JP2019152446A - 構造物の角度測定装置及び方法並びに胴本体に対するフィンの組立装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】構造物の角度測定装置及び方法並びに胴本体に対するフィンの組立装置及び方法において、構造物の支持状態を高精度に計測すると共に、胴本体の支持状態に基づいて胴本体に対してフィンを高精度に組付ける。【解決手段】胴本体２１における３個の特徴点としてのネジ穴４３ｂ−１，４３ｂ−２，２３ａ−１の位置情報を検出するネジ穴検出装置（位置情報検出装置）１０２と、ネジ穴検出装置１０２が検出した３個のネジ穴４３ｂ−１，４３ｂ−２，２３ａ−１の位置情報に基づいて予め設定された基準角度（傾斜角度θ）に対する胴本体２１の角度を算出する制御装置（角度算出装置）１０３とを設けている。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、放射性廃棄物を収納して搬送や貯蔵を行う放射性物質収納容器において、胴本体の外周部に溶接により伝熱フィンを固定するために、この胴本体の傾斜角度を測定する構造物の角度測定装置及び方法、また、胴本体に対するフィンを組付ける胴本体に対するフィンの組立装置及び方法に関するものである。

原子力発電プラントの原子炉などで発生した放射性廃棄物は、放射性物質収納容器に収納され、貯蔵施設や再処理施設などに搬送され、貯蔵または再処理される。このような放射性物質収納容器は、上部が開口した底付きの円筒形状をなす胴部と、この胴部の上部に固定される蓋部とから構成される。そして、この胴部は、胴本体の外周側に伝熱フィンが周方向に所定間隔で複数溶接により固定され、その外側に外筒が溶接により固定されており、胴本体と外筒との間に中性子遮蔽材が充填されて構成されている。

この放射性物質収納容器を構成する胴部は、胴本体の外周側に複数の伝熱フィンが周方向に所定間隔で溶接により固定され、その外側に外筒が固定されている。この伝熱フィンは、胴本体の外周部における所定の位置に溶接する必要がある。そのため、従来、胴本体を横倒し状態でターニングローラ上に支持し、このターニングローラにより胴本体を所定角度ずつ回動して位置決め、この位置決めした位置で伝熱フィンの溶接作業を実施している。なお、伝熱フィンの組立装置としては、下記特許文献１に記載されたものがあり、溶接ロボットの位置補正装置としては、下記特許文献２に記載されたものがある。

特開２０１６−１５９３０３号公報 特開２００８−１５２３５５号公報

ところで、胴本体を横倒し状態でターニングローラ上に支持したとき、ターニングローラにより支持された胴本体が水平方向に沿って支持されることが好ましい。しかし、ターニングローラの設置床面の形状や水平度、ターニングローラの設置状態などにより胴本体が水平方向に沿って精度良く支持されているとは限らない。胴本体が正しく支持されていないと、ターニングローラの外周部に対して伝熱フィンを適正位置に溶接することが困難となり、胴本体の製造精度が低下してしまうという課題がある。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、構造物の支持状態を高精度に計測する構造物の角度測定装置及び方法、並びに、胴本体の支持状態に基づいて胴本体に対してフィンを高精度に組付ける胴本体に対するフィンの組立装置及び方法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構造物の角度測定装置は、構造物における複数の特徴点の位置情報を検出する位置情報検出装置と、前記位置情報検出装置が検出した前記複数の特徴点の位置情報に基づいて予め設定された基準角度に対する前記構造物の角度を算出する角度算出装置と、を備えることを特徴とするものである。

従って、位置情報検出装置が構造物における複数の特徴点の位置情報を検出し、角度算出装置が複数の特徴点の位置情報に基づいて基準角度に対する構造物の角度を算出することから、構造物に別途角度を検出するためのマークを設ける必要がなく、構造物の支持状態を高精度に計測することができる。

本発明の構造物の角度測定装置では、前記構造物は、円筒形状をなし、前記構造物角度算出装置は、前記基準角度に対する前記構造物の中心線の角度を算出することを特徴としている。

従って、構造物角度算出装置が基準角度に対する構造物の中心線の角度を算出することから、構造物の支持状態を高精度に計測することができる。

本発明の構造物の角度測定装置では、前記複数の特徴点は、前記構造物における軸方向の一方側にある第１特徴点及び第２特徴点と、前記構造物における軸方向の他方側にある第３特徴点とから構成されることを特徴としている。

従って、複数の特徴点として、構造物の一方側にある第１特徴点及び第２特徴点と他方側にある第３特徴点を設定することから、第１特徴点及び第２特徴点と第３特徴点構造物との距離が長くなり、構造物の支持状態を高精度に計測することができる。

本発明の構造物の角度測定装置では、前記複数の特徴点は、前記構造物における軸方向の一端面に形成された第１ネジ穴及び第２ネジ穴と、前記構造物における軸方向の他端面に形成された第３ネジ穴とから構成されることを特徴としている。

従って、複数の特徴点として、構造物の一端面に形成された第１ネジ穴及び第２ネジ穴と他端面に形成された第３ネジ穴を設定することから、構造物に別途角度を検出するためのマークを設ける必要がなく、構造物の支持状態を容易に計測することができる。

本発明の構造物の角度測定装置では、前記複数の特徴点は、前記複数の特徴点の距離の合計長さが最長となる位置に設定されることを特徴としている。

従って、複数の特徴点を互いに遠く離れた位置に設定することから、構造物の支持状態を高精度に計測することができる。

また、本発明の構造物の角度測定方法は、構造物における複数の特徴点の位置情報を検出する工程と、前記複数の特徴点の位置情報に基づいて予め設定された基準角度に対する前記構造物の角度を算出する工程と、を有することを特徴とするものである。

従って、構造物における複数の特徴点の位置情報に基づいて基準角度に対する構造物の角度を算出することから、構造物に別途角度を検出するためのマークを設ける必要がなく、構造物の支持状態を高精度に計測することができる。

また、本発明の胴本体に対するフィンの組立装置は、円筒形状をなす胴本体を横倒し状態で回転自在に支持する回転支持装置と、前記胴本体に設けられた複数の形状特徴点の位置情報を検出する位置情報検出装置と、前記位置情報検出装置が検出した前記複数の形状特徴点の位置情報に基づいて予め設定された基準角度に対する前記胴本体の角度を算出する角度算出装置と、前記胴本体の外周面におけるフィン取付位置に伝熱フィンを固定するフィン固定装置と、前記角度算出装置の算出結果に基づいて前記フィン固定装置による前記フィン取付位置を補正する制御装置と、を備えることを特徴とするものである。

従って、胴本体を横倒し状態で回転支持装置に回転自在に支持し、位置情報検出装置が胴本体における複数の形状特徴点の位置情報を検出し、角度算出装置が複数の形状特徴点の位置情報に基づいて基準角度に対する胴本体の角度を算出し、フィン固定装置が胴本体の外周面におけるフィン取付位置に伝熱フィンを固定するとき、制御装置が算出した胴本体の角度に基づいてフィン固定装置によるフィン取付位置を補正する。そのため、構造物の支持状態を高精度に計測することができ、胴本体の支持状態に基づいて胴本体に対してフィンを高精度に組付けることができる。

本発明の胴本体に対するフィンの組立装置では、前記回転支持装置は、水平方向に対して所定角度傾斜した前記胴本体の外周面を転動自在に支持する複数の第１支持ローラ及び第２支持ローラと、鉛直方向の下方側に位置する前記胴本体の端面を転動自在に支持する第３支持ローラとを有することを特徴としている。

従って、回転支持装置は、３個の支持ローラにより胴本体を所定角度傾斜した状態で回転自在に支持することから、回転支持装置が胴本体を所定角度ずつ回動してフィン取付位置に位置決めし、フィン固定装置が胴本体のフィン取付位置に伝熱フィンを固定するとき、胴本体における軸方向の位置ずれを防止することができ、胴本体の支持状態に基づいて胴本体に対してフィンを高精度に組付けることができる。

また、本発明の胴本体に対するフィンの組立方法は、横倒し状態で胴本体を回転自在に支持する工程と、前記胴本体に設けられた複数の形状特徴点の位置情報を検出する工程と、前記複数の形状特徴点の位置情報に基づいて予め設定された基準角度に対する前記胴本体の角度を算出する工程と、前記基準角度に対する前記胴本体の角度に基づいて前記胴本体の外周面におけるフィン取付位置にフィンを固定する工程と、を有することを特徴とするものである。

従って、胴本体の支持状態を高精度に計測することができ、胴本体の支持状態に基づいて胴本体に対してフィンを高精度に組付けることができる。

本発明の胴本体に対するフィンの組立方法では、前記胴本体を水平方向に対して所定角度傾斜した横倒し状態で、前記胴本体の外周面におけるフィン取付位置にフィンを固定することを特徴としている。

従って、胴本体を所定角度ずつ回動してフィン取付位置に位置決めし、胴本体のフィン取付位置に伝熱フィンを固定するとき、胴本体における軸方向の位置ずれを防止することができ、胴本体の支持状態に基づいて胴本体に対してフィンを高精度に組付けることができる。

本発明の構造物の角度測定装置及び方法によれば、構造物の支持状態を高精度に計測することができる。また、胴本体に対するフィンの組立装置及び方法によれば、胴本体の支持状態に基づいて胴本体に対してフィンを高精度に組付けることができる。

図１は、本実施形態の胴本体に対する構造物の角度測定装置が適用されたフィンの組立装置を表す正面概略図である。 図２は、フィンの組立装置を表す側面概略図である。 図３は、胴本体の角度測定方法を説明するための概略図である。 図４は、本実施形態の胴本体に対するフィンの組付方法を表すフローチャートである。 図５は、放射性物質収納容器を表す縦断面図である。 図６は、放射性物質収納容器を表す水平断面図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る構造物の角度測定装置及び方法並びに胴本体に対するフィンの組立装置及び方法の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

図５は、放射性物質収納容器を表す縦断面図、図６は、放射性物質収納容器を表す水平断面図である。

本実施形態において、図５及び図６に示すように、放射性物質収納容器としてのキャスク１１は、胴部１２と蓋部１３とバスケット１４とを有している。胴部１２は、胴本体２１の上部に開口部２２が形成され、下部に底部（閉塞部）２３が形成された円筒形状をなしている。胴本体２１は、内部にキャビティ２４が設けられ、このキャビティ２４は、その内面がバスケット１４の外周形状に合わせた形状となっている。バスケット１４は、例えば、使用済燃料集合体である放射性物質（図示略）を個々に収納するセルを複数有している。胴本体２１は、下部に底部２３が溶接結合または一体成形されており、この胴本体２１及び底部２３は、γ線遮蔽機能を有する炭素鋼製の鍛造品となっている。

胴部１２は、胴本体２１の外周側に所定の隙間を空けて外筒２５が配設されており、胴本体２１の外周面と外筒２５の内周面との間に熱伝導を行う銅や鋼製の伝熱フィン２６が周方向に所定間隔で複数溶接されている。そして、胴部１２は、胴本体２１と外筒２５との空間部に水素を多く含有する高分子材料で中性子遮蔽機能を有するボロンまたはボロン化合物を含有したレジン（中性子遮蔽体）２７が充填されている。

また、胴部１２は、底部２３の下側に所定の隙間を空けて底板２８が連結されており、底部２３と底板２８との空間部にレジン（中性子遮蔽体）２９が設けられている。また、胴部１２は、側面部にトラニオン３０が固定されている。

蓋部１３は、一次蓋３１と、二次蓋３２と、三次蓋３３とを有している。一次蓋３１は、胴部１２における胴本体２１の開口部２２に対して着脱可能に取付けられる。二次蓋３２は、一次蓋３１の外側で開口部２２に対して着脱可能に取付けられる。三次蓋３３は、二次蓋３２の外側で開口部２２に対して着脱可能に取付けられる。一次蓋３１は、キャビティ２４側の負圧を維持してキャビティ２４内に充填されたガスの漏洩を防ぐと共に、キャビティ２４内に収納された放射性物質から出る放射線（γ線）を遮蔽する。また、一次蓋３１は、二次蓋３２側にレジン（中性子遮蔽体）が設けられている。二次蓋３２は、一次蓋３１との間に大気に対して加圧された圧力監視境界を有し、一次蓋３１からのガスの漏洩を阻止すると共に、キャビティ２４側の圧力を担保する。三次蓋３３は、二次蓋３２を外部の衝撃から防御する。

胴部１２は、胴本体２１の開口部２２の内周部に３個の段部４１，４２，４３が設けられている。第１段部４１は、第１座面部４１ａを有し、第１座面部４１ａに複数のネジ穴４１ｂが胴本体２１の周方向に等間隔で形成されている。第２段部４２は、第１段部４１よりも開口部２２の外側に位置し、第２座面部４２ａを有し、第２座面部４２ａは、複数のネジ穴４２ｂが胴本体２１の周方向に等間隔で形成されている。第３段部４３は、第２段部４２よりも開口部２２の外側に位置し、第３座面部４３ａを有し、第３座面部４３ａは、複数のネジ穴４３ｂが胴本体２１の周方向に等間隔で形成されている。

一次蓋３１は、第１段部４１に嵌合し、第１座面部４１ａに密着する。そして、ボルト５１が一次蓋３１を貫通してネジ穴４１ｂに螺合することで、一次蓋３１は、胴本体２１の開口部２２における第１段部４１に固定される。二次蓋３２は、第２段部４２に嵌合し、第２座面部４２ａに密着する。そして、ボルト５２が二次蓋３２を貫通してネジ穴４２ｂに螺合することで、二次蓋３２は、胴本体２１の開口部２２における第２段部４２に固定される。三次蓋３３は、第３段部４３に嵌合し、第３座面部４３ａに密着する。そして、ボルト５３が三次蓋３３を貫通してネジ穴４３ｂに螺合することで、三次蓋３３は、胴本体２１の開口部２２における第３段部４３に固定される。

また、キャスク１１は、搬送時に、蓋部１３側と胴部１２の底部２３側に緩衝体６１，６２がそれぞれ取付けられる。キャスク１１は、蓋部１３側に緩衝体６１が着脱自在に装着され、胴部１２の底部２３に緩衝体６２が着脱自在に装着される。そのため、胴部１２は、底部２３の外周部側の底面に複数のネジ穴２３ａが周方向に所定間隔で設けられている。

このように構成されたキャスク１１にて、胴部１２は、胴本体２１の外周側に複数の伝熱フィン２６が周方向に所定間隔で溶接により固定され、その外側に外筒２５が溶接により固定され、胴本体２１と外筒２５と各伝熱フィン２６との間にレジン２７が充填されて構成されている。

本実施形態の角度測定装置（構造物の角度測定装置）は、横倒し状態で支持された胴本体２１の傾斜角度を自動的に計測するものであり、フィンの組立装置（胴本体に対するフィンの組立装置）は、胴本体２１の外周面に複数の伝熱フィン２６を周方向に所定間隔で自動的に組付けるものである。

図１は、本実施形態の胴本体に対する構造物の角度測定装置が適用されたフィンの組立装置を表す正面概略図、図２は、フィンの組立装置を表す側面概略図、図３は、胴本体の角度測定方法を説明するための概略図である。

本実施形態において、図１及び図２に示すように、角度測定装置１００Ａは、回転支持装置１０１と、ネジ穴検出装置（位置情報検出装置）１０２と、制御装置（角度算出装置）１０３とを備えている。また、フィンの組立装置１００Ｂは、回転支持装置１０１と、ネジ穴検出装置（位置情報検出装置）１０２と、制御装置（角度算出装置）１０３と、フィン搬送装置（フィン固定装置）１０４と、フィン溶接装置（フィン固定装置）１０５とを備えている。この場合、ネジ穴検出装置１０２は、回転支持装置１０１に支持された胴本体２１の軸方向の一方側と他方側に配置され、フィン搬送装置１０４とフィン溶接装置１０５は、回転支持装置１０１に支持された胴本体２１の水平方向における一側方側に配置されている。なお、フィン搬送装置１０４とフィン溶接装置１０５を２組設け、回転支持装置１０１に支持された胴本体２１の両側方側に配置してもよい。

回転支持装置１０１は、例えば、ターニングローラであって、胴本体２１を横倒し状態で回転自在に支持するものである。支持台１１１は、下部に複数の脚部１１２により床面１１３に設置されており、上部に複数の支持ローラ１１４，１１５，１１６が回転自在に支持されている。第１支持ローラ１１４は、水平方向に沿う回転軸心を有し、胴本体２１における開口部２２側に水平方向で且つ胴本体２１の径方向（以下、Ｘ方向）に所定間隔をあけて２個配置されている。各第１支持ローラ１１４は、胴本体２１の大径部２１ａの外周面を転動自在に支持するものであり、第１移動装置１１７によりＸ方向に接近離反可能となっている。

第２支持ローラ１１５は、水平方向に沿う回転軸心を有し、胴本体２１における底部２３側にＸ方向に所定間隔をあけて２個配置されている。各第２支持ローラ１１５は、胴本体２１の底部２３の外周面を転動自在に支持するものであり、第２移動装置１１８により水平方向で且つ胴本体２１の軸方向（以下、Ｙ方向）に移動可能となっている。即ち、各第２支持ローラ１１５は、第２移動装置１１８により各第１支持ローラ１１４に対してＹ方向に接近離反可能となっている。４個の支持ローラ１１４，１１５は、胴本体２１の外周面を４点で支持することで、胴本体２１を横倒し状態で回転自在に支持することができる。また、各支持ローラ１１４，１１５は、駆動装置１１９が駆動連結されており、駆動装置１１９により各支持ローラ１１４，１１５を正転駆動及び逆転駆動することができる。

第３支持ローラ１１６は、鉛直方向に沿う回転軸心を有し、胴本体２１における底部２３側に１個配置されている。第３支持ローラ１１６は、胴本体２１の底部２３の底面を転動自在に支持するものである。

各第１支持ローラ１１４は、支持する胴本体２１の外形の大きさに合わせて第１移動装置１１７によりＸ方向に移動する。各第２支持ローラ１１５は、支持する胴本体２１における軸方向の長さに合わせて第２移動装置１１８によりＹ方向に移動する。そして、各第１支持ローラ１１４の間隔を調整することで、大径部１２ａ側が底部２３側より鉛直方向の上方に位置するように、胴本体２１の中心線Ｏが水平線Ｈに対して所定の傾斜角度θだけ傾斜した状態に維持することができる。このとき、第３支持ローラ１１６は、胴本体２１の底部２３の底面を転動自在に支持することで、胴本体２１におけるＹ方向の移動を阻止している。

ネジ穴検出装置１０２は、胴本体２１における軸方向の一端部における第３段部４３の第３座面部４３ａに設けられた複数のネジ穴（三次蓋固定用ネジ穴）４３ｂと、胴本体２１における軸方向の他端部における底部２３の底面に設けられた複数のネジ穴（緩衝体固定用ネジ穴）２３ａを検出するものである。ネジ穴検出装置１０２は、作業用ロボットであって、アーム１２１（１２１ａ，１２１ｂ）の先端部にＣＣＤカメラ１２２（１２２ａ，１２２ｂ）が装着されて構成されている。ネジ穴検出装置１０２は、アーム１２１ａ，１２１ｂを作動してＣＣＤカメラ１２２ａ，１２２ｂを所定の位置に移動する。ＣＣＤカメラ１２２ａは、回転支持装置１０１に支持された胴本体２１の大径部２１ａ側に配置され、ネジ穴４３ｂが設けられた第３座面部４３ａを撮影し、撮影画像を二値化処理することでネジ穴４３ｂの中心位置を検出する。即ち、ＣＣＤカメラ１２２ａが撮影した画像を二値化処理すると、ネジ穴４３ｂの内部が黒色となり、外部（第３座面部４３ａ）が白色となり、ネジ穴４３ｂの輪郭が認識されることから、このネジ穴４３ｂの輪郭からネジ穴４３ｂの３次元方向の中心位置（中心点）を検出することができる。第３座面部４３ａにおけるネジ穴４３ｂの中心点を３次元座標として検出する。即ち、ネジ穴４３ｂの中心点は、予め設定された基準点（基準座標）に対するＸ方向とＹ方向とＺ方向（鉛直方向）の３次元座標として表示される。

また、ＣＣＤカメラ１２２ｂは、ネジ穴２３ａが設けられた底部２３の底面を撮影し、撮影画像を二値化処理することでネジ穴２３ａの中心位置を検出する。即ち、ＣＣＤカメラ１２２ａが撮影した画像を二値化処理すると、ネジ穴２３ａの内部が黒色となり、外部（底部の底面）が白色となり、ネジ穴２３ａの輪郭が認識されることから、このネジ穴２３ａの輪郭からネジ穴２３ａの３次元方向の中心位置（中心点）を検出することができる。この場合、ネジ穴検出装置１０２は、底部２３における底面のネジ穴２３ａの中心点を３次元座標として検出する。即ち、ネジ穴２３ａの中心点は、予め設定された基準点（基準座標）に対するＸ方向とＹ方向とＺ方向（鉛直方向）の３次元座標として表示される。

制御装置１０３は、ネジ穴検出装置１０２が検出した複数の形状特徴点としてのネジ穴４３ｂ，２３ａの位置情報（３次元座標）に基づいて予め設定された基準角度に対する胴本体２１の中心線Ｏの角度を算出する。ここで、複数の形状特徴点とは、胴本体２１における軸方向の一端部における第３段部４３の第３座面部４３ａに設けられた２個のネジ穴４３ｂと、胴本体２１における軸方向の他端部における底部２３の底面に設けられた１個のネジ穴２３ａである。

図３に示すように、第１形状特徴点は、胴本体２１の第３段部４３に設けられた第１ネジ穴４３ｂ−１であり、第２形状特徴点は、胴本体２１の第３段部４３に設けられた別の第２ネジ穴４３ｂ−２であり、第３形状特徴点は、胴本体２１の底部２３の底面に設けられた第３ネジ穴２３ａ−１である。３個の特徴点としてのネジ穴４３ｂ−１，４３ｂ−２，２３ａ−１は、互いの距離の合計長さが最長長さとなる位置のものを選択することが好ましい。この３個のネジ穴４３ｂ−１，４３ｂ−２，２３ａ−１の中心位置の３次元座標に基づいて三角測量の手法を用いて胴本体２１の角度を計測する。

本実施形態では、図１から図３に示すように、胴本体２１は、回転支持装置１０１の各支持ローラ１１４，１１５，１１６により大径部１２ａ側が底部２３側より鉛直方向の上方に位置するように、胴本体２１の中心線Ｏが水平線Ｈに対して所定の傾斜角度θだけ傾斜した状態に保持される。本実施形態にて、この傾斜角度θは、胴本体２１の形状や大きさに応じた基準角度として設定されている。なお、水平方向に沿う傾斜角度θ＝０度を基準角度として設定してもよい。制御装置１０３は、ネジ穴検出装置１０２が検出した３個の形状特徴点としてのネジ穴４３ｂ−１，４３ｂ−２，２３ａ−１の位置情報（３次元座標）に基づいてこの胴本体２１の基準角度（傾斜角度θ）に対する胴本体２１の中心線Ｏの角度を算出する。

即ち、第１移動装置１１７により各第１支持ローラ１１４を移動することで、胴本体２１の中心線Ｏが所定の傾斜角度θとなるように調整しても、胴本体２１や回転支持装置１０１の製造誤差、回転支持装置１０１の設置状態などにより胴本体２１の角度を高精度に調整することは困難である。そのため、制御装置１０３は、３個の形状特徴点としてのネジ穴４３ｂ−１，４３ｂ−２，２３ａ−１の位置情報（３次元座標）に基づいて胴本体２１の実際の傾斜角度を算出し、基準角度（傾斜角度θ）と実際の傾斜角度との偏差を算出する。即ち、胴本体２１が基準角度（傾斜角度θ）に支持されたときの３個の形状特徴点としてのネジ穴４３ｂ−１，４３ｂ−２，２３ａ−１の基準位置情報（３次元座標）と、ネジ穴検出装置１０２が検出した３個の形状特徴点としてのネジ穴４３ｂ−１，４３ｂ−２，２３ａ−１の実際の位置情報（３次元座標）とを比較し、両者のずれ量から傾斜角度の偏差を算出する。

なお、本実施形態では、ネジ穴４３ｂを検出するものとしてＣＣＤカメラ１２２（１２２ａ，１２２ｂ）を適用したが、この構成に限定されるものではなく、ネジ穴４３ｂの３次元位置を検出することができるものであればよい。例えば、超音波センサ、赤外線センサ、レーザセンサなどを適用してもよい。また、本実施形態では、構造物としての胴本体２１の特徴点として、ネジ穴４３ｂ，２３ａを適用したが、別のネジ穴４１ｂ，４２ｂでもよく、また、トラニオン３０などであってもよい。

フィン搬送装置１０４は、伝熱フィン２６を保持し、フィン取付角度に位置決めされた胴本体２１の外周面におけるフィン取付位置にこの伝熱フィン２６を搬送するものである。このフィン搬送装置１０４は、作業用ロボットであって、アーム１３１の先端部に吸着保持部１３２が装着されて構成されている。フィン搬送装置１０４は、アーム１３１を作動して吸着保持部１３２が保管場所としてのストッカにある伝熱フィン２６を吸着し、この伝熱フィン２６を胴本体２１の長手方向に沿った姿勢とし、胴本体２１のフィン取付位置まで搬送し、この伝熱フィン２６の一側部をフィン取付位置に接触させた状態で支持する。

フィン溶接装置１０５は、フィン取付位置でフィン搬送装置１０４に保持された伝熱フィン２６を胴本体２１の外周面に溶接するものである。フィン溶接装置１０５は、作業用ロボットであって、アーム１４１の先端部に溶接トーチ１４２が装着されて構成されている。フィン溶接装置１０５は、アーム１４１を作動して溶接トーチ１４２の先端部を伝熱フィン２６の一側部と胴本体２１の外周面が接触する位置の近傍に移動し、伝熱フィン２６を胴本体２１の外周面に溶接する。

制御装置１０３は、回転支持装置１０１とネジ穴検出装置１０２とフィン搬送装置１０４とフィン溶接装置１０５に接続され、制御可能となっている。制御装置１０３は、ネジ穴検出装置１０２から検出結果が入力される。制御装置１０３は、ネジ穴検出装置１０２の検出結果に基づいて回転支持装置１０１とフィン搬送装置１０４とフィン溶接装置１０５とを駆動制御する。即ち、制御装置１０３は、ネジ穴検出装置１０２の検出結果に基づいて回転支持装置１０１により胴本体２１を回動してフィン取付角度に位置決めすることができる。

具体的に、複数のネジ穴４３ｂに対する胴本体２１の外周面の周方向におけるフィン取付位置が予め規定されている。即ち、フィン溶接装置１０５の溶接トーチ１４２が伝熱フィン２６を胴本体２１の外周面に溶接する作業位置は、常時同じ位置に設定されており、胴本体２１を回動することで、胴本体２１のフィン取付位置を溶接トーチ１４２による溶接作業位置に位置決めする。そのため、制御装置１０３は、特定のネジ穴４３ｂを予め設定された検出位置に移動することで、このネジ穴４３ｂに対応するフィン取付位置を溶接作業位置に移動し、胴本体２１をフィン取付角度に位置決めする。

また、胴本体２１は、ネジ穴検出装置１０２が検出する基準位置としての位置決め用穴４４が設けられている。この位置決め用穴４４は、三次蓋３３を胴部１２に固定するときに位置合わせ用として使用されるものである。制御装置１０３は、この位置決め用穴４４を検出することで、位置決め用穴４４と複数のネジ穴４３ｂとの位置関係から、複数のネジ穴４３ｂの位置、つまり、胴本体２１の回転位相を認識する。なお、この基準位置は、位置決め用穴４４に限定されるものではなく、別の部材でもよく、また、別途、基準位置となる部材をマグネットやボルト溶接などにより固定して構成してもよい。

更に、制御装置１０３は、ネジ穴検出装置１０２の検出結果に基づいてフィン搬送装置１０４による伝熱フィン２６の搬送位置と、フィン溶接装置１０５による伝熱フィン２６の溶接位置を補正することができる。具体的に、胴本体２１の基準角度（傾斜角度θ）に対する胴本体２１のフィン取付位置が予め規定されている。制御装置１０３は、ネジ穴検出装置１０２が検出した３個の形状特徴点としてのネジ穴４３ｂ−１，４３ｂ−２，２３ａ−１の位置情報（３次元座標）に基づいて胴本体２１の中心線Ｏの角度を算出する。制御装置１０３は、胴本体２１の基準角度（傾斜角度θ）と胴本体２１の実際の傾斜角度との偏差を算出する。そして、制御装置１０３は、傾斜角度の偏差に基づいてフィン搬送装置１０４による伝熱フィン２６の搬送位置と、フィン溶接装置１０５による伝熱フィン２６の溶接位置を補正する。ここで、フィン取付位置（伝熱フィン２６の搬送位置、伝熱フィン２６の溶接位置）を補正するとは、胴本体２１の外周面における周方向及び軸方向の伝熱フィン２６の位置を補正すること、胴本体２１の外周面における軸方向に対する伝熱フィン２６の角度を補正することを含むものである。

以下、本実施形態の胴本体の角度測定方法並びに胴本体に対するフィンの組立方法について、詳細に説明する。図４は、本実施形態の胴本体に対するフィンの組立方法を表すフローチャートである。

本実施形態の胴本体の角度測定方法は、胴本体２１における３個の特徴点としてのネジ穴４３ｂ−１，４３ｂ−２，２３ａ−１の位置情報を検出する工程と、３個のネジ穴４３ｂ−１，４３ｂ−２，２３ａ−１の位置情報に基づいて予め設定された基準角度（傾斜角度θ）に対する胴本体２１の角度を算出する工程とを有する。

また、胴本体に対するフィンの組立方法は、横倒し状態で胴本体２１を回転自在に支持する工程と、胴本体２１に設けられた３個の形状特徴点としてのネジ穴４３ｂ−１，４３ｂ−２，２３ａ−１の位置情報を検出する工程と、３個のネジ穴４３ｂ−１，４３ｂ−２，２３ａ−１の位置情報に基づいて予め設定された基準角度（傾斜角度θ）に対する胴本体２１の角度を算出する工程と、胴本体２１の角度に基づいて胴本体２１の外周面におけるフィン取付位置に伝熱フィン２６を固定する工程とを有する。このとき、胴本体２１を水平方向に対して所定角度傾斜した横倒し状態で、胴本体２１の外周面におけるフィン取付位置に伝熱フィン２６を固定する。

図１及び図２、図４に示すように、胴本体２１は、上部に三次蓋３３を固定するための複数のネジ穴４３ｂが設けられると共に、底部２３に緩衝体６１を固定するための複数のネジ穴２３ａが固定されている。そして、胴本体２１は、外周面に伝熱フィン２６が溶接により固定されるが、回転支持装置１０１上で基準角度（傾斜角度θ）に支持された胴本体２１の外周面における伝熱フィン２６の取付位置が予め設定されている。即ち、フィン搬送装置１０４とフィン溶接装置１０５は、胴本体２１に対して複数の伝熱フィン２６の搬送位置及び溶接位置が常時同じ位置となっている。そのため、胴本体２１に設けられた複数のネジ穴４３ｂの位置と胴本体２１の外周面におけるフィン搬送位置及びフィン取付位置との位置関係を予め規定しておく。

また、制御装置１０３は、ネジ穴検出装置１０２が検出した３個の形状特徴点としてのネジ穴４３ｂ−１，４３ｂ−２，２３ａ−１の位置情報（３次元座標）に基づいて胴本体２１の中心線Ｏの角度を算出する。そして、制御装置１０３は、胴本体２１の基準角度（傾斜角度θ）と胴本体２１の実際の傾斜角度との偏差を算出しておく。

そして、ステップＳ１１にて、クレーン（図示略）を用いて胴本体２１を搬送し、この胴本体２１を横倒し状態で回転支持装置１０１の上に載置し、各支持ローラ１１４，１１５，１１６により基準角度（傾斜角度θ）で傾斜した状態で回転自在に支持する。ステップＳ１２にて、制御装置１０３は、回転支持装置１０１を駆動制御することで胴本体２１を回転する。ステップＳ１３にて、ネジ穴検出装置１０２のＣＣＤカメラ１２２は、胴本体２１の上部を撮影しており、制御装置１０３は、ＣＣＤカメラ１２２の撮影結果に基づいて位置決め用穴４４を検出する。ステップＳ１４にて、制御装置１０３は、ネジ穴検出装置１０２と回転支持装置１０１を用いて位置決め用穴４４が水平位置に位置するように、胴本体２１を所定角度だけ回転する。即ち、まず、ＣＣＤカメラ１２２を胴本体２１の水平位置に移動し、回転支持装置１０１により胴本体２１を回転し、ＣＣＤカメラ１２２が位置決め用穴４４を撮影した位置で胴本体２１の回転を停止する。

制御装置１０３は、胴本体２１の位置決め用穴４４を検出し、且つ、位置決め用穴４４が水平位置に移動することで、位置決め用穴４４と各ネジ穴４３ｂとの位置関係から、各ネジ穴４３ｂの位置を認識することができる。ステップＳ１５にて、制御装置１０３は、ネジ穴検出装置１０２を駆動制御し、ＣＣＤカメラ１２２を溶接対応位置に移動する。ステップＳ１６にて、制御装置１０３は、胴本体２１を回動し、ＣＣＤカメラ１２２が所定の伝熱フィン２６に対応するネジ穴４３ｂを検出した位置で停止する。

そのため、ＣＣＤカメラ１２２が伝熱フィン２６に対応するネジ穴４３ｂを検出したときに胴本体２１の回転を停止することで、伝熱フィン２６を溶接するフィン取付位置をフィン搬送位置及びフィン溶接位置に位置決めすることができる。ステップＳ１７にて、ＣＣＤカメラ１２２を３個の特徴点としてのネジ穴４３ｂ−１，４３ｂ−２，２３ａ−１に対応する位置に順に移動する。そして、ステップＳ１８にて、ＣＣＤカメラ１２２により各ネジ穴４３ｂ−１，４３ｂ−２，２３ａ−１を撮像する。

そして、ステップＳ１９にて、制御装置１０３は、ＣＣＤカメラ１２２が撮像した各ネジ穴４３ｂ−１，４３ｂ−２，２３ａ−１の撮像結果に基づいて胴本体２１の傾斜角度を算出する。即ち、制御装置１０３は、胴本体２１の基準角度（傾斜角度θ）と胴本体２１の実際の傾斜角度との偏差を算出する。ステップＳ２０にて、制御装置１０３は、算出した傾斜角度の偏差に基づいてフィン搬送装置１０４による伝熱フィン２６の搬送位置と、フィン溶接装置１０５による伝熱フィン２６の溶接位置の補正量を算出する。

そして、ステップＳ２１にて、伝熱フィン２６の仮溶接を実施する。即ち、フィン搬送装置１０４が伝熱フィン２６を把持してフィン取付位置に移動し、フィン溶接装置１０５の溶接トーチ１４２が伝熱フィン２６の鋭角側から溶接する。このとき、制御装置１０３は、ステップＳ２０で算出した溶接位置の補正量を加味してフィン搬送装置１０４とフィン溶接装置１０５を駆動制御する。

ステップＳ２２にて、胴本体２１に対して全ての伝熱フィン２６の仮溶接が完了したかどうかを判定する。ここで、胴本体２１に対して全ての伝熱フィン２６の仮溶接が完了していないと判定（Ｎｏ）されたら、ステップＳ１５に戻って前述した作業を繰り返し実施する。一方、ステップＳ２２にて、胴本体２１に対して全ての伝熱フィン２６の仮溶接が完了したと判定（Ｙｅｓ）されたら、伝熱フィン２６の仮溶接を完了し、続いて、同様の方法で、胴本体２１に対して各伝熱フィン２６の本溶接を実施する。伝熱フィン２６の本溶接は、フィン溶接装置１０５の溶接トーチ１４２により伝熱フィン２６の鋭角側と鈍角側の両方から実施する。

このように本実施形態の構造物の角度測定装置にあっては、胴本体２１における３個の特徴点としてのネジ穴４３ｂ−１，４３ｂ−２，２３ａ−１の位置情報を検出するネジ穴検出装置（位置情報検出装置）１０２と、ネジ穴検出装置１０２が検出した３個のネジ穴４３ｂ−１，４３ｂ−２，２３ａ−１の位置情報に基づいて予め設定された基準角度（傾斜角度θ）に対する胴本体２１の角度を算出する制御装置（角度算出装置）１０３とを設けている。

従って、ネジ穴検出装置１０２が胴本体２１における３個のネジ穴４３ｂ−１，４３ｂ−２，２３ａ−１の位置情報を検出し、制御装置１０３が３個のネジ穴４３ｂ−１，４３ｂ−２，２３ａ−１の位置情報に基づいて基準角度（傾斜角度θ）に対する胴本体２１の角度を算出することから、胴本体２１に別途角度を検出するためのマークを設ける必要がなく、三角測量の手法を用いて胴本体２１の角度を計測することから、胴本体２１の支持状態を高精度に計測することができる。

本実施形態の構造物の角度測定装置では、制御装置１０３は、円筒形状をなす胴本体２１の中心線Ｏの角度を算出する。胴本体２１の支持状態を高精度に計測することができる。

本実施形態の構造物の角度測定装置では、複数の特徴点として、胴本体２１における軸方向の一方側にある第１ネジ穴４３ｂ−１及び第２ネジ穴４３ｂ−２と、胴本体２１における軸方向の他方側にある第３ネジ穴２３ａ−１を設けている。従って、第１ネジ穴４３ｂ−１及び第２ネジ穴４３ｂ−２と第３ネジ穴２３ａ−１との距離が長くなり、胴本体２１の支持状態を高精度に計測することができる。また、複数の特徴点として、胴本体２１に形成されている各ネジ穴４３ｂ−１，４３ｂ−２，２３ａ−１を用いることから、胴本体２１に別途角度を検出するためのマークを設ける必要がなく、胴本体２１の支持状態を容易に計測することができる。

本実施形態の構造物の角度測定装置では、３個の各ネジ穴４３ｂ−１，４３ｂ−２，２３ａ−１の位置を各ネジ穴４３ｂ−１，４３ｂ−２，２３ａ−１の距離の合計長さが最長となる位置に設定している。従って、複数のネジ穴４３ｂ−１，４３ｂ−２，２３ａ−１を互いに遠く離れた位置に設定することから、胴本体２１の支持状態を高精度に計測することができる。

また、本実施形態の構造物の角度測定方法にあっては、胴本体２１における３個のネジ穴４３ｂ−１，４３ｂ−２，２３ａ−１の位置情報を検出する工程と、各ネジ穴４３ｂ−１，４３ｂ−２，２３ａ−１の位置情報に基づいて予め設定された基準角度（傾斜角度θ）に対する胴本体２１の角度を算出する工程とを有する。

従って、胴本体２１に別途角度を検出するためのマークを設ける必要がなく、三角測量の手法を用いて胴本体２１の角度を計測することから、胴本体２１の支持状態を高精度に計測することができる。

また、本実施形態の胴本体に対するフィンの組立装置にあっては、円筒形状をなす胴本体２１を横倒し状態で回転自在に支持する回転支持装置１０１と、胴本体２１に設けられた３個のネジ穴４３ｂ−１，４３ｂ−２，２３ａ−１の位置情報を検出するネジ穴検出装置１０２と、３個のネジ穴４３ｂ−１，４３ｂ−２，２３ａ−１の位置情報に基づいて予め設定された基準角度（傾斜角度θ）に対する胴本体２１の角度を算出する制御装置１０３と、胴本体２１の外周面におけるフィン取付位置に伝熱フィン２６を固定するフィン固定装置としてのフィン搬送装置１０４及びフィン溶接装置１０５とを設け、制御装置１０３は、胴本体２１の角度に基づいてフィン取付位置を補正する。

従って、胴本体２１を横倒し状態で回転支持装置１０１に回転自在に支持し、ネジ穴検出装置１０２が胴本体２１における３個のネジ穴４３ｂ−１，４３ｂ−２，２３ａ−１の位置情報を検出し、制御装置１０３が各ネジ穴４３ｂ−１，４３ｂ−２，２３ａ−１の位置情報に基づいて基準角度（傾斜角度θ）に対する胴本体２１の角度を算出し、フィン搬送装置１０４が伝熱フィン２６をフィン取付位置に搬送し、フィン溶接装置１０５が伝熱フィン２６をフィン取付位置に溶接するとき、制御装置１０３が胴本体２１の角度に基づいてフィン取付位置を補正する。そのため、胴本体２１の支持状態を高精度に計測することができ、胴本体２１の支持状態に基づいて胴本体２１に対して伝熱フィン２６を高精度に組付けることができる。

本実施形態の胴本体に対するフィンの組立装置では、回転支持装置１０１として、水平方向に対して所定の傾斜角度θだけ傾斜した胴本体２１の外周面を転動自在に支持する複数の第１支持ローラ１１４及び第２支持ローラ１１５と、鉛直方向の下方側に位置する胴本体２１の底面を転動自在に支持する第３支持ローラ１１６とを設けている。従って、３個の支持ローラ１１４，１１５，１１６により胴本体２１を傾斜角度θだけ傾斜した状態で回転自在に支持することから、胴本体２１を所定角度ずつ回動してフィン取付位置に位置決めし、胴本体２１のフィン取付位置に伝熱フィン２６を固定するとき、胴本体２１における軸方向の位置ずれを防止することができ、胴本体２１の支持状態に基づいて胴本体２１に対してフィンを高精度に組付けることができる。

また、本実施形態の胴本体に対するフィンの組立方法にあっては、横倒し状態で胴本体２１を回転自在に支持する工程と、胴本体２１に設けられた３個のネジ穴４３ｂ−１，４３ｂ−２，２３ａ−１の位置情報を検出する工程と、３個のネジ穴４３ｂ−１，４３ｂ−２，２３ａ−１の位置情報に基づいて予め設定された基準角度（傾斜角度θ）に対する胴本体２１の角度を算出する工程と、胴本体２１の角度に基づいて胴本体２１の外周面におけるフィン取付位置にフィンを固定する工程とを有する。

従って、胴本体２１の支持状態を高精度に計測することができ、胴本体２１の支持状態に基づいて胴本体に対してフィンを高精度に組付けることができる。

本実施形態の胴本体に対するフィンの組立方法では、胴本体２１を水平方向に対して所定の傾斜角度θだけ傾斜した横倒し状態で、胴本体２１の外周面におけるフィン取付位置に伝熱フィン２６を固定している。従って、胴本体２１を所定角度ずつ回動してフィン取付位置に位置決めし、胴本体２１のフィン取付位置に伝熱フィン２６を固定するとき、胴本体２１における軸方向の位置ずれを防止することができ、胴本体２１の支持状態に基づいて胴本体２１に対してフィンを高精度に組付けることができる。

なお、上述した実施形態では、胴本体２１を所定の傾斜角度θだけ傾斜した横倒し状態で外周面に伝熱フィン２６を固定するように構成したか、胴本体２１を水平な横倒し状態で外周面に伝熱フィン２６を固定するように構成してもよい。

また、上述した実施形態では、基準角度に対する構造物の軸方向に沿う中心線の角度を算出するように構成したが、基準角度に対する構造物の外周面の軸方向に沿う線の角度や基準角度に対する構造物の径方向沿う線の角度などを算出するように構成してもよい。

また、上述した実施形態では、本発明の構造物の角度測定装置として、キャスク１１の胴体２１の角度を測定するものとして説明したが、この構成に限定されるものではなく、熱交換器の胴体などの角度を測定する装置などを適用してもよい。更に、構造物としてキャスク（放射性物質収納容器）１１の胴本体２１を適用したが、熱交換器の胴体などを適用してもよい。

１１ キャスク（放射性物質収納容器）
１２ 胴部
１３ 蓋部
１４ バスケット
２１ 胴本体（構造物）
２２ 開口部
２３ 底部（閉塞部）
２３ａ ネジ穴（形状特徴点）
２４ キャビティ
２５ 外筒
２６ 伝熱フィン
２７，２９ レジン
２８ 底板
３０ トラニオン
３１ 一次蓋
３２ 二次蓋
３３ 三次蓋
４１ 第１段部
４１ａ 第１座面部
４１ｂ ネジ穴
４２ 第２段部
４２ａ 第２座面部
４２ｂ ネジ穴
４３ 第３段部
４３ａ 第３座面部
４３ｂ ネジ穴（形状特徴点）
４４ 位置決め用穴（基準位置）
５１，５２，５３ ボルト
１０１ 回転支持装置
１０２ ネジ穴検出装置
１０３ 制御装置（角度算出装置）
１０４ フィン搬送装置
１０５ フィン溶接装置
１１４ 第１支持ローラ
１１５ 第２支持ローラ
１１６ 第３支持ローラ
１１７ 第１移動装置
１１８ 第２移動装置
１１９ 駆動装置
１２２，１２２ａ，１２２ｂ ＣＣＤカメラ
１３２ 吸着保持部
１４２ 溶接トーチ

Claims (10)

1. 構造物における複数の特徴点の位置情報を検出する位置情報検出装置と、
   前記位置情報検出装置が検出した前記複数の特徴点の位置情報に基づいて予め設定された基準角度に対する前記構造物の角度を算出する角度算出装置と、
   を備えることを特徴とする構造物の角度測定装置。
2. 前記構造物は、円筒形状をなし、前記角度算出装置は、前記基準角度に対する前記構造物の中心線の角度を算出することを特徴とする請求項１に記載の構造物の角度測定装置。
3. 前記複数の特徴点は、前記構造物における軸方向の一方側にある第１特徴点及び第２特徴点と、前記構造物における軸方向の他方側にある第３特徴点とから構成されることを特徴とする請求項２に記載の構造物の角度測定装置。
4. 前記複数の特徴点は、前記構造物における軸方向の一端面に形成された第１ネジ穴及び第２ネジ穴と、前記構造物における軸方向の他端面に形成された第３ネジ穴とから構成されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の構造物の角度測定装置。
5. 前記複数の特徴点は、前記複数の特徴点の距離の合計長さが最長となる位置に設定されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の構造物の角度測定装置。
6. 構造物における複数の特徴点の位置情報を検出する工程と、
   前記複数の特徴点の位置情報に基づいて予め設定された基準角度に対する前記構造物の角度を算出する工程と、
   を有することを特徴とする構造物の角度測定方法。
7. 円筒形状をなす胴本体を横倒し状態で回転自在に支持する回転支持装置と、
   前記胴本体に設けられた複数の形状特徴点の位置情報を検出する位置情報検出装置と、
   前記位置情報検出装置が検出した前記複数の形状特徴点の位置情報に基づいて予め設定された基準角度に対する前記胴本体の角度を算出する角度算出装置と、
   前記胴本体の外周面におけるフィン取付位置に伝熱フィンを固定するフィン固定装置と、
   前記角度算出装置の算出結果に基づいて前記フィン固定装置による前記フィン取付位置を補正する制御装置と、
   を備えることを特徴とする胴本体に対するフィンの組立装置。
8. 前記回転支持装置は、水平方向に対して所定角度傾斜した前記胴本体の外周面を転動自在に支持する複数の第１支持ローラ及び第２支持ローラと、鉛直方向の下方側に位置する前記胴本体の端面を転動自在に支持する第３支持ローラとを有することを特徴とする請求項７に記載の胴本体に対するフィンの組立装置。
9. 横倒し状態で胴本体を回転自在に支持する工程と、
   前記胴本体に設けられた複数の形状特徴点の位置情報を検出する工程と、
   前記複数の形状特徴点の位置情報に基づいて予め設定された基準角度に対する前記胴本体の角度を算出する工程と、
   前記基準角度に対する前記胴本体の角度に基づいて前記胴本体の外周面におけるフィン取付位置にフィンを固定する工程と、
   を有することを特徴とする胴本体に対するフィンの組立方法。
10. 前記胴本体を水平方向に対して所定角度傾斜した横倒し状態で、前記胴本体の外周面におけるフィン取付位置にフィンを固定することを特徴とする請求項９に記載の胴本体に対するフィンの組立方法。

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