JP3771343B2 - Nuclear fuel channel material butt face grinding machine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はBWR(沸騰水型)燃料集合体のウォーターチャンネルやチャンネルボックスを構成するチャンネル材に係り、このチャンネル材の突き合せ面を研削する研削加工装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
BWR燃料集合体は、例えば高燃焼度用として使用されるものは、図4に示す如く多数の燃料棒21の中心に太径のウォーターチャンネル22を配設すると共に、これらを複数のスペーサ23によって束ねて、上下部に夫々上部タイプレート24と下部タイプレート25とを取り付けた構造を有している。
【0003】
上記ウォーターチャンネルは、図5(イ)(ロ)に示すように、ウォーターチャンネル22の主体をなす長さ約4mのジルカロイ製の角筒部26と、この角筒部26の上下に夫々取着される上部端栓27と下部端栓28とを有している。
【0004】
上記角筒部26は、図6に示すように、コ字状断面の長尺のチャンネル材Cを1対、対向するように突き合わせて、この突き合わせ面C1 をTIGまたはレーザーによって溶接することにより製作されている。
【0005】
上記チャンネル材は、上記コ字状断面にプレス成形された後、上記溶接や溶接後の寸法精度を良好にするために上記突き合せ面の高さ寸法を精度よく均一にする必要があり、このことから上記突き合せ面の長手方向全域に研削加工が施される。
【0006】
そこで、従来は、上記チャンネル材の研削加工をプラノミラー(Planomiller)やプレーナ(平削り盤)などによって行っていたが、チャンネル材は上記の如く約4mもあることから、工作機械が大型化する等の問題があった。すなわち、図7に示すように、プレーナなどの大型工作機械でチャンネル材Cの突き合せ面の高さ研削を行った場合、チャンネル材Cの固定方法は、図7の様に平面に彫った溝29にチャンネル材Cをはめ込み、その内側に固定中子30を入れて数ケ所をクランプ31で抑え、クランプボルト32で締付、固定する。研削加工に際しては、チャンネル材Cを2本並行に固定しプレーナにより加工を行う。
その場合、クランプから出ているチャンネル材Cの突き合せ面の加工を終えると固定クランプ31の締め替えを行い、もう一方の突き合せ面の研削加工を行わねばならないなど作業者がその都度固定クランプの締め替えを行わなければならず、作業効率及び加工精度の管理に問題がある。またプレーナは、研削部に対してチャンネル材が長手方向に送られる構成であるため、全長が約10mと大型になると共に、設備費、ランニングコスト等が高く、従ってチャンネル材の研削加工単価も必然的に高くなり、量産対応に対しコスト面でも問題がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は叙上の如き実上に対処し、原子燃料用チャンネル材の突き合せ面研削加工装置に全く新規な構成を見出すことにより、従来の大型の装置から小型へと脱却すると共に、上記チャンネル材の研削加工の効率化ならびに高精度化を図ることを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
すなわち、上記目的に適合する本発明のチャンネル材の突き合わせ面研削装置の特徴は、ウォーターチャンネルまたはチャンネルボックスの一半を構成する断面コ字状のチャンネル材の突き合わせ面を研削加工する装置において、基台に形成され、チャンネル材をその両側の突き合わせ面が突出する状態で全長にわたり嵌合保持する凹溝部と、チャンネル材の全長にわたり形成され、前記凹溝部に嵌入したチャンネル材の溝部に嵌合する固定中子ブロックと、この固定中子ブロックを介し、上記チャンネル材を上記凹溝部の底部に押しつける押圧機構と、上記凹溝部の少なくとも一方の側壁を構成し、上記押圧機構により押し込まれたチャンネル材を側方から挟み込んでチャンネル材全長にわたり固定する固定機構と、固定されたチャンネル材の各突き合わせ面を研削する研削機を備えた加工ヘッドと、この研削機により上記チャンネル材の各突き合わせ面を研削させながら、上記加工ヘッドを上記チャンネル材の長手方向に移動させる移動機構とを備えたところにある。
【0009】
【作用】
上記本発明の研削加工装置は、先ずチャンネル材を固定中子ブロックと共に凹溝部に入れ、押圧機構により凹溝部の底部に押しつけた状態で、固定機構によりチャンネル材を側方から挟むように固定する。
そして、上記押圧機構を解除し、上記凹溝部から突き出たチャンネル材の両側壁の突き合せ面を加工ヘッドの研削機により、研削機を移動させながら長手方向に順次研削加工する。
【0010】
すなわち、上記本発明の研削加工装置においては、押圧機構と固定機構とにより凹溝部内にチャンネル材を正確に保持しながらも、側面からの固定によりチャンネル材の突き合せ面を左右両側壁ともに解放することができ、これにより1度の固定で上記両側壁の突き合せ面の同時研削加工が可能となる。
そして、上記本発明の装置では、チャンネル材に対して研削機を移動させる構成であるため、装置の全長はチャンネル材程度の従来の半分の長さにとどめることが可能である。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、さらに添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【0012】
図1は本発明実施形態のウォーターチャンネル用チャンネル材の突き合せ面研削加工装置を示す斜視図、図2は同装置の要部を示す拡大図である。
【0013】
上記実施形態の研削加工装置は、図1に示す如く、基台1と、この基台1に形成され、ジルカロイ製のチャンネル材Cをその両側の突き合せ面がやや突出する状態で嵌合保持する固定中子ブロック3と、この固定中子ブロック3を介し、チャンネル材Cを上記凹溝部2の底部2aに押しつける押圧機構4と、上記凹溝部2の一方の側壁を構成し、上記押し込まれたチャンネル材Cを側方から挟み込んで固定する固定機構5と、固定されたチャンネル材Cの各突き合せ面を研削する研削機6を備えた加工ヘッド7と、上記研削機6によりチャンネル材Cの突き合せ面を研削させながら、上記加工ヘッド7をチャンネル材Cの長手方向に移動させる移動機構8とを備えている。
【0014】
上記凹溝部2は、この例では基台1に横向きに形成されており、チャンネル材Cの全長に亘ってその外形を嵌合保持しうるよう形成されている。また、上記固定中子ブロック3もチャンネル材Cの全長に亘り形成され、チャンネル材Cの溝部に、図2に示す如くチャンネル材Cの両側をやや突出させた状態で嵌合される。
【0015】
一方、上記押圧機構4は、図1、図2に示すように、前記凹溝部2と所定間隔をおいて対向するよう設置された複数のシリンダー9からなり、シリンダ軸9aを図3に示すように突出させることにより前記固定中子ブロック3を介しチャンネル材Cを前記凹溝部2の底部2aに押圧する。この際、前記固定機構5は図示の如く作動しない。
【0016】
他方、上記固定機構5は、図2、図3に示すように、凹溝部2の一方の側壁を構成するクランププレート10と、このクランププレート10をチャンネル材Cを挿入しやすいように上方に持ち上げる複数のコイルスプリング11と、クランププレート10をコイルスプリング11に抗して下方に下げ、このクランププレート10と凹溝部2のもう一方の側壁2bとでチャンネル材Cを挟みつけて固定する複数のクランプシリンダー12とによって構成されている。
【0017】
すなわち、上記固定機構5のクランププレート10は、前記押圧機構4のシリンダ軸9aがチャンネル材Cを凹溝部2に押しつける際には図3の如く上昇しており、この押しつけ状態が続く中で下降してチャンネル材を挟着固定する。
そして、この固定が完了すると上記シリンダ軸9aは図2の如く後退し、チャンネル材Cの突き合せ面前方を前記研削機6の回転加工刃13が通れる状態に解放する。
【0018】
また、前記加工ヘッド7は、チャンネル材Cの突き合せ面を同時に研削しうるようほぼ垂直に配設されたエンドミル等の回転加工刃13と、この回転加工刃13を回転させるスピンドルモータ14とを備えている。
そして、前記移動機構8は、図1に示す如く前記凹溝部2と平行に設置された2本のレール部15と、このレール部の間にやはり平行に設置されたボールネジ16と、このボールネジ用ナットを有する中空ACサーボモータ17とを有している。前記加工ヘッド7は上記レール部15上にスライド自在に載置され、この加工ヘッド7下部に固定された上記ナット付サーボモータ17により、ボールネジ16に沿って移動するようになっている。
この移動機構8は、チャンネル材Cが図1に示す如く凹溝部2に嵌められる際には、前記回転加工刃13が邪魔にならないように、加工ヘッド7を装置の端部に移動させることができる。
【0019】
なお、図1に示す18はNC制御盤であり、上記研削加工装置の研削加工速度、切込量等を高精度で数値制御すると共に、チャンネル材Cの押圧から固定、ならびに研削から固定解除までを全て自動で行う。
【0020】
しかして、上記本発明実施形態の研削加工装置は、図3に示す如く先ずチャンネル材Cを固定中子ブロック3と共に凹溝部2に入れ、押圧機構4により凹溝部2の底部2aに押しつける。そして、その状態で、図2に示す如く固定機構5によりチャンネル材Cを側方から挟むように固定する。
次に、図2に示すように上記押圧機構4を解除し、シリンダ軸9aを後退させ、上記凹溝部2から突き出たチャンネル材Cの両側壁の突き合せ面を加工ヘッド7の研削機6により、図1に示すように研削機6を移動させながら長手方向に順次研削加工する。
【0021】
すなわち、上記本発明実施形態の研削加工装置においては、押圧機構4と固定機構5との作用により凹溝部2内にチャンネル材Cを正確に保持しながらも、側面からの固定によりチャンネル材Cの突き合せ面を左右両側壁共に解放することができ、これにより1度の固定で上記両側壁の突き合せ面の同時研削加工が自動で可能となる。
そして、上記本発明の装置では、チャンネル材に対して研削機を移動させる構成であるため、装置の全長はチャンネル材Cの長さ程度におさまり、従来の半分の長さにとどめることが可能である。
【0022】
以上、本発明の実施形態を説明したが、装置の凹溝部や固定中子ブロック等の大きさを変えることにより、チャンネルボックス用チャンネル材の突き合せ面研削装置としても使用することが可能である。また、上記実施形態では凹溝部を横向きとしたが、上向きや下向き等に形成することも可能である。
【0023】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の原子燃料用チャンネル材の突き合わせ面研削加工装置は、ウォーターチャンネルまたはチャンネルボックスの一半を構成する断面コ字状のチャンネル材の突き合わせ面を研削加工する装置において、基台に形成され、チャンネル材をその両側の突き合わせ面が突出する状態で全長にわたり嵌合保持する凹溝部と、チャンネル材の全長にわたり形成され、前記凹溝部に嵌入したチャンネル材の溝部に嵌合する固定中子ブロックと、この固定中子ブロックを介し、上記チャンネル材を上記凹溝部の底部に押しつける押圧機構と、上記凹溝部の少なくとも一方の側壁を構成し、上記押圧機構により押し込まれたチャンネル材を側方から挟み込んでチャンネル材を全長にわたり固定する固定機構と、固定されたチャンネル材の各突き合わせ面を研削する研削機を備えた加工ヘッドと、この研削機により上記チャンネル材の各突き合わせ面を研削させながら、上記加工ヘッドを上記チャンネル材の長手方向に移動させる移動機構とを備えたものであり、上記押圧機構と固定機構との作用により凹溝部内にチャンネル材をその全長にわたり正確に密着して保持しながらも、上記固定機構の側面からの確実な固定によりチャンネル材の突き合わせ面を左右両側壁ともに解放することができ、これにより1度の固定で上記両側壁の突き合わせ面の同時研削加工を可能となし、更にチャンネル材の全域で静的に押圧されることでチャンネル材突き合わせ面の研削加工を高精度で極めて効率的に行なうことが可能で、しかもチャンネル材に対して研削機を移動させる構成であるため、装置の全長をチャンネル材の長さ程度におさめ、従来の半分の長さにとどめるとの顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施形態の原子燃料用チャンネル材の突き合せ面研削加工装置を示す斜視図である。
【図2】同装置の要部を示す拡大図である。
【図3】同装置の押圧部および固定部の作動状態を示す要部拡大図である。
【図4】BWR燃料集合体の断面図である。
【図5】(イ)ウォーターチャンネルの正面図である。(ロ)同図(イ)のA−A線断面図である。
【図6】ウォーターチャンネルの作製状態を示す斜視図である。
【図7】従来の原子燃料用チャンネル材の突き合せ面研削加工装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 基台
2 凹溝部
2a 底部
2b 側壁
3 固定中子ブロック
4 押圧機構
5 固定機構
6 研削機
7 加工ヘッド
8 移動機構
9 シリンダー
9a シリンダ軸
10 クランププレート
11 コイルスプリング
12 クランプシリンダー
13 回転加工刃
14 スピンドルモータ
15 レール部
16 ボールネジ
17 中空ACサーボモータ
18 NC制御盤
C チャンネル材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a channel material constituting a water channel and a channel box of a BWR (boiling water type) fuel assembly, and relates to a grinding apparatus for grinding a butt surface of the channel material.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 4, for example, a BWR fuel assembly used for high burnup is provided with a large
[0003]
As shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), the water channel is attached to the
[0004]
As shown in FIG. 6, the
[0005]
After the channel material is press-formed into the U-shaped cross section, it is necessary to make the height dimension of the butt surface uniform with high accuracy in order to improve the dimensional accuracy after the welding and welding. Therefore, the grinding process is performed on the entire longitudinal direction of the butted surfaces.
[0006]
Therefore, conventionally, the channel material has been ground by a plano mirror or a planer (planer), but the channel material is about 4 m as described above, which increases the size of the machine tool. There was a problem such as. That is, as shown in FIG. 7, when the height of the butt surface of the channel material C is ground with a large machine tool such as a planar, the fixing method of the channel material C is a groove carved into a plane as shown in FIG. 29, the channel material C is fitted, and a fixed
In that case, when finishing the abutting surface of the channel material C coming out of the clamp, the fixed
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has dealt with in practice as described above, and has found a completely new configuration in a butt surface grinding apparatus for a channel material for nuclear fuel. The purpose is to improve the efficiency and accuracy of grinding of the material.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
That is, the channel material butt surface grinding apparatus of the present invention suitable for the above-described object is characterized in that, in an apparatus for grinding a butt surface of a channel material having a U-shaped cross section constituting one half of a water channel or a channel box, And a groove that fits and holds the channel material over its entire length in a state in which the butting surfaces on both sides protrude, and a fixing that is formed over the entire length of the channel material and that fits into the groove of the channel material fitted into the groove. A core block, a pressing mechanism that presses the channel material against the bottom of the concave groove portion via the fixed core block, and at least one side wall of the concave groove portion, the channel material pressed by the pressing mechanism a fixing mechanism for fixing over the channel member entire length sandwiches from the side, a fixed channel A machining head provided with a grinding machine that grinds each abutting surface, and a moving mechanism that moves the machining head in the longitudinal direction of the channel material while grinding each abutting surface of the channel material by the grinding machine. There is.
[0009]
[Action]
In the grinding apparatus of the present invention, the channel material is first put in the concave groove portion together with the fixed core block, and the channel material is fixed so as to be sandwiched from the side by the fixing mechanism while being pressed against the bottom portion of the concave groove portion by the pressing mechanism. .
Then, the pressing mechanism is released, and the butted surfaces of the both side walls of the channel material protruding from the concave groove portion are sequentially ground in the longitudinal direction while the grinder is moved by the grinder of the processing head.
[0010]
That is, in the grinding device of the present invention, the channel material is held in the recessed groove portion accurately by the pressing mechanism and the fixing mechanism, but the channel material butting surfaces are released from both the left and right side walls by fixing from the side surface. This makes it possible to simultaneously grind the butted surfaces of the both side walls with a single fixation.
In the apparatus of the present invention, since the grinding machine is moved with respect to the channel material, the entire length of the apparatus can be limited to half the conventional length of the channel material.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0012]
FIG. 1 is a perspective view showing a butt surface grinding apparatus for a water channel channel material according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view showing a main part of the apparatus.
[0013]
As shown in FIG. 1, the grinding apparatus of the above embodiment is fitted and held on a base 1 and a channel material C made of Zircaloy with the butted surfaces slightly projecting on both sides. The
[0014]
In this example, the
[0015]
On the other hand, as shown in FIGS. 1 and 2, the
[0016]
On the other hand, as shown in FIGS. 2 and 3, the
[0017]
That is, the
When this fixing is completed, the
[0018]
Further, the
As shown in FIG. 1, the moving
The moving
[0019]
[0020]
Thus, in the grinding apparatus according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, the channel material C is first put into the
Next, as shown in FIG. 2, the
[0021]
That is, in the grinding device of the above-described embodiment of the present invention, the channel material C is fixed by fixing from the side surface while accurately holding the channel material C in the
In the apparatus of the present invention, the grinding machine is moved with respect to the channel material. Therefore, the overall length of the apparatus is limited to the length of the channel material C, and can be limited to half the conventional length. is there.
[0022]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, it can be used also as a butt surface grinding apparatus of the channel material for channel boxes by changing the magnitude | sizes of the ditch | groove part of a device, a fixed core block, etc. . In the above-described embodiment, the groove portion is laterally oriented, but can be formed upwardly or downwardly.
[0023]
【The invention's effect】
As described above, the apparatus for grinding a butt surface of a channel material for nuclear fuel according to the present invention is an apparatus for grinding a butt surface of a channel material having a U-shaped cross section that constitutes one half of a water channel or a channel box. A groove is formed on the base, and the channel material is fitted and held over the entire length in a state where the butting surfaces on both sides protrude, and the channel material is formed over the entire length of the channel material and is fitted into the groove of the channel material fitted into the groove. A fixed core block, a pressing mechanism that presses the channel material against the bottom of the concave groove portion through the fixed core block, and a channel material that constitutes at least one side wall of the concave groove portion and is pressed by the pressing mechanism a fixing mechanism for fixing the channel member over the entire length by sandwiching from the side of a fixed channel A machining head provided with a grinding machine for grinding each abutting surface of the material, and a moving mechanism for moving the machining head in the longitudinal direction of the channel material while grinding each abutting surface of the channel material by the grinding machine. It is those having, while retaining exactly contact the channel member in the groove portion over its entire length by the action of the pressing mechanism and the fixing mechanism, the channel member by a reliable fixation of the side surface of the fixing mechanism The abutting surfaces can be released on both the left and right side walls, which makes it possible to simultaneously grind the abutting surfaces of the both side walls with a single fixation, and further, the channel is pressed statically across the channel material. It is possible to grind the material butting surfaces with high accuracy and extremely efficiently, and the grinder is moved with respect to the channel material. Because, it met with total length of the device to approximately the length of the channel member, in which a marked effect of the keep the length of a conventional half.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a butt surface grinding apparatus for a nuclear fuel channel material according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view showing a main part of the apparatus.
FIG. 3 is an enlarged view of a main part showing an operating state of a pressing part and a fixing part of the apparatus.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a BWR fuel assembly.
5A is a front view of a water channel. FIG. (B) It is the sectional view on the AA line of the same figure (I).
FIG. 6 is a perspective view showing a production state of a water channel.
FIG. 7 is a perspective view showing a conventional apparatus for grinding a butt surface of a channel material for nuclear fuel.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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