JP2012131001A - ブローチ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブローチ加工装置において、加工精度の向上を可能とする。
【解決手段】ブローチ１１６の先端部を保持して水平移動自在に支持されるプラーヘッド１３２，１３４と、プラーヘッド１３２，１３４を移動可能なメインモータ１３６，１４０と、ブローチ１１６の基端部を保持して水平移動自在に支持されるリトリバーヘッド１３３，１３５と、リトリバーヘッド１３３，１３５を移動可能なサブモータ１３８，１４２と、各モータ１３６，１３８，１４０，１４２を制御することでプラーヘッド１３２，１３４及びリトリバーヘッド１３３，１３５を同期して一定速度で移動可能とする制御装置１１７とを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、原子力プラントに熱交換器として使用される蒸気発生器にて、伝熱管を支持するために管支持板などに所定形状の穴を形成するブローチ加工装置に関するものである。

例えば、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）では、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電するものである。そして、この加圧水型原子炉は、高温高圧の一次冷却水の熱を蒸気発生器により二次冷却水に伝え、二次冷却水で水蒸気を発生させるものである。この蒸気発生器は、多数の細い伝熱管の内側を一次冷却水が流れ、外側を流れる二次冷却水に熱を伝えて水蒸気を生成し、この水蒸気によりタービンを回して発電している。

この蒸気発生器において、中空密閉形状をなす胴部内に、その内壁面と所定間隔をもって管群外筒が配設され、この管群外筒内に逆Ｕ字形状をなす複数の伝熱管が配設され、各伝熱管の端部が管板に支持され、胴部の下端部に一次冷却水の入口側水室及び出口側水室が形成されている。また、胴部内に、管群外筒の上方に位置して二次冷却水の入口部が設けられると共に、気水分離機と湿分分離機が上下に並んで配設され、その上方に蒸気出口が設けられている。

従って、冷却水配管より入口側水室を通して複数の伝熱管に一次冷却水が供給される一方、入口部からこの胴部内に二次冷却水が供給される。すると、複数の伝熱管内を流れる一次冷却水（熱水）と胴部内を循環する二次冷却水（冷水）との間で熱交換を行われることで、二次冷却水が熱を吸収して水蒸気が生成される。そして、生成された蒸気が気水分離機により水分が除去され、湿分分離機により湿分が除去された蒸気が蒸気出口から排出される一方、熱交換を終了した一次冷却水が出口側水室から排出される。

このような蒸気発生器では、胴部内に設けられた多数の伝熱管は、複数の管支持板や管板により支持されている。この管支持板は、多数形成された穴に伝熱管が挿入されることで、多数の伝熱管が振動しないように支持されている。この場合、管支持板の穴は、円形状ではなく、支持する伝熱管との間に蒸気が流通する隙間が形成されるような特殊な形状をしており、一般に、ブローチ盤により加工している。このようなブローチ盤としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。

特公昭６２−０２７９２５号公報

ブローチ盤による加工では、ブローチを長手方向に移動することで、このブローチにより下穴の内面を切削加工しており、この切削抵抗は時々刻々と変動する。上述した従来のブローチ盤では、プラーヘッドとリトリバーヘッドをそれぞれ油圧シリンダにより移動させている。そのため、ブローチの移動による切削加工時に、切削抵抗が変動すると、ブローチを一定速度で移動することが困難となり、ブローチが振動して加工面が劣化し、高精度な加工が困難となってしまう。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、加工精度の向上を可能とするブローチ加工装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明のブローチ加工装置は、ブローチの先端部を保持して水平移動自在に支持されるプラーヘッドと、該プラーヘッドを移動可能な第１電動モータと、前記ブローチの基端部を保持して水平移動自在に支持されるリトリバーヘッドと、該リトリバーヘッドを移動可能な第２電動モータと、前記第１電動モータ及び前記第２電動モータを制御することで前記プラーヘッド及び前記リトリバーヘッドを同期して一定速度で移動可能とする制御装置と、を備えることを特徴とするものである。

従って、制御装置は、第１電動モータ及び第２電動モータを制御し、プラーヘッド及びリトリバーヘッドを同期して一定速度で移動することで、プラーヘッド及びリトリバーヘッドは保持したブローチを一定速度で移動して被加工部材に対してブローチ加工を行うことができ、加工精度を向上することができる。

本発明のブローチ加工装置では、前記第１電動モータの回転数を検出する第１回転数センサと、前記第２電動モータの回転数を検出する第２回転数センサとを設け、前記制御装置は、前記第１回転数センサ及び前記第２回転数センサの検出結果に基づいて前記第１電動モータの回転数と前記第２電動モータの回転数が一定回転数となるように制御することを特徴としている。

従って、制御装置は、各回転数センサの検出結果に基づいて各電動モータを制御することで、簡単な構成で容易にプラーヘッド及びリトリバーヘッドを同期して一定速度で移動することができる。

本発明のブローチ加工装置では、前記プラーヘッド及び前記リトリバーヘッドの移動に伴う前記ブローチによる所定の加工段階で前記リトリバーヘッドによる前記ブローチの保持を解除すると、前記制御装置は、前記第２電動モータを制御することで前記リトリバーヘッドの移動を停止することを特徴としている。

従って、ブローチの移動によりブローチ加工が所定の加工段階まで進行すると、リトリバーヘッドによるブローチの保持を解除して移動を停止することで、プラーヘッドのみがブローチを移動して加工を行うこととなり、下穴に対して適正なブローチ加工を行うことができる。

本発明のブローチ加工装置では、前記プラーヘッドと前記リトリバーヘッドとの間で被加工部材を支持するクランプ装置が設けられ、該クランプ装置は、前記被加工部材の一方側から前記ブローチにより加工される下穴の上部及び下部を支持する上下一対の支持部材と、前記被加工部材の他方側から前記ブローチにより加工される下穴の上部及び下部の下穴に挿入して支持する上下一対の支持ピンとを有することを特徴としている。

従って、被加工部材は、ブローチにより加工される下穴の上部及び下部が支持部材及び支持ピンにより支持されることで、安定したブローチ加工が可能となり、加工精度を向上することができる。

本発明のブローチ加工装置では、第１プラーヘッドと第１リトリバーヘッドを直線上に配置すると共に、第２プラーヘッドと第２リトリバーヘッドを直線上に配置し、且つ、第１プラーヘッドに隣接して第２リトリバーヘッドが位置するように配置し、前記第１プラーヘッドと前記第２プラーヘッドとの間で前記ブローチを水平方向に１８０度旋回して受渡し可能なブローチ移動装置を設け、該ブローチ移動装置は、前記ブローチを保持可能な保持爪と、保持爪による前記ブローチの保持を検出するブローチ検出センサを有することを特徴としている。

従って、ブローチ移動装置が第１プラーヘッドと第２プラーヘッドとの間でブローチを受渡すとき、ブローチ検出センサは、保持爪によるブローチの保持を検出しており、ブローチ移動装置によるブローチの適正な受渡しを常時把握することができる。

本発明のブローチ加工装置によれば、プラーヘッドを移動する第１電動モータとリトリバーヘッドを移動する第２電動モータを制御してプラーヘッド及びリトリバーヘッドを同期して一定速度で移動可能とする制御装置を設けるので、加工精度を向上することができる。

図１は、本発明の一実施例に係るブローチ加工装置の制御ブロック図である。 図２は、本実施例のブローチ加工装置の正面図である。 図３は、本実施例のブローチ加工装置の平面図である。 図４は、本実施例のブローチ盤の一方側を表す平面図である。 図５は、本実施例のブローチ盤の他方側を表す平面図である。 図６は、本実施例のブローチ盤におけるクランプ機構を表す概略図である。 図７は、本実施例のブローチ盤におけるブローチ及びクランプピンの支持位置を表す説明図である。 図８は、本実施例のマニピュレータを表す正面図である。 図９は、本実施例のマニピュレータを表す平面図である。 図１０は、本実施例のガントリを表す正面図である。 図１１は、ブローチ加工装置による加工方法を表す概略図である。 図１２は、ブローチ加工装置による加工方法を表す概略図である。 図１３は、ブローチ加工装置による加工方法を表す概略図である。 図１４は、ブローチ加工装置による加工方法を表す概略図である。 図１５は、本実施例の蒸気発生器が適用された原子力発電プラントの概略構成図である。 図１６は、本実施例の蒸気発生器を表す概略構成図である。

以下に添付図面を参照して、本発明のブローチ加工装置の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。

図１は、本発明の一実施例に係るブローチ加工装置の制御ブロック図、図２は、本実施例のブローチ加工装置の正面図、図３は、本実施例のブローチ加工装置の平面図、図４は本実施例のブローチ盤の一方側を表す平面図、図５は、本実施例のブローチ盤の他方側を表す平面図、図６は、本実施例のブローチ盤におけるクランプ機構を表す概略図、図７は、本実施例のブローチ盤におけるブローチ及びクランプピンの支持位置を表す説明図、図８は、本実施例のマニピュレータを表す正面図、図９は、本実施例のマニピュレータを表す平面図、図１０は、本実施例のガントリを表す正面図、図１１から図１４は、ブローチ加工装置による加工方法を表す概略図、図１５は、本実施例の蒸気発生器が適用された原子力発電プラントの概略構成図、図１６は、本実施例の蒸気発生器を表す概略構成図である。

本実施例の原子炉は、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電する加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）である。

本実施例の加圧水型原子炉を有する原子力発電プラントにおいて、図１５に示すように、原子炉格納容器１１内には、加圧水型原子炉１２及び蒸気発生器１３が格納されており、この加圧水型原子炉１２と蒸気発生器１３とは冷却水配管１４，１５を介して連結されており、冷却水配管１４に加圧器１６が設けられ、冷却水配管１５に冷却水ポンプ１５ａが設けられている。この場合、減速材及び一次冷却水（冷却材）として軽水を用い、炉心部における一次冷却水の沸騰を抑制するために、一次冷却系統は加圧器１６により１５０〜１６０気圧程度の高圧状態を維持するように制御している。従って、加圧水型原子炉１２にて、燃料（原子燃料）として低濃縮ウランまたはＭＯＸにより一次冷却水として軽水が加熱され、高温の一次冷却水が加圧器１６により所定の高圧に維持した状態で冷却水配管１４を通して蒸気発生器１３に送られる。この蒸気発生器１３では、高圧高温の一次冷却水と二次冷却水との間で熱交換が行われ、冷やされた一次冷却水は冷却水配管１５を通して加圧水型原子炉１２に戻される。

蒸気発生器１３は、蒸気タービン１７と冷却水配管１８を介して連結されており、この蒸気タービン１７は高圧タービン１９及び低圧タービン２０を有すると共に、発電機２１が接続されている。また、高圧タービン１９と低圧タービン２０との間には、湿分分離加熱器２２が設けられており、冷却水配管１８から分岐した冷却水分岐配管２３が湿分分離加熱器２２に連結される一方、高圧タービン１９と湿分分離加熱器２２は低温再熱管２４により連結され、湿分分離加熱器２２と低圧タービン２０は高温再熱管２５により連結されている。

更に、蒸気タービン１７の低圧タービン２０は、復水器２６を有しており、この復水器２６には冷却水（例えば、海水）を給排する取水管２７及び排水管２８が連結されている。この取水管２７は、循環水ポンプ２９を有し、排水管２８と共に他端部が海中に配置されている。そして、この復水器２６は、冷却水配管３０を介して脱気器３１に連結されており、この冷却水配管３０に復水ポンプ３２及び低圧給水加熱器３３が設けられている。また、脱気器３１は、冷却水配管３４を介して蒸気発生器１３に連結されており、この冷却水配管３４には給水ポンプ３５及び高圧給水加熱器３６が設けられている。

従って、蒸気発生器１３にて、高圧高温の一次冷却水と熱交換を行って生成された蒸気は、冷却水配管１８を通して蒸気タービン１７（高圧タービン１９から低圧タービン２０）に送られ、この蒸気により蒸気タービン１７を駆動して発電機２１により発電を行う。このとき、蒸気発生器１３からの蒸気は、高圧タービン１９を駆動した後、湿分分離加熱器２２で蒸気に含まれる湿分が除去されると共に加熱されてから低圧タービン２０を駆動する。そして、蒸気タービン１７を駆動した蒸気は、復水器２６で海水を用いて冷却されて復水となり、低圧給水加熱器３３で、例えば、低圧タービン２０から抽気した低圧蒸気により加熱され、脱気器３１で溶存酸素や不凝結ガス（アンモニアガス）などの不純物が除去された後、高圧給水加熱器３６で、例えば、高圧タービン１９から抽気した高圧蒸気により加熱された後、蒸気発生器１３に戻される。

このように構成された原子力発電プラントに適用される蒸気発生器１３において、図１６に示すように、胴部４１は、密閉された中空円筒形状をなし、上部に対して下部が若干小径となっている。この胴部４１は、上部胴４２と下部胴４３とが溶接により接合されて構成されている。この胴部４１における下部胴４３内には、この下部胴４３の内壁面と所定間隔をもって円筒形状をなす管群外筒４４が配設され、下端部が管板４５の近傍まで延設されている。

管群外筒４４内は、内部に所定の高さ位置に対応して複数の管支持板４６が配設されており、管板４５から上方に延設された複数のステーロッド４７により支持されている。そして、この管群外筒４４は、内部に逆Ｕ字形状をなす複数の伝熱管４８からなる伝熱管群４９が配設されており、各伝熱管４８の端部は管板４５に拡管して支持されると共に、中間部が複数の管支持板４６により支持されている。この場合、管支持板４６は、多数の貫通穴（図示略）が形成されており、各伝熱管４８がこの貫通穴内に挿通して支持されている。

下部胴４３は、下端部に水室５０が固定されており、内部が隔壁５１により入室５２及び出室５３により区画されると共に、入口ノズル５４及び出口ノズル５５が形成され、各伝熱管４８の一端部が入室５２に連通し、他端部が出室５３に連通している。なお、この入口ノズル５４には上述した冷却水配管１４が連結される一方、出口ノズル５５には冷却水配管１５が連結されている。

上部胴４２は、内部に給水を蒸気と熱水とに分離する気水分離器５６と、この分離された蒸気の湿分を除去して乾き蒸気に近い状態とする湿分分離器５７が設けられている。また、上部胴４２は、伝熱管群４９と気水分離器５６との間に、胴部４１内に二次冷却水の給水を行う給水管５８が挿入される一方、天井部には蒸気出口５９が形成されている。そして、胴部４１は、給水管５８からこの胴部４１内に給水された二次冷却水を、胴部４１と管群外筒４４との間を流下して管板４５にて上方に循環し、伝熱管群４９内を上昇するときに各伝熱管４８内を流れる熱水（一次冷却水）との間で熱交換を行う給水路６０が設けられている。なお、給水管５８には上述した冷却水配管３４が連結される一方、蒸気出口５９には冷却水配管１８が連結されている。

従って、加圧水型原子炉１２で加熱された一次冷却水が冷却水配管１４を通して蒸気発生器１３の入室５２に送られ、多数の伝熱管４８内を通って循環して出室５３に至る。一方、復水器２６で冷却された二次冷却水が冷却水配管３４を通して蒸気発生器１３の給水管５８に送られ、胴部４１内の給水路６０を通って伝熱管４８内を流れる熱水（一次冷却水）と熱交換を行う。即ち、胴部４１内で、高圧高温の一次冷却水と二次冷却水との間で熱交換が行われ、冷やされた一次冷却水は出室５３から冷却水配管１５を通して加圧水型原子炉１２に戻される。一方、高圧高温の一次冷却水と熱交換を行った二次冷却水は、胴部４１内を上昇し、気水分離器５６で蒸気と熱水とに分離され、湿分分離器５７でこの蒸気の湿分を除去してから、冷却水配管１８を通して蒸気タービン１７に送られる。

このように構成された蒸気発生器１３にて、胴部４１は、下部に複数の管支持板４６が所定間隔で設けられると共に、その下端部に管板４５が設けられている。そして、伝熱管群４９を構成する複数の伝熱管４８は、端部が管板４５に形成された多数の取付穴に固定されると共に、中間部が各管支持板４６に形成された多数の貫通穴に支持されている。この各管支持板４６の各取付穴は、一次冷却水により加熱された二次冷却水（蒸気）を上方に移送する必要があることから、伝熱管４８の断面形状となる円形の外周側に複数の切欠部を有する異形となっている。この場合、管支持板４６に形成された多数の異形をなす取付穴は、ブローチ加工装置により加工されて形成される。

本実施例にて、図２及び図３に示すように、ブローチ加工装置１００は、２台のブローチ盤１１１，１１２と、２台のマニピュレータ１１３，１１４と、ガントリ（ブローチ移動装置）１１５とを有している。

２台のブローチ盤１１１，１１２は、ブローチ１１６を保持した状態で、このブローチ１１６を被加工部材としての管支持板４６の下穴４６ａに貫通することで、異形をなす取付穴４６ｂを形成するものである。この各ブローチ盤１１１，１１２は、ほぼ同様の構成をなし、架台１２１の上部に平行をなして配置され、その向きが水平方向に１８０度異なるように位置している。マニピュレータ１１３，１１４は、ブローチ盤１１１，１１２の間でブローチ１１６を１８０度旋回して受け渡すものであり、両者はほぼ同様の構成をなし、各ブローチ盤１１１，１１２に対応して設けられている。ガントリ１１５は、架台１２１を跨ぐような門型形状をなし、管支持板４６を吊り下げ支持可能となっている。

ブローチ盤１１１，１１２において、図４及び図５に示すように、架台１２１における長手方向の一方側（図４にて右側）に３本のガイドレール１２２，１２３，１２４が固定され、ガイドレール１２２，１２３の間にラムスライド１２５が移動自在に支持され、ガイドレール１２３，１２４の間にリトリバースライド１２６が移動自在に支持されている。また、架台１２１における長手方向の他方側（図５にて左側）に３本のガイドレール１２７，１２８，１２９が固定され、ガイドレール１２７，１２８の間にラムスライド１３０が移動自在に支持され、ガイドレール１２８，１２９の間にリトリバースライド１３１が移動自在に支持されている。

そして、ラムスライド１２５に２つの第１プラーヘッド１３２が装着され、リトリバースライド１３１に２つの第１リトリバーヘッド１３３が装着されることで、第１ブローチ盤１１１が構成される。また、ラムスライド１３０に２つの第２プラーヘッド１３４が装着され、リトリバースライド１２６に２つの第２リトリバーヘッド１３５が装着されることで、第２ブローチ盤１１２が構成される。この場合、第１プラーヘッド１３２と第１リトリバーヘッド１３３が直線上に配置されると共に、第２プラーヘッド１３４と第２リトリバーヘッド１３５が直線上に配置されている。そして、第１プラーヘッド１３２に隣接して第２リトリバーヘッド１３５が位置し、第２プラーヘッド１３４に隣接して第１リトリバーヘッド１３３が位置するように配置されている。なお、プラーヘッド１３２，１３４、リトリバーヘッド１３３，１３５の数は、２つに限定されるものではなく、１つでも３つ以上であってもよい。

なお、図示しないが、各プラーヘッド１３２，１３４は、ブローチ１１６の先端部を保持可能な保持爪を有しており、駆動装置により開閉可能となっている。また、各リトリバーヘッド１３３，１３５は、ブローチ１１６の基端部を支持するための穴を有している。

第１ブローチ盤１１１にて、第１メインモータ（第１電動モータ）１３６は、架台１２１の一端部に装着され、駆動軸がボールねじ軸１３７を介してラムスライド１２５に連結されている。また、第１サブモータ（第２電動モータ）１３８は、架台１２１の他端部に装着され、駆動軸がボールねじ軸１３９を介してリトリバースライド１３１に連結されている。従って、第１メインモータ１３６によりボールねじ軸１３７を介してラムスライド１２５を移動し、第１プラーヘッド１３２を移動することができる。また、第１サブモータ１３８によりボールねじ軸１３９を介してリトリバースライド１３１を移動し、第１リトリバーヘッド１３３を移動することができる。

第２ブローチ盤１１２にて、第２メインモータ（第１電動モータ）１４０は、架台１２１の他端部に装着され、駆動軸がボールねじ軸１４１を介してラムスライド１３０に連結されている。また、第２サブモータ（第２電動モータ）１４２は、架台１２１の一端部に装着され、駆動軸がボールねじ軸１４３を介してリトリバースライド１２６に連結されている。従って、第２メインモータ１４０によりボールねじ軸１４１を介してラムスライド１３０を移動し、第２プラーヘッド１３４を移動することができる。また、第２サブモータ１４２によりボールねじ軸１４３を介してリトリバースライド１２６を移動し、第２リトリバーヘッド１３５を移動することができる。

図１に示すように、制御装置１１７は、第１メインモータ１３６、第１サブモータ１３８、第２メインモータ１４０、第２サブモータ１４２を駆動制御可能となっている。そして、各ブローチ盤１１１，１１２の稼働中、制御装置１１７は、各モータ１３６，１３８，１４０，１４２を制御することで、プラーヘッド１３２，１３４及びリトリバーヘッド１３３，１３５を同期し、且つ、一定速度で移動可能としている。

この場合、各モータ１３６，１３８，１４０，１４２は、その回転数を検出する回転数センサ１４４，１４５，１４６，１４７が装着されており、制御装置１１７は、各回転数センサ１４４，１４５，１４６，１４７の検出結果に基づいて、各モータ１３６，１３８，１４０，１４２の回転数が一定回転数となるように制御する。

即ち、各プラーヘッド１３２，１３４がブローチ１１６の先端部を保持すると共に、各リトリバーヘッド１３３，１３５がブローチ１１６の基端部を保持した状態で、各モータ１３６，１３８により第１プラーヘッド１３２と第１リトリバーヘッド１３３を一方方向へ、各モータ１４０，１４２により第２プラーヘッド１３４と第２リトリバーヘッド１３５を他方方向へ移動することで、４つのブローチ１１６によりブローチ加工を行うことができる。

このとき、プラーヘッド１３２，１３４及びリトリバーヘッド１３３，１３５の移動に伴うブローチ１１６による所定の加工段階でリトリバーヘッド１３３，１３５によるブローチ１１６の保持を解除し、このとき、制御装置１１７は、各サブモータ１３８，１４２を制御することで、リトリバーヘッド１３３，１３５の移動を停止し、プラーヘッド１３２，１３４の移動だけでブローチ１１６による加工を行う。

また、図４及び図５に示すように、プラーヘッド１３２，１３４とリトリバーヘッド１３３，１３５との間で、ガントリ１１５に支持された管支持板４６を支持して位置決めするクランプ装置１５１，１５２が設けられている。このクランプ装置１５１，１５２は、同様の構成をなし、図６及び図７に示すように、管支持板４６の一方側からブローチ１１６により加工される下穴４６ａの上部及び下部を支持する上下一対の支持部材１５３と、管支持板４６の他方側からブローチ１１６により加工される下穴４６ａの上部及び下部の下穴４６ａに挿入して支持する上下一対の支持ピン１５４とを有している。

この場合、所定の位置に配置されている上下の支持部材１５３に対して、図示しない駆動装置（油圧シリンダ）により上下の支持ピン１５４を前進し、先端テーパ部を各下穴４６ａに係止することで、管支持板４６を所定の位置に位置決めすることができる。この場合、支持部材１５３は、プラーヘッド１３２，１３４側から管支持板４６を支持し、支持ピン１５４は、リトリバーヘッド１３３，１３５側から管支持板４６を支持する。

第１、第２マニピュレータ１１３，１１４は、同様の構成をなしていることから第１マニピュレータ１１３についてのみ説明する。第１マニピュレータ１１３において、図８及び図９に示すように、支持梁１６１に第１移動フレーム１６２が水平方向に沿って移動自在に支持され、サーボモータ１６３により移動可能となっている。第１移動フレーム１６２には、第２移動フレーム１６４が第１移動フレーム１６２と直交する水平方向に移動自在に支持され、サーボモータ１６５により移動可能となっている。第２移動フレーム１６４には、円盤形状をなす第３移動フレーム１６６が鉛直方向に沿って移動自在に支持され、サーボモータ１６７により移動可能となっている。

第３移動フレーム１６６は、リング形状をなすガイドレール１６８が固定され、旋回台１６９が水平方向に沿って旋回自在に支持され、サーボモータ１７０により旋回可能となっている。旋回台１６９は、第３移動フレーム１６６の中心位置を通って径方向に延出されており、長手方向における各端部の下部にそれぞれ２つの保持爪１７１が装着されており、この保持爪１７１は、図示しない駆動装置により開閉することで、ブローチ１１６を保持可能となっている。

従って、保持爪１７１は、プラーヘッド１３２，１３４が保持したブローチ１１６を保持することができ、保持爪１７１がブローチ１１６を保持した状態で、サーボモータ１６７を駆動することで旋回台１６９を旋回し、このブローチ１１６を旋回することができる。また、サーボモータ１６５を駆動することで旋回台１６９を移動し、保持したブローチ１１６をその長手方向に移動することができる。

また、各マニピュレータ１１３，１１４は、各保持爪１７１によるブローチ１１６の保持を検出するブローチ検出センサ１７２が設けられている。制御装置１１７は、ブローチ検出センサ１７２の検出結果に基づいて、各マニピュレータ１１３，１１４の作動を制御する。

ガントリ１１５において、図１０に示すように、ブローチ盤１１１，１１２の長手方向と直交する水平方向に沿ってガイドレール１８１が敷設されており、門型をなすガントリ本体１８２が複数の車輪１８３により移動自在に支持されると共に、駆動モータ１８４により移動可能となっている。

昇降フレーム１８５は、ガントリ本体１８２に上下方向に沿って移動自在に支持され、この昇降フレーム１８５により一対の吊下げ用チェーン１８６を介して管支持板４６を吊り下げ支持可能となっている。ガントリ本体１８２は、上部に昇降モータ１８７が設置されると共に、この昇降モータ１８７により駆動する一対のスプロケット１８８が設けられている。一対の昇降用チェーン１８９は、ガントリ本体１８２の上部の上方を交差するように掛け回されると共にこのスプロケット１８８に係合しており、一端部が昇降フレーム１８５に連結され、他端部に釣り合い重錘１９０が連結されている。

従って、駆動モータ１８４によりガントリ本体１８２を介して管支持板４６を水平方向に移動することができ、昇降モータ１８７により昇降フレーム１８５を介して管支持板４６を昇降することができ、ブローチ盤１１１，１１２に対する管支持板４６の位置を調整することができる。

ここで、本実施例のブローチ加工装置１００による管支持板４６の下穴４６ａに対するブローチ加工について説明する。

まず、図１０に示すように、昇降フレーム１８５に吊下げ用チェーン１８６を介して管支持板４６を吊り下げ支持し、この状態で、駆動モータ１８４によりガントリ本体１８２を移動すると共に、昇降モータ１８７により昇降フレーム１８５を昇降することで、ブローチ盤１１１，１１２に対する管支持板４６の位置調整を行う。また、図６に示すように、上下の支持部材１５３に対して、上下の支持ピン１５４を前進し、先端テーパ部を各下穴４６ａに係止することで、管支持板４６を所定の位置に位置決めする。

次に、図８及び図９に示すように、マニピュレータ１１３，１１４は、ブローチ１１６を保持し、図４及び図５に示すように、保持したブローチ１１６を待機位置にある第１プラーヘッド１３２と第１リトリバーヘッド１３３の間、第２プラーヘッド１３４と第２リトリバーヘッド１３５の間に移動し、ここからブローチ１１６を長手方向に移動する。すると、ブローチ１１６は、先端側が各リトリバーヘッド１３３，１３５側から管支持板４６の下穴４６ａに挿入され、この先端部を各プラーヘッド１３２，１３４に挿入して保持させる。続いて、各リトリバーヘッド１３３，１３５を前進してブローチ１１６の基端部を保持させる。その後、マニピュレータ１１３，１１４は、ブローチ１１６の保持を解除して上方に退避する。

各プラーヘッド１３２，１３４がブローチ１１６の先端部を保持し、各リトリバーヘッド１３３，１３５がブローチ１１６の基端部を保持した状態で、各モータ１３６，１３８，１４０，１４２を同期駆動することで、各ラムスライド１２５，１３０とリトリバースライド１３１，１２６を一定速度で移動する。すると、各ブローチ１１６は、管支持板４６の各下穴４６ａ内を移動することで、この各下穴４６ａにブローチ加工が施され、所定形状の取付穴４６ｂが形成される。

即ち、例えば、第１ブローチ盤１１１にて、図１１に示すように、第１マニピュレータ１１３がブローチ１１６を保持し、このブローチ１１６を管支持板４６の下穴４６ａに挿入し、図１２に示すように、先端部を第１プラーヘッド１３２に挿入して保持させ、第１リトリバーヘッド１３３を前進して基端部を保持させる。この状態で、図１３に示すように、第１プラーヘッド１３２及び第１リトリバーヘッド１３３を一定速度で移動すると、各ブローチ１１６により管支持板４６の各下穴４６ａがブローチ加工され、取付穴４６ｂが形成される。その後、図１４に示すように、ブローチ１１６の切刃部が下穴４６ａを通過したら、第１リトリバーヘッド１３３によるブローチ１１６の保持を解除すると共に、移動を停止する。一方、第１プラーヘッド１３２が移動し続けると、ブローチ１１６が管支持板４６から抜ける。

このとき、回転数センサ１４４，１４５，１４６，１４７は、各モータ１３６，１３８，１４０，１４２の回転数を検出し、制御装置１１７に出力しており、この制御装置１１７は、各回転数センサ１４４，１４５，１４６，１４７の検出結果に基づいて、各モータ１３６，１３８，１４０，１４２の回転数が一定回転数となるようにフィードバック制御している。

１回目のブローチ加工が終了したら、クランプ機構１５１，１５２による管支持板４６の位置決めを解除し、図１０に示すように、駆動モータ１８４によりガントリ本体１８２を移動すると共に、昇降モータ１８７により昇降フレーム１８５を昇降することで、ブローチ盤１１１，１１２に対する管支持板４６の位置調整を行う。一方、図８及び図９に示すように、マニピュレータ１１３，１１４が下降し、保持爪１７１がプラーヘッド１３２，１３４により保持されたブローチ１１６を保持する。このとき、各ブローチ検出センサ１７２は、各保持爪１７１によるブローチ１１６の保持を検出しており、ここで、ブローチ１１６の落下を検出することができる。そして、サーボモータ１６５により旋回台１６９を移動することで、ブローチ１１６を各プラーヘッド１３２，１３４から抜き取り、上昇した後、サーボモータ１７０により旋回台１６９を１８０度旋回することで、各ブローチ１１６を各リトリバーヘッド１３３，１３５側の待機位置に移動する。以下、前述と同様の作動を行う。

このように本実施例のブローチ加工装置にあっては、ブローチ１１６の先端部を保持して水平移動自在に支持されるプラーヘッド１３２，１３４と、プラーヘッド１３２，１３４を移動可能なメインモータ１３６，１４０と、ブローチ１１６の基端部を保持して水平移動自在に支持されるリトリバーヘッド１３３，１３５と、リトリバーヘッド１３３，１３５を移動可能なサブモータ１３８，１４２と、各モータ１３６，１３８，１４０，１４２を制御することでプラーヘッド１３２，１３４及びリトリバーヘッド１３３，１３５を同期して一定速度で移動可能とする制御装置１１７とを設けている。

従って、制御装置１１７は、各モータ１３６，１３８，１４０，１４２を制御し、プラーヘッド１３２，１３４及びリトリバーヘッド１３３，１３５を同期して一定速度で移動することで、プラーヘッド１３２，１３４及びリトリバーヘッド１３３，１３５は保持したブローチ１１６を一定速度で移動して管支持板４６に対してブローチ加工を行うことができ、加工精度を向上することができる。

また、本実施例のブローチ加工装置では、各モータ１３６，１３８，１４０，１４２の回転数を検出する回転数センサ１４４，１４５，１４６，１４７を設け、制御装置１１７は、各回転数センサ１４４，１４５，１４６，１４７の検出結果に基づいて各モータ１３６，１３８，１４０，１４２の回転数が一定回転数となるように制御している。従って、制御装置１１７は、各回転数センサ１４４，１４５，１４６，１４７の検出結果に基づいて各モータ１３６，１３８，１４０，１４２を制御することで、簡単な構成で容易にプラーヘッド１３２，１３４及びリトリバーヘッド１３３，１３５を同期して一定速度で移動することができる。

また、本実施例のブローチ加工装置では、プラーヘッド１３２，１３４及びリトリバーヘッド１３３，１３５の移動に伴うブローチ１１６による所定の加工段階でリトリバーヘッド１３３，１３５によるブローチ１１６の保持を解除すると、制御装置１１７は、サブモータ１３８，１４２を制御することでリトリバーヘッド１３３，１３５の移動を停止している。従って、ブローチ１１６の移動によりブローチ加工が所定の加工段階まで進行すると、リトリバーヘッド１３３，１３５によるブローチ１１６の保持を解除して移動を停止することで、プラーヘッド１３２，１３４のみがブローチ１１６を移動して加工を行うこととなり、下穴４６ａに対して適正なブローチ加工を行うことができる。

また、本実施例のブローチ加工装置では、プラーヘッド１３２，１３４とリトリバーヘッド１３３，１３５との間で管支持板４６を支持するクランプ装置１５１，１５２を設け、クランプ装置１５１，１５２は、管支持板４６の一方側からブローチ１１６により加工される下穴４６ａの上部及び下部を支持する上下一対の支持部材１５３と、管支持板４６の他方側からブローチ１１６により加工される下穴４６ａの上部及び下部の下穴４６ａに挿入して支持する上下一対の支持ピン１５４を有している。従って、管支持板４６は、支持部材１５３及び支持ピン１５４により、ブローチ１１６により加工される下穴４６ａの上部及び下部が支持されることで、安定したブローチ加工が可能となり、加工精度を向上することができる。

また、本実施例のブローチ加工装置では、第１プラーヘッド１３２と第１リトリバーヘッド１３３を直線上に配置すると共に、第２プラーヘッド１３４と第２リトリバーヘッド１３５を直線上に配置し、且つ、第１プラーヘッド１３２に隣接して第２リトリバーヘッド１３５が位置するように配置し、第１プラーヘッド１３２と第２プラーヘッド１３４との間でブローチ１１６を水平方向に１８０度旋回して受渡し可能なマニピュレータ１１３，１１４を設け、マニピュレータ１１３，１１４は、ブローチ１１６を保持可能な保持爪１７１と、保持爪１７１によるブローチ１１６の保持を検出するブローチ検出センサ１７２を有している。従って、マニピュレータ１１３，１１４が第１プラーヘッド１３２と第２プラーヘッド１３４との間でブローチ１１６を受渡すとき、ブローチ検出センサ１７２は、保持爪１７１によるブローチ１１６の保持を検出しており、マニピュレータ１１３，１１４によるブローチ１１６の適正な受渡しを常時把握することができる。

なお、上述した実施例にて、ブローチ加工装置１００は、プラーヘッド１３２，１３４とリトリバーヘッド１３３，１３５を２列配置したが、１列であってもよい。また、ブローチ加工装置１００は、各プラーヘッド１３２，１３４及び各リトリバーヘッド１３３，１３５がそれぞれ２つのブローチ１１６を保持可能としたが、その数は１つでもよいし、３つ以上であってもよい。

また、上述した実施例では、ブローチ加工装置により蒸気発生器の管支持板を加工するものとして説明したが、被加工部材は、管支持板に限るものではない。

本発明に係るブローチ加工装置は、電動モータを制御してプラーヘッド及びリトリバーヘッドを同期して一定速度で移動可能とすることで、加工精度の向上を可能とするものであり、いずれのブローチ加工作業にも適用することができる。

１１ 原子炉格納容器
１２ 加圧水型原子炉
１３ 蒸気発生器
１７ 蒸気タービン
１９ 高圧タービン
２０ 低圧タービン
２１ 発電機
４１ 胴部
４５ 管板
４６ 管支持板（被加工部材）
４６ａ 下穴
４６ｂ 取付穴
４４ 管群外筒
４８ 伝熱管
４９ 伝熱管群
１００ ブローチ加工装置
１１１，１１２ ブローチ盤
１１３，１１４ マニピュレータ（ブローチ移動装置）
１１５ ガントリ
１１６ ブローチ
１１７ 制御装置
１３２，１３４ プラーヘッド
１３３，１３５ リトリバーヘッド
１３６，１４０ メインモータ（第１電動モータ）
１３８，１４２ サブモータ（第２電動モータ）
１４４，１４５，１４６，１４７ 回転数センサ
１５１，１５２ クランプ装置
１７２ ブローチ検出センサ

Claims (5)

1. ブローチの先端部を保持して水平移動自在に支持されるプラーヘッドと、
   該プラーヘッドを移動可能な第１電動モータと、
   前記ブローチの基端部を保持して水平移動自在に支持されるリトリバーヘッドと、
   該リトリバーヘッドを移動可能な第２電動モータと、
   前記第１電動モータ及び前記第２電動モータを制御することで前記プラーヘッド及び前記リトリバーヘッドを同期して一定速度で移動可能とする制御装置と、
   を備えることを特徴とするブローチ加工装置。
2. 前記第１電動モータの回転数を検出する第１回転数センサと、前記第２電動モータの回転数を検出する第２回転数センサとを設け、前記制御装置は、前記第１回転数センサ及び前記第２回転数センサの検出結果に基づいて前記第１電動モータの回転数と前記第２電動モータの回転数が一定回転数となるように制御することを特徴とする請求項１に記載のブローチ加工装置。
3. 前記プラーヘッド及び前記リトリバーヘッドの移動に伴う前記ブローチによる所定の加工段階で前記リトリバーヘッドによる前記ブローチの保持を解除すると、前記制御装置は、前記第２電動モータを制御することで前記リトリバーヘッドの移動を停止することを特徴とする請求項１または２に記載のブローチ加工装置。
4. 前記プラーヘッドと前記リトリバーヘッドとの間で被加工部材を支持するクランプ装置が設けられ、該クランプ装置は、前記被加工部材の一方側から前記ブローチにより加工される下穴の上部及び下部を支持する上下一対の支持部材と、前記被加工部材の他方側から前記ブローチにより加工される下穴の上部及び下部の下穴に挿入して支持する上下一対の支持ピンとを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のブローチ加工装置。
5. 第１プラーヘッドと第１リトリバーヘッドを直線上に配置すると共に、第２プラーヘッドと第２リトリバーヘッドを直線上に配置し、且つ、第１プラーヘッドに隣接して第２リトリバーヘッドが位置するように配置し、前記第１プラーヘッドと前記第２プラーヘッドとの間で前記ブローチを水平方向に１８０度旋回して受渡し可能なブローチ移動装置を設け、該ブローチ移動装置は、前記ブローチを保持可能な保持爪と、保持爪による前記ブローチの保持を検出するブローチ検出センサを有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のブローチ加工装置。
   

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