JP3803469B2 - 円筒部品の加工装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば沸騰水型原子炉(BWR)の原子炉圧力容器内に設けられる炉心シュラウド等の切断または端面切削加工等に適用される円筒部品の加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
原子力発電プラントが建設後、長期間に亘って運転された場合には、安全性確保等の見地から定期点検時のデータ等に基づいて各種部品の交換が行なわれ、それにより健全性を維持して継続的な運用が図られる。
【0003】
沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に設けられる部品のうち、着脱可能な構成のものは比較的容易に交換することが可能であるが、固定装置型の部品については一部を切断し、切断後に端面加工等により開先を形成して新部品を溶接等により固定する必要がる。
【0004】
この場合、原子炉圧力容器内は運転時の放射線照射によって放射化されているため、切断、端面加工および溶接等の作業は遠隔操作により行うことが望まれる。特に切断、端面加工は被曝低減の観点から可能な限り水中で行うことが望ましい。
【0005】
円筒部品である炉心シュラウドは、原子炉圧力容器の炉心部に固定設置されており、高放射化されている。この炉心シュラウドは、原子炉圧力容器内の底部から立上る円筒部品であるシュラウドサポートシリンダに下端部が溶接により接続されている。この炉心シュラウドを交換する場合には、下端部のシュラウドサポートシリンダとの接合部位を切断して、一旦撤去する必要があるが、炉心シュラウドの高さが高いため、最初に炉心シュラウドの中間部で切断し、次に下端部のシュラウドサポートシリンダとの接合部位を切断することが望ましい。
【0006】
その後、残ったシュラウドサポートシリンダ部位の上端面を端面加工して開先形成を行う必要もある。しかる後に新炉心シュラウドをシュラウドサポートシリンダに溶接することになる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
運転後のシュラウド交換は現地(サイト)で行われ、特定の限られた空間内で、しかも放射化された雰囲気の下で行われるため、汎用の機械設備を使用することはできない。
【0008】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、炉心シュラウドやシュラウドサポートシリンダのような円筒部品の切断や端面加工を現地にて、遠隔作業により、自動的に、かつ能率よく、しかも高精度で、容易に行うことができる円筒部品の加工装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項1の発明では、軸心を垂直にして固定設置される円筒部品の周壁を周方向に沿って水中で連続的に切削加工するための円筒部品の加工装置であって、前記円筒部品内の下部に水平に固定設置される固定フレームと、この固定フレームに搭載され、前記円筒部品の軸心と同一軸心上で回転駆動される旋回フレームとを備え、前記固定フレームはレベル調整が可能な複数本の脚を有し、これらの脚によるレベル調整で水平度を設定できる構成とされる一方、前記旋回フレームはこれと一体に旋回動作する昇降軸駆動部と、この昇降軸駆動部に設けられ横方向への伸縮動作を行う伸縮軸駆動部と、この伸縮軸駆動部に設けられた切削用工具ユニットとを有することを特徴とする円筒部品の加工装置を提供する。
【0010】
また、請求項2の発明では、請求項1記載の円筒部品の加工装置において、固定フレームの脚は、その固定フレームの中心部を囲む位置に垂下して個々の伸縮により前記固定フレーム全体の水平レベルを調整し、かつ内部への水の侵入を防止する構造を有する複数のレベル調整脚であることを特徴とする円筒部品の加工装置を提供する。
【0011】
また、請求項3の発明では、請求項1記載の円筒部品の加工装置において、固定フレームは、その周縁部から放射状に突出して、先端部が円筒部品の内周面に当接することにより、その円筒部品に固定フレームを固定させる複数のジャッキを有することを特徴とする円筒部品の加工装置を提供する。
【0012】
また、請求項4の発明では、請求項1記載の円筒部品の加工装置において、旋回フレームの昇降軸駆動部、伸縮軸駆動部および工具ユニットは、固定フレーム上で旋回駆動機構により一体で旋回し、かつ電気計装ケーブルの接続部に捩れ防止用のスリップリングを有するとともに、内部への水の侵入を防止する構造を有することを特徴とする円筒部品の加工装置を提供する。
【0013】
また、請求項5の発明では、請求項4記載の円筒部品の加工装置において、昇降軸駆動部は伸縮軸駆動部および工具ユニットを搭載し、かつその工具ユニットの上下方向の位置調整を可能とする構成とされていることを特徴とする円筒部品の加工装置を提供する。
【0014】
また、請求項6の発明では、請求項4記載の円筒部品の加工装置において、伸縮軸駆動部は工具ユニットを搭載し、かつこの工具ユニットの半径方向の位置調整を可能とする構成とされていることを特徴とする円筒部品の加工装置を提供する。
【0015】
また、請求項7の発明では、請求項1から6までのいずれかに記載の円筒部品の加工装置において、工具ユニットは、円筒部品の周壁を上下に分断する切断加工用工具を有することを特徴とする円筒部品の加工装置を提供する。
【0016】
また、請求項8の発明では、請求項1から6までのいずれかに記載の円筒部品の加工装置において、工具ユニットは円筒部品の上端面を平坦に切削加工する端面加工用工具を有することを特徴とする円筒部品の加工装置を提供する。
【0017】
また、請求項9の発明では、請求項7または8記載の円筒部品の加工装置において、切断加工用工具または端面加工用工具は、ターレット機能を有する工具台を介して伸縮軸駆動部に自動的しに選択使用可能に取り付けられていることを特徴とする円筒部品の加工装置を提供する。
【0018】
また、請求項10の発明では、請求項1から9までのいずれかに記載の円筒部品の加工装置において、工具ユニットに付属させて、円筒部品の切削屑を回収する回収装置を設けたことを特徴とする円筒部品の加工装置を提供する。
【0019】
また、請求項11の発明では、請求項10記載の円筒部品の加工装置において、回収装置は切削屑を周囲の水と同時に回収するポンプと、切削屑を周囲の水から分離させるためのフィルタとを備えていることを特徴とする円筒部品の加工装置を提供する。
【0020】
また、請求項12の発明では、請求項1から11までのいずれかに記載の円筒部品の加工装置に加え、工具ユニットに平坦度測定装置を設け、この平坦度測定装置は円筒部品の切削面の表面高さ位置を測定する測定ヘッドと、この測定ヘッドを前記切削面に近接および離間させる測定ヘッド駆動機構とを備えたことを特徴とする円筒部品の加工装置を提供する。
【0021】
また、請求項13の発明では、請求項1から11までのいずれかに記載の円筒部品の加工装置に加え、工具ユニットに円筒部品の内径を測定する内径測定装置を設け、この内径測定装置は、前記円筒部品の内周面の位置を測定する測定ヘッドと、この測定ヘッドを前記円筒部品の内周面に近接および離間させる測定ヘッド駆動機構とを備えたことを特徴とする円筒部品の加工装置を提供する。
【0022】
また、請求項14の発明では、請求項1から13までのいずれかに記載の円筒部品の加工装置において、当該切断加工の対象となる円筒部品は原子炉の炉心シュラウドであり、その切断部位は前記炉心シュラウドの中間および前記炉心シュラウド下端の対シュラウドサポートシリンダ接続部位であることを特徴とする円筒部品の加工装置を提供する。
【0023】
また、請求項15の発明では、請求項1から13までのいずれかに記載の円筒部品の加工装置において、当該端面切断加工の対象となる円筒部品は、原子炉の炉心シュラウドを下方から支えるシュラウドサポートシリンダであることを特徴とする円筒部品の加工装置を提供する。
【0024】
また、請求項16の発明では、請求項14または15記載の円筒部品の加工装置において、固定フレームの脚を着座する部位は、炉底部から立ち上がり制御棒が引き抜かれた状態の制御棒駆動機構ハウジングであることを特徴とする円筒部品の加工装置を提供する。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る円筒部品の加工装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【0026】
本実施形態は、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に設けられる炉心シュラウドの交換に際し、その切断加工および炉心シュラウドを支持するためのシュラウドサポートシリンダの上端面切削加工を行うための装置に適用したものである。
【0027】
図1は本実施形態による円筒部品の加工装置の全体構成を示す正面図である。なお、この図1においては、炉心シュラウドの下端の対シュラウドサポートシリンダ接続部位またはシュラウドサポートシリンダの切断加工の状態を示している。
【0028】
この図1に示すように、原子炉圧力容器1の底部には、円筒部品であるシュラウドサポートシリンダ2が軸心を垂直にして固定設置されており、本実施形態では例えばこのシュラウドサポートシリンダ2の周壁を周方向に沿って連続的に切削加工する。なお、シュラウドサポートシリンダ2の下方には、多数の制御棒駆動機構ハウジング(CRDハウジング)3が立設してある。
【0029】
本実施形態の加工装置4は概略的に、シュラウドサポートシリンダ2内の下部に水平に固定設置される固定フレーム5と、この固定フレーム5に搭載され、シュラウドサポートシリンダ2の軸心と同一軸心上で回転駆動される旋回フレーム6とを備えている。
【0030】
固定フレーム5は周縁部から下方に延びる複数本、例えば3本の脚7,8を有し、このうちの1本の脚が固定用の基準脚7とされ、他の2本の脚がレベル調整可能なレベル調整脚8とされている。これらのレベル調整脚8によるレベル調整によって、固定フレーム5の水平度を設定できるようになっている。なお、これらの脚7,8の構成については、後に詳説する。
【0031】
また、図1に示すように、固定フレーム5には三次元的な水平度を検出するための、例えば電子的手段を有する構成の水準器9が防水構造として取り付けられている。
【0032】
そして、旋回フレーム6は、これと一体に旋回動作する昇降軸駆動部10と、伸縮軸駆動部11と、切削工具ユニット12とを有している。これらの構成についても後に詳説する。図1では、伸縮軸駆動部11と切削用工具ユニット12とがそれぞれ2組、180度反対側の向きに突出して配置された例を示してある。なお、これらの伸縮軸駆動部11と切断工具ユニット12とは、それぞれ各1組でもよく、また3組以上でもよい。
【0033】
また、固定フレーム5には、それぞれ先端部がシュラウドサポートシリンダ2の内周面に当接することにより、そのシュラウドサポートシリンダ2に固定フレーム5を固定させるための水圧式のラジアルジャッキ15が複数本(例えば8本)周方向に等間隔で放射状に取り付けられている。これにより、固定フレーム5は、シュラウドサポートシリンダ2の中心側に向って均等に圧接力を受け、安定した状態で固定される。なお、ラジアルジャッキ15の本数は、例えば4,6,8,10,12,18本等、任意に設定することができる。
【0034】
一方、旋回フレーム6は、昇降軸駆動部10、伸縮軸駆動部11および切削工具ユニット12を固定フレーム5に支持するための下部フレーム部材13を有するとともに、昇降軸駆動部等を旋回させるための旋回駆動機構14を有している。
【0035】
旋回駆動機構14は後述するように、昇降軸駆動部9、伸縮軸駆動部10および切削用工具ユニット12を一体で旋回できる構成となっている。即ち、切削用工具ユニット12は伸縮軸駆動部11に固定され、伸縮軸駆動部11は昇降軸駆動部10に固定され、昇降軸駆動部10は旋回駆動機構14に固定されている。
【0036】
また、固定フレーム5の中央下部には工具位置調整用の測定装置16が設けられ、固定フレーム5下部とCRDハウジング3上端との距離を測定できるようになっている。この測定装置16により、基準高さに対する固定フレーム5の上下方向のずれ量が検出され、そのずれ量を昇降軸駆動部10の移動による工具ユニット12の上下方向の位置調整で吸収するようになっている。
【0037】
図2〜図4は前述した固定フレーム5の脚の構成および作用を示している。このうち、図2および図3は基準脚7を示し、図4は調整脚8を示している。
【0038】
基準脚7は図2および図3に示すように、固定フレーム5の下端に設けられた支持穴31付きのシェル32とこれに係合する可動部材33とからなる自在継手状の連結部材34を有し、この連結部材34の可動部材33の下端にボルト35等により挿脱自在なスペーサ36を介し、脚本体部37を垂下させたものである。スペーサ36としては、各種上下厚さのものが具備される。
【0039】
脚本体部37は、垂直な筒状ケーシング38と、この筒状ケーシング38の下端に設けられたフランジ39と、このフランジ39に下向きに取付けられた油圧シリンダ40と、この油圧シリンダ40のロッド先端に形成された板状の押動子41とを有する。また、この脚本体部37は、フランジ39の下方に突出するコーン形のガイド42と、このガイド42に取付けられた一対の係止用フック43とを有する。
【0040】
各係止用フック43は同一高さ位置に設けられた軸44に回動自在に支持されており、一端が油圧シリンダ40の押動子41に係合し、他端がCRDハウジング3の内部上端に形成された段部45に係合する。そして、各フック43はスプリング46によってそれぞれ他端がCRDハウジング3の段部45との係合が外れる方向(図2の矢印a方向)に付勢されており、油圧シリンダ40の押動子41によって一端側が押下げ力を受けた場合に、図3に示すように、スプリング46の付勢力に抗して開き動作し、他端側をCRDハウジング3の段部45の下面に係合して上方への抜止め状態となるものである。この図3に示した状態により、固定フレーム5の中心位置における基準高さ位置が設定されている。なお、この基準高さの調整は、前述したスペーサ35の種類を変更することによって行え、これにより所定の基準位置設定がなされるものである。
【0041】
また、図1および図4に示すように、レベル調整脚8は、固定フレーム部材5から下方に突出した垂直な筒状ケース48と、この筒状ケース48の下端に連結された外筒49と、この外筒49内で昇降する内筒50とを有している。筒状ケース48と外筒49との接合部はOリング51でシールされ、さらに外筒49と内筒50とは防水シール52で水密にシールされている。
【0042】
筒状ケース48内にはモータ53および減速機54が設けられ、減速機54にはボールネジ55が連結されて外筒49の中心部に垂下している。このボールネジ55に、内筒50の上端に設けられれたナット56が螺合し、ボールネジ55の回転によってナット56を介して内筒50が昇降できるようになっている。なお、内筒50の外周面にはキー溝57が設けられ、外筒49から挿入したキー58をこのキー溝57に挿入することにより内筒50の回り止めがなされている。
【0043】
内筒50の下端には、CRDハウジング3への挿入用のコーン形のガイド59が設けられている。このガイド59は初め上方に配置しており、図4に矢印bで示したように、次第に下降する。そして、ガイド59がCRDハウジング3内に挿入され、そのガイド59の上端部に形成されたフランジ部60がCRDハウジング3の上端に当接する。この後、さらに円筒50を下降させれば、固定フレーム5は相対的に上昇し、高さレベルの調整が行える。なお、円筒50の下端部のフランジ部60には着座確認用のセンサ61が設けられており、このセンサ61によってCRDハウジング3への着座が確認され、その後の円筒50の下降量によってレベル調整量が確認できるものである。
【0044】
そして、複数のレベル調整脚8によってレベル調整を行い、水準器9によって固定フレーム5の水平度を確認する。なお、複数のレベル調整脚8でレベル調整する際に、基準脚7との間で応力が発生する可能性があるが、この応力は図3に示した連結部材34における支持穴31と可動部材33との自在継手的動作によって吸収することができる。
【0045】
以上の操作で固定フレーム5の水平度が出た後、各ラジアルジャッキ15の油圧シリンダを駆動して、各圧接子をシュラウドサポートシリンダ2の内周面にそれぞれ圧接させる。これにより、固定フレーム5をシュラウドサポートシリンダ2に固定設置することができる。
【0046】
図5は測定装置16の構成を示したものである。
【0047】
この測定装置16は、固定フレーム5の中心部から垂下した筒状のセンサ保持脚62と、このセンサ保持脚62の下端に取付けた下向きのセンサ63とを有している。また、このセンサ63が当接する部材として、CRDハウジング3の上端に予め固定できる基準ベース64を有している。
【0048】
即ち、この基準ベース64は中央位置に昇降動作できる固定用ボルト65と、CRDハウジング3内に挿入できるコーン形の挿入ガイド66とを有している。この挿入ガイド66に設けられた一対のフック67がスプリング68によって、それぞれ閉互いに対向する側に回動するように付勢されるとともに、前記の固定用ボルト64に係合して、スプリング68に抗して左右に開く方向に回動できるようになっている。
【0049】
基準ベース64を原子炉圧力容器1の中央のCRDハウジング3に挿入ガイド66を利用して挿入した後、固定用ボルト65を回転して下降させることにより、フック67がCRDハウジング3の内側に張り出して固定される。固定用ボルト65を解除した場合には、フック67がスプリング68により挿入ガイド66の内側へ収納される。
【0050】
センサ63は予め校正しておくことにより、CDRハウジング3に固定した基準ベース64の上面に当接する位置に基づいて固定フレーム5の高さを測定することができる。
【0051】
図6は防水構造の一例を示したものである。
【0052】
即ち、前記旋回駆動機構14、昇降軸駆動部10、伸縮軸駆動部11はそれぞれモータ等の駆動部分について外部からの水の侵入を防止する必要がある。
【0053】
そこで、この図6に示したように、モータ等を有する機器内部側と、水中となっている外部側との間に存する駆動軸71の貫通部に、防水構造を設けてある。
【0054】
この図6の例では、駆動軸71をベアリング72によって支持するハウジング73と、ベアリング72を保持するフランジ74との接合面にOリング75を設けるとともに、フランジ74と駆動軸71との間に内外二重構造の防水シール76を設けた構成になっている。
【0055】
これにより、モータ等の機器を有するハウジング73の内方には水が侵入しないようになっている。
【0056】
図7は、旋回フレーム6の旋回駆動機構14および昇降軸駆動部10を詳細に示している。
【0057】
この図7に示すように、旋回フレーム6の中心部に下部フレーム部材13から一体に立上る垂直円筒状の支柱部材81が設けられている。旋回駆動機構14は、この支柱部材81の周囲にベアリング82および防水シール83を介して同軸的に回転自在に支持された回転胴84と、この回転胴84の上端部に一体回転可能に連結されたフランジ部材85と、支柱部材81の上端部にブラケット86を介して取付けられた回転駆動用のモータ87と、このモータ87の出力軸に取付けた駆動ギヤ88と、フランジ部材85に取付けられている駆動ギヤ88と噛合する旋回用ギヤ89とを有する構成となっている。
【0058】
これにより、固定支持状態のモータ87の回転力が両ギヤ88,89を介して回転胴84に伝達され、この回転胴84およびフランジ部材85に取付けられる昇降軸駆動部10および切削工具ユニット12等が支柱部材81の周囲で水平回転できるようになっている。なお、フランジ部材85の周縁部にはモータ87を被覆保護する大径筒状のケース89aが一体回転可能に設けられている。
【0059】
このケース89aの上方には、図1に示すように、電気計装ケーブル221の接続部とし、捩り防止用のスリップリング222が設けられている。
【0060】
また、図7に示すように、昇降軸駆動部10は、回転胴84の外周面に上下方向に沿って摺動自在に嵌合された円筒状の昇降軸91と、フランジ部材85の上部に搭載された回転駆動用のモータ92および減速機93と、この減速機93の出力軸に連結されて垂下するボールネジ94と、昇降軸91にブラケット95を介して一体的に連結されボールネジ94に螺合する上下方向移動用のナット96とを有する構成となっている。なお、ボールネジ94およびナット96の外周側には、例えば1対のスライド可能な上下筒体等からなる上下方向に伸縮できる防水カバー97によって水密に被覆されている。また、減速機93の出力軸部分は、フランジ部材85に設けた防水シール98によってさらに封水されている。
【0061】
このような構成により、モータ92の回転力が減速機93を介してポールネジ94に伝達され、このボールネジ94の動作がナット96を介して昇降動作に変換され、昇降軸91の昇降動作が行われるものである。この昇降軸駆動部10に、切削工具ユニット12が取付けられ、高さレベルの調整が可能とされている。
【0062】
図8は、昇降軸駆動部10から水平に延びて工具ユニット12を支持する伸縮軸駆動部11を詳細に示したものである。なお、図8には伸縮軸駆動部11を一体だけ示しているが、例えば昇降軸駆動部10の径方向に対称配置で1対設けられるものである。
【0063】
この図8に示すように、伸縮軸駆動部11は、前記の昇降軸91から側方に突出した水平な筒状ケース101と、この筒状ケース101の先端に連結された外筒102と、この外筒102内で摺動する内筒103とを有している。筒状ケース101と外筒102との接合部はOリング103でシールされ、さらに外筒102と内筒103とは防水シール104で水密にシールされている。
【0064】
筒状ケース101内にはモータ105および減速機106が設けられ、減速機106にはボールネジ107が連結されて外筒102の中心部に延在している。このボールネジ107に、内筒103の基端に設けられれたナット108が螺合し、ボールネジ107の回転によってナット108を介して内筒103が水平方向で伸縮できるようになっている。なお、内筒103の外周面にはキー溝109が設けられ、外筒102から挿入したキー110をこのキー溝109に挿入することにより内筒102の回り止めがなされている。
【0065】
内筒103の先端には工具支持部材111が設けられ、下記の切断加工用工具等が連結されている。
【0066】
図9は、工具ユニット12の構成を詳細に示す側断面図であり、図10は切断状態を示す作用説明図としての側面図であり、図11は図10の平面図である。
【0067】
この工具ユニット12は、図6で示した複数のOリング75および防水シール76を適用して軸封したケース121内に複数のモータおよびギヤ等を配し、このケース121にターレット機能を有する工具台122を連結した構成となっている。
【0068】
即ち、ケース121上に工具台122が搭載されており、この工具台122の中央下部に突出した垂直円筒状の支軸123がベアリング124を介してケース121内の略中央部に回転自在に支持されている。この支軸123は、ケース121内の下側隅部に設けた工具交換用モータ125に、減速機126および1対のギヤ127,128を介して連結され、これにより工具台122を任意の回転角度位置で停止できるようになっている。
【0069】
工具台122には、例えば円盤形カッタ等からなる切断加工用工具129が支軸123の軸心回りに等間隔で例えば4組設けられ、工具交換用モータ125の駆動によって、自動選択的に各切断加工用工具129が加工位置(例えば図9の右側位置)まで回転移動できるようになっている。これにより工具交換が遠隔操作で自動的に行える。
【0070】
各切断加工用工具129は工具台122に垂直な軸130を介してそれぞれ支持されている。そして、この各軸130は、前述した円筒状の支軸123内に設けた工具回転用モータ131に、減速機132および大小のギヤ133,134を介して連結され、これにより切断加工用工具129がそれぞれ切断加工のための回転を行えるようになっている。
【0071】
なお、工具台122の工具部位、切断方向を除いて切断屑の回収装置135のカバー136で覆われている。
【0072】
このような構成の工具ユニット12は、前述した伸縮軸駆動部11によって原子炉圧力容器1内で径方向に移動することができるとともに、工具回転用モータ131によって切断加工用工具129を回転することができ、さらに旋回駆動機構14によって原子炉圧力容器1内の周方向に沿って工具台122を旋回させることでシュラウドサポートシリンダ2に沿う切断作用が行える。
【0073】
図10および図11は以上の構成による工具ユニット12でシュラウドサポートシリンダ2を切断している様子を概略的に示している。これらの図に示すように、切断加工用工具129がどの位置にあっても、回収装置135のカバー136がシュラウドサポートシリンダ2に当接し、カバー136の底部に設けた吸引口137を通して、切削屑を回収できるようになっている。
【0074】
また、図12は端面加工用工具138の例を示している。この端面加工用工具138は、図9に示した工具ユニット12と略同様の工具台139に設けられ、工具回転用モータ123によりかさ歯車140を介して水平軸に対して回転するようになっている。この端面加工用工具138は例えばシュラウドサポートシリンダ2の上端面に押圧することにより例えば開先形成用として切削することができるものである。他の構成については、図9に示したものと略同様であるから、図の対応部分に同一符号を付して説明を省略する。
【0075】
なお、図12に示した端面加工用工具138についても、工具交換用モータ125により複数の工具を有している工具台139を回転させて工具交換が行えるものである。
【0076】
図13は、切削屑の回収装置135の全体構成を示している。
【0077】
即ち、本実施形態では、工具ユニット12に付属して切削屑を収容するために、切削屑と周囲の水とを同時に回収するポンプ141と、切削屑を周囲の水から分離するためのフィルタ142とが備えられ、ホース143でカバー136の吸引口137に接続されている。なお、工具ユニット12は回転するため、ポンプ141へ接続されるホース143が捩れないように、スイベルシャフト144が途中に設けられている。また、フィルタ142内には切削屑が収納され、同時に吸引した周囲の水はフィルタ142から原子炉圧力容器1内に戻される。
【0078】
図14は切断および端面加工後に使用される平坦度測定装置200の構成を拡大して示している。
【0079】
この平坦度測定装置200は切削面の表面高さ位置を測定する測定ヘッド202と、この測定ヘッド202を切削面に近接および離間させる測定ヘッド駆動機構203とを備えている。駆動機構203は例えば油圧シリンダ204と、この油圧シリンダ204に連結された可動フレーム205とを有する。可動フレーム205は軸206を介して旋回フレーム6に回動可能とされており、図14の実線および破線で示す各位置まで回動することができる。旋回フレーム12には、可動フレーム205を各位置で停止させるためのストッパ207,208が設けてある。
【0080】
測定ヘッド202は、可動フレーム205の先端に設けられ、一対の高さ測定用センサ209を有し、これらの測定用センサ209はシュラウドサポートシリンダ2の上端面に接触して周方向全体に亘る平坦度を検出することができる。
【0081】
また、図15は、シュラウドサポートシリンダ2の内径の変化を測定する内径測定装置210を示している。
【0082】
シュラウドサポートシリンダ2は原子炉運転時の高熱等によって変形する可能性がある。この変形によってシュラウドサポートシリンダ2の径が変化した状態では平坦度測定等に影響を与える可能性がある。
【0083】
そこで、本実施形態では、測定ヘッド211と、この測定ヘッド211を駆動する測定ヘッド駆動機構212とを有する内径測定装置210を設けている。
【0084】
測定ヘッド211はダイヤルゲージ213を有し、このダイヤルゲージ213はゲージスタンド214を横移動させる油圧シリンダ215およびストッパ216を有する構成となっている。このヘッド駆動機構212が取付台217を介して旋回フレーム6に取付けられている。
【0085】
なお、図1中、220は作業等監視用のカメラであり、このカメラ220からの画像情報に基づいて、図示しないオペレーションフロア上の操作室での遠隔操作が可能となる。
【0086】
次に作用を説明する。
【0087】
まず、装置全体を原子炉圧力容器1内に吊り込む。次に、固定フレーム5の基準脚7と、レベル調整脚8と、レベルを確認する電子式の水準器9とを用いて水平度を出し、その後シュラウドサポートシリンダ2の内面に8本のラジアルジャッキ15で固定する。
【0088】
この状態で固定フレーム5の中央下部に設けられた工具位置調整用の測定装置16により固定フレーム5の下部とCRDハウジング3上端との距離を測定し、基準高さに対してずれた量を昇降軸駆動部10を移動させて工具ユニット12の上下方向の位置を調整する。
【0089】
次に工具ユニット12の切断加工用工具129を回転させながら、伸縮軸駆動部11により工具ユニット12を外側に送り込み、さらに旋回駆動機構14により工具ユニット12と伸縮軸駆動部11を回転させてシュラウドサポートシリンダ2を切断していく。
【0090】
切断中に発生する切削屑は回収装置135により周囲の水と同時にポンプ141により回収され、切削屑はフィルタ142内に、周囲の水は原子炉に戻される。
【0091】
以上の実施形態によれば、装置の据付が遠隔操作により容易に、かつ水平度を確保して行える。また、旋回フレーム6の旋回動作により、切断加工、切削加工等が高精度で行える。特にシュラウドサポートシリンダ2の切断加工が良好に行えるとともに、端面加工用工具等の併設により炉心シュラウドの端面加工等にも選択利用することができる。
【0092】
また、切削屑等の回収も確実に行え、放射化された物体の飛散防止が有効的に図れる。
【0093】
このように、放射化された原子炉圧力容器1内で、遠隔作業により、かつ水中作業により切断等を行う必要のある場合、本実施形態の構成によれば、現地専用の加工装置として大形であるにも拘らず、十分な防水性と剛性とを確保して、安全かつ効率よく作業が行えるようになるという多大な利点を得ることができるものである。
【0094】
なお、前記実施形態では本発明に係る加工装置によってシュラウドサポートシリンダを切断または端面加工する場合について説明したが、本発明に係る加工装置は炉心シュラウドの中間高さ位置、または炉心シュラウドとシュラウドサポートシリンダとの接続部位等の加工についても適用することができる。炉心シュラウドの中間高さ位置の切断加工に際しては、固定フレームの脚構造を炉心シュラウドの内周面に突出する部材等に支持させるように変更等すればよい。
【0095】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、炉心シュラウドやサポシュラウドサポートシリンダのような円筒部品の切断や端面加工を現地にて、遠隔作業により、自動的に、かつ能率よく、しかも高精度で、容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る円筒部品の加工装置の一実施形態を示すもので、全体構成を示す図。
【図2】前記実施形態における基準脚の構成を示す拡大図。
【図3】図2と動作状態を異ならせた図。
【図4】前記実施形態におけるレベル調整脚の構成を示す拡大図。
【図5】前記実施形態における固定フレームの高さを測定する装置の構成を示す拡大図。
【図6】駆動部の防水構造を示す拡大図。
【図7】前記実施形態における旋回駆動機構等を示す断面図。
【図8】前記実施形態における伸縮軸駆動部を示す断面図。
【図9】前記実施形態における工具ユニットの構成を示す拡大図。
【図10】前記実施形態における工具ユニットと回収装置の構成を示す説明図。
【図11】図8の平面図。
【図12】前記実施形態における端面加工用工具の構成を示す拡大図。
【図13】前記実施形態における回収装置の構成を示す図。
【図14】前記実施形態における平坦度測定装置の構成を示す拡大図。
【図15】前記実施形態における内径測定装置の構成を示す拡大図。
【符号の説明】
1 原子炉圧力容器
2 シュラウドサポートシリンダ
3 制御棒駆動機構ハウジング(CRDハウジング)
4 加工装置
5 固定フレーム
6 旋回フレーム
7 基準脚
8 レベル調整脚
9 水準器
10 昇降軸駆動部
11 伸縮軸駆動部
12 切削用工具ユニット
13 下部フレーム部材
14 旋回駆動機構
15 ラジアルジャッキ
16 測定装置
31 支持穴
32 シェル
33 可動部材
34 連結部材
35 ボルト
36 スペーサ
37 脚本体部
38 筒状ケーシング
39 フランジ
40 油圧シリンダ
41 押動子
42 ガイド
43 係止用フック
44 軸
45 段部
46 スプリング
48 筒状ケース
49 外筒
50 内筒
51 Oリング
52 防水シール
53 モータ
54 減速機
55 ボールネジ
56 ナット
57 キー溝
58 キー
59 ガイド
60 フランジ部
61 センサ
62 センサ保持脚
63 センサ
64 基準ベース
65 固定用ボルト
66 挿入ガイド
67 フック
68 スプリング
71 駆動軸
72 ベアリング
73 ハウジング
74 フランジ
75 Oリング
76 防水シール
81 支柱部材
82 ベアリング
83 防水シール
84 回転胴
85 フランジ部材
86 ブラケット
87 モータ
88 駆動ギヤ
89 旋回用ギヤ
91 昇降軸
92 モータ
93 減速機
94 ボールネジ
95 ブラケット
96 ナット
97 防水カバー
98 防水シール
101 筒状ケース
102 外筒
103 Oリング
104 防水シール
105 モータ
106 減速機
107 ボールネジ
108 ナット
109 キー溝
110 キー
111 工具支持部材
121 ケース
122 工具台
123 支軸
124 ベアリング
125 工具交換用モータ
126 減速機
127,128 ギヤ
129 切断加工用工具
130 軸
131 工具回転用モータ
132 減速機
133,134 ギヤ
135 切断屑回収装置
136 カバー
137 吸引口
138 端面加工用工具
139 工具台
140 かさ歯車
141 ポンプ
142 フィルタ
143 ホース
144 スイベルシャフト
200 平坦度測定装置
202 測定ヘッド
203 測定ヘッド駆動機構
204 油圧シリンダ
205 可動フレーム
206 軸
207,208 ストッパ
209 測定用センサ
210 内径測定装置
211 測定ヘッド
212 測定ヘッド駆動機構
213 ダイヤルゲージ
214 ゲージスタンド
215 油圧シリンダ
216 ストッパ
217 取付台
220 カメラ
221 電気計装ケーブル
222 スリップリング

Claims (16)

  1. 軸心を垂直にして固定設置される円筒部品の周壁を周方向に沿って水中で連続的に切削加工するための円筒部品の加工装置であって、前記円筒部品内の下部に水平に固定設置される固定フレームと、この固定フレームに搭載され、前記円筒部品の軸心と同一軸心上で回転駆動される旋回フレームとを備え、前記固定フレームはレベル調整が可能な複数本の脚を有し、これらの脚によるレベル調整で水平度を設定できる構成とされる一方、前記旋回フレームはこれと一体に旋回動作する昇降軸駆動部と、この昇降軸駆動部に設けられ横方向への伸縮動作を行う伸縮軸駆動部と、この伸縮軸駆動部に設けられた切削用工具ユニットとを有することを特徴とする円筒部品の加工装置。
  2. 請求項1記載の円筒部品の加工装置において、固定フレームの脚は、その固定フレームの中心部を囲む位置に垂下して個々の伸縮により前記固定フレーム全体の水平レベルを調整し、かつ内部への水の侵入を防止する構造を有する複数のレベル調整脚であることを特徴とする円筒部品の加工装置。
  3. 請求項1記載の円筒部品の加工装置において、固定フレームは、その周縁部から放射状に突出して、先端部が円筒部品の内周面に当接することにより、その円筒部品に固定フレームを固定させる複数のジャッキを有することを特徴とする円筒部品の加工装置。
  4. 請求項1記載の円筒部品の加工装置において、旋回フレームの昇降軸駆動部、伸縮軸駆動部および工具ユニットは、固定フレーム上で旋回駆動機構により一体で旋回し、かつ電気計装ケーブルの接続部に捩れ防止用のスリップリングを有するとともに、内部への水の侵入を防止する構造を有することを特徴とする円筒部品の加工装置。
  5. 請求項4記載の円筒部品の加工装置において、昇降軸駆動部は伸縮軸駆動部および工具ユニットを搭載し、かつその工具ユニットの上下方向の位置調整を可能とする構成とされていることを特徴とする円筒部品の加工装置。
  6. 請求項4記載の円筒部品の加工装置において、伸縮軸駆動部は工具ユニットを搭載し、かつこの工具ユニットの半径方向の位置調整を可能とする構成とされていることを特徴とする円筒部品の加工装置。
  7. 請求項1から6までのいずれかに記載の円筒部品の加工装置において、工具ユニットは、円筒部品の周壁を上下に分断する切断加工用工具を有することを特徴とする円筒部品の加工装置。
  8. 請求項1から6までのいずれかに記載の円筒部品の加工装置において、工具ユニットは円筒部品の上端面を平坦に切削加工する端面加工用工具を有することを特徴とする円筒部品の加工装置。
  9. 請求項7または8記載の円筒部品の加工装置において、切断加工用工具または端面加工用工具は、ターレット機能を有する工具台を介して伸縮軸駆動部に自動的しに選択使用可能に取り付けられていることを特徴とする円筒部品の加工装置。
  10. 請求項1から9までのいずれかに記載の円筒部品の加工装置において、工具ユニットに付属させて、円筒部品の切削屑を回収する回収装置を設けたことを特徴とする円筒部品の加工装置。
  11. 請求項10記載の円筒部品の加工装置において、回収装置は切削屑を周囲の水と同時に回収するポンプと、切削屑を周囲の水から分離させるためのフィルタとを備えていることを特徴とする円筒部品の加工装置。
  12. 請求項1から11までのいずれかに記載の円筒部品の加工装置に加え、工具ユニットに平坦度測定装置を設け、この平坦度測定装置は円筒部品の切削面の表面高さ位置を測定する測定ヘッドと、この測定ヘッドを前記切削面に近接および離間させる測定ヘッド駆動機構とを備えたことを特徴とする円筒部品の加工装置。
  13. 請求項1から11までのいずれかに記載の円筒部品の加工装置に加え、工具ユニットに円筒部品の内径を測定する内径測定装置を設け、この内径測定装置は、前記円筒部品の内周面の位置を測定する測定ヘッドと、この測定ヘッドを前記円筒部品の内周面に近接および離間させる測定ヘッド駆動機構とを備えたことを特徴とする円筒部品の加工装置。
  14. 請求項1から13までのいずれかに記載の円筒部品の加工装置において、当該切断加工の対象となる円筒部品は原子炉の炉心シュラウドであり、その切断部位は前記炉心シュラウドの中間および前記炉心シュラウド下端の対シュラウドサポートシリンダ接続部位であることを特徴とする円筒部品の加工装置。
  15. 請求項1から13までのいずれかに記載の円筒部品の加工装置において、当該端面切断加工の対象となる円筒部品は、原子炉の炉心シュラウドを下方から支えるシュラウドサポートシリンダであることを特徴とする円筒部品の加工装置。
  16. 請求項14または15記載の円筒部品の加工装置において、固定フレームの脚を着座する部位は、炉底部から立ち上がり制御棒が引き抜かれた状態の制御棒駆動機構ハウジングであることを特徴とする円筒部品の加工装置。
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