移動し、支持架台１１の側面が隔壁５と
当接し摩擦力で、第４図の紙面と直角方向にも固
定される。次にもう一方の開閉シリンダ１９ｂを
伸張することによつて固定が行なわれるのは上述
と同様であるが、この場合にはストツパ２４ｂが
当接する前に隔壁５と支持腕１３ｂとが当接し、
ストツパとしての機能を隔壁５がなすことにな
る。以上の支持腕１３と開閉シリンダ１９の動作
により支持架台１１を第４図の左方向に移動させ
ようとする力f₄が生ずるが、この力f₄は前述の固
定ピン１２によつて保持される力であり問題とは
ならない。以上、固定ピン１２、フツク１８、支
持腕１３、支持ローラ２５、ボール１０によつて
半球状の水室２に支持架台１１が確実に固定され
る。

次に、支持架台１１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１図および第５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、保持用外軸（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１
０５は、第５図にその詳細を示すように、R₂軸
１０４、R₃軸１０５に設けられたガイドレール
１０６，１０７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１０
８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１
１０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
１１６、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６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１０２にはR₃軸１０５（第６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１０１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７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κ軸保
持枠４５９と、そのリンク４５７，４５８（第２
１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リレーム１６３
はボルト１６４で固定されるので、このボルト１
６４で接合フレーム１６３と旋回台１５１を分離
することができる。この旋回台１５１の駆動部
は、第８図に示すように、旋回台１５１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１
６１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
を回転し、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８図に示すよう
に、R₁軸１０３の基端に設けられた旋回ピン２
０２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、この一端
がR₁軸１０３上部にピン２０８ａ，２０８ｂ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
れたベアリングホールダ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２１７
と噛合する。この俯仰シリンダ２０１の駆動部
は、第８図と、その一部を抽出拡大した第９図と
に示すように、ボールネジ２１２には回転ギヤ２
１３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２１
０が設けられ、この駆動ギヤ２１０がアイドラ２
１１を介して前記ボールネジ２１２の回転ギヤ２
１３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がエンコーダ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８図および第１０図ａに示すよう
に、軸駆動モータ２０９の回転力はアイドラ２
１１→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１０図ｂに示す
ような推力f₂が発生し、旋回ピン２０２でR₁軸１
０３は軸受２０４で保持されているので、その分
力f₆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、まずβ軸について述べる。第１１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１２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１３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、第１１
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１４図に
示すように、α軸駆動モータ４０３、ピニオン４
１０、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
動作モータ４０３の回転力がピニオン４１０→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４０
１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１５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、４１２は走
査点を示し、二点鎖線で示す部分はサブアーム４
０１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１６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
れらる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１７図はその詳細
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、その下部に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は昇際軸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３５８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から昇降シ
リンダ３６０内に貫ぬいて設けた供給管３５７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１８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。しがつて、細管孔７の
観察と、クランプ軸３５１の位置決めを容易に行
なうことができる。

このクランプ軸３５１のクランプ動作は、クラ
ンプ軸３５１をＲ，θ，軸等の各軸で細管孔７
下部で走査された後なされる。第１７図はクラン
プ完了状態を示す。まず、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３６
１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３５８を通して圧
縮空気が供給され、クランプピストン３５４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が縮少し
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。

クランプ軸３５１の先端に設けられた位置検出
装置の動作は、ITVカメラ３６８がスケール板で
３７０を介してフアイバースコープ３６６と接合
してあるので、TVモニタ３６９上で細管孔７の
大きさを読みとることで、クランプ軸３５１のず
れを知ることができる。これを第１９図ａ〜ｅに
より詳しく説明すると、クランプ軸３５１と管板
３が離れている第１９図ａで細管孔７の像３７４
は、あらかじめ測定した大きさ３７３よりも小さ
く、近づくと第１９図ｂのように大きくなる。こ
の大きさの大小をスケール板３７０上から読みと
ることで管板３からクランプ軸３５１までの距離
を知ることができる。また、クランプ軸３５１が
水平方向にずれると第１９図ｄ，ｅのごとくTV
モニタ３６９上にあらわれるので、水平方向のず
れも知ることができる。。

以上説明した、Ｒ，θ，，β，α，Ｃ軸をそ
れぞれ動作させることで任意の位置に走査するこ
とができるが、その基準面となる支持架台１１の
固定誤差が旋回台１５１等に影響するので、支持
架台１１上の旋回台１５１を管板３と平行に補正
する機構を設け、これを修正する。このため、揺
動機構すなわち、κ軸およびλ軸が支持架台１１
上で旋回台１５１の互いに直交する位置に設けら
れる。κ軸およびλ軸は第２０図および第２１図
に示すように、支持架台１１上にκ軸保持ブロツ
ク４５９が設けられ、その上部に旋回台１５１が
置かれ、κ軸はκ軸保持ブロツク４５９で支持さ
れ、旋回台１５１を傾斜し、これと直交する方向
に設けられるλ軸は支持架台１１に支持され、κ
軸保持ブロツク４５９を傾斜させることで旋回台
１５１を傾斜する。

まず、κ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κ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κ軸ボールネジ４５３，４５４
が螺合している。このκ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κ軸保持ブロツク
４５９に固定されたκ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ヤ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κ軸保持ブ
ロツク４５９に回転ピン５１１，５１２が設けら
れ、支持架台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、
κ軸保持ブロツク４５９にはκ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κ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κ軸、λ軸を用いての旋回台１５１の平行
度の調整は、第２２図および第２３図（図示上、
歯車の噛合順序が一部異なる）に示すように、κ
軸駆動モータ４６４の回転力が駆動ピニオン４６
８からアイドラ４６７に、からにボールネジ駆動
ギヤ４６５，４６６に伝達され、ボールネジ４５
３，４５４を回転する。このとき、ボールネジ４
５３，４５４が互いに逆ネジであるのでナツト４
５５，４５６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κ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。

以上で、それぞれの軸、Ｒ，θ，，β，α，
Ｃ，κ，λ軸の単独の構成とその動作について説
明したが、これらを総合的に用いて行なう走査作
業は、まず固定台１４および支持架台１１を水室
２内に固定した後、支持架台１１上の旋回台１５
１を管板３に平行にするため揺動機構を用いて平
行調整を行なう。これにはκ軸、λ軸を用いるこ
とは前述の通りであるが、平行度はＣ軸すなわち
クランプ軸３５１の先端部に設けられたフアイバ
ースコープ３６６等の位置検出装置を利用し、第
２４図に示す原理で平行にする。すなわち、λ軸
のボールネジ平面について、傾斜角を＝_１
とし、このときの管板３（細管孔７）とフアイバ
ーヘツド３６７との距離をZ₁、これを180度旋回
したときの距離をZ₂とすれば支持架台１１と管板
３とに姿勢誤差Δλがあれば ΔＺ＝Z₂−Z₁ Δλ＝tan^-1Ｚ_２−Ｚ_１／２Ｒｓｉｎ （但し、Z₁
≠Z₂） で算出される。したがつてZ₁＝Z₂、つまりΔＺ＝
Ｏとなるようλ軸を動かせばκ軸ブロツク４５９
は管板３と平行になる。同様にκ軸を用いて旋回
台１５１を管板３と完全に平行にする。この操作
で基準面が形成されたことになる。次に、この基
準面すなわち旋回台１５１上の各軸により（Ｒ，
θ，）を指示することで、作動量を検出しなが
ら相当する位置に走査する。このときにも目視装
置を用いることで、クランプ前には細管孔７を常
に視野に収めるので位置ずれの度合は常に目視確
認することができ、若干の位置ずれはクランプ軸
３５１の先端テーパ部でも修正が行なわれる。こ
のように走査した後、サブアーム４０１のクラン
プ軸３５１を細管孔７にクランプする。この後、
サブアーム４０１に設置された工具や検査装置等
で作業を行なう。このとき、前述のように、サブ
アーム４０１の長さを適当としておくことで旋回
する場合に多数の細管孔に走査することができ
る。また、作業の変更にともなう工具の交換にあ
たつては、本装置を折りたたむことで、サブアー
ム４０１がマンホール６に近接するので工業の交
換ができる。

以上、実施例とともに具体的に説明したよう
に、本発明の熱交換器の作業用マニピユレータを
用いることで熱交換器の水室の狭小部に入ること
なく容易に固定することができるとともに、固定
時の誤差も修正することができ、正確に走査の基
準面を得ることができる。また、走査点の位置決
めに極座標に相当する変化量を用いたので制御方
法が簡単であり、装置全体を小型軽量とすること
ができた。また、サブアームを設けたことで、管
板面の全域を走査することができ、また、位置決
めを行なうにあたつてはクランプ軸の位置検出装
置を利用して管板からの距離やずれをも測定でき
る。さらに、クランプ軸により細管孔にクランプ
することで荷重保持能力を飛躍的に高めることが
できる。したがつて、作業の制約も少なく、正確
に位置決めやずれの補正もできる。また、サブア
ーム上の工具交換にあたつては、装置を折りたた
んだときにマンホールに近接した位置となるので
容易に交換することができるなど多大な効果がみ
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の熱交換器の作業用マニピユレ
ータを熱交換器の水室内に設置した場合の外観斜
視図、第２図は極座標と直交座標との関係を示す
説明図、第３図は固定台と固定ピンとの設置方向
の違いの説明図、第４図は支持架台を水室内に設
置する場合の動作説明図、第５図はメインアーム
（Ｒ軸）の横断面図、第６図は第１図のＢ矢視図
でメインアームの駆動部を示す、第７図は旋回台
（θ軸）の中央断面図、第８図は第１図のＢ矢視
図で俯仰シリンダ（軸）の駆動部を示す、第９
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１０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１１図は第
１図のＡ矢視図でメインアームの先端部を示す、
第１２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１３図はメ
インアームとサブアームの俯仰関係の説明図、第
１４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１５図はサブアームの走査範囲の
説明図、第１６図はサブアームの走査点の説明
図、第１７図はクランプ軸（Ｃ軸）を抽出拡大し
て示す断面図、第１８図はスケール板の説明図、
第１９図は位置検出装置の動作説明図、第２０図
は揺動機構（κ軸、λ軸）の組立説明図、第２１
図は支持架台上のκ軸保持フレームの外観斜視
図、第２２図、第２３図は揺動機構の動作説明
図、第２４図は揺動機構による平行調整の原理説
明図である。 図面中、２は水室、３は管板、４は伝熱管、５
は隔壁、６はマンホール、１０はボール、１１は
支持架台、１２は固定ピン、１８はフツク、１９
は開閉シリンダ、１０１はメインアーム（Ｒ
軸）、１０２はボールネジ、１０３は保持用外軸
（R₁軸）、１０４は中軸（R₂軸）、１０５は内軸
（R₃軸）、１５１は旋回台（θ軸）、２０１は俯仰
シリンダ（軸）、３５１はクランプ軸（Ｃ軸）、
４０１はサブアームである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 縦型熱交換器の多数の伝熱管が配列された管
   板と胴ふたとで形成される水室内においてホール
   上に載置されると共に側方に延びる支持腕により
   支持されて該水室底面に設置される支持架台と、
   回動面を前記管板と平行となるように調整し得る
   平行調整機構を介して前記支持架台に回動自在に
   支持された旋回台と、前記旋回台に俯仰自在に搭
   載されかつ自身が伸縮自在なメインアームと、前
   記メインアームの先端部に俯仰自在かつ回動自在
   に取付けられて前記管板と平行な面内で回動可能
   なサブアームと、前記メインアームの先端部に前
   記サブアームの回動中心軸と同軸上に取付けられ
   前記伝熱管内に挿入されてそれをクランプし得る
   クランプ軸と、前記クランプ軸に設けられ該クラ
   ンプ軸が前記伝熱管と同軸となるように位置決め
   する位置検出装置とを具えたことを特徴とする熱
   交換器の作業用マニピユレータ。