JPH07122614B2 - 円筒物体の表面検査方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、核燃料用ペレット等の円筒物体の表面を検査
するための方法及び装置に関するものである。

〔発明の背景〕

核燃料用ペレットは粉末を焼結した円筒状のセラミック
スであり、その円筒周面は研摩されるが円筒端面は研摩
されずプレス成形されたままの状態となっている。

この核燃料ペレットには特開昭56−160645号に記載され
ているように周面および端面に亀裂（これをクラックと
いう）や欠損（これをチップという）、また金属が混入
したり（これをメタルインクルージョンという）、気泡
が混入したり（これをピットという）することに対し判
定基準を設け、基準以上のそれらの欠陥があれば不良品
として排除する必要がある。そこでこのような核燃料ペ
レットの製造過程の最終段階において全ての核燃料ペレ
ットの表面全体（周面及び端面）を厳密に検査する必要
がある。

更に、核燃料用ペレットは円筒形状を有し、周面及び端
面を検査しなければならなかった。しかし特開昭53−12
5057号に示す装置では全体として処理速度が低いもので
あった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされ
たもので、多数の核燃料ペレット等の円筒物体の周囲及
び端面を高処理速度で検査することのできる円筒物体の
表面検査方法及び装置を提供しようとするものである。

〔発明の概要〕

高処理速度で検査するには、核燃料ペレット等の円筒物
体をなるべく集団の形にまとめ、一括検査を次々に行っ
てゆくのが効率的である。この点、円筒状ペレットはそ
の形状の点から見て、複数のペレットを一列にまとめ、
回転させながら検査を行えば高速検査が可能である。し
かし、そのような回転検査は図面の検査には適している
が端面の検査には不適である。この点に鑑みて、本発明
では、核燃料ペレット等の円筒物体の検査を２つのステ
ップに分けて行い、第１の検査ステップでは複数のペレ
ットを一例に並べて移送し、その移送路で核燃料ペレッ
ト等の円筒物体列の側面に相当する各核燃料ペレット等
の円筒物体の面（周面又は端面の一方）を非接触的に
（一例として光学的に）検査し、第２の検査ステップで
は第１の検査ステップでは検査しなかった方の面を検査
するようにしている。

第１の検査ステップから第２の検査ステップに迅速に移
行させて高処理速度の検査を実現する目的で、行変換ス
テップが設けられる。この行変換ステップでは、第１の
検査ステップで検査済みの核燃料ペレット等の円筒物体
列を複数並列に整列させ、該複数列各々の先頭１個を第
１行とし次の１個を第２行としたとき前記複数並列に整
列させた検査済みの円筒物体列から１行分の核燃料ペレ
ット等の円筒物体を順次送り出す（すなわち各列から１
個づつの核燃料ペレット等の円筒物体を一括して分離す
る）。これにより、１行分の核燃料ペレット等の円筒物
体の配列において、その側面は第１の検査ステップでは
検査しなかった方の面を見せている。こうして、第１の
検査ステップから第２の検査ステップに迅速に移行する
ことができる。

この発明の別の観点によれば、上述の本発明方法を実施
するために用いられる核燃料ペレット等の円筒物体の表
面検査装置が提案される。この円筒物体の表面検査装置
は、複数の核燃料ペレットを複数列状に配列したトレイ
から１列の核燃料ペレットを順次下り出すためのローダ
ー部と、送り出された核燃料ペレット列を直線状に移送
しその移送路で該核燃料ペレット列における各核燃料ペ
レットの円筒面を非接触的に検査する円周面検査部と、
前記円筒面検査部で検査済みの核燃料ペレット列を並列
的に複数列に整列させる精度トレイ部と、前記精度トレ
イ部によって並列化された核複数列の先燃料ペレット列
から夫々先頭の１個の核燃料ペレットを分離することに
より１行分の核燃料ペレットの配列いを送り出す個別分
離部と、前記個別分離部によって送り出された１行分の
核燃料ペレットの配列を直線状に移送し、その移送路で
該核燃料ペレット行配列における各核燃料ペレットの端
面を非接触的に検査する端面検査部と、前記端面検査部
で検査済みの核燃料ペレットを回収するためのアンロー
ダー部とを具えている。この核燃料ペレット表面検査装
置において円筒面検査部と端面検査部における移送路の
配置が、精度トレイ部と個別分離部の部分を接続点とし
て略Ｌ字形を成すようにするのが、構造上及び作業能率
上最も都合がよい。

〔発明の実施例〕

以下添付図面を参照してこの発明の一実施例を詳細に説
明する。

第１図はこの発明に係る核燃料ペレット表面検査方法の
一実施例を示す図で、処理手順に従って核燃料ペレット
の流れが大まかに示されている。１は、複数の被検査核
燃料ペレット２を複数列状に配列したトレイであり、一
例として22列分の波形配列溝を有し、そのうち両側の各
１列を除いた20列に複数の各燃料ペレット２が配列され
ている。各列における各燃料ペレット２は互いの端面を
接し合い、その円筒周面を該核燃料ペレット列の側面に
見せて、全体として細長の円筒状に配列されている。

第１の検査ステップT₁では、トレイ１から１列の核燃料
ペレットを順次送り出して移送し、その移送路で該核燃
料ペレット列2Aの側面に相当する各核燃料ペレットの面
（つまりこの場合は円筒周面）を非接触的に検査する。
一例として、この検査T₁は所定の光学的検査装置（図示
せず）を用いて、核燃料ペレット列2Aが移送されてゆく
過程で実行され、検査結果は図示しないコンピュータ等
によって管理される。現在検査中の核燃料ペレット列2A
をトレイ１の何列目から取り出したか、及び現在検査中
の核燃料ペレットがこの核燃料ペレット列2Aの中の何番
目（何行目）のペレットか、によって個々の核燃料ペレ
ットを区別することができ、これにより個別の核燃料ペ
レットの検査結果を管理することができる。

次の行変換ステップでは、まず、第１の検査ステップで
検査済みの核燃料ペレット列をトレイ３上に複数列並列
に順次整列させる。これは１列の核燃料ペレットをトレ
イ３上の１列に収納する毎に核トレイ３を矢印Ａ方向に
１列分だけ動かすことにより行われる。こうしてトレイ
３上に１トレイ分の核燃料ペレットを全部整列させた
ら、そこから１行分の核燃料ペレット2Bを順次取り出し
て（行変換して）第２の検査ステップT₂へ向けて送り出
す。

第２の検査ステップT₂では、行変換された核燃料ペレッ
トの配列2Bを移送し、その移送路で該核燃料ペレット行
の配列2Bの側面に相当する各核燃料ペレットの面（つま
りこの場合は円筒の両端面）を非接触的に検査する。一
例としてこの検査も所定の光学的検査装置を用いて実行
され、検査結果はコンピュータ等によって管理される。
核燃料ペレット行配列2Bにおける各核燃料ペレットの順
序は列番号に対応しており、個々の核燃料ペレットを区
別することができる。

第１の検査結果と第２の検査結果との総合により個々の
核燃料ペレットの最終的検査結果が判明する。この最終
的な判断はコンピュータ等により自動的に下すことがで
きる。

最終的は検査結果に応じて良，不良の核燃料ペレットを
振分ければよい。この場合の一方法として、最終的検査
結果に応じて第２の検査ステップで検査済みの各核燃料
ペレットを等級分けし、トレイ上に複数列状に配列し直
すようにするとよい。

第２図は、上述の本発明方法を実施するために用いられ
る本発明に係る核燃料ペレット表面検査装置の一実施例
を略示する平面図である。10はローダー部であり、前述
のように20列の被検査核燃料ペレットを配列したトレイ
１が始端10aに置かれるとこれを図示しないコンベアに
よって矢印Ｂ方向に移送し、所定のＰ位置で図示しない
プッシャー機構によりトレイ１上の１列の核燃料ペレッ
トを円筒面検査部11の方に順次送り出す。ローダー部10
における矢印Ｂ方向へのトレイ１の移送は、Ｐ位置で１
列の核燃料ペレットが送り出される毎に１列分だけ動か
すように行われる。空になったトレイ１′は終端のラッ
ク部10bに収納される。

円筒面検査部11は、Ｐ位置でローダー部10から送り出さ
れた核燃料ペレット列2Aを直線的に移送する移送手段８
と、その移送路で該核燃料ペレット列2Aにおける各核燃
料ペレットの円筒周面を非接触的に検査する円周面検査
光学系6a,6a′とを含んでいる。

第３図は、円筒面検査部11の一実施例を要部を拡大して
示す斜視図である。移送手段８における移送路は近接し
て並置された２本の回転ローラ12,13によって構成され
る。この回転ローラ12,13はモータ４によって同一方向
に常に回転される。ローダー部10から送り出された１列
の核燃料ペレット列2AはＶ溝シュート14を通って回転ロ
ーラ12,13間に導かれ、後述するプッシャー機構（回転
ローラ12,13の沿って設けられたレールに摺って移動す
る。）によって矢印Ｃ方向に押されて精度トレイ部15の
方に移送される。この移送中、第４図に示すように、回
転ローラ12,13の同方向回転によりその上に置かれた核
燃料ペレット列2Aは常に反対方向に従動回転する。移送
路の途中の所定位置に固定された特開昭56−160645号の
第４図に示す光学系6a,6a′は、回転ローラ上の核燃料
ペレット列2Aに焦点を合わせた細長い焦点の光を投射す
る投光系6aと、この投射光の核燃料ペレット表面からの
反射光を集光し受光する受光系6a′とを含んでいる。核
燃料ペレット列2Aが移動し、かつ回転するので、固定さ
れた光学系6a,6a′によって個々の核燃料ペレットの円
筒周面全体を列内の全核燃料ペレットに関して検査する
ことができる。更に特開昭56−160645号の第５図に示す
光学系6a,6b′が上記光学系6a,6a′に並設されている。

更に核燃料ペレットの円周周囲を検査する装置について
説明する。すなわち、第３図に示すように、互に近接し
て搬送方向に平行に延びた２本の回転ローラ12,13が設
けられており、該ローラ12,13間の上部に複数の核燃料
ペレット２がほぼ同軸状に一列に配列され、図示しない
プッシャによって核燃料ペレット列の背後より押圧力を
与えてローラ12,13間に載置された核燃料ペレット列2A
を矢印Ａ方向に搬送する。回転ローラ12,13はモータ４
及び伝達ギア装置５を介して同一方向に回転駆動され、
両ローラ12,13に接する核燃料ペレット２はそれとは逆
方向に従動回転する。第４図は第３図のII−II線矢視断
面図であり、ローラ12,13の回転とそれに接する核燃料
ペレット２の従動回転の状態を示している。搬送路の途
中の所定箇所に表面検査用の光学系が設けられている。
この光学系は投光系6aと受光系6bとを含んでおり、投光
系6aは、ローラ12,13上の核燃料ペレット２の表面に相
当する位置に焦点を合わせた細長い焦点の光を投射す
る。核燃料ペレット２の表面で反射した光は受光系6bで
受光される。核燃料ペレット２の配列が矢印Ａ方向に直
線移動し、かつ前述の如く従動回転するので、固定され
た光学系によって個々の核燃料ペレット２の円筒周面全
体を検査することができる。

以上のような構成の核燃料ペレット表面検査装置によえ
ば、複数の核燃料ペレットを一例にまとめて搬送しなが
らその円筒周面の検査を行うので高スループットの検査
が期待できる。しかし、核燃料ペレット列を無限長の長
さで休みなく送り続けることは事実上不可能であるの
で、その代わりに、限られた長さのウランペレット列を
断続的に回転ローラ12,13上に送り込み、これをローラ1
2,13上で淀みなく搬送できるようにした。

この構成を第５図に示す実施例に基いて説明する。

１は、複数の被検査核燃料ペレットを複数列状に配列し
たローダトレイであり、一例として22列分の波形の溝を
有し、両側の各一列分の溝を除く20列分の各溝に夫々一
列につき約40個程度の核燃料ペレットが配列されるが、
図では数は簡略化して描いてある。このローダトレイ１
は図示しないローダー部のコンベア装置上に載置され、
矢印Ｂ方向に自動送りされる。このトレイ１の送り動作
は、導入用プッシャ８によって一列分の核燃料ペレット
が搬送路に押し出される毎に該トレイ１を一列分だけ矢
印Ｂ方向に横送りし、別の核燃料ペレット列がプッシャ
８によって押圧される位置にくるようにタクト制御され
る。

導入用プッシャ８は、、ローダトレイ１から順次一列の
ウランペレット列2Aを押し出して搬送路に導入するため
のものである。搬送路の導入部分はＶ溝シュート14（こ
れは第３図にも示されている）となっており、ウランペ
レット列2Aはプッシャ８によって押されてこのＶ溝シュ
ート14を通り、回転ローラ12,13上に導入される。この
Ｖ溝シュート14はラウンペレット列2Aの各ペレットをほ
ぼ同軸に整列させる機能を果す。

第６図は導入用プッシャ８の概略構造を示すものであ
る。タイミングベルト8a、タイミングギヤ8b、ベルト駆
動用モータ8cから成るドライブ装置が所定のプッシャ移
動範囲に沿って設けられており、このプッシャ移動範囲
に沿ってガイド8eが設けられ、このガイド8eに沿ってス
ライドし得るプッシャアーム8dの一端がプッシャヘッド
8fとなっており、他端がベルト8aに固定されている。ド
ライブ装置、ガイド8e、アーム8dを収納したケーシング
8gがエアシリンダ8hの収縮に応じて傾動されるようにな
っている。図に示すような第１の位置ではプッシャヘッ
ド8fが搬送路上のウランペレット列2Aの軸線にほぼ一致
し、このウランペレット列2Aを背後から押圧することが
できる。エアシリンダ8hが伸びると、軸8iを中心にして
シリンダ8hが上方に回動すると共に軸8jを中心にしてケ
ーシング8gが回動し、アーム8dが上方に回動し、プッシ
ャヘッド8fが第２の位置に位置する。この第２の位置で
はヘッド8fが搬送路上のウランペレット列2Aの軸線から
上方にずれている。

導入用プッシャ８によってトレイ１から一列のウランペ
レット列3Aを押し出すときはヘッド8fが上述の第１の位
置に位置する。Ｖ溝シュート14を通過して回転ローラ1
2,13上の所定の位置（第７図のP1）までペレット列2Aを
移送したときプッシャ８のヘッド8fが上述の第２の位置
に逃がされ、その状態でプッシャ８のアーム8dが逆送り
されて最初の位置（第７図のP0）まで戻る。この逆送り
間にローダトレイ１が一列分だけ横送りされ、次のウラ
ンペレット列2Aを搬送路に合致される。そして、位置P0
に戻ったプッシャ８のヘッド8fが上述の第１の位置まで
下降し、次のウランペレット列2Aの押し出しを開始す
る。こうして、ウランペット列2Aが搬送路に次々に送り
出される。

第５図に戻り、回転ローラ12,13の両側には２つの搬送
用プッシャ18,19が夫々設けられている。各搬送用プッ
シャ18,19は、回転ローラ12,13に平行に延びた搬送ドラ
イブ装置18a〜18c,19a〜19cと、アーム部18d,19dとを含
んでいる。ドライブ装置は、前述の導入用プッシャ８と
同様に、回転ローラ12,13のほぼ全長にわたって設けら
れたタイミングベルト18a,19aと、タイミングギヤ18b,1
9b、タイミングベルトを駆動するためのモータ18c,19c
を含んでいる。アーム部18d,19dの一端にプッシャロー
ラ18f,19fが軸受けされており、他端は図示しないボー
ルスプライン機構19gを介してタイミングベルト18a,19a
に夫々結合されている。プッシャローラ18f,19fに同軸
に接触ヘッド18e,19eが結合されており、このヘッド18
e,19eが核燃料ペレット列2Aの背後に当接し、タイミン
グベルト18a,19aの動きがボールスプライン機構19g、ア
ーム部18d,19dを介してプッシャローラ18f,19f及び接触
ヘッド18e,19eに伝達され、ウランペット列2Aを背後か
ら押送する。

図示しないボールスプライン機構19gは、タイミングベ
ルト18a,19aの移動に伴ってアーム部18d,19dが移動する
ことを可能とうると共に、移動方向に直角な面でアーム
部18d,19dを回動させることを可能とするものである。
アーム部18d,19dはボールスプライン機構19gを介した回
動によって第１の位置及び第２の位置の一方に選択的に
切換えられるようになっており、第１の位置では回転ロ
ーラ12,13上のペレット列2Aの軸線上にプッシャローラ1
8f,19f及び接触ヘッド18e,19eを位置させて該ペレット
列2Aの押送を可能にし、第２の位置では該プッシャロー
ラ18f,19f及びヘッド18e,19eがローラ12,13上のペレッ
ト列2Aの軸線から所定角だけ上方に逃れるようになって
いる。ペレット列2Aを押送するときは第１の位置に位置
し、タイミングベルト18a,19aを逆送りして接触ヘッド1
8e,19eを回転ローラ12,13の始端に戻すときは第２の位
置に位置する。

次に、押送装置を達成するアーム部18d,19dプッシャロ
ーラ18f,19f、接触ヘッド18e,19eの一実施例を第８図、
第９図を参照して説明する。尚、第８図、第９図はアー
ム部19dが前述の第１の位置に位置している状態を示し
ている。プッシャローラ19fは核燃料ペレット２とほぼ
同径であり、回転ローラ12,13に接したとき核燃料ペレ
ット２と同じ条件で従動回転する。このプッシャローラ
19fの長さは、数個分（一例として４個）のウランペレ
ットの長さに相当する十分な長さを持ち、回転ローラ1
2,13の表面の凹凸に大きく左右されることなく、水平を
保つ（ローラ19fの軸線を搬送方向に一致させる）こと
ができるようになっている。接触ヘッド19eはプッシャ
ローラ19fと同軸であり、該ローラ19fと同様に回転す
る。プッシャローラ19fの両端は軸受20,21を介してアー
ム部19dの２本のフレーム部材19d₁,19d₂に夫々回転可能
に支持されている。各フレーム部材19d₁,19d₂の他端は
軸部材19d₃に徴少回転可能に連結されており、軸部材19
d₃は接続部材11d₄を介してボールスプライン機構を内蔵
したカプリング装置22に連結され、カプリング装置22は
タイミングベルト19aに結合している。軸部材19d₃に押
えばね部材23の基部23aがねじ止めされており、ウイン
グ状に延びた押えばね部材23の作動片23b,23cは両フレ
ーム部材19d₁,19d₂の上辺に圧接し、該フレーム部材19d
₁,19d₂を下方（回転ローラ12,13の方向に）付勢する。
従って、フレーム部材19d₁,19d₂と共にプッシャローラ1
9fと接触ヘッド19eが下方に（回転ローラ12,13の方向
に）付勢され、プッシャローラ19fが２本の回転ローラ1
2,13に圧接され、該ローラ12,13の回転に伴って確実に
従動回転する。

プッシャ18,19の一方が搬送路の始端付近の所定位置で
待機しているとき、それに対応するアーム部18d,19dは
上記第２の位置に位置しており、導入用プッシャ８によ
って搬送路に導入されるペレット列2Aのために道を空け
ている。第７図のP1に示す所定の位置まで導入用プッシ
ャ８がペレット列2Aを導入し、該プッシャ８のヘッド8f
が前述の通り第２の位置まで上がって初期位置P0への逆
戻りを開始すると、 待機していた搬送用プッシャ18又は19（第７図では19）
のアーム部18d,19dが上記第１の位置に回動し、同時に
タイミングベルト18a,19aによる移送が開始する。こう
して、導入用プッシャ８によって搬送路の入口まで導入
されたウランペレット列2Aは、上記第１の位置にアーム
部18d,19dが設定された一方の搬送用プッシャ18,19のヘ
ッド18e,19eによってその背後から押圧され、ローラ12,
13に沿って矢印Ｃ方向に終端まで押送される。

この押送は２つの搬送用プッシャ18,19によって交代で
行われる。例えば、或るペレット列2Aを一方のプッシャ
18によって押送した場合、その次に導入されたペレット
列2Aは他方のプッシャ19によって押送する。搬送路の終
端までペレット列2Aを押送したプッシャ18,19は、押送
が終了するとアーム部18d,19dを前記第２の位置に切換
え、その状態で搬送路の始端まで逆送りされる。その
後、新たなペレット列2Aの押送を開始する。こうして２
つの搬送用プッシャ18,19によって交互に繰返しペレッ
ト列2Aが押送され、多数のペレット列2Aを淀みなくほぼ
連続に近い形で搬送することができる。

第３図を参照して説明したように、回転ローラ12,13に
沿って搬送される過程で核燃料ペレット列2Aを各核燃料
ペレット周面が光学的に検査される。従って、搬送用プ
ッシャ18,19によるペレット列2Aの搬送速度は検査用光
学系の応答速度（受光素子と増幅器の周波数応答）に適
合し得る範囲でできるだけ速くするのが作業効率上好ま
しい。一方、導入用プッシャ８の移動速度や搬送用プッ
シャ18,19の戻り速度はそのような応答速度制限を憂け
ないので、高速化して搬送作業全体の円滑化を計るのが
好ましい。

搬送路の終端に接して設けられた精度トレイ15は、搬送
されてきたペレット列を淀みなく受入れると共に次の作
業の円滑化を計るために、円筒周面検査済みの核燃料ペ
レット列2Aを並列的に整列させるためのものである。精
度トレイ15はローダートレイ１と同様に複数列の溝を具
えており、搬送路の終端から一列分のペレット列2Aが一
列分の溝に送り込まれる毎に矢印Ｄ方向に一列分だけ横
送りされ、次の検査済みペレット列2Aを収納するための
空の溝を搬送路に合致させる。

勿論、導入用プッシャ８、搬送用プッシャ18,19、ロー
ダートレイ１、及び精度トレイ15の各種動作タイミング
は、上述した動作に矛盾の生じないよう相互に調和して
制御される。そのような制御の細部は公知のシーケンス
制御あるいはタクト制御技術を用いて容易に実現できる
設計的事項であるため、ここでは特にその詳細は説明し
ない。また、各プッシャ8,18,19の速度配分は、多数の
核燃料ペレット列2Aが搬送路を淀みなく流れるように最
適に選ぶことができる。

なお、搬送用プッシャ18,19の数は必らずしも２個に限
らず、それ以上設けることも可能である。また、搬送路
の構造も図示のものに限らず、その他の構造とすること
ができる。また表面検査装置も光学系に限らず、その他
の非接触式検査装置であってもよい。

このように導入用プッシャ８と、交互に核燃料ペレット
列を押送する少くとも２つの搬送用プッシャ18,19との
協働により、限られた数の核燃料ペレットから成る多数
の核燃料ペレットから成る多数の核燃料ペレット列をほ
ぼ連続に近い形で搬送することができ、高スループット
の円筒面の検査を実現することができる。更に核燃料ペ
レット列2Aを背後から押送する接触ヘッド18e,19eは核
燃料ペレット２と同じ条件で回転して押送力を核燃料ペ
レット2Aの軸心に一致させることができるため、搬送途
中で核燃料ペレット２が浮き上がる現象を抑止すること
ができ、常に円筒面表面を合焦点状態に維持させること
ができる。

更にこの円筒面検査部11において、搬送途中での核燃料
ペレットの浮き上がりを防止して精度の良い核燃料ペレ
ットの円筒面検査ができるように第10図を示す負圧吸引
手段が設けられている。即ち回転ローラ12,13間の隙間
に沿って所定範囲で負圧吸引装置24が設けられる。この
負圧吸引装置24は該ローラ12,13間の隙間に沿って所定
範囲で設けられた吸引ノズル24aと、このノズル24aに連
結した排気ダクト24b、該ダクト24bの途中に設けられた
負圧調整バルブ24c,真空ポンプ24dを含んでいる。

前述の通り、搬送路の途中の所定箇所でローラ12,13の
上方に表面検査用の光学系6a,6a′,6b,6b′が設けられ
ており、負圧吸引装置24は少なくともの光学系6a,6a′,
6b,6b′の配置に対応する範囲で設けられる。これは、
少なくとも表面検査時においてペレットの浮き上りが生
じないようにすればよいからである。しかし、これに限
らず、搬送路全長にわたって負圧吸引装置24を設けても
よい。

負圧吸引装置24による負圧吸引によって核燃料ペレット
２が吸引され、ローラ12,13に密着されると共に、ペレ
ット２の周囲に付着していた研摩による粉末も吸引され
除去される。従って、核燃料ペレット２の浮き上がりが
防止され、ペレット表面が光学系6a,6a′,6b,6b′の照
明光の焦点から外れることのないようになる。

負圧吸引力はペレット２の浮き上がりを防止し得る程度
の比較的弱い力でよいため、負圧調整バルブ24cによて
これを調整する。バルブ24cの調整は手動でよいが、ペ
レット２の浮き上がりを検知して自動調整するようにし
てもよい。このようにペレットが搬送路すなわちローラ
に密着し、浮き上がりを防止することができ、ペレット
の表面位置が常に合焦点状態となり、検査精度を高める
ことができる。

また前記回転ローラ12,13の表面は、ハードクロームメ
ッキ等を施して、耐摩耗性を有し、しかも滑りやすくす
ることが好ましい。

以上の如く、円筒面検査済みの核燃料ペレット列2Aは精
度トレイ部15に送られる。精度トレイ部15は、矢印D,
方向に往復動可能な精度トレイ15aを含んでおり、精度
トレイ15aにおける１列分の溝に１列分の核燃料ペレッ
トを収納する毎に該精度トレイ15aを１列分だけ矢印Ｄ
方向に移動させる。こうして、複数の核燃料ペレット列
2Aが精度トレイ15a上で複数列並列に整列させられ、１
トレイ分の核燃料ペレット列（例えば20列）が全て精度
トレイ15a上に整列されると該精度トレイ15a上の核燃料
ペレット列が全て個別分離部16に移される。空になった
精度トレイ15aは矢印方向に戻り、再び別の核燃料ペ
レット列を整列させる。

個別分離部16は、精度トレイ15aから１トレイ分の核燃
料ペレット列が一括して移される分離トレイ16aと行分
離機構とを含んでおり、分離トレイ16a上に並列的に整
列された各核燃料ペレット列から夫々１個の核燃料ペレ
ットを分離することにより１行分の核燃料ペレットの配
列をパレット17に向けて送り出すものである。

第11図は個別分離部16の一実施例を一部省略して（及び
核燃料ペレットの配列を省略して）示す拡大斜視図であ
る。１トレイ分の前核燃料ペレット列を整列させた精度
トレイ15aが一点鎖線15a′で示すように分離トレイ16a
の位置に合致したとき、図示しない一括プッシャによっ
て精度トレイ15a上の核燃料ペレット列が最終部から矢
印Ｅ方向に押されて全列同時に分離トレイ16a上に移さ
れる。分離トレイ16a上で行列状に配列された核燃料ペ
レットのうち１行分の核燃料ペレットが個別分離部16の
行分離機構によって順次取り出され、行配列移送用パレ
ット17上に載せられる。第11図ではパレット17は他の部
分よりも拡大して示してある。

分離トレイ16aの各列毎に列に沿って細長い開口があけ
てあり、この開口内を各列毎に設けられたプッシャ25が
移動し得るようになっている。個々の核燃料ペレットの
長さが6.8乃至11.8mm程度の範囲でばらつきがあるた
め、プッシャ25の移動は全列共通ではなく、プーリー27
a,27bによって各列独立に駆動されるようになってい
る。ばね26はプッシャ25の核燃料ペレット２への緩衝を
行なわせるために設けられている。

行分離機構は、各列毎に設けられ、かつプーリー27a,27
b間にワイヤー28をけんかしたプッシャ18（なお、プッ
シャ25は核燃料ペレット列が移されるとき逃げるように
なっている。）並びにプッシャ25をワイヤー28を介して
駆動するために駆動軸とクラッチ等の手段で正逆回転駆
動されるプーリー27bからなるプッシャ機構と、駆動軸
に設けられたパレータ駆動用カム29、該セパレータ駆動
用カム29からの駆動力を伝えるレバー30,リンク31及び
レバー32,該レバー32に押されてピニオン付きセパレー
タを前進させるためのロッド33,及びピニオン34,該ピニ
オン34と噛み合うラック35,並びに軸端にピニオン34を
取付けたセパレータの行方向回転軸36と、全列１行分の
分離孔37aを並列穿設してあるセパレータ37からなるセ
パレータ機構、駆動軸に設けられた分離プッシャ駆動用
カム40、該分離プッシャ駆動用カム40から駆動力を伝
え、かつスプリング42が懸架されたレバー41、並びに該
レバー41に連結されて水平方向に摺動自在に支持され、
かつ先端がセパレータ37の孔37bに挿入できるように各
列毎に対応させて形成された分離プッシャ43からなる分
離プッシャ機構と、セパレータ分離孔内に核燃料ペレッ
トが進入したか否かを検出するための発光素子39及び受
光素子38からなるセンサとを具備している。第12図は行
分離機構を行方向から眺めた要部拡大図であり、セパレ
ータ37の分離孔に押し込まれた核燃料ペレット２がセパ
レータ37ごと180度ラック35及びピニオン34の機構によ
り矢印Ｇで示すように反転される状況が示されている。
この時、セパレータ37の分離孔37aに連通穿設した分離
プッシャ43の通る孔37bの直径は、分離孔37aの直径（ペ
レット２の直径）より小さくしてあるから、分離孔37a
内の核燃料ペレットが分離孔37aから外部下方に落下す
ることはない。尚、分離孔37aの断面は菱形であり、中
に挿入されたペレット２との間にクリアランスが生じる
ようにして、その損傷を防いでいる。また、分離孔37a
の上辺長は、ペレット２の最大長より幾分長く、下辺長
はペレット２の最小長よりも幾分短くなっており、必ら
ず１列につき１個だけのペレットをピックアップするよ
うになっている。セパレータ37の分離孔37aの上下に分
離孔内の核燃料ペレットの有無を検出するための受光素
子38,発光素子39からなるセンサが設けてあるが、全分
離孔37a内に「核燃料ペレット有り」と検出されるプッ
シャ25すなわちプーリー27a,または27bへの動力を切
り、（駆動軸にシリンダーの出力軸に設けられたローラ
を係合させてプーリー27a,または27bへの動力を伝達す
る。）セパレータ駆動用カム29に従動するレバー30,リ
ンク31,及びレバー32によりセパレータ37を前進させ
る。セパレータ37にはピニオン34がついており、ガイド
部に設けたラック35を噛み合っているので前進と同時に
回転し、セパレータ37が矢印Ｇに示すように180度回転
したところで、分離プッシャ用駆動カム40に従動するレ
バー41によって動く分離プッシャ43によりセパレータ分
離孔37a内部の核燃料ペレット２を押し出し、分離ステ
ーション31eに停止位置決めされたパレット17上に送り
出す。かかるペレット２の行別分離作業を行列の行数だ
け繰り返し、分離トレイ16a上の最終行まで行うと、１
トレイ分の行分離作業が終了する。その間、１行分のペ
レット２が送り出される毎にタクト運動によってパレッ
ト17が矢印Ｆ方向に移送され、空のパレット17が分離プ
ッシャ43に対応する位置に来る。また、１トレイ分の行
分離作業が行われている間に、精度トレイ15a上に別の
１トレイ分の新たな核燃料ペレット２が行列状に整列さ
せられる。

以上のようにして、１行毎の核燃料ペレット２が夫々そ
の端面を側方に見せて第13図に示すように、パレット17
上に配列される。

第２図に示す如く、端面検査部31は、１行分の核燃料ペ
レットの配列2Bをのせたパレット17を矢印Ｆで示すよう
に直線的に移送する移送手段55と、その移送路の途中で
パレット17の核燃料ペレット配列2Bの側面、つまり各核
燃料ペレットの端面を第14図に示す如く光学的に検査す
る右端検査ステーション31a、左端面検査ステーション3
1bとを含んでいる。各端面検査ステーション31a,31bの
手前には面合せステーション31f,31gが設定されてお
り、パレット17上の各ペレットの検査すべき一端面の位
置を合わせる処理を行う。パレット17は各端面検査ステ
ーション31a,31bに対応する位置で一旦停止，位置決め
され、各ステーション31a,31bの検査用光学系54が矢印
Ｈに示す如く一定速度で移動してパレット17上の各核燃
料ペレットの端面を順次検査する。この検査結果はコン
ピュータ等によって管理される。そして検査した光学系
54は元の位置に矢印Ｈに示す如く復帰される。

上記各ステーション31a,31bに設けられた検査用光学系5
4は特開昭56−160645号の第４図に示されているように
第14図に示す如く光源45、光源45からの光を集め、ほぼ
平行光に変換するコリメータレンズ46、コリメータレン
ズ46からの光をスリット光に変換するスリット47、この
スリット光を反射するミラー48,49、反射されたスリッ
ト光を集光して核燃料ペレット２の端面に照射するため
のシリンドリカルレンズ50、核燃料ペレット２の端面か
らの反射光を集光して結像させるための結像レンズ51、
結像された映像信号に変換するためのCCD等の自己走査
型固体撮像素子52、及び上記光学系を取付けた移動テー
ブル53から構成される。この他特開昭56−160645号の第
５図に示す光学系も上記移動テーブル53上に並設されて
いる。上記搬送手段55は、第16図、第18図及び第19図に
示すようにパレット17の巾寸法でもって摺動できるよう
に形成された溝58と、パレット17を案内するように形成
され、弾性変形しうるように構成されたゴムローラ67
と、パレット17を案内支持する回転自在に支持されたロ
ーラ59と、パレット17の下端に形成された２つの溝（入
口は面取りされている。）60の１つまたは２つに噛合う
ように爪61を固着したバー62と、該バー62を矢印Ｉに示
す如く１ステーションの長さ直線往復運動されると共に
爪61をパレット17の溝60から解除させて次のパレット17
の溝60と噛合せるために矢印Ｊに示す如く回転運動させ
る手段（図示せず）とから構成されている。更にバー62
の往復運動及び回転運動によって１ステーションの間隔
で順次送られるパレット17は、各ステーションの位置で
停止し、上記バー62と同期して矢印Ｋに示すように回転
駆動されるレバー63に従ってスプリング64の圧力によっ
て矢印Ｌに示す如く直線移動する位置決めピン65が位置
決め用の穴66に嵌合すると共に対向面に押付けられて位
置決めされる。

一方パレット17は具体的には第16図、第17図に示すよう
に構成されている。即ちパレット部70には一例として20
個のＶ字溝71を並列に設けられており、このパレット部
70が基部72の上辺にねじ74によって固定されている。押
え機構75は基部72及びパレット部70に対して相対的に上
下動可能に取付けられた２本のスライド部材76と、パレ
ット部70の上方に位置し、両スライド部材76上端間に固
定された押え部材77とを含んでいる。押え部材77にはパ
レット部70の各Ｖ字溝71に対応して押えピン78が摺動自
在に設けられている。押えピン78は核燃料ペレット２に
当接していない状態では、圧縮スプリング79によって下
方にバイアスされ、ストッパ用のフランジ80と押え部材
77の上辺との係合により止められている。押えピン78の
頭部がＶ字溝71上の核燃料ペレット２に当接した状態で
は、圧縮スプリング79が圧縮され、上方に移動する。自
重により押え部材77が降下してＶ字溝71上の核燃料ペレ
ット２を押える際、上記圧縮スプリング79の作用によ
り、核燃料ペレット２に対する上方から押圧が緩衝さ
れ、各押えピン78が各核燃料ペレット２を支障なく押え
付けることが可能となる。

第16図、及び第17図では、説明の便宜上、パレット部70
の一部のＶ字溝71にしか核燃料ペレット２が載置されて
いないが、実際にはより多くのＶ字溝もしくは全部のＶ
字溝71に核燃料ペレット２が載置される。

このパレット17は前述のように移送手段55、即ちバー62
のステーション間隙分の直線往復運動と回転運動との併
用によって矢印Ｆ方向に移送される。分離ステーション
31eまで移送されたとき、第18図、及び第19図に示すの
と同様に基部72の位置決め穴66に位置決め用ピン65が挿
入されてその位置で仮固定され、スライド部材76が第19
図に示す如く他の部材62,63と同期して矢印Ｍで示す如
く回転駆動されるレバー81に係合することによって所定
量上昇されて右押え部材77が第16図に示すように一点鎖
線で示す位置まで上昇する。その状態で多数の核燃料ペ
レット２が並列的に核Ｖ字溝71上に搭載され、その後レ
バー81が回転復帰して押え部材77が自重等により元の位
置まで下降して各押えピン78の頭部がＶ字溝71上の核燃
料ペレット２に当接し、該核燃料ペレット２を固定す
る。次に面合せステーション31f,31gにおいては、第19
図に示す如く、矢印Ｎ方向に微動でき、且つ基準面82を
有するステージ83が設けられ、このステージ83はスプリ
ング84が装置されたピン85によって左方向に圧力が付与
されて常に回転するカム86に係合し、位置付けされるよ
うになっている。一方各核燃料ペレット２に対応して設
けられた押圧ピン87をスプリング88を介装した形で摺動
自在に支持し、且つ矢印Ｐ方向に移動できるように構成
されたステージ89が設けられ、このステージ89は回転す
るレバー90の揺動端に設けられたローラ91に噛合せられ
ている。従って上記の如く核燃料ペレット２が固定され
たパレット17が面合せ移送手段55でステーション31f,31
gに移送され、位置決めピン65が挿入されて位置決めさ
れる。その後レバー81の反時計方向の回転によって押え
部材77が上昇して核燃料ペレット２の固定を解除し、カ
ム86の回転に伴ってステージ83が右方向に前進し、基準
面82が位置付けされると共にレバー90が反時計方向に回
転されてステージ89が左方向に前進し、各押圧ピン87が
各核燃料ペレット２を押して各核燃料ペレット２の左端
面が基準面82に押付けられる。その後レバー81が時計方
向に回転することによって押え部材77が自重等によって
降下し、押えピン78によって各核燃料ペレット２がＶ字
溝71上に固定され、その後ステージ83及び89が後退して
核燃料ペレット２の面合せが完了する。

面合せが完了した核燃料ペレット２はパレット17によっ
て端面検査ステーション31a,31bに移送されて停止し第1
8図に示す状態となる。その後端面検査用の光学系（検
出系も含む）が移送テーブル53によって一定速度で走査
し、端面検査が行なわれる。なお、パレット17の左右の
位置決めを正確に行うためにパレット基準面92が設けら
れている。またパレット17が移送される際、パレット６
の側面が磨耗しないような超鋼合金93が埋設されてい
る。

端面検査部31で検査済みの核燃料ペレットはアンローダ
部33において最終的に回収される。この実施例ではアン
ローダ部33の前段に排出部32が設けられている。排出部
32では、コンピュータ等により管理された各核燃料ペレ
ットを等級分けする。一例としてＡ級、Ｂ級、Ｃ級の３
ランクに分け、初めはＡ級ステーション32AでＡ級にラ
ンク付けされた核燃料ペレットをパレット17のＶ字溝71
上から押え部材77を上昇させて選択的に動作するプッシ
ャ機構94によって選択的に排出し、次にＢ級ステーショ
ン32BでＢ級にランク付けされた核燃料ペレットをパレ
ット17のＶ字溝71上から上記と同様にプッシャ機構94に
よって選択的に排出し、最後にＣ級ステーション32cで
Ｃ級にランク付けされた不合格の核燃料ペレットをパレ
ット17のＶ字溝71上から排出する。空になったパレット
17は、パレット下降機構31cで下降され、下層の回送移
送手段95（駆動源95によって移動させるチェーン97上に
設けられたピン98でパレット17をはさむようにした形で
ガイド案内99上を移送する構成）によってパレット上昇
機構31dに至り、そこで上昇させて再び個別分離部16に
向う。

アンローダ部33のラック部33aから回収用トレイ34が送
り出され、まずＡ級ステーション32Aで振分けられたＡ
級合格品の核燃料ペレットが該トレイ34上に整列させら
れる。次にＢ級ステーション32Bで振分けられたＢ級合
格品の核燃料ペレットが該トレイ34上の所定の２列に整
列させられる。合格品を配列したトレイ34は矢印Ｇ方向
に送られ、トレイ34と共に人手等によって搬出・回収さ
れる。一方Ｃ級ステーション32で振分けられた不合格品
はホッパーに収納され、再生利用される。１つの回収用
トレイ34にのせられるのは最初の同じトレイ１にのせら
れていた１トレイ分の核燃料ペレット群である。前述の
通り、１トレイは22列であり、最初のトレイ１には20列
分だけに核燃料ペレットが配列されており、２列分の空
きスペースがある。従って最後のトレイ34において、２
列分のＢ級合格品を収納する所定の２列分スペースを必
らず確保することができる。

以上述べたような第２図の核燃料ペレット表面検査装置
におけるシーケンシャルな、各装置の動作は図示しない
制御装置及び機器によって全自動で実行される。そのた
めシーケンス制御装置及び細部機構の詳細は上述の説明
と公知技術を用いて容易に実現できるので、本明細書で
は特にその詳細な説明しない。

なお、上記実施例では最初に円筒周面の検査を行い、そ
の後端面の検査を行っているが、これを逆にすることも
不可能ではない。しかし、トレイ１における核燃料ペレ
ットの配列を考えると、実施例通りの順序の方が比較的
容易に実施することができる。また、検査手段は光学系
に限らず、その他の非接触的手段（調音波、Ｘ線等）を
用いてもよい。

第２図では、円筒面検査部11と端面検査部31の各移送路
が直角を成し、Ｌ字形状となっているが、これに限らな
い。例えば精度トレイ部15で全列整列済みのトレイ15a
を90度ターンさせれば、全体として一直線状にすること
ができる。しかし、ローダ部10におけるトレイ１の搬入
作業、及びアンローダ部33におけるトレイ34の搬出作業
は人手によって行われるため、図示のようにＬ字形状配
置とすれば、ローダ部10とアンローダ部33とが近接し、
両部10,31間の空トレイの搬送作業が楽になると共に、
両部10,31における作業を単一人で行うことができるよ
うになり、省力化が達成できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、複数の核燃料ペ
レット等の円筒物体を一列に並べて順次送り出し、この
円筒物体列の円筒周面を検査し、その後各円筒物体列を
並列的に整列させて１行毎に送り出し、この円筒物体行
の端面を検査するようにしたので、複数の円筒物体の円
筒周面と端面の両方を淀みなく効率的に検査することが
でき、高処理速度の検査を精度よく行うことができる効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る核燃料ペレット表面検査方法の
一実施例を処理手順に従った核燃料ペレットの大まかな
流れによって示す図、第２図はこの発明に係る核燃料ペ
レット表面検査装置の一実施例を示す平面概略図、第３
図は第２図における円筒面検査部の一実施例を示す要部
拡大斜視図、第４図は第３図のIV−IV線矢視断面図、第
５図は第３図に示す円筒面検査部の一実施例を示す平面
図、第６図は第５図に示すローダトレイから核燃料ペレ
ットを送り出す導入用プッシャの概略構造を示す斜視
図、第７図は第５図に示す導入用プッシャと搬送用プッ
シャとの関係を示す図、第８図は搬送用プッシャを示し
た平面図、第９図は第８図の側面図、第10図は円筒面検
査部の核燃料ペレットを回転させるローラ部を示す斜視
図、第11図は第２図における個別分離部の一実施例を示
す要部拡大斜視図、第12図は第11図の個別分離部を行方
向からみた要部拡大側断面図、第13図はパレット上に配
列された１行分の核燃料ペレットの一部を示す拡大斜視
図、第14図は端面検査用の光学系の一実施例を示した斜
視図、第15図は端面検査部用パレットの核燃料ペレット
固定状態を示した図、第16図は端面検査部用パレット等
を示す面図、第17図は第16図の平面図、第18図は端面検
査部の端面検査ステーションを示す断面図、第19図は端
面検査部の面合せステーションを示す断面図である。 1,3,34……トレイ、２……核燃料ペレット、 2A……核燃料ペレット列、 2B……１行分の核燃料ペレットの配列、 10……ローダ部、11……円筒面検査部、 11a,11b……円筒面検査光学系、 12,13……回転ローラ、15……精度トレイ部、 15a……精度トレイ、16……個別分離部、 16a……分離トレイ、17……パレット、 18,28……プッシャ、26……セパレータ、 31……端面検査部、 31a,31b……左、右の端面検査ステーション、 32……排出部、33……アンローダ部、 55……移送手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇高 信 神奈川県横須賀市内川２丁目３番１号 日 本ニユクリア・フユエル株式会社内 (72)発明者 勝守 利夫 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−214243（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−193823（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−160645（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−125057（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−165854（ＪＰ，Ｕ)

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の円筒物体を円軸方向に複数個並べ列
   状に配列したトレイから１列の該円筒物体を順次送り出
   して移送し、その移送路で該円筒物体列の側面に相当す
   る各円筒物体の周面を非接触で検査する第１の検査ステ
   ップと、 該第１の検査ステップで検査済みの円筒物体列を複数並
   列に整列させ、該複数列各々の先頭１個を第１行とし次
   の１個を第２行としたとき、前記複数並列に整列させた
   検査済みの円筒物体列から１行分の円筒物体を順次送り
   出す行変換ステップと、 該行変換ステップで送り出された円筒物体行の配列を移
   送し、その移送路で該円筒物体行の配列の側面に相当す
   る各円筒物体の端面を非接触で検査する第２の検査ステ
   ップと、 を備えることを特徴とする円筒物体の表面検査方法。
2. 【請求項２】前記第１の検査ステップにおいて、各円筒
   物体の周面が前記円筒物体列の側面に相当するように配
   列されており、該円筒物体を回転させながらその周面を
   光学的に検査し、前記第２の検査ステップにおいて、各
   円筒物体の端面が前記円筒物体列の配列の側面に相当
   し、この端面が光学的に検査することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の円筒物体の表面検査方法。
3. 【請求項３】複数の円筒物体を同軸方向に複数個並べ列
   状に配列したトレイから１列の該円筒物体を順次送り出
   して移送し、その移送路で該円筒物体列の側面に相当す
   る各円筒物体の周面を非接触で検査する第１の検査ステ
   ップと、 該第１の検査ステツプで検査済みの円筒物体列を複数並
   列に整列させ、該複数列各々の先頭１個を第１行とし次
   の１個を第２行としたとき、前記複数並列に整列させた
   検査済みの円筒物体列から１行分の円筒物体を順次送り
   出す行変換ステップと、 該行変換ステップで送り出された円筒物行の配列を移送
   し、その移送路で該円筒物体行の配列の側面に相当する
   各円筒物体の端面を非接触で検査する第２の検査ステッ
   プと、 該第２の検査ステップで検査済みの各円筒物体を前記第
   １及び第２の検査ステップでの検査結果に応じて等級分
   けし、前記行変換ステップの逆手順にてトレイ上に複数
   列状に配列し直すステップと を備えることを特徴とする円筒物体の表面検査方法。
4. 【請求項４】複数の円筒物体を複数列状に配列したトレ
   イから１列の該円筒物体を順次送り出すためのローダー
   部と、 送り出された円筒物体列を直線状に移送し、その移送路
   で該円筒物体列における各円筒物体の周面を非接触で検
   査する円筒面検査部と、 該円筒面検査部で検査済みの円筒物体列を並列的に複数
   列に整列させる精度トレイ部と、 該精度トレイ部によって並列化された各複数列の円筒物
   体列から夫々先頭の１個の円筒物体を分離することによ
   り１行分の円筒物体の配列を送り出す個別分離部と、 該個別分離部によって送り出された１行分の円筒物体配
   列を直線状に移送し、その移送路で該円筒物体行配列に
   おける各円筒物体の端面を非接触で検査する端面検査部
   と、 該端面検査部で検査済みの円筒物体を回収するためのア
   ンローダ部と、 を備えたことを特徴とする円筒物体の表面検査装置。
5. 【請求項５】前記円筒面検査部における移送路と前記端
   面検査部における移送路の配置関係が、前記精度トレイ
   部と前記個別分離部との部分を接続点として略Ｌ字形を
   成していることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載
   の円筒物体の表面検査装置。