JP2796256B2 - 遠隔加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、何らかの保持部材に保
持された部材を当該保持部材に保持させた状態で離れた
位置から操作して加工するための遠隔加工装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】何らかの保持部材に保持された部材とし
て、例えば図５及び図６に示すような原子力発電の原子
炉のシュラウドの上部に設けられるシュラウドヘッド２
０１に付設されるシュラウドヘッドガイドピン１００が
ある。シュラウドヘッド２０１はセパレータ２００の下
部構造として構成されており、燃料棒の交換時にはセパ
レータ及びその上部に設けられるドライヤーとともに取
り外される。この取り外し作業は、満水状態でドライヤ
ー及びセパレータをこの順でドライヤー・セパレータプ
ール内に移動させ、交換が終了すると再びセパレータ、
ドライヤーの順でシュラウドに再度装着するというもの
である。その際、セパレータ２００においては、シュラ
ウドヘッドガイドピン１００がシュラウドとの位置決め
のために設けられている。シュラウドヘッドガイドピン
１００はセパレータ２００の下端の側面に突出した保持
部材（ブラケット）２０２に螺合し、ガイドとして使用
しない場合にはシュラウドヘッドガイドピン１００と一
体の操作軸１０１を回転操作することによりブラケット
２０２から下方に離脱させることができるようになって
いる。

【０００３】このシュラウドヘッドガイドピン１００
は、シュラウドの上端にシュラウドヘッド２０１を装着
するときに、シュラウド側に設けられた受け部材に形成
されたガイド穴に挿入して両者の相対的な位置決めを図
るために設けられたもので、これによってシュラウドヘ
ッド２０１の下端の外縁に沿って下方に突出した多数の
ガイドピンが確実にシュラウド側に挿入され、セパレー
タ２００が精度よく装着できるようになっている。

【０００４】シュラウドヘッドガイドピン１００をガイ
ド穴に挿入する際、両者の公差が大きいとシュラウドヘ
ッドガイドピン１００はガイド穴にスムーズに挿入され
るが、必要な位置決め精度が得られないので、両者間の
公差は小さく設定されている。そのため、シュラウドヘ
ッドガイドピン１００をガイド穴に挿入するときに、シ
ュラウドヘッドガイドピン１００がガイド穴に当接して
シュラウドヘッドガイドピン１００の表面に擦傷や圧痕
が生じることが多く、また、軸心が曲がって芯位置が狂
ってしまうこともある。そして、これらの傷や圧痕が前
記公差より大きくなっていたり、曲がっていると、シュ
ラウドヘッド２０１をシュラウドに再度装着するとき
に、シュラウドヘッドガイドピン１００がガイド穴にス
ムーズに装着できなかったり、装着後、前記操作軸１０
１を回転させてシュラウドヘッドガイドピン１００をブ
ラケット２０２から離脱させようとしてもガイド穴との
間の摩擦力などによってシュラウドヘッドガイドピン１
００を下方に離脱させることができなくなる場合があ
る。

【０００５】そこで、セパレータ２００を取り外した際
に、満水状態のドライヤー・セパレータプール内に仮置
きした状態でシュラウドヘッドガイドピン１００の表面
を研磨し、擦傷や圧痕を除去したり、軸心の曲がりを矯
正する表面加工が行われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記加工
は、前記プール内のコーナ位置に仮置きしたセパレータ
２００の上部に作業台車を配置し、加工位置に研削ヘッ
ドをポール（操作棒）とロープを手動操作で移動させな
がらフレシキブルシャフトを介して遠隔操作し、シュラ
ウドヘッドガイドピン１００の表面に発生した傷などを
除去していた。しかし、このような方法では、特に研削
ヘッドを固定する手段を備えていないため研削ヘッドが
不安定な状態で加工せざるを得ず、精度の高い研削は不
可能であるとともに、ポールやフレキシブルシャフトを
介して遠隔操作するため、加工作業も困難であり、作業
効率も悪かった。

【０００７】また、このような研削方法では、研削ヘッ
ドを正確にシュラウドヘッドガイドピン１００の所望の
位置に対向させて保持することができないので、シュラ
ウドヘッドガイドピン１００を部分的に正確に加工し、
偏心の発生を抑えるようにすることは不可能であり、シ
ュラウドヘッドガイドピン１００の目的であるシュラウ
ドヘッド２０１を正確な位置に設定することが出来なく
なっていた。

【０００８】さらに、加工能率が悪いと、作業が放射線
下で行われる以上、被爆時間も多くなり、作業環境の劣
化を招来するという問題を生じることにもなる。

【０００９】本発明は、このような従来技術の実情に鑑
みてなされたもので、その目的は、加工位置を特定して
部分的に精度良く研削できる遠隔加工装置を提供するこ
とにある。また、他の目的は、短時間で効率良く、少人
数で加工することができる遠隔加工装置を提供すること
にある。さらに、他の目的は、作業環境の向上を図るこ
ができる遠隔加工装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、構造物から突出した保持部材に保持され
た加工対象物を加工位置から離れた個所から操作して加
工する遠隔加工装置において、前記保持部材の上面に載
置されて垂直方向の位置を規定する第１の基準面、この
第１の基準面に対して垂直に設けられ、前記保持部材の
側面に当接して水平方向の位置を規定する第２の基準
面、及び加工対象物を保持して加工対象物に対する相対
的な位置を規定する位置決め部材を有する本体部と、こ
の本体部に対して垂直方向に移動可能に設けられたベー
ス部材と、このベース部材を昇降させる昇降手段と、こ
の昇降手段を外部から操作可能な第１の操作部と、前記
ベース部材に水平移動可能に設けられ、加工対象物を加
工する加工手段と、この加工手段を加工対象物側に前進
・後退させる切込み量設定手段と、この切込み量設定手
段を外部から操作可能な第２の操作部と、前記第１の基
準面の下方に設けられ、前記第２の基準面との間で前記
保持部材を挟持して位置決めする進出後退可能なピン手
段とを備えていることを特徴としている。

【００１１】

【００１２】

【００１３】この場合、前記本体部を吊り下げる吊り金
具が無負荷状態のときにピン手段が下方に突出するよう
に構成しておくとよい。

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【作用】本発明によれば、本体部を吊り下げ金具を介し
てロープなどで吊り下げて構造物から突出した保持部材
に対し、おおよそその位置まで降ろす。次いで、吊り下
げた状態で本体部の位置を移動させ、位置決め部材を加
工対象物に当てて加工対象物との位置決めを行い、第２
の基準面を保持部材の側面に当てて水平方向の位置決め
を行い、最後に本体部を少しずつ降ろして第１の基準面
を保持部材の上面に載置し、垂直方向の位置決めを行
う。これによって本体部の保持部材及び加工対象物に対
する相対的なＸ，Ｙ，Ｚ方向の位置が一義的に決まる。
すなわち、本体部は、ロープで吊り下げていなくとも保
持部材及び加工対象物に対して一定の安定した位置を保
持する。そこで、例えば操作部材を上方から降ろして第
１の操作部に嵌合させ、当該操作部材を回転させること
によって前記加工手段が搭載されたベース部材を上下方
向に移動させ、加工対象位置に対向させる。また、操作
部材を上方から降ろして第２の操作部に嵌合させ、当該
操作部材を回転させることによって加工手段を加工位置
に前進させて加工作業を行う。これにより加工対象物の
表面の傷や圧痕などを除去することができる。また、加
工対象物を自転させながら加工手段で表面を研磨もしく
は研削すると、自転する軸に対する芯精度が確保され
る。

【００１７】

【００１８】第１の基準面の下面側に進出後退可能なピ
ン手段を設けると、第２の基準面が側面に当接し、本体
部の第１の基準面が保持部材の上面に載置されたとき
に、ピン手段が第１の基準面から進出してピン手段と第
２の基準面との間で保持部材を挟持する。これによって
本体部の位置決めがより確実に行える。

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【実施例】以下、図面を参照し、本発明の実施例につい
て説明する。図１は実施例に係る遠隔加工装置の斜視
図、図２は側面から見た断面図である。これらの図にお
いて、遠隔加工装置１は、本体部２と、本体部２に対し
て昇降可能に設けられたベース部材３と、ベース部材３
の下面に設けられた加工手段として研削装置４とから基
本的に構成されている。

【００２３】本体部２は、垂直部５と垂直部５の上部に
水平に設けられた水平部６と、垂直部５のほぼ中央部に
水平設けられた位置決め部材としてのフォークガイド７
とからなる。水平部６の上面の両端部には第１及び第２
の吊り金具８ａ，８ｂが設けられ、水平部６の下面は垂
直方向の基準となる第１の基準面９となっている。前記
吊り金具８ａ，８ｂのうちの一方の第１の吊り金具８ａ
は水平部６の上面に突設された円筒部１０内を常時下方
に弾性付勢された状態で上下動可能に取り付けられ、他
方の第２の吊り金具８ｂは当該水平部６に固定されてい
る。第１の吊り金具８ａは、ピン手段としてのセトリン
グピン１１と一体に形成され、ロープによって吊り下げ
たときにはバネの弾性付勢力に抗して上方に移動してセ
トリングピン１１の先端は第１の基準面９から突出する
ことのないようになっている。そして、ロープによる吊
り下げ力が加わらなくなると、バネの弾性付勢力によっ
てセトリングピン１１は図２に示すように下方に突出
し、その側面とブラケット２０２の側面との間で位置決
めできるように構成されている。

【００２４】垂直部５の前記フォークガイド７の取り付
け面は板材１２によって前記第１の基準面９に対して直
角になるように設けられ、第２の基準面１３として機能
する。この板材１２の垂直部５から最も離れた上端面に
は第３の吊り金具８ｃが固設され、前記第１及び第２の
吊り金具８ａ，８ｂの３点で本体部２を全体的に吊り下
げられるようになっている。

【００２５】垂直部５の高さ方向のほぼ中央部には前記
水平部６と平行に前記フォークガイド７が突設されてい
る。フォークガイド７は長く形成された第１のガイド部
７ａと、短く形成された第２のガイド部７ｂと、加工対
象物であるシュラウドヘッドガイドピン１００を挿入し
て位置保持可能な保持部分７ｃとからなり、前記ガイド
７ａのシュラウドヘッドガイドピン当接側の側面が第２
の基準面１３に対して直角になるように設けられ、第３
の基準面１４として機能するように構成されている。な
お、第２のガイド部７ｂは、第１のガイド部７ａにシュ
ラウドヘッドガイドピン１００を案内して前記保持部分
７ｃに導入できるような形状に形成されていればよい。
また、前記第１のガイド部７ａは、シュラウドヘッドガ
イドピン１００の保持部分７ｃの導入がスムーズに行わ
れるように、少なくとも第１の基準面９を構成する水平
部６と同程度の長さを備えていることが望ましい。

【００２６】ベース部材３は、本体部２の垂直部５の内
側部分に垂直に配置されたガイド部材１５と、これと平
行に配置された送りネジ１６とに支持されている。送り
ネジ１６には、ベース部材３と一体に設けられた雌ネジ
１７が螺合し、また、ベース部材３はガイド部材１５と
摺動して移動できるようになっており、送りネジ１６を
回転させることで雌ネジ１７がこの回転に追従して上下
方向に移動し、これに伴ってベース部材３が上下方向に
移動する。この移動のために、送りネジ１６の上端部は
第１の操作部１６ａとして垂直部５の上端に取り付けら
れている水平部６の上面に突出し、上方から操作部材の
先端を嵌合させることによって回転操作ができるように
なっている。このため、前記第１の操作部１６ａは平面
視正６角形に形成されている。なお、この実施例では送
りネジ１６には雌ネジ１７が螺合して昇降動作を行うよ
うになっているが、送りネジ１６のネジ部の少なくとも
谷の部分に係合し、送りネジ１７の回転に応じて昇降可
能な例えば係合片を使用することもできる。

【００２７】ベース部材３の下面には研削装置４がシュ
ラウドヘッドガイドピン１００に対して前進・後退可能
に設けられている。すなわち、研削装置４はベース部材
３の下面の前後送りガイド１８に対して出力軸ブラケッ
ト２１を介して移動可能に取り付けられ、反シュラウド
ヘッドガイドピン側に設けられた送りカム１９によって
前記進出・後退動作ができるようになっている。この送
りカム１９は、ベース部材３の上面から突出した前記送
りネジ１６の第１の操作部１６ａと同様の形状の第２の
操作部２０ａを上端に有する操作桿２０によって回動操
作される。第２の操作部２０ａは、前記第１の操作部１
６ａと同一形状の操作部材によって操作できるように第
１の操作部１６ａと同一の形状に形成され、他の部材に
よって干渉されずに上方から操作部材を嵌合させて操作
できる位置に設けられている。

【００２８】前記出力軸ブラケット２１は、ハイドロリ
ックモータ２２の出力軸２３を回転自在に支持し、その
上面にはダイヤルゲージ２４が取り付けられている。ハ
イドロリックモータ２２には、プール２５の建屋の作業
床に設置された図示しないハイドロリックコントロール
ステーションから図４に示すような作業台車２６を経て
配管が延び、ハイドロリックコントロールステーション
から作動液体が供給され、その液圧によって正転及び逆
転方向に駆動される。前記出力軸２３の先端部には砥石
２７が取り付けられ、ハイドロリックモータ２２の駆動
力によって正逆方向に回転する。なお、砥石２７の加工
対象物、すなわちシュラウドヘッドガイドピン１００の
表面に対する押圧力は、前記第２の操作部２０ａ、送り
カム１９を介して出力軸ブラケット２１をシュラウドヘ
ッドガイドピン１００方向に押すことによって得ること
ができる。

【００２９】このように構成された遠隔加工装置１を使
用してシュラウドヘッドガイドピン１００の表面を研磨
する場合には、まず、図４の作業状態を示す説明図から
も分かるように作業台車２６から本体部２を吊り下げて
満水のドライヤー・セパレータプール２５内に位置した
セパレータ２００の下部の側面から突出したブラケット
２０２の側部まで降ろす。そして、シュラウドヘッドガ
イドピン１００の側面に図３の位置決め終了時の状態を
示す平面図からも分かるようにフォークガイド７の第１
のガイド部７ａの第３の基準面１４が当たる位置まで本
体部２をセパレータ２００方向に移動させる。基準面１
４がシュラウドヘッドガイドピン１００の側面に当接す
ると、本体部２をブラケット２０２方向に移動させ、垂
直部５の側面に設けられた第２の基準面１３をブラケッ
ト２０２の側面に当接させる。これによってシュラウド
ヘッドガイドピン１００がフォークガイド７の保持部７
ｃ内に嵌まり込んだような形になって保持され、Ｘ軸方
向の位置が不動の状態で一義的に決まり、また、前記第
２の基準面１３によってＹ軸方向の位置が決まる。次い
で、水平部６の下面の第１の基準面９がブラケット２０
２の上面に当接するまで本体部２を下降させる。前記第
１の基準面９がブラケット２０２の上面に当接すると、
本体部２はブラケット２０２上に載置された形になり、
これでＺ軸方向の位置決めが行われる。このようにして
３軸方向の位置決めが終了すると本体部２を吊り下げて
いたロープを緩める。これによって吊り金具８ａに加わ
っていた荷重が解除され、セトリングピン１１が下方に
突出し、その側面がブラケット２０２の前記第２の基準
面１３が当接した側面２０２ａとは逆側の側面２０２ｂ
に当接し、ブラケット２０２を挟持したような形にな
り、Ｙ軸方向の位置が不動の状態となる。同時に、本体
部２の重量が直接ブラケット２０２に加わり、Ｚ軸方向
にも本体部２の重量によってほぼ不動の状態となる。こ
のようにして３軸方向の位置決めが行われ、その位置が
確実に保持される。なお、このような位置決め作業は、
水中に浸漬されたテレビジョンカメラによってモニター
しながら実行される。

【００３０】上記のような作業によってブラケット２０
２に遠隔加工装置１の本体部２が装着され、フォークガ
イド７によってシュラウドヘッドガイドピン１００との
相対的な位置決めが完了すると、加工工程に入る。この
工程では、図４に示すように作業者３００が作業台車２
６の上から操作部材（ポール）２８の先端を水中の遠隔
加工装置１の本体部２の上部に突出した第１の操作部１
６ａに嵌合させて送りネジ１６を回転させ、図２に示す
ようにシュラウドヘッドガイドピン１００の加工対象部
位１０２に砥石２７を対向させる。一方、他の操作部材
（ポール）を降ろして同様にして前記第２の操作部２０
ａに嵌合させ、砥石２７の前進・後退動作が可能な状態
にする。この状態でハイドロリックコントールステーシ
ョンから圧液を供給してハイドロリックモータ２２を研
削方向に回転させる。この回転に応じて砥石２７が回転
研削可能な状態になる。そこで、水中に浸漬されたテレ
ビジョンカメラによってシュラウドヘッドガイドピン１
００の研削部分及びダイヤルゲージ２４をモニターしな
がら第２の操作部２０ａを回動操作して送りカム１９を
駆動し、出力軸ブラケット２１を前進させ、砥石２７を
シュラウドヘッドガイドピン１００の加工対象部位１０
２に押し当て、所定の押圧力を加えながら研削する。研
削量及び芯位置度はダイヤルゲージ２４を使用して確認
されるが、この確認もテレビジョンカメラでモニターす
ることによって行われる。

【００３１】研削加工に際しては、シュラウドヘッドガ
イドピン１００を固定して研削すると芯位置が狂ってく
る場合もあるので、加工条件に応じて図４に示すように
シュラウドヘッドガイドピン１００に連なるシュラウド
ヘッドガイドピン１００の締め付け金具２９を操作軸１
０１に嵌合させ、前記締め付け金具２９を作業台車２６
上から操作してシュラウドヘッドガイドピン１００を回
転させながら表面を研削する。その際、研削力はハイド
ロリックコントロールステーションによってハイドロリ
ックモータ２３に供給される流量によって調整される。
このようにしてシュラウドヘッドガイドピン１００の加
工対象部分１０２の全周にわたって偏心部分や傷部分が
徐々に研削され、芯位置が確保される。また、研削され
た金属粉はバキューム装置によって吸い込まれフィルタ
を通して回収され、プール中の水に金属粉が出来るだけ
混入しないように配慮されている。なお、出力源はポン
プと前述のハイドロリックコントロールステーションに
よって調整され、テレジジョンカメラによるモニターの
ための水中テレビ設備、水中照明設備、及び作業台車設
備が付帯設備として使用される。

【００３２】また、この実施例では、セパレータ２００
下部のシュラウドヘッドの装着のガイドとして使用され
るシュラウドヘッドガイドピン１００の研削に使用した
例であるが、この実施例のように遠隔加工装置１の本体
部２を位置決めして固定することができる保持部材（ブ
ラケット）が加工対象物本体から突出したような構造物
全般に使用できる。その際、水中で作業しないもので
は、研削装置の駆動源としては電力によって駆動される
モータや、圧搾空気によって駆動されるモータなどが使
用できる。

【００３３】さらに、前記実施例ではダイヤルゲージ２
４を測定装置として使用し、ダイヤルゲージ２４の指針
をテレビジョンカメラでモニターしているが、レーザ測
定装置や超音波測定装置などの非接触の測定手段を使用
することもできる。これらの測定装置は、使用個所や使
用条件に応じて適宜選択される。

【００３４】

【発明の効果】これまでの説明で明らかなように、前述
のように構成された本発明によれば、以下のような効果
を奏する。

【００３５】請求項１記載の発明によれば、加工対象物
に対しては位置決め部材によって加工対象物を挟持する
ことで加工対象物に対する相対的な位置を規定し、保持
部材に対しては第１の基準面と第２の基準面とによって
位置を規定して加工対象物に対する３軸方向の位置決め
を行い、その上で加工手段を加工対象物に対して昇降及
び前進・後退させて加工することができるので、加工位
置を特定して部分的に加工することが可能となる。その
際、本体部の位置決め時にピンが進出してピンの側面と
第２の基準面との間で保持部材を挟持するので、第２の
基準面で規定した位置が不動となり、確実な位置決め状
態が保持でき、その結果、遠隔加工装置を研削位置に保
持しながら加工する必要がなくなり、これによって少人
数で、しかも短時間で精度の高い加工が可能になる。

【００３６】

【００３７】

【００３８】

【００３９】

【００４０】

【００４１】

【００４２】請求項２記載の発明によれば、吊り金具に
よって吊り下げて保持部材に位置決めし、位置決めが完
了して吊り金具に荷重が加わらなくなると、自動的にピ
ン手段が進出して保持部材を挟持するので、特にピンを
進出させる工程が不要になる。

【００４３】

【００４４】

【００４５】

【００４６】

【００４７】

【００４８】

【００４９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る遠隔加工装置の斜視図で
ある。

【図２】実施例に係る遠隔加工装置の作業時の状態を示
す縦断面図である。

【図３】実施例に係る遠隔加工装置の作業時の状態を示
す平面図である。

【図４】実施例に係る遠隔加工装置を使用してシュラウ
ドヘッドガイドピンを研削する作業状態を示す概略図で
ある。

【図５】実施例に係るシュラウドヘッドガイドピンを備
えたセパレータの縦断面図である。

【図６】実施例に係るシュラウドヘッドガイドピンを示
す図５におけるＡ部拡大図である。

【符号の説明】

１ 遠隔加工装置 ２ 本体部 ３ ベース部材 ４ 研削装置 ５ 垂直部 ６ 水平部 ７ フォークガイド ７ａ 第１のガイド部 ７ｂ 第２のガイド部 ７ｃ 保持部分 ８ａ，８ｂ，８ｃ 吊り金具 ９ 第１の基準面 １２ 板材 １１ セトリングピン １３ 第２の基準面 １４ 第３の基準面 １５ ガイド部材 １６ 送りネジ １６ａ 第１の操作部 １７ 雌ネジ １８ 前後送りガイド １９ 送りカム ２０ 操作桿 ２０ａ 第２の操作部 ２１ 出力軸ブラケット ２２ ハイドロリックモータ ２３ 出力軸 ２４ ダイヤルゲージ ２７ 砥石 １００ シュラウドヘッドガイドピン ２００ セパレータ ２０２ ブラケット（保持部材）

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 構造物から突出した保持部材に保持され
   た加工対象物を加工位置から離れた個所から操作して加
   工する遠隔加工装置において、 前記保持部材の上面に載置されて垂直方向の位置を規定
   する第１の基準面、この第１の基準面に対して垂直に設
   けられ、前記保持部材の側面に当接して水平方向の位置
   を規定する第２の基準面、及び加工対象物を保持して加
   工対象物に対する相対的な位置を規定する位置決め部材
   を有する本体部と、 この本体部に対して垂直方向に移動可能に設けられたベ
   ース部材と、 このベース部材を昇降させる昇降手段と、 この昇降手段を外部から操作可能な第１の操作部と、 前記ベース部材に水平移動可能に設けられ、加工対象物
   を加工する加工手段と、 この加工手段を加工対象物側に前進・後退させる切込み
   量設定手段と、 この切込み量設定手段を外部から操作可能な第２の操作
   部と、前記第１の基準面の下方に設けられ、前記第２の基準面
   との間で前記保持部材を挟持して位置決めする進出後退
   可能なピン手段と、 を備えていることを特徴とする遠隔加工装置。
2. 【請求項２】 前記ピン手段は、前記本体部を吊り下げ
   る吊り金具が無負荷状態のときに下方に突出するように
   構成されていることを特徴とする請求項１記載の遠隔加
   工装置。