JPH04213011A - 細長い部品の寸法特性を測定するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、品質管理基準が満足されているかどうかを調
べる目的で細長い部品を走査してそれの寸法を検査する
ための装置に関するものである。

【０００１】

【発明の背景】工業用および公共事業用の設備を構成す
る部品の中には、寸法特性が決定的に重要であり、従っ
て極めて厳格な寸法許容差の下で製造しなければならな
いようなものが数多く存在する。それ故、かかる部品を
設備内に組込むのに先立ち、工場における品質管理のた
めにそれらの寸法を綿密に検査することが必要である。 かかる重要な部品の顕著な実例として、米国特許第３６
８９３５８号明細書中に開示されているような原子炉用
燃料集合体または燃料バンドルのチャネルが挙げられる
。かかるチャネルは正方形の横断面を有する細長い管状
部品であって、それはたとえば１３ｃｍの幅および約４
ｍの長さを有している。かかるチャネルは、原子炉の運
転環境中において燃料集合体の間に制御棒を挿入するこ
とを妨げないようにするため、それの全長にわたって十
分に平坦な外面を有するように製造することが必要であ
る。また、１群の燃料棒およびスペーサがチャネルの内
部に適正に収容されるようにするため、それの内部寸法
も重要である。このようなわけで、チャネルの重要な寸
法特性としては、側面のふくれ、チャネルの幅、長さ方
向に沿った任意の位置における横断面形状のゆがみ、長
手方向の弓そり、およびねじれが挙げられる。チャネル
の全長に沿っての寸法許容差としては、±０．１２７ｍ
ｍ程度の値が要求される場合がある。

【０００２】米国特許第４１８７６５２および４２７４
２０５号明細書中には、原子炉現場においてチャネルの
かかる寸法特性を測定するための携帯型装置が開示され
ている。また、１９８９年４月１２日に提出されかつ本
発明の場合と同じ譲受人に譲渡された「細長い部品の寸
法特性を測定するための装置」と称するブツィン（Ｂｕ
ｔｚｉｎ）等の同時係属米国特許出願第３３６９９９号
明細書中には、改良されたチャネル寸法検査装置が開示
されている。使用開始後に原子炉現場でチャネルの寸法
特性を検査して規格からのずれを調べることも重要であ
るが、先ず最初にかかるチャネルが厳密に規格通りに製
造されたかどうかを工場現場において調べることも等し
く重要である。

【０００３】

【発明の概要】本発明の目的の１つは、工場において細
長い部品の寸法を迅速に検査するための品質管理装置を
提供することにある。

【０００４】また、細長い部品の品質管理検査を実施す
る際に必要とされる該部品の操作を機械化するための改
良された手段を含むような上記のごとき品質管理装置を
提供することも本発明の目的の１つである。

【０００５】更にまた、部品の操作および寸法の測定が
高度に自動化された状態で実施されるような上記のごと
き品質管理装置を提供することも本発明の目的の１つで
ある。

【０００６】更にまた、安価に製造可能であり、最小の
人員で簡単に運転可能であり、比較的大きい処理量を有
し、かつ長い実用寿命期間にわたって信頼性を保持する
ような上記のごとき品質管理装置を提供することも本発
明の目的の１つである。

【０００７】本発明のその他の目的は、以下の説明を読
むことによって自ら明らかとなろう。

【０００８】本発明に従えば、原子炉用燃料集合体のチ
ャネルのごとき細長い部品の寸法特性を迅速に測定する
ための品質管理装置が提供される。かかる装置は直立し
た支柱を含んでいて、この支柱には上部および下部の心
出し部材との係合によって直立の測定位置に着脱自在に
保持されたチャネルに対する走査運動を行い得るように
して測定キャリジが取付けられている。かかる測定キャ
リジには、上部および下部の心出し部材の間においてそ
れが走査運動を行う間にチャネルの寸法特性を迅速に測
定するための複数のセンサが担持されている。

【０００９】測定位置に対するチャネルの配置および除
去を容易に達成するため、本発明の装置は機械化された
起立機構をも含んでいる。かかる起立機構上には、チャ
ネルが水平状態で装着されかつ固定される。次に、起立
機構が旋回することにより、それに固定されたチャネル
は直立した状態となり、次いで横方向に移動して測定位
置を占める。チャネルが心出し部材によって保持される
と、起立機構はチャネルを解放して後退し、それによっ
て測定キャリジが走査運動を行うための経路が確保され
る。チャネルの測定が完了した後、起立機構は前進して
再びチャネルを固定し、そして心出し機構は離脱する。 起立機構が倒れることにより、チャネルは当初の水平状
態に戻されて除去され、そして次のチャネルが起立機構
上に装着される。

【００１０】このように本発明は、構造上の特徴、要素
の組合せ、および部品の配列から成るものであって、そ
れらはいずれも以下の詳細な説明中に開示されている。 また、本発明の範囲は前記特許請求の範囲中に明記され
ている。

【００１１】本発明の内容および目的は、添付の図面を
参照しながら以下の詳細な説明を読むことによって一層
明確に理解されよう。なお、全ての図面を通じて同じ部
品は同じ参照番号によって表わされている。

【００１２】

【発明の詳しい説明】原子炉用燃料集合体において使用
されるチャネルのごとき細長い部品の工場検査のために
役立つ本発明の品質管理装置は、図１および２に示され
るごとく、所定の測定位置に配置されたチャネル１２の
寸法を迅速に測定するための検査アセンブリ１０と、図
１に示された水平の装着／取出し位置と図２に示された
直立の測定位置との間でチャネルを自動的に操作するた
めの機械化された起立機構１４とを含んでいる。検査ア
センブリ１０は基部において工場の床１７に固定された
支柱１６を含んでいて、それには図２の測定位置にある
チャネルに対する鉛直方向の走査運動を行い得るように
して測定キャリジ１８が取付けられている。この測定キ
ャリジ１８は、前記に引用された同時係属米国特許出願
第３３６９９９号明細書中に開示された構造を有するこ
とが好ましい。すなわち、測定キャリジ１８には線形可
変差動変圧器（ＬＶＤＴ）から成る複数の寸法センサが
取付けられていて、これらの寸法センサはチャネルによ
って貫通された測定キャリジの正方形中心開口の周囲に
分布している。かかる寸法センサのプランジャにはロー
ラが装備されていて、それらのローラは測定キャリジが
約４メートルの全長にわたってチャネルを走査する際に
それの外面上を転がる。その結果、かかる寸法センサか
らの信号応答はチャネルの寸法特性を正確に表示するこ
とになる。

【００１３】鉛直方向に沿った測定キャリジ１８の走査
運動は、図２に示されるごとく、支柱１６の両側に取付
けられて鉛直方向に伸びるレール２２とローラ２０との
かみ合いによって支持されかつ精密に案内される。かか
る走査運動は電動機２４によって生起される。この電動
機２４は、図１に示されるごとく、測定キャリジ１８に
連結されかつ支柱１６の全長にわたって鉛直方向に並ん
だ一連のスプロケット２８上を走行するエンドレスチェ
ーン２６を駆動する。なお、支柱１６の直立状態は頑丈
な骨組３０によって維持されている。

【００１４】やはり図１および２について説明すれば、
起立機構１４は台３２を含んでいて、それにはブーム３
４が軸ピン３６によって旋回可能に連結されている。検
査アセンブリ１０に対する起立機構１４の所望の位置関
係を維持するため、台３２はビーム３８によって検査ア
センブリ１０に強固に連結されている。あるいはまた、
工場の床１７に台３２を固定することによっても、検査
アセンブリ１０に対する起立機構１４の位置を一定に保
つことができる。ブーム３４には、図１に示されるごと
く、起立機構上にチャネル１２が水平状態で装着された
場合、チャネル１２を固定するために役立つ１対のつか
み手段４０が装備されている。チャネル１２の長手方向
装着位置は、チャネル１２の一端を止め具４１に接触さ
せることによって設定される。水圧ジャッキ（それのピ
ストンの一部を４２として示す）のごとき適当な手段に
より、軸ピン３６の回りにおいてブーム３４を上方に旋
回させてチャネル１２を起立させれば、チャネル１２は
図１および２に破線で示された測定準備位置に到達する
。ブーム３４によって担持された電動機４４を作動する
ことにより、回転軸４５を介して両方のつかみ手段４０
が（図２に示された）破線の位置から実線の位置にまで
前進させられ、それによってチャネル１２が測定準備位
置から測定位置にまで横方向に移動させられる。その際
には、測定キャリジ１８は測定位置へのチャネル１２の
移動を妨げないようにするために最下方の位置を占めて
いることに注意されたい。次いで、下方の心出し機構４
８を作動することにより、心出し部材として役立つ末端
プラグ５０が上昇してチャネル１２の下端の開口内に嵌
まり込む。他方、上方の心出し機構５２を作動すること
により、末端プラグ５４が降下してチャネル１２の上端
の開口内に嵌まり込む。これらの心出し機構は支柱１６
または骨組３０に固定状態で取付けられている結果、心
出し用の末端プラグ５０および５４は鉛直方向に沿って
正確に整列している。それ故、チャネル両端の開口への
末端プラグの挿入は正確に再現可能なチャネル測定位置
を設定するために役立つ。本発明の目的のためには、心
出し用の末端プラグは前記に引用された同時係属米国特
許出願第３３６９９９号明細書中に開示されたような構
造を有することが好ましい。

【００１５】心出し用の末端プラグによってチャネル１
２が測定位置に保持された後、つかみ手段４０はチャネ
ル１２を解放するように作動され、そして図２に示され
た破線の位置にまで戻される。その結果、測定キャリジ
１８が鉛直方向の走査運動を行って測定値を求めるため
の経路が確保されることになる。チャネル１２の寸法が
測定された後、測定キャリジ１８は最下方の位置にまで
戻され、そしてつかみ手段４０は再び前進してチャネル
１２に対する物理的制御を獲得する。心出し用の末端プ
ラグが引抜かれた後、つかみ手段４０を後退させること
によってチャネル１２が測定準備位置に戻される。起立
機構のブーム３４を倒してチャネル１２を水平の装着／
取出し位置に戻せば、それを除去して次の測定すべきチ
ャネルと交換することが可能になる。

【００１６】図３に最も良く示されるごとく、各々のつ
かみ手段４０は起立機構のブーム３４に固定された基部
６０を含んでいる。この基部６０には、チャネルの測定
準備位置と測定位置との間で往復し得るようにスライダ
６４を支持するための線形軸受６２が取付けられている
。すなわち、基部６０に回転可能に取付けられかつ電動
機４４（図１および２）の回転軸４５によって駆動され
る平歯車６６がスライダ６４によって担持されたラック
６８とかみ合っている結果、上記のごときスライダ６４
の往復運動が生起されることになる。図３に示されるご
とく、スライダ６４の右端に隣接して固定状態の内側フ
ェンス７０および可動状態の外側フェンス７２が担持さ
れている。また、これらのフェンスに隣接しながら旋回
可能に取付けられたアームクランプ７４がスライダ６４
によって担持されている。起立機構１４上にチャネル１
２を装着する際には、外側フェンス７２が空気圧シリン
ダ７６によって前進させられかつ９０°だけ回転させら
れて破線の位置を占める。また、アームクランプ７４は
図４に示された複動空気圧シリンダ７８により旋回させ
られて破線の位置を占める。その結果、つかみ手段４０
は開放され、従ってスライダ６４上にチャネル１２を容
易に装着することが可能になる。その後、空気圧シリン
ダ７６を作動して外側フェンス７２を直立状態に回転さ
せかつ後退させれば、それと内側フェンス７０と間にチ
ャネル１２を締付け状態で配置することができる。また
、図４に関連して一層詳しく説明されるごとく、アーム
クランプ７４を旋回させて実線の位置に移動させれば、
アームクランプ７４の自由端に旋回可能に担持された足
８０がチャネル１２を上方から締付け、それによりチャ
ネル１２をブーム３４に固定して起立および測定位置へ
の配置を可能にする。なお、チャネル表面の損傷を防止
するため、つかみ手段４０の全てのチャネル接触面は適
当な保護材料８２によって被覆されていることが好まし
い。

【００１７】アームクランプ７４は、図４に示されるご
とく、空気圧シリンダ７８によって回転可能に駆動され
る偏心輪８４に旋回可能に取付けられている。アームク
ランプ７４を破線の位置から旋回させた場合、それは破
線の位置にある偏心輪のピン８６の回りに回転する。ア
ームクランプ７４が直立状態に近付いた際、それは僅か
に上昇するので、足８０がチャネル１２の上面に当たる
ことはない。アームクランプ７４によって担持されたパ
ッド８８がフェンス７０および７２（図３）の間に予め
締付けられたチャネル１２の側面に接触すると、偏心輪
８４がスリップし、それによりピン８６が下方に推進さ
れて実線の位置を占める。かかる動作はアームクランプ
７４を強制的に降下させる結果、足８０はチャネル１２
を締付けることになる。

【００１８】上方の心出し機構５２は、図５に一層詳細
に示されるごとく、支柱１６または骨組３０（図１）に
固定された外被９０を含んでいる。かかる外被９０の内
部には、上部の末端プラグ５４を下端に担持したポスト
９４の鉛直方向運動を案内するための線形軸受９２が収
容されている。ポスト９４の内腔９５を貫通する親ねじ
９８が電動機９６によって駆動される。かかる親ねじ９
８とかみ合った走行ナット１００が、Ｕリンク１０２お
よび（それに設けられた鉛直方向に伸びる溝穴１０４に
嵌まり込んだ）ピン１０３によってポスト９４に連結さ
れている。Ｕリンク１０２とポスト９４の上端との間に
圧縮ばね１０６が作用することにより、ピン１０３は溝
穴１０４の下端に押付けられている。起立機構１４によ
ってチャネル１２が測定位置に配置された場合、電動機
９６が作動され、それによって上部の末端プラグ５４が
下方に推進されてチャネル１２の上端の開口内に挿入さ
れる。末端プラグ５４が完全に挿入されると、近接セン
サ１０７が信号を送って電動機９６を停止させる。この
近接センサ１０７が故障した場合でも、予備の近接セン
サ１０８が（圧縮ばね１０６および溝穴１０４の作用に
よって可能となる）Ｕリンク１０７とポスト９２との間
の空隙の喪失を探知し、そして電動機停止信号を送り出
す。

【００１９】下方の心出し機構４８は、図６に示される
ごとく、直立したハブ１１２を支持するフレーム１１０
を含んでいる。ハブ１１２の内部には、ポスト１１４を
滑動可能に受入れる線形軸受１１３が収容されている。 ポスト１１４の上端には、下部の末端プラグ５０が固定
されている。末端プラグ５０を上下させるため、水圧シ
リンダ１１６が１１７の位置においてフレーム１１０に
旋回可能に連結されている一方、それのプランジャは１
１８の位置において作動アーム１２０に旋回可能に連結
されており、また作動アーム１２０は１２２の位置にお
いてフレーム１１０に旋回可能に連結されている。作動
アーム１２０の自由端にはローラ１２４が担持されてい
て、これはポスト１１４の下端とポスト１１４に固定さ
れたＬ形ブラケット１２５との間に捕捉されている。水
圧シリンダ１１６のプランジャが伸長した場合、作動ア
ーム１２０は旋回して破線の位置を占める結果、下部の
末端プラグ５０は完全に後退した位置に移動し、従って
起立機構１４がチャネルを測定位置に配置することが可
能になる。次いで、水圧シリンダ１１６のプランジャが
収縮した場合、ポスト１１４は上方に推進され、従って
下部の末端プラグ５０はチャネルの下端の開口内に挿入
される。このような状態は近接センサ１２６によって探
知される。

【００２０】以上の説明からわかる通り、本発明は原子
炉用燃料集合体のチャネルのごとき細長い部品の寸法を
製造現場において検査するための品質管理装置を提供す
るものである。適当な制御装置（図示せず）を使用すれ
ば、上記のごとき起立機構のブーム上にチャネルを手動
的に装着した後、起立機構および検査アセンブリの動作
を協調的に自動制御し得ることが理解されよう。そうす
れば、最小数の操作員によって品質管理検査を迅速に実
施することが可能である。

【００２１】以上の説明に基づけば、上記の詳細な説明
から明らかとなるものを含めた本発明の目的が効果的に
達成されることが理解されよう。また、本発明の範囲か
ら逸脱することなく、上記のごとき装置の構造に様々な
変更を加えることもできる。それ故、上記に記載された
全ての事項は制限的なものではなく例示的なものと解す
べきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従って構成された品質管理装置の部分
切欠き立面図であって、原子炉用燃料集合体のチャネル
のごとき細長い部品が寸法検査に先立って水平状態で装
着されたところを示している。

【図２】図１の品質管理装置の部分切欠き立面図であっ
て、チャネルを起立させて直立の測定位置に配置したと
ころを示している。

【図３】図１の品質管理装置において使用されるつかみ
手段の部分切欠き側面図である。

【図４】図３のつかみ手段の一部分の反対側を示す部分
切欠き側面図である。

【図５】図１の品質管理装置において使用される上方の
心出し機構の部分切欠き立面図である。

【図６】図１の品質管理装置において使用される下方の
心出し機構の部分切欠き立面図である。

【符号の説明】

１０　　検査アセンブリ １２　　チャネル １４　　起立機構 １６　　支柱 １８　　測定キャリジ ３０　　骨組 ３２　　台 ３４　　ブーム ４０　　つかみ手段 ４８　　下方の心出し機構 ５０　　下部の末端プラグ ５２　　上方の心出し機構 ５４　　上部の末端プラグ ８２　　保護材料

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　（Ａ）　支柱、（Ｂ）　前記支柱に対
   する基準位置に固定された上部の心出し部材、（Ｃ）　
   鉛直方向に沿って前記上部の心出し部材と整列した基準
   位置に固定された下部の心出し部材、（Ｄ）　前記上部
   および下部の心出し部材の間において鉛直方向の走査運
   動を行い得るようにして前記支柱に取付けられた測定キ
   ャリジ、並びに（Ｅ）　実質的に水平の装着状態で細長
   い部品を受入れ、かつ前記部品を操作して直立の測定位
   置に配置するために役立つ起立機構の諸要素を含み、前
   記上部および下部の心出し部材と前記部品の上端部およ
   び下端部とがそれぞれ係合して前記部品を前記測定位置
   に保持される間に前記測定キャリジが前記部品の全長に
   沿って走査運動を行うことによって前記部品の寸法特性
   が求められることを特徴とする、細長い部品の寸法特性
   を測定するための装置。
2. 【請求項２】　　前記部品が前記起立機構によって前記
   測定位置に保持された場合において、前記上部の心出し
   部材を鉛直方向に沿って往復させて前記部材の上端部に
   対するそれの係合および離脱を可能にするように前記上
   部の心出し部材を取付けた第１の取付手段、および前記
   下部の心出し部材を鉛直方向に沿って往復させて前記部
   材の下端部に対するそれの係合および離脱を可能にする
   ように前記下部の心出し部材を取付けた第２の取付手段
   を含む請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】　　前記上部および下部の心出し部材が前
   記部品の上端部および下端部にそれぞれ挿入可能なプラ
   グから成る請求項２記載の装置。
4. 【請求項４】　　前記起立機構には、前記上部および下
   部の心出し部材によって保持されるまで前記部品を前記
   起立機構に固定するために役立つ少なくとも１個のつか
   み手段が含まれている請求項２記載の装置。
5. 【請求項５】　　前記起立機構が前記部品を旋回させて
   前記水平の装着状態から直立の測定準備位置に配置する
   と共に、更に、後退位置と前進位置との間で運動し得る
   ように前記つかみ手段を取付けた第３の取付手段および
   前記後退位置と前記前進位置との間において前記つかみ
   手段を駆動する作動器手段を含み、これにより前記部品
   を前記測定準備位置と前記測定位置との間において横方
   向に移動させることができる請求項４記載の装置。
6. 【請求項６】　　前記上部および下部の心出し部材が前
   記部品の上端部および下端部にそれぞれ挿入可能なプラ
   グから成る請求項５記載の装置。
7. 【請求項７】　　前記起立機構が台および前記台の一端
   に隣接して旋回可能に連結されたブームを含んでいて、
   前記ブームには前記つかみ手段、前記第３の取付手段お
   よび前記作動器手段が担持されている請求項５記載の装
   置。
8. 【請求項８】　　前記つかみ手段には、複数の締付要素
   および前記締付要素を移動させて前記部品に対する締付
   けおよび解除を行うための作動器が含まれている請求項
   ７記載の装置。
9. 【請求項９】　　前記締付要素には、前記部品の表面の
   損傷を防止するために前記締付要素の部品接触面を被覆
   する保護材料が含まれている請求項８記載の装置。
10. 【請求項１０】　　原子炉用燃料集合体のチャネルから
    成る細長い部品の寸法特性を測定するように構成された
    請求項９記載の装置。