JP2014025788A

JP2014025788A - 孔位置計測方法

Info

Publication number: JP2014025788A
Application number: JP2012165752A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Degashira; 延之出頭
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2012-07-26
Filing date: 2012-07-26
Publication date: 2014-02-06

Abstract

【課題】複数の支持板に設けられた孔の相対的な位置ずれを容易に計測可能とする。
【解決手段】間隔をおいて配置された管板５と管支持板６に夫々管孔７、８が設けられ、当該管孔７、８に棒状の伝熱管を挿入して、管板５及び管支持板６で伝熱管を支持する熱交換器において、管板５及び管支持板６に設けられた管孔７、８の相対的な位置ずれ量を計測する孔位置計測方法であって、照射器支持治具１０を介して管板５にレーザ照射器１１を設置し、レーザ照射器１１から管板５の管孔７の軸線上を管支持板６に向かってレーザ光を照射して、当該レーザ光の管支持板６上の到達位置Ｐ₁と管支持板６の管孔７の中心軸Ｐ₂との位置ずれ量Ｌ₁を計測する。
【選択図】図３

Description

本発明は、離間して配置された部材に夫々設けられた孔の軸線のずれを計測する方法に関する。

原子力発電所等に用いられる蒸気発生器のように、容器内に複数の伝熱管を備えた構成の熱交換器が知られている。
例えば蒸気発生器では、容器内に複数の伝熱管が並べて配置されており、これらの伝熱管は互いに間隔をおいて配置された複数の支持板で支持されている。夫々の支持板には、伝熱管を挿入する管孔が各伝熱管毎に設けられている。

互いに間隔をおいて配置された複数の支持板に、伝熱管挿入用の管孔を設ける方法として、例えば特許文献１には、あらかじめ所望の間隔をおいて設置された複数の支持板に対して、長尺のドリルによってまとめて突き通すことで管孔を形成することが開示されている。特許文献１では、更にドリルを継ぎ差しながら多数の支持板に同軸上に管孔を設ける方法が提案されている。

特開2010-284684号公報

ところで、上記特許文献１のように、間隔をおいて配置された複数の支持板をドリルで一度に突き通すようにして管孔を設けたとしても、ドリルの撓み等により、管孔が同軸上からずれてしまう虞がある。特に支持板の少なくとも１つが比較的厚い場合には、例え支持板上での管孔の位置が目標位置と一致していても、厚板の支持板で管孔の軸線が傾いていると、他の支持板の管孔に伝熱管が挿入不能となったり、例え管孔に挿入できたとしても伝熱管が過度な力を受けた状態で支持されることとなり伝熱管の寿命を低下させたりする虞がある。

そこで、複数の支持板に管孔を設けた後に、各管孔の相対的な位置ずれ、特に軸線のずれを計測する必要がある。例えば伝熱管と同径の棒状の治具を一つの支持板の管孔に挿入して、治具の先端を他の支持板の近傍まで移動させ、治具の先端と他の支持板の管孔とのずれをスケール等で計測する方法が考えられるが、この方法では複数の支持板の間隔に合わせて計測用の治具を長尺にしなければならず、当該治具が扱いづらいものとなって労力を要するとともに、治具を管孔に挿入することで計測に多大な工数を要するものとなってしまう。

本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、複数の支持板に設けられた孔の相対的な位置ずれ量を容易に計測可能な孔位置計測方法を提供することにある。

本発明の請求項１に係る発明は、互いに間隔をおいて配置された複数の支持部材に夫々孔が設けられ、当該複数の支持部材の孔に伝熱管を挿入して、前記複数の支持部材で前記伝熱管を支持する熱交換器において、前記複数の支持部材に設けられた孔の相対的な位置ずれ量を計測する孔位置計測方法であって、前記複数の支持部材のうちの第１の支持部材に、レーザ光を照射するレーザ照射手段を設置し、前記レーザ照射手段から前記第１の支持部材の前記孔の軸線上を前記複数の支持部材のうちの第２の支持部材に向かってレーザ光を照射して、当該レーザ光と前記第２の支持部材の前記孔との位置ずれ量を計測することを特徴とする。

これにより、請求項１の孔位置計測方法では、互いに間隔をおいて配置された複数の支持部材のうちの第１の支持部材にレーザ照射手段を設置し、レーザ照射手段から第１の支持部材の孔の軸線上を第２の支持部材に向かってレーザ光を照射し、当該レーザ光と第２の支持部材との位置ずれ量を計測することで、第１の支持部材の孔と第２の支持部材の孔との相対的な位置ずれ量が計測される。

本発明の請求項２に係る発明は、請求項１において、前記レーザ照射手段は、支持治具を介して前記第１の支持部材に設置され、前記支持治具は、前記第１の支持部材の前記孔に挿入される筒部を備えるとともに、前記筒部の一端部に前記レーザ照射手段を支持し、前記レーザ照射手段から照射したレーザ光が、前記筒部の中心軸上を通過して前記筒部の他端部から前記第２の支持部材に向かうことを特徴とする。

これにより、請求項２の孔位置計測方法では、第１の支持部材の孔に挿入される筒部を有する支持治具によってレーザ照射手段が支持されるので、簡単な構造の支持治具によってでレーザ照射手段を支持して、レーザ照射手段から照射したレーザ光を第１の支持部材の孔の軸線上を通過させて第２の支持部材に向かわせられる。

本発明の請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２において、前記第２の支持部材に、当該第２の支持部材の前記孔の位置でレーザ光を受光するレーザ受光手段を設置し、前記レーザ受光手段は、前記第１の支持部材に設置された前記レーザ照射手段から照射したレーザ光を受光して、前記レーザ光と前記第２の支持部材の前記孔との位置ずれ量を計測することを特徴とする。

これにより、請求項３の孔位置計測方法では、第１の支持部材に設置したレーザ照射手段から照射したレーザ光を、第２の支持部材に設置したレーザ受光手段により受光して、当該レーザ光と第２の支持部材の孔との位置ずれ量を計測することで、第１の支持部材の孔と第２の支持部材の孔との相対的な位置ずれ量が容易かつ精度良く計測される。

本発明に係る孔位置計測方法では、伝熱管を支持する複数の支持部材のうちの第１の支持部材に設置したレーザ照射手段からレーザ光が孔の軸線方向に第２の支持部材に向かって照射されるので、複数の支持部材に設けられた孔の相対的な位置ずれを容易に計測することが可能となり、特に複数の孔の軸線のすれを容易に計測することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る孔位置計測方法により孔位置を計測する対象である熱交換器の断面図である。本発明の第１の実施形態の孔位置計測方法におけるレーザ照射器の設置状態を示す斜視断面図である。本発明の第１の実施形態の孔位置計測方法における管孔の位置ずれ量の計測要領を示す説明図である。本発明の第２の実施形態の孔位置計測方法におけるレーザ照射器及びレーザ受光器の設置状態及を示す斜視断面図である。本発明の第２の実施形態の孔位置計測方法における管孔の位置ずれ量の計測要領を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る孔位置計測方法により孔位置を計測する対象である熱交換器の断面図である。

例えば原子力発電所等に用いられる蒸気発生器のような熱交換器１は、図１に示すように、円筒状の容器２内に複数の伝熱管３を備え、当該伝熱管３を並べて容器２内で往復するように配置されている。詳しくは、伝熱管３は、容器２の基端部２ａ側から先端部２ｂ側へ向かって延び、先端部２ｂ内でＵ字状に反転して、基端部２ａ側に戻るように配置されている。伝熱管３は、基端部２ａに設けられた管板５（支持板）と、複数の管支持板６(支持板)によって支持されている。管板５及び管支持板６は、容器２内で軸線方向に互いに間隔をおいて配置されている。管板５及び複数の管支持板６のうち、最も基端部２ａ側にある管板５は、容器２を一部閉塞する機能を兼ねており、その厚さが管支持板６よりも厚くなっている。

管板５及び管支持板６は、各伝熱管３毎に管孔７、８（孔）が設けられており、当該管孔７、８に伝熱管３が略隙間なく挿入されて、伝熱管３をまとめて支持している。
管板５に設けられる管孔７及び管支持板６に設けられる管孔８は、例えば容器２に管板５及び管支持板６を固定した後で、長尺のドリルによって管板５側から突き通すようにして形成されており、略同軸上に配置される。しかしながら、ドリルの撓み等により管孔７、８が正確に同軸上に配置されない場合がある。

本実施形態の孔位置計測方法は、管板５及び管支持板６に設けられた管孔７、８の相対的な位置ずれ量を計測するものであり、詳しくは、管板５に設けられた管孔７の軸線に対する管支持板６の管孔７、８の軸線の位置ずれ量を計測する。
まず、図２、３を用いて本発明の第１の実施形態に係る孔位置計測方法について説明する。

図２は、第１の実施形態の孔位置計測方法におけるレーザ照射器１１の管板５への設置状態を示す斜視断面図である。図３は、第１の実施形態の孔位置計測方法における管孔７の位置ずれ量Ｌ₁の計測要領を示す説明図である。
図２、３に示すように、第１の実施形態の孔位置計測方法では、始めに管板５の計測対象の管孔７に、基端側から照射器支持治具１０を装着する。

照射器支持治具１０は、円筒部１０ａ（筒部）を有しており、当該円筒部１０ａが管孔７に略隙間なく挿入可能に形成されている。照射器支持治具１０の基端側には、径方向外方に広がったフランジ１０ｂが設けられている。フランジ１０ｂには、円筒部１０ａとは反対側でレーザ照射器１１が固定可能となっている。
レーザ照射器１１は、位置計測用のレーザ光を照射可能であって、照射器支持治具１０に固定された際に、照射するレーザ光が照射器支持治具１０の円筒部１０ａの中心軸上を、フランジ１０ｂ側からその反対側の先端側に向けて照射可能となっている。

次に、照射器支持治具１０に固定されたレーザ照射器１１からレーザ光を照射させる。これにより、図３に示すように、レーザ光は、照射器支持治具１０の円筒部１０ａの中心軸上を、管板５の隣の管支持板６に向かって進む。
照射器支持治具１０の円筒部１０ａの中心軸と管板５の管孔７の中心軸とが一致しているので、レーザ照射器１１から照射したレーザ光は、管孔７の中心軸上を通過して管支持板６に向かうこととなる。

そして、レーザ光の管支持板６上の到達位置Ｐ₁と管支持板６の管孔８の中心軸Ｐ₂との位置ずれ量Ｌ₁を計測する。この計測は、例えばスケール等で計測すればよい。
このようにして、管板５の管孔７と管支持板６の管孔８との相対的な位置ずれ量、特に管板５の管孔７の軸線に対する管支持板６の管孔８の位置ずれ量Ｌ₁が、管支持板６上で表され、スケール等で容易に計測することができる。

本実施形態では、管板５の計測対象の管孔７に照射器支持治具１０を挿入してレーザ照射器１１からのレーザ光によって計測を可能にするので、管板５と管支持板６とが大きく離間している場合でも、その離間距離に拘わらず、比較的小型の照射器支持治具１０及びレーザ照射器１１を用いて容易に位置ずれ量Ｌ₁を計測可能となる。

なお、上記実施形態では、管板５とその隣の管支持板６との管孔７、８の位置ずれ量Ｌ₁を計測したが、管支持板６に設けられている管孔８の位置が目標位置より大きくずれておらずレーザ光の進路が妨げられなければ、更にその隣の管支持板６についても管孔８の位置ずれ量を計測することができる。したがって、１つの伝熱管３の挿入する管孔７、８毎に、複数の管支持板６についてまとめて位置ずれ量を計測することができる。また、管支持板６にレーザ照射器１１を備えた照射器支持治具１０を設置し、当該管支持板６とその他の管支持板６との管孔８の位置ずれ量も計測可能である。

次に、図４、５を用いて本発明の第２の実施形態に係る孔位置計測方法について説明する。
図４は、第２の実施形態の孔位置計測方法におけるレーザ照射器１１及びレーザ受光器２０の設置状態を示す斜視断面図である。図５は、第２の実施形態の孔位置計測方法における管孔８の位置ずれ量Ｌ１の計測要領を示す説明図である。

本発明の第２の実施形態の孔位置計測方法では、照射器支持治具１０及びレーザ照射器１１は、第１の実施形態と同様に管板５に設置される。
第２の実施形態では、図４、図５に示すように、計測対象の管支持板６にレーザ受光器２０を設置する。

レーザ受光器２０は、管支持板６の管孔８に挿入可能な構造となっていて、管孔８に挿入される部分の先端面にレーザ光の受光面２０ａが設けられている。レーザ受光器２０は、受光面２０ａの中心から受光面２０ａ上のレーザ光の到達位置までの距離を計測する機能を有している。

したがって、本実施形態では、受光面２０ａを管板５側に向けてレーザ受光器２０の先端部を管孔８に挿入して管支持板６にレーザ受光器２０を設置し、管板５に設置されたレーザ照射器１１からレーザ光を照射して、レーザ受光器２０の受光面２０ａで当該レーザ光を受けることで、レーザ光の管支持板６上の到達位置Ｐ₁と管支持板６の管孔８の中心軸Ｐ₂との位置ずれ量Ｌ₁を計測することができる。本実施形態では、レーザ受光器２０によって位置ずれ量Ｌ₁が計測されるので、当該位置ずれ量Ｌ₁を精度良く計測することができる。

本発明に係る孔位置計測方法は、上記した実施形態の構成に限定されるものではない。例えば照射器支持治具１０は変形可能であって、レーザ光が管孔７の軸線上を通過するようにレーザ照射器１１を支持するものであればよい。また、レーザ照射器１１と照射器支持治具１０とが一体化した構造のものでもよい。
本発明は、各種熱交換器の伝熱管の管孔の位置計測に広く適用することができる。

１熱交換器
３伝熱管
５管板（支持部材）
６管支持板（支持部材）
７管孔（孔）
８管孔（孔）
１０照射器支持治具（支持治具）
１０ａ円筒部（筒部）
１１レーザ照射器（レーザ照射手段）
２０レーザ受光器(レーザ受光手段)

Claims

互いに間隔をおいて配置された複数の支持部材に夫々孔が設けられ、当該複数の支持部材の孔に伝熱管を挿入して、前記複数の支持部材で前記伝熱管を支持する熱交換器において、前記複数の支持部材に設けられた孔の相対的な位置ずれ量を計測する孔位置計測方法であって、
前記複数の支持部材のうちの第１の支持部材に、レーザ光を照射するレーザ照射手段を設置し、
前記レーザ照射手段から前記第１の支持部材の前記孔の軸線上を前記複数の支持部材のうちの第２の支持部材に向けてレーザ光を照射して、当該レーザ光と前記第２の支持部材の前記孔との位置ずれ量を計測することを特徴とする孔位置計測方法。
前記レーザ照射手段は、支持治具を介して前記第１の支持部材に設置され、
前記支持治具は、前記第１の支持部材の前記孔に挿入される筒部を備えるとともに、前記筒部の一端部に前記レーザ照射手段を支持し、
前記レーザ照射手段から照射したレーザ光が、前記筒部の中心軸上を通過して前記筒部の他端部から前記第２の支持部材に向かうことを特徴とする請求項１に記載の孔位置計測方法。
前記第２の支持部材に、当該第２の支持部材の前記孔の位置でレーザ光を受光するレーザ受光手段を設置し、
前記レーザ受光手段は、前記第１の支持部材に設置された前記レーザ照射手段から照射したレーザ光を受光して、前記レーザ光と前記第２の支持部材の前記孔との位置ずれ量を計測することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の孔位置計測方法。