JPH0673782B2 - 大型ナツトの着脱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は大型ナットの着脱装置に係り、特に原子炉圧力
容器の大型ナット及びワッシャのスタッドボルトへの着
脱を行うのに好適な装置に関する。

〔発明の背景〕

原子炉圧力容器は、第10図に示すように上鏡１と胴体２
をスタッドボルト３により接続し、圧力容器全体を密閉
するように構成されている。第11図はスタッドボルトに
よる接続状態の詳細を示す。スタッドボルト３は、胴体
２のフランジ2Aとスタッドボルト３のねじ部3Aにより接
続し、その上面より突出し、上鏡フランジ部1Aに形成さ
れた貫通孔1Bを貫通して上鏡フランジ1A上に他端のねじ
部3Bが突出している。このねじ部3Bにナット４およびワ
ッシャ５を取り付け、その締付力により、ワッシャ５を
介してスタッドボルト３で上鏡１と胴体２を接続してい
る。このスタッドボルト３は、上鏡フランジ1Aの円周方
向にナット４をおよびワッシャ５がほとんど接触する程
近接させ、多数配置してある。このためナット４及びワ
ッシャ５は円筒状をしており、ナット４にはそれを回す
ための溝4Aがその上端部に放射状に形成されている。

原子炉圧力容器では燃料交換のため年１回の定期検査時
に上鏡１の開閉が行われ、スタッドボルト３に取り付け
られているナット４及びワッシャ５を全数取り外し及び
取り付けが行われる。

従来、ナット４の着脱の場合、第12図に示すナットラン
ナ６を使用してナット４の回転のみを動力で行い、ナッ
ト４の取り外しおよび取り付けは第13図及び第14図に示
すナット取扱具７をナット４のねじ部にねじ込んで作業
員の手作業で行われている。第12図において、ナットラ
ンナ６は、ナット４を回転させる電動ドライバ6A、伝達
軸6B及びナット４の回転用溝4Aとを係合し、ナット４を
回転させるドライブヘッド6Cより構成されており、電動
ドライバ6Aは作業員が直接操作しており、ドライブヘッ
ド6Cをナット４にセットするのも作業員の手作業で行わ
れる。更に、このナットランナ６ではナット４の回転し
か行うことができない。従って、ナット４のスタッドボ
ルト３からの取外し及び取付けには第13図及び第14図に
示すナット取扱具７が使用される。ナット取扱具７はそ
のねじ部7Aをナット４にねじ込み、ハンドル7Bでナット
４と一緒に持ち上げ、ナット４をスタッドボルト３から
外し移動する。また、ワッシャ５の着脱は全て作業員の
手作業で行われる。

以上のように、ナット４およびワッシャ５の取付及び取
外し作業は、全て作業員が直接汚染物に触れ、かつ、高
放射線領域で作業を行っており、作業員の被爆が問題と
なる。また、前述のようにスタッドボルト３同志が隣接
しているため作業場所が狭く、作業性が悪い。更に、一
連の作業の中で工具を取替える必要があると共に、ナッ
ト４の重量が約30kg、ワッシャ５の重量が約10kgと重
く、かつ大型のため取扱性も悪く、スタッドボルト３及
びナット４のねじ山を傷つけるおそれがある。

そこで本発明者等は、作業員の被爆を防止するため、ナ
ット４及びワッシャ５の取付及び取外し作業を遠隔自動
操作により行う装置を考案した。この装置は第15図及び
第16図（特願昭60−022804号）に示すものであって、い
ずれも原子炉圧力容器の上鏡１に架台で固定された円環
状の軌道に沿って旋回方向に走行するステーションから
昇降用アームにより吊り下げて使用される。第15図に示
す装置では、ナット４を回転する機構、外れたナット４
を吊り下げ保持する機構及びスタッドボルト３へナット
４を装着するときに回転用つめ29にかかる衝撃をスプリ
ング26を介して吸収し、スタッドボルト３及びナット４
のねじ山の損傷を防止するソフトタッチ機構を有してい
る。しかし、このような装置のソフトタッチ機構では、
ナット４をスタッドボルト３から外すときにナット４及
びスタッドボルト３の端部にかかる荷重を十分に軽減す
ることができないのでスタッドボルト３及びナット４の
端部のねじ山を損傷しやすい。一方、第16図に示す装置
では、ナット４及びワッシャ５夫々に吊り下げ用溝4A及
び5Aを設け、夫々の溝4A、5Aに吊り上げ用つめ33A及び3
3Bを係合させて吊り上げている。この場合、ナット４及
びワッシャ５を吊り上げた時にナット４及びワッシャ５
の間に隙間が生じる。この状態でナット４及びワッシャ
５を所定の保管場所へ移動し、保持状態を開放した場
合、ナット４はワッシャ５の上に落下するという問題点
があった。また、この装置でも、第15図に示すナット着
脱装置と同じようにスタッドボルト３及びワッシャ４の
それぞれの端部の損傷という問題点がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、原子炉圧力容器のスタッドボルトに装
着されるナットのような大型かつ重量の大きいナットを
遠隔操作により着脱でき、かつナット及びそのナットが
装着されるボルトのねじ山を損傷することなく確実にナ
ットを着脱させることができる大型ナットの着脱装置を
提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、着脱されるべき大型ナットの軸方向の移動を
吸収できるソフトタッチ機構を備えるとともに着脱され
るべき大型ナットを回転させるための回転用部材と連結
された可動軸の外周面に形成されるねじ山のピッチを着
脱されるべき大型ナットのねじ山のピッチよりも僅かに
大きくし、大型ナットの着脱時の可動軸、したがって大
型ナットを回転させる回転部材の軸方向昇降速度を着脱
されるべき大型ナットの軸方向昇降速度よりも僅かに大
きくしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図〜第９図を基に説明す
る。

第１図は、本発明にかかる大型ナットの着脱装置の一実
施例を示す縦断面図である。この大型ナットの着脱装置
８は、第４図に示すように原子炉圧力容器の上鏡１に架
台９によって固定された円環状の軌道10に沿って上鏡フ
ランジ1Aの円周方向及び半径方向に遠隔自動操作により
駆動可能なステーション11から昇降用アーム12により吊
り下げられる。またステーション11にはボルト清掃装置
13及びスタッドテンショナ14が吊り下げられている。

大型ナットの着脱装置は、第１図に示すように昇降用ア
ーム12にモータ15を装着したモータ取付板16が支柱を介
して固定され、このモータ取付板１に支柱を介して円盤
状の固定板17が固定されている。固定板17の中心部にナ
ット18が固定されるとともにモータ15に連結された固定
軸19Aは、第２図に示すように可動軸19Bとスプライン構
造で結合されている。可動軸19Bの外周にはねじ山19Cが
形成され、このねじ山19Cが形成された可動軸19Bはナッ
ト18に螺合されている。可動軸19Bはフランジを介して
可動軸19Dに連結されている。

固定板17には回転防止用ロッド20が挿通自在に設けら
れ、この回転防止用ロッド20の下端部に固定された円盤
状の支柱板21にはエアシリンダ22が装着されている。支
持板21の中央部にはベアリング23が設けられ、このベア
リング23に可動軸19Dが回転自在に支持されている。可
動軸19Dの軸方向中央部分から下端側はナット回転駆動
部24とスプライン構造を形成している。

ナット回転駆動部24には支持部材25が固定され、この支
持部材25とナット回転駆動部24との間にスプリング26が
架設されている。ナット回転駆動部24に把持部材として
のチャック27が枢支され、その下端部には係止用つめ27
Aが形成されている。更に、ナット回転駆動部24には垂
直方向に配置されたナット回転部材としての回転用つめ
29が設けられており、この回転用つめ29にはリングサポ
ート28及び30が固設されている。また第３図に示すよう
にサポートリング30の外周面には、ナット回転駆動部24
の回転軸心をナット４の軸心と一致させるために案内板
31が設けられている。回転用つめ29は、２個所設置さ
れ、案内板31は、サポートリング30の外側面にサポート
リング30の円環状に沿ってほぼ等間隔で４個所取りつけ
られている。そして、回転用つめ29とチャック27との間
にスプリング32が架設されている。

ここでナット18のねじ（可動軸19Bの外周面に形成され
たねじ）のピッチはナット４のねじのピッチよりも僅か
に大きくされている。ナット18のねじのピッチは、ナッ
ト４のねじのピッチに対して0.1〜0.3mm程度大きくする
ことが望ましいが、スタッドボルト３のねじ山数、ナッ
ト４及びワッシャ５の重量、スプリング26のバネ定数等
により決定される。ナット18のねじのピッチとナット４
のねじのピッチの差の一例として、ボルト３のねじ山
数:100山、ナット４及びワッシャ５の重量:40kg、スプ
リング25のバネ定数:0.2mm/kg、第７図に示すＥ部の隙
間:5mmの場合、（５＋0.2×40）÷100＝0.13mmである。

次に上記のように構成された大型ナットの着脱装置の作
用について説明する。

まず、第４図において、ステーション９によりスタッド
ボルト３の上方にナット着脱装置８を移動する。次に第
５図に示すように昇降用アーム12によりナット着脱装置
８の下端（回転用つめ29）がナット４に接触するまでに
ナット着脱装置８を下降させる。このときナット着脱装
置８は、第５図に示すように固定軸19Aに対して可動軸1
9Bが下端まで下がった状態となっており、したがってエ
アシリンダ22、ナット回転駆動部24、チャック27等は可
動軸19Bとともに下端まで下がった状態にある。また、
このときエアシリンダ22のピストンは下方に押し出され
た状態であるのでチャック27はスプリング32の付勢力に
抗して開脚された状態となる。

一方、ナット４の回転用溝4Aは第13図に示すようにナッ
ト４の円周横行に数ケ所（第13図では６ケ所）設けられ
ているのみであるので、ナット着脱装置８を下降したと
き、回転用つめ29は必ずしも回転用溝4Aに装着されると
は限らず第５図に示すようにナット４の上端に載置され
た状態となる。この場合に於いても昇降用アーム12は回
転用つめ29が回転用溝4Aに装着される位置まで降下す
る。そのため、回転用つめ29が付設されているナット回
転駆動部24は、アーム12と共に下降する可動軸19Bに対
しスプライン構造上の摺動しながら相対的に上昇する。

この状態でモータ15を低速で回転させると、モータ15に
連結された固定軸19Aが回転し、固定軸19Dとスプライン
構造で結合されたナット回転駆動部24の回転により、回
転用つめ29はナット４上を回転方向にスライドし、第６
図に示すように回転用つめ29が先端部はナット４の溝4A
に係止する。回転用つめ29をナット４上でスライドさせ
るとき、案内板31はナット４の外周面に沿って移動する
のでナット回転駆動部24とナット４の軸がずれることな
くスムースに回転する。さらに回転用つめ29がナット４
の溝4Aに装着されるとき、ナット回転駆動部24、回転用
つめ29、チャック27等はスプリング26の付勢力により支
えられるため、回転用つめ29のナット４の溝4Aへの衝撃
力が緩和される。

回転用つめ29がナット４の溝4Aに装着された時点でエア
シリンダ22のピストンを戻すことにより、スプリング32
の付勢力によりチャック27が開脚され、第７図（Ａ）に
示すようにワッシャ５の溝5Aに係止用つめ27Aが位置す
る。通常、この状態では第７図（Ａ）に示すように係止
用つめ27Aと溝5Aとの間には間隙が形成され、したがっ
てチャック27は、ナット４及びワッシャ５の重量を支え
ていない。この状態でモータ15を起動すると、固定軸19
A及び可動軸19Bが回転し、可動軸19Bとともに回転する
回転用つめ29によってナット４が回転し、ナット４は次
第に上昇する。またモータ15の起動によって固定軸19A
が回転し、また可動軸19Dとスプライン構造で結合され
たナット回転駆動部24が回転し、一方固定軸19Aとスプ
ライン構造で結合された可動軸19Bも回転する。可動軸1
9Bの外周にはねじ19Cが形成されナット18に螺合されて
いるので、可動軸19Bの回転に伴い、可動軸19Bは次第に
上昇する。可動軸19Bの上昇に伴いスプリング26に支え
られたナット回転駆動部24及びチャック27も上昇する。
チャック27の上昇によって第７図（Ｂ）に示すようにチ
ャック27の係止用つめ27Aはワッシャ５の溝5Aに係止
し、チャック27にワッシャ５の重量がかかり始める。こ
のとき、ワッシャ５の重量はチャック27、ナット回転駆
動部24、スプリング26及び可動軸19Bを介してナット18
で支えられる。

更にモータ15を回転させ、固定軸19Aと固定軸19Aとスプ
ライン構造で結合された可動軸19Bを回転させる。この
場合、可動軸19Bに形成されたねじ19Cのピッチがナット
４に形成されたねじのピッチよりも僅かに大きいため、
可動軸19Bの上昇とともに上昇するチャック27の上昇速
度はナット４の上昇速度よりも僅かに速くなる。したが
って、チャック27に形成された係止用つめ27Aに係合さ
れたワッシャ５の上昇速度は、ナット４の上昇速度より
も僅かに速くなる。この結果、第７図（Ｃ）に示すよう
にワッシャ５がナット４の底面に接触し、同時にスプリ
ング26がたわむことにより、ナット４及びワッシャ５の
重量は、チャック27、ナット回転駆動部24及び駆動軸19
B等を介してナット18に支えられる。したがって、ナッ
ト４がストッドボルト３から外れるときには、ナット４
及びワッシャ５の重量はナット18により支えられ、ナッ
ト４及びスタッドボルト３のねじ山にナット４の重量が
そのまま荷重されることがなく、ねじ山の損傷を防止で
きる。このとき、ナット４及びワッシャ５は、ナット18
を介して昇降用アーム12に吊り下げられる。

ナット４及びワッシャ５は、ナット着脱装置８に保持さ
れた状態で第１図に示すように昇降用アーム12に吊り下
げられ、第４図に示すようにナット着脱装置８とともに
ステーション９により所定の位置に移動され、モータ15
を逆回転させることによりナット４及びワッシャ５を所
定の場所に降下する。次にエアシリンダ22によりチャッ
ク27を開脚させ、ナット４及びワッシャ５はナット着脱
装置８から取り外される。

また前述の操作を逆に行うことにより、ナット４及びワ
ッシャ５をスタッドボルト３に装着するすることができ
る。この場合、ナット４及びワッシャ５を回転用つめ27
Aにより支持し、ナット４がストッドボルト３の上端面
より僅かに離脱した状態でモータ15をナット４及びワッ
シャ５のスタッドボルト３からの離脱操作時と逆に回転
させると、ナット４及びワッシャ５の重量はナット18に
支えられた状態でナット４がスタッドボルト３に装着さ
れる。したがってナット４及びスタッドボルト３のねじ
山にかかる荷重は軽減される。

さらにモータ15を回転させると、ナット18のねじ山のピ
ッチがナット４のねじ山のピッチよりも僅かに大きいの
でチャック27はワッシャ５を支持した状態で下降し、ナ
ット４は回転用つめ29の回転に伴いスタッドボルト３に
螺合しつつ、下降する。そして、ナット及びワッシャ５
がスタッドボルト３に装着される最終段階では、チャッ
ク27の先端は第７図（Ａ）に示すようにワッシャ５の溝
5Aから離脱しており、エアシリンダ22によるチャック27
の開放はスムースに行える。

以上の操作は全て放射能レベルの低い場所から遠隔自動
操作により行うことができ、作業員が高放射線領域で直
接汚染物に触れることなく行うことができる。

第８図は本発明の他の実施例を示し、第１図に示す実施
例と異なる点は、チャック27の長さを短くし、ナット４
のみを吊り上げるようにしたナットの着脱装置である。

第９図（Ａ）は、第８図に示すナット着脱装置をナット
４にセットした状態を示している。すなわち、ナット着
脱装置の回転用つめ29がナット４の回転用溝4Aに係合し
たときのチャック27の先端部は、スプリング32の付勢力
でワッシャ５の外周面に押し付けられた状態である。こ
の状態で回転用つめ29を回転させ、ナット４を回転させ
ると、第９図（Ｂ）に示すようにナット４は上昇し、ワ
ッシャ５から離れ、チャック27はナット４とワッシャ５
の間隙に入る。ナット４が充分に上昇すると、第９図
（Ｃ）に示すようにナット４はその底部でチャック27に
より支えられ吊り上げ可能な状態となる。

ここで、可動軸19Bの外周に形成されたねじ19Cのピッチ
はナット４に形成されたねじのピッチよりも僅かに大き
いので、可動軸19Bと同期回転する回転用つめ29により
回転するナット４の上昇速度よりもチャック27の上昇速
度の方が僅かに速く、チャック27はナット４の底部に接
触した状態となる。次に回転用つめ29を回転させること
によりナット４をさらに回転させ、ナット４とスタッド
ボルト３との結合が解除されたときには、第８図に示す
ようにナット４はその底部のチャック27に支えられ、ナ
ット４の上端部のねじにナット４全体の重量が荷重され
ることなくチャック27により吊り上げられる。

ナット４をスタッドボルト３に装着する場合，上記した
操作と逆の操作により容易に行うことができるが、ナッ
ト４がスタッドボルト３にねじこまれる最終段階におい
て、第９図（Ｂ）に示すようにチャック27はその先端部
に形成された係止用つめ27Aの傾斜部がチャック27の上
昇につれてワッシャ５をガイドにして外側に押し広げら
れる。そして、第９図（Ａ）に示すようにナット４が完
全にねじこまれたときにチャック27とナット４の係合は
解除される。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、ナットランナ及び手作業
により作業員が原子炉圧力容器に接近して汚染物に直接
手を触れて行っていた大型ナットの着脱作業を遠隔自動
操作により行うことが可能となり、作業員が高放射線領
域に接近することなく作業を行うことができるため作業
員の被爆を防止でき、ナットの着脱作業時に工具を取り
替えることなく作業ができる。また、ナットの着脱作業
時に着脱されるべき大型ナットを回転させる回転部材の
大型ナットへの衝撃を緩和でき、更に着脱されるべき大
型ナット、または必要に応じてワッシャを含む重量がそ
のまま着脱されるべき大型ナット及びこのナットと螺合
されるボルトのねじ山にかからないのでそのねじ山の損
傷を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る大型ナットの着脱装置の実施例を
示す縦断面図、第２図は第１図のＢ−Ｂ線断面図、第３
図は第１図のＣ−Ｃ線断面図、第４図（Ａ）は本発明に
係る大型ナットの着脱装置を設置した自動ナット着脱装
置の平面図、第４図（Ｂ）は第４図（Ａ）の側面図、第
５図は第１図に示す大型ナットの着脱装置をナット上面
まで下降したときの状態を一部断面で示す側面図、第６
図は第１図に示す大型ナットの着脱装置をナットにセッ
トした状態を示す側面図、第７図（Ａ）、第７図（Ｂ）
及び第７図（Ｃ）はナット及びワッシャの取り外し時の
状態を第６図のＤ部拡大で順次示す説明図、第８図は本
発明の係る大型ナットの着脱装置の他の例を一部断面で
示す側面図、第９図（Ａ）、第９図（Ｂ）及び第９図
（Ｃ）は第８図に示す大型ナットの着脱装置におけるチ
ャック装着時の状態を順次示す説明図、第10図は原子炉
圧力容器の断面図、第11図は第11図のＡ部拡大断面図、
第12図は従来のナット着脱作業におけるナットランナに
よるナット回転作業を示す説明図、第13図は従来のナッ
ト取りつけ及び取り外し運搬を行うためのナット取り扱
い具を示す平面図、第14図は第13図におけるナット取り
扱い具の取りつけ状態を示す断面図、第15図はナット着
脱装置を一例を一部断面で示す側面図、第16図はナット
着脱装置の他の例を示す側面図である。 １……上鏡、２……胴体、３……スタッドボルト、４…
…ナット、５……ワッシャ、６……ナットランナ、７…
…ナット取扱具、８……ナット着脱装置、９……架台、
10……軌道、11……ステーション、12……昇降用アー
ム、13……ボルト清掃装置、14……スタッドテンショ
ナ、15……モータ、16……モータ取付板、17……支持
板、18……ナット、19A……固定軸、19B……可動軸、19
C……ねじ、19D……可動軸、20……回転防止用ロッド、
21……支持板、22……エアシリンダ、23……ベアリン
グ、24……ナット回転駆動部、24A……チャックサポー
ト、25……支持部材、26……スプリング、27……チャッ
ク、27A……係止用つめ、28……サポートリング、29…
…回転用つめ、30……サポートリング、31……案内板、
32……スプリング、33……移動壁、33A、33B……吊り上
げ用つめ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転駆動部と、この回転駆動部に連結され
   るとともに着脱されるべき大型ナットの軸方向に配置さ
   れる固定軸と、この固定軸にスプライン構造により連結
   され、固定軸の軸方向に対して移動自在に配置されると
   ともにその外周面に前記大型ナットのねじ山のピッチよ
   りも僅かに大きいピッチのねじ山が形成された可動軸
   と、この可動軸と螺合されたナットを有する支持部材
   と、前記可動軸と同期回転し、前記着脱されるべき大型
   ナットに係合して回転させる大型ナット回転部材と、前
   記可動軸と同期回転して可動軸の軸方向に移動自在に配
   置されるとともに少なくとも着脱されるべき大型ナット
   を含む部材を把持する把持部材と、前記大型ナット回転
   部材に着脱されるべき大型ナットの軸方向に付勢力を与
   えるスプリングと、を備え、大型ナットの着脱時に前記
   固定軸の回転に伴う可動軸の軸方向昇降速度を前記着脱
   されるべき大型ナットの軸方向昇降速度よりも僅かに速
   くしたことを特徴とする大型ナットの着脱装置。
2. 【請求項２】前記大型ナット回転部材は、着脱されるべ
   き大型ナットに形成された溝に係合される回転用つめ
   と、大型ナット回転部材の回転に伴い着脱されるべき大
   型ナットの外周面に沿って移動する案内板とを備えてい
   る特許請求の範囲第１項記載の大型ナット着脱装置。
3. 【請求項３】前記把持部材は、その下端部に着脱される
   べき大型ナットの下方に配置されるワッシャに形成され
   た溝に係合される係合つめ用を備えている特許請求の範
   囲第１項記載の大型ナットの着脱装置。
4. 【請求項４】前記把持部材は、その下端部に着脱される
   べき大型ナットの下端周縁部に係合される係合用つめを
   備えている特許請求の範囲第１項記載の大型ナットの着
   脱装置。