JP6460834B2

JP6460834B2 - 外筒の組立装置及び方法と隙間調整装置

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Publication number: JP6460834B2
Application number: JP2015035669A
Authority: JP
Inventors: 石田　誠; 誠石田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2015-02-25
Filing date: 2015-02-25
Publication date: 2019-01-30
Anticipated expiration: 2035-02-25
Also published as: JP2016156738A

Description

本発明は、放射性廃棄物を収納して搬送や貯蔵する放射性物質収納容器において、胴本体の外周部に外筒を溶接により固定する外筒の組立装置及び方法、伝熱フィンと外筒との隙間を調整する隙間調整装置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。

このような放射性物質収納容器としては、例えば、下記特許文献に記載されたものがある。

特開２００７−２０５９３１号公報

放射性物質収納容器を構成する胴部は、上述したように、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され、その外側に外筒が溶接されている。この伝熱フィンは、一側部が胴本体の外周部に溶接され、外筒は、胴本体における複数の伝熱フィンの外側に配置され、内周部が各伝熱フィンの他側部に溶接される。このとき、胴本体の外周部に溶接された各伝熱フィンの外側に外筒を配置したとき、外筒の内周面と伝熱フィンの他側部との間に隙間が生じてしまい、溶接作業が困難となってしまうことがある。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、取付精度の向上を図ると共に取付作業性の向上を図る外筒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外筒の組立装置は、一側部が胴本体の外周部に固定された複数の伝熱フィンの他側部に外筒を組付ける外筒の組立装置において、前記伝熱フィンの他側部と前記外筒の内周部との隙間を計測する隙間計測装置と、一側部を支点として前記伝熱フィンの取付角度を変更することで前記隙間の大きさを調整する隙間調整装置と、前記隙間調整装置により前記隙間の大きさが調整された状態で前記伝熱フィンの他側部と前記外筒の内周部とを溶接する溶接装置と、を有することを特徴とするものである。

従って、隙間計測装置が伝熱フィンと外筒との隙間を計測し、この隙間の大きさが予め設定された規定値より大きいと、隙間調整装置が伝熱フィンの取付角度を変更することで隙間の大きさを減少させ、隙間の大きさが調整された状態で、溶接装置が伝熱フィンと外筒とを溶接して固定する。そのため、伝熱フィンと外筒との隙間を減少させることで、伝熱フィンと外筒とを容易に溶接することができ、その結果、外筒の取付精度を向上することができると共に取付作業性を向上することができる。

本発明の外筒の組立装置では、前記隙間調整装置は、前記胴本体と前記外筒との間で且つ隣接する前記伝熱フィンの間の空間部へ挿入可能であり、隣接する前記伝熱フィンの一方を起点として他方を押圧可能であることを特徴としている。

従って、隣接する一方の伝熱フィンを起点として他方の伝熱フィンを押圧することから、別途、反力部材を設ける必要がなく、構造の複雑化を抑制することができる。

本発明の外筒の組立装置では、前記隙間調整装置は、前記一方の伝熱フィンにおける前記胴本体の外周面に対して鈍角をなす平面部を起点とし、前記他方の伝熱フィンにおける前記胴本体の外周面に対して鋭角をなす平面部を押圧可能であることを特徴としている。

従って、一方の伝熱フィンにおける鈍角をなす平面部を起点とし、他方の伝熱フィンにおける鋭角をなす平面部を押圧することから、他側部が胴本体側にずれた伝熱フィンを適正位置に修正することができ、伝熱フィンと外筒との隙間を適正に減少させることができる。

本発明の外筒の組立装置では、前記隙間調整装置は、前記一方の伝熱フィンの一側部側を起点とし、前記他方の伝熱フィンの他側部側を押圧可能であることを特徴としている。

従って、一方の伝熱フィンにおける胴本体との固定部側を起点とし、他方の伝熱フィンにおける自由端側を押圧するため、一方の伝熱フィンの移動量を小さくし、他方の伝熱フィンの移動量を大きくすることとなり、他方の伝熱フィンと外筒との隙間を適正に減少させることができる。

本発明の外筒の組立装置では、前記隙間調整装置は、前記空間部へ挿入可能な装置本体と、前記装置本体に設けられて前記一方の伝熱フィンに接触して反力をとる支持部と、前記装置本体に設けられて前記他方の伝熱フィンを押圧して取付角度を変更する押圧部と、前記外筒に沿って前記装置本体を案内するガイド部とを有することを特徴としている。

従って、装置本体に対して反力をとる支持部と、伝熱フィンを押圧する押圧部と、装置本体を案内するガイド部を設けることで、隙間調整装置を空間部へ適正に挿入することができ、伝熱フィンと外筒との隙間を適正に減少させることができる。

本発明の外筒の組立装置では、多関節アームを有する作業ロボットが設けられ、前記隙間計測装置は、前記隙間を計測する隙間センサを有し、前記隙間調整装置は、前記隙間の大きさを調整する隙間調整治具を有し、前記溶接装置は、前記伝熱フィンの他側部と前記外筒の内周部とを溶接する溶接トーチを有し、前記作業ロボットは、前記多関節アームに前記隙間センサまたは前記隙間調整治具または前記溶接トーチを選択的に着脱自在であることを特徴としている。

従って、作業ロボットの多関節アームに隙間センサと隙間調整治具と溶接トーチのいずれかを選択的に着脱自在であるため、１台の作業ロボットにより隙間センサと隙間調整治具と溶接トーチを作動させることができ、設備を簡素化することができる。

また、本発明の外筒の組立方法は、一側部が胴本体の外周部に固定された複数の伝熱フィンの他側部に外筒を組付ける外筒の組立方法において、前記伝熱フィンの他側部と前記外筒の内周部との隙間を計測する工程と、一側部を支点として前記伝熱フィンの取付角度を変更することで前記隙間の大きさを調整する工程と、前記隙間の大きさが調整された状態で前記伝熱フィンの他側部と前記外筒の内周部とを溶接する工程と、を有することを特徴とするものである。

従って、伝熱フィンと外筒との隙間を減少させることで、伝熱フィンと外筒とを容易に溶接することができ、その結果、外筒の取付精度を向上することができると共に取付作業性を向上することができる。

また、本発明の隙間調整装置は、一側部が胴本体の外周部に固定された複数の伝熱フィンの他側部に外筒を組付けるときに、前記伝熱フィンの他側部と前記外筒の内周部との隙間を調整する隙間調整装置において、前記胴本体と前記外筒との間で且つ隣接する前記伝熱フィンの間の空間部へ挿入可能な装置本体と、前記装置本体に設けられて隣接する前記伝熱フィンの一方の一側部側に接触して反力をとる支持部と、前記装置本体に設けられて隣接する前記伝熱フィンの他方の他側部側を押圧して取付角度を変更する押圧部と、を有することを特徴とするものである。

従って、支持部が一方の伝熱フィンの一側部側で反力をとり、押圧部が他方の伝熱フィンの他側部側を押圧して取付角度を変更することとなり、伝熱フィンと外筒との隙間を容易に減少させることができる。

本発明の外筒の組立装置及び方法と隙間調整装置によれば、伝熱フィンと外筒の内周部との隙間を計測する隙間計測装置と、伝熱フィンの取付角度を変更することで隙間の大きさを調整する隙間調整装置と、隙間の大きさが調整された伝熱フィンと外筒とを溶接する溶接装置とを設けるので、外筒の取付精度を向上することができると共に取付作業性を向上することができる。

図１は、本実施形態の外筒の組立装置を表す概略構成図である。図２は、隙間計測装置を表す側面図である。図３は、隙間計測装置を表す正面図である。図４は、隙間調整装置を表す概略図である。図５は、隙間調整装置の要部を表す側面図である。図６は、隙間調整装置の要部を表す平面図である。図７は、隙間調整装置の要部を表す正面図である。図８は、溶接装置を表す側面図である。図９は、溶接装置を表す正面図である。図１０は、本実施形態の外筒の組立方法を表すフローチャートである。図１１は、放射性物質収納容器を表す縦断面図である。図１２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、本発明に係る外筒の組立装置及び方法と隙間調整装置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１１は、放射性物質収納容器を表す縦断面図、図１２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１１及び図１２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）３４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個の段付部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。

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。

本実施形態の外筒の組立装置は、胴本体２１の外周面に固定された複数の伝熱フィン２６の外側に外筒２５を自動的に組付けるものである。図１は、本実施形態の外筒の組立装置を表す概略構成図である。

本実施形態の外筒の組立装置は、図１に示すように、回転支持装置１０１と、作業用ロボット１０２と、隙間計測装置１０３と、隙間調整装置１０４と、溶接装置１０５と、制御装置１０６とを有する。この場合、作業用ロボット１０２と隙間計測装置１０３と隙間調整装置１０４と溶接装置１０５は、回転支持装置１０１に支持された胴本体２１の下方側に配置されている。なお、作業用ロボット１０２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。回転支持装置１０１にて、支持台１１１は、複数の脚部１１２により床面１１３に設置されており、前後一対の支持ローラ１１４，１１５が回転自在に支持されている。この各支持ローラ１１４，１１５は、２個ずつ設けられており、一対の支持ローラ１１４が胴本体２１における上部（開口部２２近傍）の外周面を支持し、一対の支持ローラ１１５が胴本体２１における上部（底部２３近傍）を支持することで、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１１６が駆動連結されており、駆動装置１１６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。

本実施形態にて、作業用ロボット１０２は、多関節アーム１２１と、治具装着部１２２と、ＣＣＤカメラ１２３を有している。隙間計測装置１０３は、隙間を計測する隙間計測治具１３１を有し、隙間調整装置１０４は、隙間調整治具１３２を有し、溶接装置１０５は、溶接治具１３３を有している。そして、作業ロボット１０２は、多関節アーム１２１の治具装着部１２２に隙間計測治具１３１と隙間調整治具１３２と溶接治具１３３のいずれかを選択的に着脱自在となっている。そして、隙間計測治具１３１と隙間調整治具１３２と溶接治具１３３は、作業台１３４上に載置されている。

以下、隙間計測装置１０３の隙間計測治具１３１、隙間調整装置１０４の隙間調整治具１３２、溶接装置１０５の溶接治具１３３について詳細に説明する。

図２は、隙間計測装置を表す側面図、図３は、隙間計測装置を表す正面図である。

隙間計測装置１０３にて、図２及び図３に示すように、隙間計測治具１３１は、作業用ロボット１０２に装着され、胴本体２１と外筒２５との間で、且つ、隣接する伝熱フィン２６の間の空間部Ｒへ挿入可能であり、伝熱フィン２６の他側部と外筒２５の内周部との隙間Ｓを計測するものである。この隙間計測治具１３１にて、支持ロッド２０１は、外筒２５の軸方向長さより長い長さを有し、基端部が作業用ロボット１０２における多関節アーム１２１の治具装着部１２２に着脱自在となっている。この支持ロッド２０１は、中間部に複数のコロ２０２が装着され、先端部に計測ヘッド２０３が取付けられている。計測ヘッド２０３は、内部に隙間センサ２０４が収容されており、隙間センサ２０４は、センサケーブル２０５が接続されている。

そのため、作業用ロボット１０２は、多関節アーム１２１が作動することで、治具装着部１２２に隙間計測治具１３１が装着され、この隙間計測治具１３１を先端部側から空間部Ｒに挿入する。このとき、隙間計測治具１３１は、基端部が多関節アーム１２１に支持され、先端部が複数のコロ２０２により外筒２５と伝熱フィン２６とが連結される鋭角部に転動自在に支持される。そして、隙間計測治具１３１が空間部Ｒ内を移動するとき、隙間センサ２０４が伝熱フィン２６と外筒２５との隙間Ｓの大きさを計測する。

図４は、隙間調整装置を表す概略図、図５は、隙間調整装置の要部を表す側面図、図６は、隙間調整装置の要部を表す平面図、図７は、隙間調整装置の要部を表す正面図である。

隙間調整装置１０４にて、図４に示すように、隙間調整治具１３２は、作業用ロボット１０２に装着され、空間部Ｒへ挿入可能であり、胴本体２１に固定された一側部を支点として伝熱フィン２６の取付角度を変更することで、隙間Ｓの大きさを調整（減少）するものである。この隙間調整治具１３２にて、支持ロッド２１１は、外筒２５の軸方向長さより長い長さを有し、基端部に作業用ロボット１０２における多関節アーム１２１の治具装着部１２２に着脱自在な連結部２１２が設けられている。支持ロッド２１１は、長手方向に所定間隔で複数のジャッキアップ装置２１３，２１４が設けられている。この場合、ジャッキアップ装置２１３，２１４は、２個で１組をなし、先端部に１組の異なるジャッキアップ装置２１３，２１４が装着され、中間部に複数組の同じジャッキアップ装置２１４，２１４が装着されている。このジャッキアップ装置２１３，２１４は、隣接する伝熱フィン２６の一方を起点として他方を押圧可能である。

図５に示すように、支持ロッド２１１は、断面が略コ字形状をなし、底部２１１ａと、底部２１１ａの両側から直角に屈曲する左右の側部２１１ｂ，２１１ｃと、各側部２１１ｂ，２１１ｃから直角に屈曲する左右のフランジ部２１１ｄ，２１１ｅとを有している。ジャッキアップ装置２１３，２１４は、この支持ロッド２１１に所定間隔を空けて固定されている。そして、支持ロッド２１１は、ジャッキアップ装置２１３，２１４の間に継手２１５が固定され、ジャッキアップ装置２１３，２１４からの配管２１６，２１７がこの継手２１５により連結され、継手２１５の連結部２１８に油圧供給管２１９が連結されている。

ジャッキアップ装置２１３において、図５から図７に示すように、支持ロッド２１１は、その外側で底部２１１ａ及び側部２１１ｂ，２１１ｃを囲繞するように本体（装置本体）２２１が固定されており、本体２２１の底部２１１ａ側に支持部２２２が固定されている。この支持部２２２は、反力部２２３と先細部２２４とを有している。反力部２２３は、本体２２１への取付面に対して所定角度傾斜した押圧面２２３ａを有し、先細部２２４は、本体２２１への取付面に対して支持ロッド２１１の先端部側に向けて先細となる傾斜面２２４ａを有している。

本体２２１は、フランジ部２１１ｄ，２１１ｅ側に連結部材２２５を介して取付台２２６が固定されており、この取付台２２６に押圧部２２７が固定されている。この押圧部２２７は、油圧ジャッキ２２８により構成され、軸方向に移動自在な駆動ロッド２２９が設けられ、先端部に本体２２１への取付面に平行となる押圧面２２９ａが設けられている。また、取付台２２６は、取付板２３０を介して先細部２３１が固定されている。先細部２３１は、本体２２１への取付面に対して支持ロッド２１１の先端部側に向けて先細となる傾斜面２３１ａを有している。

本体２２１は、側部２１１ｃ側にガイド部２３２が固定されている。このガイド部２３２は、接触部２３３と先細部２３４とを有している。接触部２３３は、本体２２１への取付面に対して所定角度傾斜した接触面２３３ａを有し、先細部２３４は、本体２２１への取付面に対して支持ロッド２１１の先端部側に向けて先細となる傾斜面２３４ａを有している。

一方、ジャッキアップ装置２１４は、図５に示すように、ジャッキアップ装置２１３とほぼ同様の構成となっている。支持ロッド２１１の外側で底部２１１ａ及び側部２１１ｂ，２１１ｃを囲繞するように本体（装置本体）２４１が固定されており、本体２４１の底部２１１ａ側に支持部２４２が固定されている。この支持部２４２は、反力部２４３を有し、反力部２４３は、本体２４１への取付面に対して所定角度傾斜した押圧面２４３ａを有している。

本体２４１は、フランジ部２１１ｄ，２１１ｅ側に連結部材２４４を介して取付台２４５が固定されており、この取付台２４５に押圧部２４６が固定されている。この押圧部２４６は、油圧ジャッキ２４７から構成され、軸方向に移動自在な駆動ロッド２４８が設けられ、先端部に本体２４１への取付面に平行となる押圧面２４８ａが設けられている。本体２４１は、側部２４１ｃ側にガイド部２４９が固定されている。このガイド部２４９は、接触部２５０を有し、接触部２５０は、本体２４１への取付面に対して所定角度傾斜した接触面２５０ａを有している。

そのため、図１、図５から図７に示すように、作業用ロボット１０２は、多関節アーム１２１が作動することで、治具装着部１２２に隙間調整治具１３２が装着され、この隙間調整治具１３２を先端部側から空間部Ｒに挿入する。このとき、隙間調整治具１３２は、支持部２２２，２４２が一方の伝熱フィン２６ａにおける胴本体２１の外周面に対して鈍角θ１をなす平面部側で、押圧部２２７，２４６が他方の伝熱フィン２６ｂにおける胴本体２１の外周面に対して鋭角θ２をなす平面部側に位置するように空間部Ｒに挿入される。

また、隙間調整治具１３２を空間部Ｒへ挿入するとき、隙間調整治具１３２は、支持ロッド２１１の先端部にあるジャッキアップ装置２１３の先細部２２４，２３１，２３４により案内され、容易に空間部Ｒに導かれる。また、隙間調整治具１３２が空間部Ｒ内を移動するとき、隙間調整治具１３２は、ジャッキアップ装置２１３，２１４の支持部２２２，２４２における反力部２２３，２４３の反力面２２３ａ，２４３ａが一方の伝熱フィン２６ａの平面部を摺動し、ガイド部２３２，２４９における接触部２３３，２５０の接触面２３３ａ，２５０ａが外筒２５の内周部を摺動することとなる。

そして、隙間調整治具１３２が空間部Ｒにおける所定の位置まで挿入されると、隙間計測装置１０３の計測結果から隙間Ｓの大きさが予め設定された規定値より大きいとき、この位置に配置されたジャッキアップ装置２１３，２１４を作動させる。即ち、ジャッキアップ装置２１３，２１４にて、ガイド部２３２，２４９における接触部２３３，２５０の接触面２３３ａ，２５０ａが外筒２５の内周部に接触し、支持部２２２，２４２における反力部２２３，２４３の反力面２２３ａ，２４３ａが伝熱フィン２６ａの平面部に接触して反力を受け止め可能な状態で、押圧部２２７，２４６の油圧ジャッキ２２８，２４７を作動し、駆動ロッド２２９，２４８を突出させる。すると、押圧部２２７，２４６は、油圧ジャッキ２２８，２４７における駆動ロッド２２９，２４８の押圧面２２９ａ，２４８ａが伝熱フィン２６ｂの平面部を押圧することで、この伝熱フィン２６ｂの取付角度を変更する。

即ち、ジャッキアップ装置２１３，２１４は、支持部２２２，２４２における反力部２２３，２４３が伝熱フィン２６ａにおける胴本体２１への固定側に接触して反力を取り、押圧部２２７，２４６における駆動ロッド２２９，２４８が伝熱フィン２６ｂにおける外筒２５への自由端側を押圧する。そのため、ジャッキアップ装置２１３，２１４は、伝熱フィン２６ａから十分な反力を確保し、伝熱フィン２６ｂの自由端側を押圧するため、この伝熱フィン２６ｂを胴本体２１への固定端を支点として自由端側を外筒２５側に移動することとなり、伝熱フィン２６ｂの取付角度を変更して隙間Ｓを減少させることができる。

図８は、溶接装置を表す側面図、図９は、溶接装置を表す正面図である。

溶接装置１０５にて、図８及び図９に示すように、溶接治具１３３は、作業用ロボット１０２に装着され、空間部Ｒへ挿入可能であり、隙間調整装置１０４により隙間Ｓの大きさが調整された状態で伝熱フィン２６の他側部と外筒２５の内周部とを溶接するものである。この溶接治具１３３にて、支持ロッド２６１は、外筒２５の軸方向長さより長い長さを有し、基端部が作業用ロボット１０２における多関節アーム１２１の治具装着部１２２に着脱自在となっている。この支持ロッド２６１は、先端部にコロ２６２が装着され、上部に溶接トーチ２６３が支持されている。溶接トーチ２６３は、図示しない溶接ワイヤを自動的に送給すると共に、溶接電流やシールドガスを供給することができ、ノズル２６４が前方の下方に延出されている。

そのため、作業用ロボット１０２は、多関節アーム１２１が作動することで、治具装着部１２２に溶接治具１３３が装着され、この溶接治具１３３を先端部側から空間部Ｒに挿入する。このとき、溶接治具１３３は、基端部が多関節アーム１２１に支持され、先端部がコロ２６２により外筒２５と伝熱フィン２６とが連結される鈍角部に転動自在に支持される。そして、溶接治具１３３が空間部Ｒ内を移動するとき、伝熱フィン２６と外筒２５とを溶接する。

また、図１に示すように、制御装置１０６は、回転支持装置１０１と作業用ロボット１０２とに接続され、駆動制御可能となっている。また、制御装置１０６は、作業用ロボット１０２に接続された隙間計測装置１０３と隙間調整装置１０４と溶接装置１０５を駆動制御可能となっている。

また、制御装置１０６は、作業用ロボット１０２のＣＣＤカメラ１２３からの画像に基づいて回転支持装置１０１を駆動制御することで、回転支持装置１０１に支持された胴本体２１を回転位置決めすることができる。胴本体２１は、底部２３に底板２８（図１１参照）を固定するための複数のネジ孔（図示略）が設けられており、制御装置１０６は、ＣＣＤカメラ１２３からの画像に基づいて胴本体２１の回転位相を検出し、回転支持装置１０１により胴本体２１を回動して作業位置（角度）に位置決めすることができる。

以下、本実施形態の外筒の組立方法について、詳細に説明する。図１０は、本実施形態の外筒の組立方法を表すフローチャートである。

本実施形態の外筒の組立方法は、一側部が胴本体２１の外周部に固定された複数の伝熱フィン２６の他側部に外筒２５を組付ける外筒の組立方法において、伝熱フィン２６の他側部と外筒２５の内周部との隙間を計測する工程と、一側部を支点として伝熱フィン２６の取付角度を変更することで隙間Ｓの大きさを調整する工程と、隙間Ｓの大きさが調整された状態で伝熱フィン２６の他側部と外筒２５の内周部とを溶接する工程とを有する。

具体的に説明すると、図１及び図１０に示すように、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（ターニングローラ）１０１上に載置し、回転自在に支持する。ステップＳ１２にて、複数の伝熱フィン２６が固定された胴本体２１の外側に外筒２５を仮固定する。外筒２５は、半円筒形状をなす２枚の板材を円筒形状に組み合わせて構成されるものである。半円筒形状をなす２枚の板材（外筒２５）は、複数の伝熱フィン２６の外側に配置され、複数の連結治具３０１により仮連結される。また、外筒２５は、上端部が胴本体２１の上部に密着され、下端部が伝熱フィン２６に続くように胴本体２１に溶接された複数の支持板３０２に仮溶接により固定される。

ステップＳ１３にて、制御装置１０６は、回転支持装置１０１を駆動制御することで胴本体２１を回転し、所定の作業位置に位置決めする。即ち、作業ロボット１０２のＣＣＤカメラ１２３が胴本体２１の下端部のネジ穴を検出することで、胴本体２１の回転位相を検出し、回転支持装置１０１により胴本体２１を回転し、作業する空間部Ｒを所定の作業位置に位置決めする。そして、制御装置１０６は、以下の作業により胴本体２１における各伝熱フィン２６の外側に外筒２５を溶接する。

ステップＳ１４にて、制御装置１０６は、作業用ロボット１０２を駆動制御し、多関節アーム１２１が作動して治具装着部１２２に隙間計測治具１３１を装着し、この隙間計測治具１３１を空間部Ｒに挿入する。ステップＳ１５にて、制御装置１０６は、作業用ロボット１０２を駆動制御し、多関節アーム１２１を作動して治具装着部１２２から隙間計測治具１３１を取外す一方、治具装着部１２２に隙間調整治具１３２を装着し、この隙間調整治具１３２を隙間計測治具１３１が配置された空間部Ｒの隣の空間部Ｒに挿入する。即ち、隙間計測治具１３１は、図３に示すように、空間部Ｒの鋭角側から隙間Ｓを計測可能とし、隙間調整治具１３２は、図７に示すように、空間部Ｒの鈍角側から隙間Ｓを調整可能とする。

そして、ステップＳ１６にて、制御装置１０６は、作業用ロボット１０２を駆動制御し、多関節アーム１２１を作動して治具装着部１２２から隙間調整治具１３２を取外す一方、治具装着部１２２に隙間計測治具１３１を装着し、この隙間計測治具１３１を空間部Ｒの長手方向、つまり、胴本体２１の上下方向に沿って移動させ、隙間センサ２０４により伝熱フィン２６と外筒２５との隙間Ｓの大きさを計測する。

ステップＳ１７にて、制御装置１０６は、隙間センサ２０４の計測結果に基づいて、伝熱フィン２６と外筒２５との隙間Ｓが伝熱フィン２６と外筒２５の全領域にわたって規定値（望ましくは、隙間Ｓ＝０）より大きいかを判定する。ここで、隙間Ｓが全領域にわたって規定値以下であると判定（Ｎｏ）されると、ステップＳ１９に移行する。一方、隙間Ｓが全領域にわたって規定値より大きいと判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ１８に移行する。

ステップＳ１８にて、隙間Ｓの調整作業を実施する。即ち、制御装置１０６は、作業用ロボット１０２を駆動制御し、多関節アーム１２１を作動して治具装着部１２２から隙間計測治具１３１を取外す一方、治具装着部１２２に隙間調整治具１３２を装着し、該当箇所のジャッキアップ装置２１３，２１４を作動する。図５及び図７に示すように、ガイド部２３２，２４９における接触部２３３，２５０が外筒２５の内周部に接触し、支持部２２２，２４２における反力部２２３，２４３が伝熱フィン２６ａの平面部に接触した状態で、押圧部２２７，２４６の油圧ジャッキ２２８，２４７を作動する。すると、ジャッキアップ装置２１３，２１４は、支持部２２２，２４２が伝熱フィン２６ａから反力を取り、押圧部２２７，２４６における駆動ロッド２２９，２４８が伝熱フィン２６ｂを押圧する。そのため、伝熱フィン２６ｂは、胴本体２１への固定端を支点として自由端側が外筒２５側に移動して接触するため、伝熱フィン２６ｂと外筒２５との隙間Ｓが減少する。

隙間調整治具１３２により隙間Ｓが調整されると、ステップＳ１９にて、制御装置１０６は、作業用ロボット１０２を駆動制御し、多関節アーム１２１を作動して治具装着部１２２から隙間調整治具１３２を取外す一方、治具装着部１２２に隙間計測治具１３１を装着し、この隙間計測治具１３１を空間部Ｒから抜き出して退避させる。ステップＳ２０にて、制御装置１０６は、作業用ロボット１０２を駆動制御し、多関節アーム１２１を作動して治具装着部１２２から隙間計測治具１３１を取外す一方、治具装着部１２２に溶接治具１３３を装着し、この溶接治具１３３を隙間計測治具１３１が配置されていた空間部Ｒに挿入する。

そして、ステップＳ２１にて、図９に示すように、作業用ロボット１０２は、この溶接治具１３３を空間部Ｒの長手方向、つまり、胴本体２１の上下方向に沿って移動させ、溶接トーチ２６３により伝熱フィン２６と外筒２５とを仮溶接（点溶接）する。溶接が完了したら、ステップＳ２２にて、制御装置１０６は、作業用ロボット１０２を駆動制御し、多関節アーム１２１を作動して溶接治具１３３を空間部Ｒから抜き出して退避させる。続いて、ステップＳ２３にて、制御装置１０６は、作業用ロボット１０２を駆動制御し、多関節アーム１２１を作動して治具装着部１２２から溶接治具１３３を取外す一方、治具装着部１２２に空間部Ｒ内にある隙間調整治具１３２を装着する。そして、押圧部２２７，２４６の油圧ジャッキ２２８，２４７を作動し、伝熱フィン２６ｂの押圧を解除した後、隙間調整治具１３３を空間部Ｒから抜き出して退避させる。

そして、このような作業の繰り返しにより胴本体２１の複数の伝熱フィン２６に対して外筒２５の仮溶接が完了したら、続いて、胴本体２１の伝熱フィン２６に対して外筒２５の本溶接を実施する。外筒２５の本溶接は、溶接装置１０５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外筒の組立装置にあっては、伝熱フィン２６の他側部と外筒２５の内周部との隙間Ｓを計測する隙間計測装置１０３と、一側部を支点として伝熱フィン２６の取付角度を変更することで隙間Ｓの大きさを調整する隙間調整装置１０４と、隙間調整装置１０４により隙間Ｓの大きさが調整された状態で伝熱フィン２６の他側部と外筒２５の内周部とを溶接する溶接装置１０５とを設けている。

従って、隙間計測装置１０３が伝熱フィン２６と外筒２５との隙間Ｓを計測し、この隙間Ｓの大きさが規定値より大きいと、隙間調整装置１０４が伝熱フィン２６の取付角度を変更することで隙間Ｓの大きさを減少させ、隙間Ｓの大きさが減少された状態で、溶接装置１０５が伝熱フィン２６と外筒２５とを溶接して固定する。そのため、伝熱フィン２６と外筒２５との隙間Ｓを減少させることで、伝熱フィン２６と外筒２５とを容易に溶接することができ、その結果、外筒２５の取付精度を向上することができると共に取付作業性を向上することができる。

本実施形態の外筒の組立装置では、隙間調整装置１０４は、胴本体２１と外筒２５との間で且つ隣接する伝熱フィン２６の間の空間部Ｒへ挿入可能であり、隣接する一方の伝熱フィン２６ａを起点として他方の伝熱フィン２６ｂを押圧可能としている。従って、別途、反力部材を設ける必要がなく、適正に伝熱フィン２６ｂを押圧することができ、構造の複雑化を抑制することができる。

本実施形態の外筒の組立装置では、隙間調整装置１０４は、一方の伝熱フィン２６ａにおける胴本体２１の外周面に対して鈍角θ１をなす平面部を起点とし、他方の伝熱フィン２６ｂにおける胴本体２１の外周面に対して鋭角θ２をなす平面部を押圧可能としている。従って、他側部が胴本体２１側にずれた伝熱フィン２６を適正位置に修正することができ、伝熱フィン２６と外筒２５との隙間を適正に減少させることができる。

本実施形態の外筒の組立装置では、隙間調整装置１０４は、一方の伝熱フィン２６ａの一側部側を起点とし、他方の伝熱フィン２６ｂの他側部側を押圧可能としている。従って、反力による一方の伝熱フィン２６ａの移動量を小さくし、押圧力による他方の伝熱フィン２６ｂの移動量を大きくすることとなり、他方の伝熱フィン２６ｂと外筒２５との隙間Ｓを適正に減少させることができる。

本実施形態の外筒の組立装置では、隙間調整装置１０４は、空間部Ｒへ挿入可能な本体２２１，２４１と、本体２２１，２４１に設けられて一方の伝熱フィン２６ａに接触して反力をとる支持部２２２，２４２と、本体２２１，２４１に設けられて他方の伝熱フィン２６ｂを押圧して取付角度を変更する押圧部２２７，２４６と、外筒２５に沿って本体２２１，２４１を案内するガイド部２３２，２４９とを有している。従って、隙間調整治具１３２を空間部Ｒへ適正に挿入することができ、伝熱フィン２６と外筒２５との隙間Ｓを適正に減少させることができる。

本実施形態の外筒の組立装置では、多関節アーム１２１を有する作業ロボット１０２を設け、作業ロボット１０２が多関節アーム１２１に隙間計測治具１３１と隙間調整治具１３２と溶接治具１３３のいずれかを選択的に着脱自在としている。従って、１台の作業ロボット１０２により隙間計測作業と隙間調整作業と溶接作業を実施することができ、設備を簡素化することができる。

また、本実施形態の外筒の組立方法にあっては、伝熱フィン２６の他側部と外筒２５の内周部との隙間Ｓを計測する工程と、一側部を支点として伝熱フィン２６の取付角度を変更することで隙間Ｓの大きさを調整する工程と、隙間Ｓの大きさが調整された状態で伝熱フィン２６の他側部と外筒２５の内周部とを溶接する工程とを有している。伝熱フィン２６と外筒２５との隙間Ｓを減少させることで、伝熱フィン２６と外筒２５とを容易に溶接することができ、その結果、外筒２５の取付精度を向上することができると共に取付作業性を向上することができる。

また、本実施形態の隙間調整装置にあっては、空間部Ｒへ挿入可能な本体２２１，２４１と、本体２２１，２４１に設けられて一方の伝熱フィン２６ａに接触して反力をとる支持部２２２，２４２と、本体２２１，２４１に設けられて他方の伝熱フィン２６ｂを押圧して取付角度を変更する押圧部２２７，２４６と、外筒２５に沿って本体２２１，２４１を案内するガイド部２３２，２４９とを設けている。従って、支持部２２２，２４２が一方の伝熱フィン２６ａの一側部側で反力をとり、押圧部２２７，２４６が他方の伝熱フィン２６ｂの他側部側を押圧して取付角度を変更することとなり、伝熱フィン２６と外筒２５との隙間Ｓを容易に減少させることができる。

なお、上述した実施形態では、１台の作業ロボット１０２が多関節アーム１２１に隙間計測治具１３１と隙間調整治具１３２と溶接治具１３３を着脱自在としたが、３台の作業ロボットを適用してもよい。

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
２２開口部
２３底部（閉塞部）
２４キャビティ
２５外筒
２６，２６ａ，２６ｂ伝熱フィン
２７，２９レジン（中性子遮蔽体）
２８底板
３０トラニオン
３１一次蓋
３２二次蓋
３３三次蓋
１０１回転支持装置
１０２作業用ロボット
１０３隙間計測装置
１０４隙間調整装置
１０５溶接装置
１０６制御装置
１２１多関節アーム
１２２治具装着部
１２３ＣＣＤカメラ
１３１隙間計測治具
１３２隙間調整治具
１３３溶接治具
２０４隙間センサ
２１１支持ロッド
２１３，２１４ジャッキアップ装置
２２１，２４１本体（装置本体）
２２２，２４２支持部
２２３，２４３反力部
２２４，２３１，２３４先細部
２２７，２４６押圧部
２２８，２４７油圧ジャッキ
２２９，２４８駆動ロッド
２３２，２４９ガイド部
２３３，２５０接触部
２６３溶接トーチ

Claims

一側部が胴本体の外周部に固定された複数の伝熱フィンの他側部に外筒を組付ける外筒の組立装置において、
前記伝熱フィンの他側部と前記外筒の内周部との隙間を計測する隙間計測装置と、
一側部を支点として前記伝熱フィンの取付角度を変更することで前記隙間の大きさを調整する隙間調整装置と、
前記隙間調整装置により前記隙間の大きさが調整された状態で前記伝熱フィンの他側部と前記外筒の内周部とを溶接する溶接装置と、
を有することを特徴とする外筒の組立装置。
前記隙間調整装置は、前記胴本体と前記外筒との間で且つ隣接する前記伝熱フィンの間の空間部へ挿入可能であり、隣接する前記伝熱フィンの一方を起点として他方を押圧可能であることを特徴とする請求項１に記載の外筒の組立装置。
前記隙間調整装置は、前記一方の伝熱フィンにおける前記胴本体の外周面に対して鈍角をなす平面部を起点とし、前記他方の伝熱フィンにおける前記胴本体の外周面に対して鋭角をなす平面部を押圧可能であることを特徴とする請求項２に記載の外筒の組立装置。
前記隙間調整装置は、前記一方の伝熱フィンの一側部側を起点とし、前記他方の伝熱フィンの他側部側を押圧可能であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の外筒の組立装置。
前記隙間調整装置は、前記空間部へ挿入可能な装置本体と、前記装置本体に設けられて前記一方の伝熱フィンに接触して反力をとる支持部と、前記装置本体に設けられて前記他方の伝熱フィンを押圧して取付角度を変更する押圧部と、前記外筒に沿って前記装置本体を案内するガイド部とを有することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の外筒の組立装置。
多関節アームを有する作業ロボットが設けられ、前記隙間計測装置は、前記隙間を計測する隙間センサを有し、前記隙間調整装置は、前記隙間の大きさを調整する隙間調整治具を有し、前記溶接装置は、前記伝熱フィンの他側部と前記外筒の内周部とを溶接する溶接トーチを有し、前記作業ロボットは、前記多関節アームに前記隙間センサまたは前記隙間調整治具または前記溶接トーチを選択的に着脱自在であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の外筒の組立装置。
一側部が胴本体の外周部に固定された複数の伝熱フィンの他側部に外筒を組付ける外筒の組立方法において、
前記伝熱フィンの他側部と前記外筒の内周部との隙間を計測する工程と、
一側部を支点として前記伝熱フィンの取付角度を変更することで前記隙間の大きさを調整する工程と、
前記隙間の大きさが調整された状態で前記伝熱フィンの他側部と前記外筒の内周部とを溶接する工程と、
を有することを特徴とする外筒の組立方法。
一側部が胴本体の外周部に固定された複数の伝熱フィンの他側部に外筒を組付けるときに、前記伝熱フィンの他側部と前記外筒の内周部との隙間を調整する隙間調整装置において、
前記胴本体と前記外筒との間で且つ隣接する前記伝熱フィンの間の空間部へ挿入可能な装置本体と、
前記装置本体に設けられて隣接する前記伝熱フィンの一方の一側部側に接触して反力をとる支持部と、
前記装置本体に設けられて隣接する前記伝熱フィンの他方の他側部側を押圧して取付角度を変更する押圧部と、
を有することを特徴とする隙間調整装置。