JPH0633923A - 位置決めピン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】ピン３とスリーブ５より構成する構造物間の芯
合せ位置決めピンで、スリーブは一方の構造物に取付け
られる。スリーブ５の内面には、ピンとかみ合うねじ部
３ｂがあり、これによりピンは回転しながら上下する。
又、一端にテーパ部３ａを有し、ここの接触でピンをス
リーブへ固定する。ねじ部とテーパ部との間には、はめ
合い平行部を有し、その長さＬをギャップＧに対し、一
定以上の値とする。 【効果】スリーブとピンのテーパ部の接触が不充分な場
合でもピンに作用する横荷重に対し、ねじ部近傍の応力
が集中する部分への荷重伝達が微小となり、ピンの変形
を防ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、第１の構造物と第２の
構造物の芯合せ位置決め後、芯合せ機能を解除し、ここ
からの荷重伝達がない様にされる芯合せ用位置決めピン
に関する。

【０００２】

【従来の技術】大物の構造物同士を位置合わせする場
合、芯合せ用の位置決めピンを使用する場合が多い。一
方、大物の構造物は重量があり、位置決めピンへ比較的
大きな荷重が作用する可能性がある。

【０００３】具体例として、沸騰水型原子炉における内
部構造物であるシュラウドヘッドとシュラウドの位置決
めピン（以下、ガイドピンと言う）を例にとって説明す
る。従来のガイドピンを図８を用いて説明する。

【０００４】沸騰水型原子炉におけるシュラウドヘッド
ガイドピン３は、シュラウドヘッド１をシュラウド２に
設定する時の位置決めをする為に、シュラウドヘッドブ
ロックにスリーブ５を介して取付けられている。ガイド
ピンは上下方向に動作できるようねじ構造となってお
り、上部位置での位置決めは、テーパ部３ａ，５ａでの
接触，下部位置での位置決めはストッパ４により行なわ
れる。ガイドピンの操作状態を図４ないし図７に示す。
図５に示す様にガイドピン３がシュラウドブロック８の
孔に挿入される時には、上部位置に引き上げられ、テー
パ部３ａでスリーブ５のテーパ部５ａに接触した状態で
操作され、図６に示す様にガイドピンがシュラウドブロ
ック８の孔へ挿入され、シュラウドへ着座した後に下方
向に操作され、図７に示す様にシュラウドブロックの孔
との位置決めガイド状態が解除される。つまり、回転上
下式のガイドピンは、位置決めを終了した後に解除さ
れ、地震時における荷重は、全て耐震ピン９で受ける構
造となっている。ガイドピンがシュラウドブロックの孔
に挿入される時のガイドピンの衝突荷重は、テーパ部３
ａ，５ａでピン３よりスリーブ５側に伝わり、ねじ部３
ｂへの大きな荷重の伝達が無い様な構造となっている。
本技術に対する公知例は、特願昭59−26396 号明細書，
特公平2−58487号公報があるが、これら発明はガイドピ
ンの芯合せ機構のみに対するものである。しかし本ガイ
ドピンは、上記の様に、ピンを上下動作させるためねじ
構造及び位置固定のためのテーパ部を有しており、ねじ
部が細く、又ピンの引き上げ時の固定位置を決めるテー
パ部との間の距離が短い。従って、万一、テーパ部の接
触が不充分であるとピンをシュラウドブロックの孔へ挿
入した時の衝突荷重を直接受け、ピンのねじ部の直下付
近の細径部で変形を生じる可能性がある。変形した状態
での回転動作は困難となるため、一度変形すると変形修
正に多大な時間を要することになる。従って、テーパ部
の接触が不充分でも万一の変形を防止できる構造が望ま
れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来技術は、回転上下
式のガイドピン３であり、ねじ部とテーパ部３ａとの距
離が短く細径となっている。万一、テーパ部の接触が不
充分であると、ピンをシュラウド側のブロック孔８へ挿
入した時に衝突荷重を直接的に受ける為、これが高い応
力集中の生じるピンのねじ部直下細径部及びねじ部へ作
用し、変形を与える可能性がある。変形を生じるとガイ
ドピンを孔へ挿入後、ピンと孔とが強く接触、又はねじ
部の変形により回転動作が困難となる可能性があった。

【０００６】一方、テーパ部の接触状態については管理
が難しいため、場合によってはテーパ部のシート接触が
不充分となる可能性が考えられる。

【０００７】本発明の目的は、テーパ部のシート接触が
不充分であっても、ガイドピンの変形が生じないガイド
ピン構造を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、この課題を解
決するためになされたもので、課題解決の技術手段を以
下に示す。

【０００９】従来のガイドピン構造は、シュラウドヘッ
ド１にスリーブ５を介し、ねじ構造で取付けられてお
り、ガイドピン３の挿入時にピンとスリーブとのテーパ
部３ａ，５ａの接触が不充分であるとねじ部とテーパ部
間の細径部に、ピン３がシュラウドブロック８から受け
た衝突荷重が直接的に伝わり、高い応力集中がある細径
のねじ部の近傍に微小変形を生じる可能性がある。この
ねじ部３ｂ位置をテーパ部３ａから充分に離し、ねじ部
３ｂとテーパ部３ａの間にはめ合い平行部を設け、テー
パ部とねじ部との距離Ｌを下式に示す値以上に離すこと
によって、高い応力集中のあるねじ部近傍への荷重の直
接的作用を避け、最悪の場合でもはめ合い平行部で大半
の荷重を受けもつことができる。

【００１０】

【数２】

【００１１】ここで、Ｌ ：テーパ部とねじ部間の距離
Ｌ Ｅ ：材料の縦弾性係数（ヤング率） Ｇ ：ガイドピン平行部とスリーブとのはめ合い半径方
向ギャップ Ｄ ：ガイドピン平行部の直径 σｙ：材料の降伏点

【００１２】

【作用】本発明であるガイドピン３を上下させるねじ部
３ｂとピン固定用テーパ部３ａとの間にスリーブ孔５と
のはめ合い平行部を有し、ねじ部３ｂとテーパ部３ａ間
の距離Ｌを前記の数２に示す値以上離すことにより、以
下の様にガイドピンに負荷される衝突荷重に対し、ねじ
部３ｂ近傍へ負荷される荷重を大巾に低減でき、微小変
形を防ぐことが可能となる。

【００１３】ガイドピンは衝突荷重により、横荷重を受
けるピンとスリーブとのテーパ部の接触が不充分である
と、横荷重はガイドピンのテーパ部３ａよりスリーブテ
ーパ部５ａへ荷重が流れず全荷重がピンの固定端、すな
わちねじ部へ流れようとする。従来構造の様にねじ部が
テーパ部に近いとピンの弾性変形のみではテーパ部で接
触することができず、ねじ部近傍の高い応力集中を生じ
る部分に大きな荷重が作用し、塑性変形を起す可能性が
ある。本発明によれば、テーパ部とねじ部の間にある程
度以上の距離Ｌを保ち、ねじ部近傍が弾性域内の荷重の
み受け持ち、テーパ部がこの弾性変形にて先に接触しな
い場合には、塑性変形する前に、はめ合い平行部で、ス
リーブとピンが接触する様な寸法関係にしている。従っ
て、弾性変形にて先にテーパ部が接触しないほどに接触
不充分な最悪の場合であっても、ガイドピンは、スリー
ブ平行部の先端付近で先に接触することになり、高い応
力集中の生ずるねじ部近傍への大きな荷重を避けること
ができる。

【００１４】詳細作用原理を図３を用いて説明する。

【００１５】図３に示す様に、ガイドピンを簡単にモデ
ル化するとガイドピン３のねじ部３ｂを固定端とし、接
触はめ合い平行部先端に荷重が作用すると考えることが
できる。従って、先端部に荷重Ｐが作用する単純片持ち
染として簡略評価でき、はめ合い平行部先端のたわみｅ
は、下式により与えられる。

【００１６】

【数３】

【００１７】ここで、Ｌ：ねじ部とテーパ部の距離 Ｅ：材料の縦弾性係数 Ｉ：ピンの断面二次モーメント ここで、ねじ部が降伏する時の条件は、

【００１８】

【数４】

【００１９】ここで、Ｄ：ピンの直径 従って、数４を数３に代入し、ｅ＝Ｇ（はめ合い平行部
ギャップ）とおくと、数式２を得る。

【００２０】

【数５】

【００２１】従って、Ｌ寸法を数式１で与えられる値以
上とれば、ねじ部が降伏する前にピンの接触平行部先端
部でスリーブに接触し、大きな荷重が高い応力集中を生
じるねじ部に作用することはない。

【００２２】又、はめ合い平行部のピンとスリーブのギ
ャップは、寸法を限定するものではなく、はめ合いでな
くとも上記寸法を満足できれば同じ効果をもつことがで
きる。

【００２３】

【実施例】本発明の実施例を図１，図２を用いて説明す
る。図１は本発明であるガイドピン構造の１実施例であ
り、シュラウドヘッド１がシュラウド２に着座した状態
を示している。ガイドピン３は、シュラウドヘッド１に
スリーブ５を介して取付けられている。スリーブ５は、
シュラウドヘッドブロック７を貫通し、ナット６によっ
てシュラウドヘッドブロックへ取付けられる。ガイドピ
ン３とスリーブ５との取合いは、ねじ部３ｂ及びテーパ
３ａの２ヶ所であり、そのねじ部とテーパ部との間に距
離を置き、そこにはめ合い平行部３ｃを有する構造であ
る。ガイドピン３は、挿入前においては上方向に引き上
げられた状態となっており、ガイドピンテーパ部３ａと
スリーブテーパ部５ａが接触の状態となり、着座後の状
態では、ガイドピンが下方に下げられた状態でガイドピ
ンテーパ部３ａとスリーブテーパ部５ａの間にクリアラ
ンスが生じる構造である。この構造において、

【００２４】

【数６】

【００２５】である。これにより、ガイドピン挿入時に
おいて、万一ガイドピンのテーパ部３ａとスリーブのテ
ーパ部５ａの間にクリアランスが生じていても、ガイド
ピンに生じる衝突時の横荷重は、高い応力集中を生じる
ねじ部近傍へ直接的に作用する前に、テーパ部で接触又
は最悪の場合でもはめ合い平行部先端近傍で接触するこ
とになり、スリーブ側へ確実に荷重が伝わるので、ねじ
部近傍への荷重伝達を微小とすることができる。これに
より、ねじ部近傍での微小変形が回避でき、全体構造と
して変形が防止できるため、構造物の信頼性を大巾に向
上することができる。尚、テーパ部３ａは図１に示すよ
うに平面部又は曲面部としても良い。

【００２６】図２は、第２の実施例である。本実施例
は、スリーブとピンの平行部において、第１の実施例に
比べてはめ合い平行部のギャップが大きいが、基本構成
は同じである。

【００２７】

【発明の効果】本発明により、回転上下式のねじ構造を
有するガイドピンのスリーブとピンのテーパ部の接触が
万一不充分である場合でも、ガイドピンがシュラウドブ
ロック孔へ挿入される時の衝突横荷重に対し、ねじ部近
傍の高い応力集中を生じる部分への荷重伝達が微小とな
る為、ガイドピンが変形に至ることがない。従って、ガ
イドピンの万一の変形を防ぐことができ、構造物の信頼
性を格段に向上させることができる。さらに、シュラウ
ドヘッドボルトの操作／シュラウドヘッドのハンドリン
グ操作に細心の注意を払う必要がなくなるため作業効率
が向上し、放射線被曝低減，経済性向上の付帯効果も期
待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明であるガイドピン構造の一実施例の説明
図。

【図２】本発明であるガイドピン構造の第二実施例の説
明図。

【図３】本発明であるガイドピンの効果の説明図。

【図４】原子炉の組立縦断面図。

【図５】ガイドピンの着座時状態の説明図。

【図６】ガイドピンの着座後最終状態の説明図。

【図７】従来のガイドピン構造の説明図。

【符号の説明】

１…シュラウドヘッド、２…シュラウド、３…ガイドピ
ン、３ａ…ガイドピンテーパ部、３ｂ…ガイドピンねじ
部、３ｃ…ガイドピンのはめ合い平行部、４…ストッ
パ、５…スリーブ、５ａ…スリーブテーパ部、６…ナッ
ト、７…シュラウドヘッドブロック、８…シュラウドブ
ロック。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 義雄 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の構造物と第２の構造物の芯合せを行
   う位置決めピンにおいて、スリーブとピンから構成さ
   れ、前記スリーブが前記第１の構造物に取付けられ、そ
   の中心を前記ピンが貫通し、前記スリーブの内面でねじ
   で連結され、前記ピンの固定を行うテーパ部を前記ピン
   及び前記スリーブの両方に有し、ねじ構造と前記テーパ
   部の間にはめ合い平行部を有することを特徴とする位置
   決めピン。
2. 【請求項２】請求項１において、前記ねじと前記テーパ
   部との距離Ｌを下式に示す寸法以上離した位置決めピ
   ン。 【数１】 ここで、 Ｇ：位置決めピン平行部はめあい半径方向ギ
   ャップ Ｄ：ピンの直径 Ｅ：材料の縦弾性係数 σｙ：材料の降伏応力
3. 【請求項３】請求項１または２において、前記位置決め
   ピンの固定を行う部位にテーパ部の代わりに、平面又は
   曲面又はそれらの組合せを用いた位置決めピン。