JP2006068854A - 放電加工方法及び放電加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 原子炉内での構造物の切取りを放電加工により効率よく、しかも加工後の表面磨きおよび検査を行うことができる放電加工方法及び放電加工装置を提供する。
【解決手段】 この放電加工方法は、原子炉内の構造物を加工する方法であって、被加工物のうち取り除かれるべき部分を固定する工程と、取り除かれるべき部分の外縁を放電加工により切断する工程と、放電加工によって外縁を切断された取り除かれるべき部分を取り除く工程とを備えている。また、この放電加工装置２０は、被加工物１９のうち取り除かれるべき部分を固定するねじ加工用タップ１６と、このねじ加工用タップ１６を取り囲む無端環状に形成されたキャタピラ型電極８とを有し、ねじ加工用タップ１６によって、被加工物１９のうち取り除かれる部分を固定し、この取り除かれる部分の外縁を前記キャタピラ型電極８で切断して取り除かれる部分を取り除くようにしている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、原子炉内において加工対象物を放電加工により切取る放電加工方法及び放電加工装置に関する。

一般に、放電加工による構造物の切取りは、加工対象物を全て放電加工により除去することによって行われる。

しかしながら、放電加工により加工対象物を全て除去する方法は、加工により取り除く部分が大きい場合、効率が悪く多大な加工時間が必要であるとともに、放電加工による切屑が大量に発生する。特に、原子炉等の補修工事に使用する場合には、加工対象物が放射線により汚染されているため切屑が大量に発生することは望ましくない。また、加工による切り屑を処理する為のユニットが大量に必要になる。さらに、加工後に磨きおよび検査を行う場合は、別の装置が必要となってくる。

本発明は、このような原子炉内での構造物の切取りを効率よく行うことができ、しかも加工後の表面磨きおよび検査を行うことができる放電加工方法及び放電加工装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の特徴は、原子炉内の構造物を加工する放電加工方法であって、被加工物のうち取り除かれるべき部分を固定する工程と、前記取り除かれるべき部分の外縁を放電加工により切断する工程と、放電加工によって外縁を切断された取り除かれるべき部分を取り除く工程とを備えたことである。

したがって、取り除かれるべき部分のすべてを放電加工する必要がなく、加工時間を大幅に短縮することができるとともに、切り屑の量も大幅に減少させることができ放射線によって汚染された切り屑の処理を短時間かつ低コストで行うことが可能となる。よって、原子炉内での切断・磨き加工および検査を効率良く、しかも高精度で行うことができる。

また、本発明の第２の特徴は、前記放電加工に使用される電極は、前記取り除かれるべき部分の外縁に沿うような無端環状のキャタピラ構造になされていることである。

したがって、無端環状のキャタピラ構造になされた電極を、取り除かれるべき部分の外縁に沿って周回させることによって、容易に取り除かれる部分の外周を切り進むことができ、作業コストを削減することができる。

また、本発明の第３の特徴は、前記取り除かれるべき部分を固定する方法はねじ立てであることである。

したがって、ねじ立てによって容易に取り除かれるべき部分を固定することができ、作業の手間を削減することができる。

また、本発明の第４の特徴は、前記放電加工によって取り除かれるべき部分が取り除かれた後、前記被加工物に形成された前記放電加工の切断面を磨く工程をさらに備えたことである。

したがって、放電加工後引き続き切断面の研磨を行うことができ、作業工程を大幅に短縮することができる。

また、本発明の第５の特徴は、前記放電加工によって取り除かれるべき部分が取り除かれた後、前記被加工物に形成された切断面の寸法を画像計測によって行う工程をさらに備えたことである。

したがって、放電加工後引き続き切断面の寸法を画像計測によって測定することができ、作業固定を短縮することができる。

また、本発明の第６の特徴は、被加工物のうち取り除かれるべき部分を固定する固定手段と、この固定手段を取り囲む無端環状に形成されたキャタピラ型電極とを備え、前記固定手段によって、被加工物のうち取り除かれる部分を固定し、この取り除かれる部分の外縁を前記キャタピラ型電極で切断し、前記取り除かれる部分を取り除くことである。

したがって、取り除かれべき部分のすべてを放電加工する必要がなく、加工時間を大幅に短縮することができるとともに、切り屑の量も大幅に減少させることができる。従って、放射線によって汚染された切り屑の処理を短時間かつ低コストで行うことが可能となる。

本発明においては、取り除かれるべき部分のすべてを放電加工する必要がなく、加工時間を大幅に短縮することができるとともに、切り屑の量も大幅に減少させることができ、放射線によって汚染された切り屑の処理を短時間かつ低コストで行うことが可能となる。よって、原子炉内での切断・磨き加工および検査を、効率良く、しかも高精度で行うことができる。

以下、本発明の一実施の形態について図１ないし図３を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態である放電加工装置２０を示す斜視図である。この図において、符号１は、フレームを示す。このフレーム１は、基底部１ａの上に略コ字状の支柱部１ｂが設けられてなるものである。この支柱部１ｂの上部下側には、左右駆動機構３が設けられており、支柱部１ｂの上部上側には、左右駆動機構３を駆動する左右駆動モータ６が設けられている。

左右駆動機構３の下側の一方には、放電加工のための前後駆動機構２ａが設けられている。この前後駆動機構２ａの下側には、この前後駆動機構２ａを前後に駆動する前後駆動モータ５ａが装着されている。また、前後駆動機構２ａの前端部下側には、上下駆動機構４ａが設けられており、この上下駆動機構４ａの上部には、上下駆動モータ７ａが装着されている。さらに、上下駆動機構４ａには工具回転モータ９ａが設けられている。

このような構成において、工具駆動モータ９ａは、左右駆動機構３によって左右方向に、前後駆動機構２ａによって前後方向に、上下駆動機構４ａによって上下方向に移動位置決めすることができるようになっている。

この工具回転モータ９ａの下面には、図３に示すように、基板１８の一方の端部が取り付けられている。そして、工具回転モータ９ａの出力軸は基板１８を貫通して下方に突出して設けられ、この出力軸の先端には電極を駆動する電極駆動ローラ１６ａが設けられている。また、基板１８の他方の端部には軸受け１７が設けられている。この軸受け１７の回転軸は基板１８を貫通して下方に伸びており、その先端には従動ローラ１６ｂが装着されている。

これら電極駆動ローラ１６ａと従動ローラ１６ｂには、無端環状になされたキャタピラ型電極８が掛け渡されている。このキャタピラ型電極８は、図２に示すように、円柱状の電極材１２をリンク１３で結合したものである。このキャタピラ型電極８は、電極駆動ローラ１６ａによって周方向に駆動されるとともに、被加工物１９との間に高圧電流を印荷される。そして、連結された複数の電極材１２の下端１２ａが、被加工物１９上において加工されるべき長穴の外周に沿って移動することによって、被加工物上面に加工されるべき長穴の外周に沿った切り込みが形成され、被加工物を切断していくようになされている。

また、基板１８の中央部には、ねじ加工ユニット１４が設けられている。このねじ加工ユニット１４には、基板１８を貫通して下方に伸びるねじ加工用タップ１５が装着されている。このねじ加工用タップ１５は、被加工物のうちキャタピラ型電極によって外縁を切断された内側の部分にねじ込まれ、切断された内側の部分を取り除くためのものである。

一方、左右駆動機構３の下側には、磨き加工のための前後駆動機構２ｂが設けられている。この前後駆動機構２ｂの下側には、この前後駆動機構２ｂを前後に駆動する前後駆動モータ５ｂが装着されている。また、前後駆動機構２ｂの前端部下側には、上下駆動機構４ｂが設けられており、この上下駆動機構４ｂの上部には、上下駆動モータ７ｂが装着されている。さらに、上下駆動機構４ｂには、工具回転モータ９ｂが取り付けられており、この工具回転モータ９ｂには、磨き工具１０が装着されている。また、工具回転モータ９ｂには、寸法測定のための画像処理装置１１が配設されている。

このような構成において、磨き工具１０および画像処理装置１１は、左右駆動機構３によって左右方向に、前後駆動機構２ｂによって前後方向に、上下駆動機構４ｂによって上下方向に移動位置決めすることができるようになっている。また、工具回転モータ９ｂによって磨き工具１０が回転するようになっている。

次に、このような構成の放電加工装置２０を用いて、板状の被加工物１９に長穴を形成する動作について説明する。

まず、図１に示すように、放電加工装置２０を板状の被加工物１９に対して位置決めする。

ついで、左右駆動装置３、前後駆動装置２ａ、上下駆動装置４ａを駆動して、図３に示すように、キャタピラ型電極８を被加工物１９の加工位置に位置決めする。

次に、ねじ加工ユニット１４を駆動し、ねじ加工用タップ１５を被加工物１９にねじ込んで固定する。

その後、工具駆動モータ９ａを作動させて、キャタピラ型電極８を周方向に回転させるとともに、キャタピラ電極を下降させ、無端環状に連結された電極材１２の下端１２ａと被加工物との間に高圧電流を印荷する。

そして、被加工物との間に放電を発生させることによって、被加工物に長穴の外周に沿った環状の切り込みを形成していく。

環状の切り込みが板状の被加工物１９の裏面に達したら、キャタピラ電極８の回転及び高圧電流の印荷を停止する。そして、基板１８とともにねじ加工ユニット１４を上方に引き上げ、被加工物１９のうち外周をキャタピラ電極８によって切断された部分を被加工物から取り除く。

このようにして長穴の切断が終了したら、左右駆動装置３、前後駆動装置２ｂ、上下駆動装置４ｂを駆動して、磨き工具１０を加工された長穴の上方に位置せしめる。そして、工具回転モータ９ｂを始動するとともに、左右駆動装置３、前後駆動装置２ｂ、上下駆動装置４ｂを適宜駆動することによって、磨き工具１０で長穴の切断面を研磨する。

同様に、画像処理装置１１を左右駆動装置３、前後駆動装置２ｂ、上下駆動装置４ｂによって適宜切断部に移動し、画像処理装置１１により切断部の画像処理を行い、寸法計測、検査を行う。また、この画像処理装置１１によって得られた画像をもとに、加工表面の目視検査と割れの計測を行う。

このように、この放電加工装置２０及び放電加工方法にあっては、被加工物１９のうち取り除かれるべき部分をねじ加工用タップ１５で固定する工程と、取り除かれるべき部分の外縁をキャタピラ型電極８により放電加工し切断する工程と、放電加工によって外縁を切断された取り除かれるべき部分を取り除く工程とを有しているから、加工によって取り除かれるべき部分の全体を放電加工によって取り除く必要がない。したがって、加工時間を大幅に短縮することができコストを削減することができる。また、発生する切り屑を大幅に減少させることができることから、原子炉内の構造物の一部を加工して取り除く場合には、放射能汚染された切り屑を減少させることができ、汚染物質の後処理のコストを大幅に削減することができる。

また、この放電加工装置２０及び放電加工方法にあっては、電極を無端環状のキャタピラ型電極８としているから、加工によって取り除かれるべき部分の外縁に沿って電極材１２を移動させることがでる。したがって、容易に取り除かれる部分の外周を切り進むことができ、作業コストを削減することができる。

さらに、この放電加工装置２０及び方法にあっては、ねじ加工用タップ１５で被加工物１９の取り除かれるべき部分を固定するようにしているから、キャタピラ型電極８で切断された内側の部分を容易に除去することができる。

また、この放電加工装置２０及び方法にあっては磨き工具１０を備えているから、放電加工後引き続き切断面の研磨を行うことができ作業工程を大幅に短縮できる。

また、この放電加工装置２０及び方法にあっては、さらに画像処理装置１１をそなえているから、放電加工後引き続き切断面の寸法を画像計測によって行うことができ、作業工程をさらに短縮することができる。

なお、上記実施の形態においては、電極駆動用ローラ１６ａと従動ローラ１６ｂとに掛け渡されたキャタピラ型電極８で長穴を加工する場合について説明しているが、これに限る必要なく、電極駆動用ローラ、従動ローラの配置を変えることによって平面視略三角形、略方形、略矩形等種々の形状の穴加工に適用することできる。

また、上記実施の形態においては、取り除かれるべき部分の外縁を放電加工する切断する手段として、無端環状のキャタピラ型電極８を採用しているが、これに限る必要はなく、取り除かれるべき部分の外縁を放電加工で切断できるものであればよい。したがって、例えばＮＣ制御によって単体の放電加工電極を取り除かれるべき部分の外縁に沿って移動させ、その外縁を切断するようになされたものでもよい。

本発明の一実施の形態である放電加工装置を示す斜視図。 図１に示す放電加工装置に使用されるキャタピラ型電極を示す斜視図。 図１に示す放電加工装置で被加工材を加工する状態を示す概略断面図。

符号の説明

８ キャタピラ型電極
１０ 磨き工具
１１ 画像処理装置
１５ ねじ加工用タップ
１９ 被加工物

Claims (6)

1. 原子炉内の構造物を加工する放電加工方法であって、
   被加工物のうち取り除かれるべき部分を固定する工程と、
   前記取り除かれるべき部分の外縁を放電加工により切断する工程と、
   放電加工によって外縁を切断された取り除かれるべき部分を取り除く工程と、
   を備えたことを特徴とする放電加工方法。
2. 前記放電加工に使用される電極は、前記取り除かれるべき部分の外縁に沿うような形状の無端環状のキャタピラ構造になされていることを特徴とする請求項１に記載の放電加工方法。
3. 前記取り除かれるべき部分を固定する方法はねじ立てであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の放電加工方法。
4. 前記放電加工によって取り除かれるべき部分が取り除かれた後、前記被加工物に形成された前記放電加工の切断面を磨く工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の放電加工方法。
5. 前記放電加工によって取り除かれるべき部分が取り除かれた後、前記被加工物に形成された切断面の寸法を画像計測によって行う工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の放電加工方法。
6. 被加工物のうち取り除かれるべき部分を固定する固定手段と、
   この固定手段を取り囲む無端環状に形成されたキャタピラ型電極と、
   を備え、
   前記固定手段によって、被加工物のうち取り除かれる部分を固定し、この取り除かれる部分の外縁を前記キャタピラ型電極で切断し、前記取り除かれる部分を取り除くことを特徴とする放電加工装置。

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