JPH0434304A - 被測定体の外径測定方法および装置 - 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】 「産業上の利用分野」 この発明は、測定精度を向上させることができる被測定
体の外径測定方法及び装置に関する。

「従来の技術」 例えば、軽水冷却型原子炉用の核燃料ベレットは低濃縮
度の二酸化ウラン粉末を金型内で圧縮成形して円柱形の
グリーンペレット（圧粉体ともいう）となし、このグリ
ーンベレットを高温で焼結して緻密な焼結ベレｙ）を作
り、更にこの焼結ペレットの外径を研磨して寸法精度を
高め、核燃料ベレットとして燃料被覆管内に充填して使
用される。この核燃料ベレットは外径が８〜１３ｍｍ。

長さが５ｍｍから１５ｍｍの円柱体である。

これらから核燃料ペレットの外径が規格よりも大きい場
合は、核燃料ペレットを被覆管に挿入することが困難に
なる等の不都合が生ずる。、さらに、核燃料ペレットの
外径が大小様々にばらついていた場合は、外径の大きい
核燃料ペレットとそうでない核燃料ペレットとでその出
力分布に差異が生じ、原子炉性能に悪影響を及ぼしたり
、あるいは原子炉出力がその最高レベルに達しなかった
りする。

このため、核燃料ペレットの使用に先立ち、核燃料ペレ
ットの品質保証を行っている。

従来、核燃料ペレットの外径を計測する手段としては、
第３図に示すように、クロックパルス５に同期したモー
タドライバ６を介して回転するモータ７により高速回転
している８面ポリゴンミラー８に、発光部１のレーザ電
源２のＯＮによりＨｅ−Ｎｅレーザ管あるいは半導体レ
ーザ発振器３から発振されたレーザビーム（平行光線）
４を入射させ、この回転する８面ポリゴンミラー８上に
焦点を有するコリメータレンズ（ＦＯレンズ）９により
平行光線（レーザビーム）ｌａとして被測定体（この実
施例では核・燃料ベレット）１０を高速走査し、被測定
体１０・を高速走査したレーザビーム１ａを受光部１１
の集光レンズ１２により受光素子１３に集め、受光素子
１３にレー・ザビーム１ａの明暗に応じて出力電圧（パ
ルス）Ｅを発生させ、この出力電圧Ｅをアンプ１４によ
り増幅し、この増幅された出力電圧より被測定体１０が
走査されている時間ｔを被測定体１０の直径に対応する
ものとして被測定体の外径を測定している。

なお、被測定体即ち核燃料ペレット１０は、第４図ない
し第６図に示すように、核燃料ペレット１０の外径測定
部において発光部１より発光されたレーザビーム１ａを
横切る一対の被測定体支持ベルトコンベア１５の■ベル
ト１５ａに挟まれた状態でレーザビームｌａ内を進行し
、レーザビームｌａは進行する核燃料ペレット１０を高
速で繰り返し走査（２８０回／秒）し、その平均値を測
定値として演算処理することにより、測定精度を上げて
いる。

従って、核燃料ペレッ）１０の進行速度を遅くし、測定
インターバルを長くすることにより、測定精度が向上す
るようになっている。

なお、■ベルト１５ａは核燃料ペレット１０の直径より
若干小のベルト幅をもつウレタン製のもので、支持部材
１８．１６により回動自在に支持されかつ互いに近接す
る方向にばね１７により付勢され駆動装置（図示せず）
により後記する搬送ベルトコンベア１９．２０と同期し
て駆動される二対の補助ローラ１Ｂ、１８及びテンショ
ンローラ１８ａ、１８ａを介して核燃料ペレット１０に
適度の力で押し付けられるようになっている。

搬送ベルトコンベア１９は一定間隔を隔てて配置された
ローラ１９ａ、１９ａにウレタン製の帯状無端ベルト１
９ｂを巻回してなるものである。

この搬送ベルトコンベア１９はローラ１９ａが駆動装置
（図示せず）により回転駆動させられることにより無端
ベルト１９ｂの上部が第５図に示す矢印Ａ方向に移動す
るようになされている。搬送ベルトコンベア１９の両側
部には無端ベルト１９ｂ上のベレットを落下させないた
めのガイド１９Ｃが設けられている−９ 搬送ベルトコンベア２０は搬送ベルトコンベア１９と同
一構成のもので、２０ａはローラ、２０ｂは無端ベルト
、２０ｃはガイドである。

また、搬送ベルトコンベア２ｏの一方側に設けられたシ
リンダ機構２１を前記受光部１３に接続された制御機構
（図示せず）を介して作動させ、外径が所定寸法外の不
良核燃料ベレット１０を搬送ベルトコンベア２０の側方
へ排圧させるようになっている。

「発明が解決しようとする課題」 ところが、前述の被測定体の外径測定方法においては、
被測定体１０の搬送途中におけるレーザビーム１ａ遮断
面の測定部外形の起伏幅（山と谷の幅）が比較的大きい
ため測定精度を上げるために被測定体の走査回数を多く
しなければならないという問題があった。

また、測定精度を上げるためには被測定体の進行速度を
遅くし、測定インターバルを長くしなければならないと
いう問題があった。

本発明は、従来の被測定体の外径測定方法および装置が
もつ以上のような問題点を解決した被測定体の外径測定
方法および装置を提供することを目的とする。

「課題を解決するための手段」 本発明は、前記目的を達成させるために次のような構成
としている。即ち、第１の発明においては、発光部より
発光した光線を平行光線とした後集光して受光部により
受光し、前記平行光線内に該平行光線方向と傾斜する方
向に被測定体を該被測定体の軸線方向と進行方向とを一
致させて直線状に搬入搬出させ、前記平行光線により前
記進行中の被測定体を走査し、前記受光部の出力信号に
基づき前記被測定体の外径平均値を演算して該被測定体
の外径を測定するようにしている。

また、第２の発明においては、被測定体を搬送する一直
線上に所定の間隔を有して前後に設けられた少なくとも
２つの搬送ベルトコンベアと、該搬送ベルトコンベア間
の空間部分近傍に前記搬送ベルトコンベアに沿って設け
られ、被測定体を該被測定体の軸線方向と直交する方向
の両側から押えつける一対の被測定体支持ベルトコンベ
アと、前記搬送ベルトコンベア間の空間部分の前記被測
定体搬送方向と交差する方向の側方に設けられ、前記搬
送ベルトコンベアで搬送された被測定体の外径を測定す
る光学式測定器とを具備してなる被測定体の外径測定装
置において、前記前後の搬送ベルトコンベア及び被測定
体支持コンベアを前記光学式測定器により生じた平行光
線方向に対し傾斜する方向に沿って設けている。

「作用」 前記構成によれば、発光部より発光した光線を平行光線
とした後集光して受光部により受光し、前記平行光線内
に該平行光線方向と傾斜する方向に直線状に被測定体を
搬入搬出させ、前記受光部の出力信号より前記被測定体
が前記光線により走査されている時間を検出し、該時間
より前記被測定体の外径を演算して測定する。

「実施例」 以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図に基づいて
説明する。なお、本実施例において従来例と同一部分に
は同一符号を付してその説明を省略する。

本発明の方法においては、第１図に示すように発光部１
と受光部１１間のレーザビーム（平行光線）Ｉａの光線
方向に対し傾斜した方向に向けられて搬送ベルトコンベ
ア１９．２０が、これら搬送ヘルドコンベア１９と搬送
ベルトコンベア２０との間に所定の間隔があけられた状
態でかつ同一軸線上に位置させられて設けられている。

これ以外については従来例と同様に構成された装置を使
用する。

次に本発明の方法について説明する。

まず、光学測定器の発光部１より発光させコリメータレ
ンズ９．集光レンズ１２を介して受光素子１３に受光さ
せる。この状態で搬送ベルトコンヘアｌ　９．　２０．
　被測定体支持ベルトコンベア１５．１５を作動させ、
搬送ベルトコンベア１９上に被測定体（核燃料ベレット
）１０を供給する。

すると、この核燃料ベレット１ｏは搬送ベルトコンヘア
２０方向へ進行し、■ベルト１５ａ、１５ａにより挾持
されつつ発光部１より発光され平行光線とされ受光部１
１に受光されている前記平行光線状態のレーザビーム１
ａの光線方向に対し傾斜してこのレーザビーム１ａを遮
る。

すると、発光部１と受光部１１とからなる光学測定器は
、核燃料ベレット１０によって遮られたレーザ光の陰影
を検知し、これに基づいて核燃料ベレット１０の外径を
測定し、核燃料ベレット１０の通過に従って連続的に核
燃料ベレット１ｏの外径を測定し、測定回数により平均
化処理して核燃料ベレット１０の外径を測定する。測定
の終わった核燃料ベレット１０は搬送ベルトコンベア２
０により所定箇所へ搬出される。なお、核燃料ベレット
１０の外径不良品は従来例同様搬送ベルトコンベア２０
の側方ヘシリンダ機構２１により除外される。

ここで、前記光学測定器は、従来例のように、レーザビ
ーム１ａを核燃料ベレット１０がレーザビーム１ａの光
線方向に対し直交方向に遮断すると、第７図に示すよう
に核燃料ベレット１０の外形の起伏幅（山と谷との幅）
１０ａを測定するが、本実施例においては、レーザビー
ム１ａを核燃料ベレット１０がレーザビーム１ａの光線
方向に対し傾斜する方向に遮断する。このため、光学測
定器は第２図に示すように核燃料ペレ、ｙ　）　１０の
外形の起伏幅（凹凸幅）１０ｂを測定する。この起伏幅
（凹凸幅）１０ｂは、レーザビーム１ａが核燃料ペレッ
ト１０の実際の外形の谷部を走査せず、核燃料ペレット
１０の外形の山部の隣接する中腹部の交差点を走査する
ため、前記起伏部１０ａより著しく小となる。このため
、従来例と同じ測定精度を確保するために要するレーザ
ビーム走査回数を減することができる。即ち、測定イン
ターバルを短くすることができ、従来以上の高速測定が
可能となる。

また、従来例と同じ測定インターバルにて測定を行えば
、従来例より測定誤差が確実に小となり、即ち測定精度
が従来例より確実に向上する。

下記外径測定表は、前記従来例による核燃料ペレット１
０の外径測定結果と本実施例による核燃料ベレット１０
の測定結果とを示す。この外径測定表中のデータは１０
回の繰り返し測定結果を示し、各測定値は測定インター
バルが０５０６秒間の平均を示し、レーザ走査数は２８
０回／１秒である。

核燃料ベレット外径測定衣 従来測定結果（単位：龍）　　　搬送方向を２５°傾け
た場合！！　　　１１．１９２８　　　　　　　　　　
８　　８．１９６２上記核燃料ペレｙト外径測定表によ
れば、従来例の測定による測定誤差と比較して本実施例
の測定による測定誤差が明確に減少していることが分か
る。

なお、前記実施例においては、被測定体を核燃料ペレッ
トとしたが、これに限られることなく、例えば円柱、角
柱２円筒１角筒等本発明の主旨を逸脱しない範囲で他の
物体姿被測定体としてもよい。

「発明の効果」 本発明によれば、発光部より発光した光線を平行光線と
した後集光して受光部により受光し、前記平行光線内に
該平行光線方向と傾斜する方向に被測定体を該被測定体
の軸線方向と進行方向とを一致させて直線状に搬入搬出
させ、前記平行光線により前記進行中の被測定体を走査
し、前記受光部の出力信号に基づき前記被測定体の外径
平均値を演算して該被測定体の外径を測定するようにし
たので、 発光部より発し平行光線とされた光線の方向に対し傾斜
する方向に被測定体が進行して前記平行光線を被測定体
が遮断するため、光学測定器が走査する被測定体の外形
の起伏幅（山と谷との幅）を、前記平行光線を被測定体
が直交して遮断する従来の場合に比較して著しく小さく
することができ、従来に比し光学測定器の光線による走
査回数を減することができ、即ち、測定インターバルを
短くすることができ、従来以上の高速測定が可能となる
。

また、従来と同じ測定インターバルにて測定を行えば、
従来より測定誤差が確実に小となり、測定精度を従来よ
り一段と向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施するための装置の一例を示
す概略平面図、第２図は第１図における外径測定状態の
被測定体の■矢視図、第３図は光学測定器の外径測定原
理を説明するための図、第４図ないし第７図は従来の被
測定体の外径測定装置の一例を示すもので、第４図は平
面図、第５図は搬送ベルトコンベアによる被測定体の搬
送状態を示す概略側面図、第６図は要部の断面図、第７
図は第４図における外径測定状態の被測定体の■矢視図
である。 １・・・・・・発光部、１ａ・・・・・レーザビーム（
平行光線）、９・・・・・・コリメータレンズ、１０・
・・・・被測定体く核燃料ペレット）、１０ｂ・・・・
・起伏幅（山と谷との幅）、１１・・・・・受光部、１
２・・・・・・集光レンズ、１３・・・・・・受光素子
、１５・・・・・・被測定体支持ベルトコンベア、１９
．２０・・・・・・搬送ベルトコンベア。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）発光部より発光した光線を平行光線とした後集光
   して受光部により受光し、前記平行光線内に該平行光線
   方向と傾斜する方向に被測定体を該被測定体の軸線方向
   と進行方向とを一致させて直線状に搬入搬出させ、前記
   平行光線により前記進行中の被測定体を走査し、前記受
   光部の出力信号に基づき前記被測定体の外径平均値を演
   算して該被測定体の外径を測定することを特徴とする被
   測定体の外径測定方法。
2. （２）被測定体を搬送する一直線上に所定の間隔を有し
   て前後に設けられた少なくとも２つの搬送ベルトコンベ
   アと、該搬送ベルトコンベア間の空間部分近傍に前記搬
   送ベルトコンベアに沿って設けられ、被測定体を該被測
   定体の軸線方向と直交する方向の両側から押えつける一
   対の被測定体支持ベルトコンベアと、前記搬送ベルトコ
   ンベア間の空間部分の前記被測定体搬送方向と交差する
   方向の側方に設けられ、前記搬送ベルトコンベアで搬送
   された被測定体の外径を測定する光学式測定器とを具備
   してなる被測定体の外径測定装置において、前記前後の
   搬送ベルトコンベア及び被測定体支持コンベアを前記光
   学式測定器により生じた平行光線方向に対し傾斜する方
   向に沿って設けたことを特徴とする被測定体の外径測定
   装置。