JP5427886B2 - 搬送及び分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、搬送面と背面を備え、少なくとも２つの方向転換プーリによって案内される、搬送面から突き出した複数のプッシング部材が配置されている搬送ベルトを含む搬送装置に関するものである。本発明は、こうした搬送装置を含み、群をなして送られる物体を分離するための分離装置に関するものでもある。

原子力発電所の運転に必要な核燃料は、通常は、ほぼ円筒形状のいわゆるペレットまたはタブレットの形態で供給される。例えば、濃縮酸化ウランから構成されるこうした燃料ペレットを燃料棒被覆管に挿入して、炉心内に配置する前に、通常は、個々のペレットの徹底した検査が実施される。このため、燃料ペレットは、自動検査装置の検査ラインに送られるのが望ましい。その寸法、品質、または、他の物理的性質が指定の要件を満たさない燃料ペレットは、不良品として処理され、分別されることになる。

通常、燃料ペレットは、密着した縦列または束の形態の群をなして検査装置に送られるが、検査ラインに搬入する前に分離しなければならない。これは、例えば、その（外側の）搬送面にできれば一様な間隔で配置された複数のプッシング部材、具体的には、プッシングピンを含む２つの方向転換プーリによって案内される循環搬送ベルト（「エンドレスベルト」）を用いて実施される。ペレットの縦列は、一方の方向転換プーリの領域内の搬送ベルトまで送られ、送り速度、搬送ベルトの循環速度、及び、ピン間の間隔を適切に調整して、プッシングピン間に挿入され、その結果分離されることになる。

こうした分離装置は、先行技術文献によって既知のところである（例えば特許文献１参照）。それによれば、プッシングピンがフラットナットを用いて搬送ベルトにねじ留めされる。動作中、この分離プロセスは時々支障を来たし、搬送ベルトを減速させるか、または停止させることが必要になり、場合によっては手動による修正介入が必要になる。これは、全体的な処理速度が低下し、オペレータは、手動介入によって増大する放射線に曝される可能性が増大する。

西独国特許出願公開第４１２４２７８Ａ１号明細書

従って、本発明の目的は、上述のタイプの搬送装置、並びに、同時に、高い処理速度で群をなして送られる物体のとりわけ確実で支障のない分離を可能にする搬送装置を含む分離装置を提供することにある。

この課題は、本発明に従って、各プッシング部材と背面に配置された送り部材を結合することによって解決されるが、前記送り部材には、搬送ベルトから外方に向いた滑り面が含まれており、搬送装置には、方向転換プーリ間にある搬送ベルトの少なくとも１つの部分区域に配置された送り部材のための案内面を備えるガイドレールが含まれていて、滑り面と案内面は、各送り部材の滑り面がガイドレールの案内面上を滑ることができるように相補形状をしている。

各送り部材には、搬送ベルトと向かい合った転動面が含まれ、方向転換プーリの少なくとも１つには、搬送ベルトの動作中、搬送ベルトを通過する送り部材を受けて、案内するためにその外周に形成されたリング溝が含まれているのが望ましい。転動面は湾曲し、滑り面はほぼフラットであることが望ましい。

本発明は、これまで知られている発電所の運転中に生じる問題が、どの場合であれ、プッシング部材またはプッシングピンが搬送ベルトに対して一様なアライメントがとれず、とりわけ、搬送ベルトの移動方向に対して、前方または後方に傾斜するという事実に、起因することがあるという知識に基づいている。それは、プッシングピンの自由端間の距離が、搬送ベルトに固定されたプッシングピンのベースピースが規則的に配置されているにもかかわらず、わずかに変動する可能性があることを表わしている。しかしながら、例えば毎秒１０個の燃料ペレットといった比較的高めの送り速度において、こうしたわずかな狂いでさえ、準連続分離プロセスに支障を来す影響を及ぼす可能性がある。

これを回避するため、現在は、できるだけ規則的な、なるべくなら搬送ベルトの移動面に対して垂直なプッシング部材のアライメントがとられている。このため、各プッシング部材は、できれば搬送ベルトの凹部を貫通する結合部品によって、搬送ベルトの動作中、（内側の）背面に配置されているそれに対して割り当てられたガイドレールに滑り込んで、ガイドレールに沿って滑動し、それによって案内されるように設計された送り装置に結合される。結合部材及び／または送り部材は、プッシング部材の一体部品とすることもできるし、あるいは、対応する結合部材によって互いに強固に結合される独立した部品とすることも可能である。送り部材は、その搬送ベルトから遠い側に、ガイドレールの割り当てられた滑り面によって支持されて、移動時にはガイドレールの滑り面を滑動するフラットな滑り面を備え、従って、ガイドレールに領域内において、送り部材の自動アライメントおよびプッシング部材の自動アライメントが保証される。

さらに、搬送ベルトから好適に垂直方向に突き出した正規の位置において、また、搬送ベルトの転換点においてもプッシング部材 すなわちプッシングピンのセンタリングが施される。このため、各方向転換プーリには、その外周すなわち搬送ベルトの移動面に形成された循環凹部またはリング溝が含まれている。このリング溝は、一方では、方向転換プーリを通過する送り部材の動きに支障がないようにするのに役立つ。もう一方では、このリング溝は、環状に湾曲したガイドレールのように、とりわけやはり方向転換プーリの領域において、送り部材を案内し、そのアライメントをとって、それぞれの送り部材に結合されたプッシング部材が、方向転換プーリを通過する間、必ず好適に半径方向の外側に向くようにする。

特に目的にかなった実施形態の１つでは、各送り部材が、搬送ベルトの回転面に対して平行に向けられた弓形の形状をなす２つの表面を備えている。２つの弓形の弦部分は、搬送ベルトから遠い側のフラットな滑り面を介して互いに結合されている。弓形の円弧部分は、搬送ベルトと向かい合って、その少なくとも頂部領域が搬送ベルトに接触する湾曲転動面を介して互いに結合されている。各弓形を形成する円弧の半径が、方向転換プーリの少なくとも１つ、できれば全ての方向転換プーリの外半径とほぼ同じであると有利である。便宜上、各弓形を形成する弓形の高さは、方向転換プーリの少なくとも１つ、できれば全ての方向転換プーリのリング溝の深さとほぼ同じである。好ましくは、全ての送り部材の外形及び外法寸法はほぼ同じである。従って、好ましくは、搬送ベルトのための方向転換プーリのリング溝の外半径及び深さもほぼ同じである。最も単純な変形態様の場合、２つの方向転換プーリを設けて、それぞれ、それがなければ真っ直ぐに延びる搬送ベルトの方向を１８０°変えることが可能である。しかしながら、代替案として、３つ以上の方向転換プーリで搬送ベルトを案内することも可能である。さらに、方向転換を生じない単なる支持プーリを設けることも可能である。

送り部材及び方向転換プーリの上述の形状寸法によって、方向転換プーリに沿った移動中、各送り部材が、いかなる場所でも、いかなる時にも方向転換プーリの外半径を越えて突き出すことがなく、同時に、その滑り面の中心が、方向転換プーリの割り当てられた陥没案内面に必ず接触するという利点が得られる。こうして、好適な棒形状のプッシング部材は、常に搬送ベルトに対して垂直になるようにアライメントがとれる。さらに、搬送ベルトは、その場合、「膨らみ」を生じることなく正確な円弧状に各方向転換プーリを包囲する。こうして、（とりわけ、方向転換プーリが搬送ベルト用の駆動ローラの働きをする場合）不連続な動力伝達に起因する望ましくない縦振動を生じる可能性のある、いわゆる多角形効果が回避される。

さらに、送り部材の幅及び方向転換プーリのリング溝の幅は、側方にも案内されるように調整されると好都合である。

有利な実施形態の１つでは、好適に駆動される方向転換プーリから搬送ベルトへのスリップのない確実な伝動が、好ましくは形状ロック式に実現されるように、搬送ベルトの相補形歯列に係合する歯が各方向転換プーリに配置される。

この搬送装置は、群をなして供給される物体、とりわけ原子力発電所用の燃料ペレットを分離するための分離装置の構成部品であり、分離される物体の供給装置は、方向転換プーリのうちの１つプーリの領域内、とりわけ、１８０°方向転換プーリの領域内に設けられているのが好ましい。

分離された物体の排出または放出は、搬送ベルトの方向転換点の近くで行われ、方向転換の角度が５°〜４０°の範囲内、とりわけ５°〜１０°の範囲内で生じるのが好ましい。

例えば、排出点は、（搬送方向に見て）搬送ベルトが水平位置から斜め下方に傾斜した向きに方向転換するまたは「曲がる」点のすぐ後方に配置することが可能である。分離される物体が水平方向に適正に案内され、その後、プッシング部材が方向転換プーリ上に降ろされて、自動的に分離された物体の下に「見えなくなり」、その結果、物体が放出されることになる。方向転換が上述の角度範囲内でしか行われず、完全な１８０°の方向転換が行われないという事実によって、プッシング部材は排出点における回転速度が比較的低くなり、その放出が容易になる。

本発明によって得られる利点は、関連するレールで案内される「スライドブロック」を利用してプッシング部材を循環搬送ベルトに対して適切に案内することによって、いかなる場所でも、いかなる時にも、とりわけ方向転換点においても、全く規定通りに、望ましくは搬送ベルトに対して垂直となるようにプッシング部材のアライメントがとれることになるという点にある。これによって、比較的高い搬送速度であっても、搬送ベルトへの／からの物体のとりわけ確実な供給及び回収が可能になる。

本発明の典型的な実施形態の１つが、図面を用いて詳細に説明される。

燃料ペレット用の分離装置の部分断面透視図（詳細図）である。 図１による分離装置における搬送ベルトの方向転換プーリの断面図である。 燃料ペレット用の分離装置のもう１つの透視図である。

全ての図において、同じ部分には同じ参照番号が付けられている。

図１に透視図で示された分離装置２は、縦列または束のように群をなして供給される、例えば酸化ウランのような核分裂性物質製の燃料ペレット４を分離して、順次搬送するのに役立つ。

分離装置２には、２つの方向転換プーリ８によって案内される搬送ベルト１０を備えた搬送装置６が含まれている。図１にはその一方だけが示されている２つの方向転換プーリ８のそれぞれは、「エンドレス」循環搬送ベルト１０の方向を１８０°変える。搬送ベルト１０は、方向転換プーリ８と向かい合った内側の背面１２と、外側の搬送面１４を備えている。図１に示す方向転換プーリ８は搬送ベルト１０の駆動ローラと同時に設計され、シャフト１６を用いて、電気モータと、場合によっては伝動装置を含む駆動装置（図示せず）に結合されている。方向転換プーリ８の回転運動をできるだけスリップのないようにして搬送ベルト１０の前進運動に有効に変換するため、方向転換プーリ８には、同じ向きの中央シャフトピース１８を介して結合された２つの軸方向に間隔をあけて配置された歯車２０が含まれており、搬送ベルト１０の背面１２にある対応する歯列２４に係合する歯２２がその外周に配置されている。こうして、動力及び動きの確実な伝達が実現される。典型的な実施形態において、搬送ベルト１０（リンクで連結されたチェーンと同様の）は、それぞれ、背面１２に溝が付けられて歯列２４を形成する、互いに曲げやすく結合された複数のリンク２６または強化プラスチック製歯付きベルトから構成される。ここでは、図示しない第２の方向転換プーリは、図１に見られる方向転換プーリ８と同様の構造をしているが、それ自体の駆動装置がない単純なローラとして設計されている。

搬送ベルト１０は、矢印で表示の水平に向けられた搬送方向２８に燃料ペレット４を搬送するように設計されている。発電所の運転中、左側から来る縦列をなすように束ねられた円筒状燃料ペレット４が、方向転換プーリ８の上方に配置された供給領域または供給装置３０において図１の搬送ベルト１０に供給される。燃料ペレット４の動きの自由度は、案内装置（不図示）を用いて、搬送ベルト１０の上方で、搬送方向２８（すなわち、この場合は左から右）において搬送ベルトの長手配向に対して平行にしか移動することができないように制限されるが、この軌道３２が一点鎖線で表示されている。燃料ペレット４の分離並びにそれに続く搬送は、搬送ベルト１０に一定の間隔で固定され、そこから外側に突き出したプッシング部材３４、とりわけプッシングピンによって実施される。分離は、搬送ベルトの送り速度及び循環速度を適正に調整して転換プーリ８のまわりを循環運動することにより、個々の燃料ペレット４間に割り込むプッシング部材３４によって、方向転換プーリ８の領域内で実施される。次に、こうして分離された燃料ペレット４は、プッシング部材３４によって搬送方向２８に押しやられ、その結果、右に搬送されて、例えば、関連する画像処理システムが設けられた、ここでは図示しない検査セクションに達する。

搬送装置６は、搬送ベルト１０の循環速度が高い場合でも、燃料ペレット４を特に確実に分離するように設計されている。このため、プッシング部材３４は、搬送ベルト１０に対し垂直方向を向くように自動的にアライメントがとれ、とりわけ搬送方向２８にまたはその逆方向に傾くことができないように、搬送ベルト１０に固定されている。このため、各プッシング部材３４は、搬送ベルト１０の対応する凹所を貫通し、結合部品３６を用いて背面１２に配置された送り部材３８にしっかりと結合されている（例えば、ねじ留めされている）。反対側すなわち搬送面１４において、搬送ベルト１０上にある拡大されたベース４０によってプッシング部材３４の補助的な支持が施される。搬送ベルト１０の循環中、各送り部材３８はそれに適応させた案内装置に滑り込み、このいわゆるスライドブロックまたはスライドシュー案内装置によって、送り部材３８の、ひいてはそれに結合されたプッシング部材３４についても、自動アライメント及びセンタリングが施されるようになっている。

例えば図２の図面によってもはっきりとわかるように、詳述すると、各送り部材３８には、弓形４４の形状をなす２つの表面４２が含まれており、これらは互いに平行で、且つ、搬送方向２８に対して平行である。２つの弓形４４の円弧４６は、搬送ベルト１０と向かい合った湾曲形状の転動面４８によって互いに結合されている。２つの弓形４４の弦５０は、フラットな滑り面５２によって互いに結合されており、この滑り面５２は、内側で搬送ベルト１０から遠い側に面している。プッシング部材３４の結合部品３６は、送り部材３８の中央に形成された凹所を貫通して、それに固定され（例えばねじ留めされ）、搬送ベルト１０が真っ直ぐな非湾曲配向にある場合、送り部材３８の頂部５６が搬送ベルト１０に接触するようになっている。搬送ベルト１０は、方向転換プーリ８の作用によって曲がると、搬送ベルト１０上を転動する送り部材３８の転動面４８（従って、本書では「転動面」と称する）に完全にまたは部分的に沿うことが可能になる。従って、各送り部材３８は、全体として弓形４４の平行変位によって生じる（完全な円筒に基づく）シリンダのセグメントの形状を備えており、転動面４８はシリンダのエンベロープの対応部分を表わす。

２つの方向転換プーリ８間に位置する搬送ベルト１０の直線セクションにおいて、各プッシング部材３４は、それに結合されて、図１に概略だけが断面図で示された直線状ガイドレール５８に滑り込む送り部材３８によってアライメントがとられる。ガイドレール５８は、搬送ベルト１０の背面１２に配置されており、２つの側方案内面６０並びに内側案内面６２を備えている。その寸法は、案内されている間、各送り部材３８の表面４２がガイドレール５８の側方案内面６０に沿って滑動することができるように選択されている。従って、送り部材３８のフラットな滑り面５２は、ガイドレール５８の内側案内面６２上を滑動することになる。送り部材３８の滑り面５２はガイドレール５８の内側案内面６２上に水平に載っていて、傾斜できないので、いかなる場合にも、ガイドレール５８が設けられたセクションの領域内において、搬送ベルト１０に対して垂直な各プッシング部材３４のアライメントが保証される。

さらに、各送り部材３８の対応する案内及び搬送ベルトに対して垂直なプッシング部材３４のアライメントが、方向転換プーリ８の領域においても施される。このため、方向転換プーリ８には、搬送ベルト１０と接触している２つの歯車２０間に一定の深さの外周リング溝６４が含まれている。リング溝６４は、各送り部材３８が方向転換プーリを通過する間、各送り部材３８を受けて、案内する働きをする。例示のため、またよりはっきりと見えるようにするため、対応する領域は、図１において部分的に断面図でまたは透過的に描かれている。

さらに、その幾何学的関係が、細部が示されていない図２の略断面図においてはっきりと認識可能であり、各弓形４４を特徴付ける半径は、方向転換プーリ８の外半径Ｒすなわち２つの歯車２０の（同じ）半径と同じである。各弓形４４を特徴付ける弓形の高さｈすなわち頂部５６と弦５０との間の距離は、リング溝６４の深さＴと同じである。従って、搬送ベルト１０は、歯車２０の半径（＝方向転換プーリ８の外半径Ｒ）によって決まる方向転換プーリ８の外側輪郭をたどる。中心軸６６のまわりを回る間、送り部材３８は、リング溝６４に嵌って搬送される。より正確に云うと、これは、送り部材がいかなる場所でも歯車２０の半径Ｒを越えて突き出さないように、同時に、滑り面５２が中心で支持面６８すなわち２つの歯車２０の間に位置するシャフトピース１８の外周に接触するように実施される。湾曲部を通過する間、好適にピンと張った搬送ベルト１０が転動面４８の全延長上にあるので、送り部材３８は、その移動のこの部分的区域においてもその頂部５６を中心とした傾きに抗して固定される。従って、プッシング部材３４は（中心軸６６から見て）必ず正確に半径方向の外側に突き出すことになる。

要するに、プッシング部材３４は、真っ直ぐに搬送される間と搬送ベルト１０の方向転換点の両方において正確に案内され、アライメントをとられるので、燃料ペレット４は、方向転換点において特別確実に放出され、分離されるということができる。例えば、後続の自動検査装置を選択するために、この領域における部材の位置を調べることにより、とりわけ信頼性の高い値が供給されることになる。

図３には、分離装置２の供給側とは逆の排出端が示されている（ここでは、燃料ペレット４は右から左に搬送される）。分離された燃料ペレット４の排出または放出を容易にするため、排出点７０の手前で、搬送ベルト１０、ひいてはプッシング部材３４も下げるように定められている。このため、搬送ベルト１０は方向転換点７２において、それまでの水平配向から斜め下方に傾斜した方向に方向転換にされる。方向転換角αは、この例では１５°である。こうして、プッシング部材３４は、水平方向に案内される燃料ペレット４の下に位置する方向転換点７２の下方へ自動的に下げられ、その結果、燃料ペレットが放出される。搬送ベルト１０の方向が１６５°転換される後続する方向転換プーリ８の領域とは違って、方向転換点７２におけるプッシング部材３４の回転速度は比較的低く、そのため燃料ペレット４の放出が容易になる。方向転換点７２における方向転換は、典型的な実施形態の場合、同時に上述のようにプッシング部材３４の送り部材３８用ガイドレールとしても機能するその搬送ベルト１０と向かい合う側に対応する溝が付けられた成形部品７４によって実施され、搬送ベルト１０は、成形部品７４の支持面７６上を滑動する。代わりに、方向転換のために端部側に配置された方向転換プーリ８と同様の方向転換プーリをこの場所に設けることも可能である。

特定の実施形態について詳述してきたが、当業者には明らかなように、開示された教示全体に鑑みて、細部に対するさまざまな修正及び変更を施すことが可能である。従って、開示の特定の実施形態は、例証だけを意図したものであって、付属の特許請求の範囲の全広さ及びそのありとあらゆる同等物が示されるべき本書の記述範囲に関して制限するものではない。

２ 分離装置
４ 燃料ペレット
６ 搬送装置
８ 方向転換プーリ
１０ 搬送ベルト
１２ 背面
１４ 搬送面
１６ シャフト
１８ シャフトピース
２０ 歯車
２２ 歯
２４ 歯列
２６ リンク
２８ 搬送方向
３０ 供給装置
３２ 軌道
３４ プッシング部材
３６ 結合部品
３８ 送り部材
４０ ベース
４２ 表面
４４ 弓形
４６ 円弧
４８ 転動面
５０ 弦
５２ 滑り面
５６ 頂部
５８ ガイドレール
６０ 側方案内面
６２ 案内面
６４ リング溝
６６ 中心軸
６８ 支持面
７０ 排出点
７２ 方向転換点
７４ 成形部品
７６ 支持面
α 方向転換角
ｈ 弓形の高さ
Ｒ 外半径
Ｔ 深さ

Claims (9)

1. 搬送装置（６）であって、搬送面（１４）と背面（１２）を備え、
   少なくとも２つの方向転換プーリ（８）によって案内される搬送ベルト（１０）を含み、
   その搬送ベルト（１０）には前記搬送面（１４）から突き出した複数のプッシング部材（３４）が配置されており、
   各プッシング部材（３４）が、背面（１２）に配置された送り部材（３８）に結合されていることと、
   前記送り部材（３８）に、前記搬送ベルト（１０）から外方に向いた滑り面（５２）が含まれることと、
   前記搬送装置（６）に、前記方向転換プーリ（８）間にある前記搬送ベルト（１０）の少なくとも１つの部分区域に配置された前記送り部材（３８）用の案内面（６２）を備えるガイドレール（５８）が含まれることと、
   前記滑り面（５２）と前記案内面（６２）は、各送り部材（３８）の前記滑り面（５２）が前記ガイドレール（５８）の前記案内面（６２）上を滑ることができるように相補形状をしていることと、
   各送り部材（３８）に、前記搬送ベルト（１０）に向かい合った転動面（４８）が含まれることと、前記方向転換プーリ（８）の少なくとも１つに、前記搬送ベルト（１０）の動作中に通過する前記送り部材（３８）を受け入れて案内するために、円周方向に形成されたリング溝（６４）が含まれることを特徴とする搬送装置。
2. 前記転動面（４８）が湾曲していることと、
   前記滑り面（５２）及び前記案内面（６２）がほぼフラットであることを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
3. 各送り部材（３８）の前記転動面（４８）及び前記滑り面（５２）が、弓形（４４）の形状をなす２つの表面（４２）にて、互いに結合されたことを特徴とする請求項２に記載の搬送装置。
4. 各弓形（４４）を形成する円弧の半径が、少なくとも１つの前記方向転換プーリ（８）の外半径（Ｒ）とほぼ同じであることを特徴とする請求項３に記載の搬送装置。
5. 各弓形（４４）を形成する弓形の高さ（ｈ）が、少なくとも１つの前記方向転換プーリ（８）における前記リング溝（６４）の深さ（Ｔ）とほぼ同じであることを特徴とする請求項３または４に記載の搬送装置。
6. 各プッシング部材（３４）が、前記搬送ベルト（１０）の凹所を貫通する結合部品（３６）によって前記送り部材（３８）に結合されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の搬送装置。
7. 前記搬送ベルト（１０）の相補性歯列（２４）と係合する複数の歯（２２）が、各方向転換プーリ（８）に配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の搬送装置。
8. 群をなして供給される物体を分離するための分離装置（２）であって、
   請求項１〜７のいずれかに記載の搬送装置（６）を含んでおり、
   分離される前記物体の供給装置（３０）が、前記方向転換プーリ（８）のうちの１つプーリの領域内に設けられていることを特徴とする分離装置。
9. 分離された物体の排出が、前記搬送ベルト（１０）の方向転換点（７２）の近傍で行われ、方向転換の角度が５°〜４０°の範囲内であることを特徴とする請求項８に記載の分離装置。
   
   

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