JPH09101390A

JPH09101390A - 燃料集合体の寸法検査装置

Info

Publication number: JPH09101390A
Application number: JP7258975A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Hozumi; 久士穂積; Katsumi Shimura; 勝美志村; Takao Ito; 隆夫伊藤; Akira Abe; 朗阿部; Hiroyasu Kato; 弘安加藤
Original assignee: Toshiba Engineering Corp; Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Engineering Corp; Toshiba Corp
Priority date: 1995-10-05
Filing date: 1995-10-05
Publication date: 1997-04-15

Abstract

(57)【要約】【課題】検査作業を遠隔および自動で行うことにより、
検査作業の省力化を図るとともに、検査員の被爆線量を
低減可能とする。【解決手段】燃料集合体１を垂直に支持する支持部材２
と、燃料集合体１を回転させる燃料回転機構６と、水平
方向に開口部を有し、かつ対向する部分に寸法検査用の
変位センサを少なくとも１組設けたセンサ保持枠８と、
このセンサ保持枠８を燃料集合体１の軸方向に相対的に
移動させる垂直移動機構７と、燃料集合体１にセンサ保
持枠８を水平方向から接近させる水平移動機構９とを備
え、この水平移動機構９の移動量から水平データを収集
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は原子力発電所で使用
される燃料集合体の寸法検査装置に係り、特にスぺーサ
外形寸法および膨張スプリング長さの検査作業の遠隔
化、自動化が容易な燃料集合体の寸法検査装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、原子力発電所で使用される燃料
集合体は、製造後や発電所内に搬入した後、検査員によ
り目視検査をしたり、計測器を用いて寸法検査などが行
われている。この検査の一部にスペーサ外形寸法検査お
よび膨張スプリング長さの検査がある。

【０００３】従来、スペーサ外形寸法を検査するには、
スペーサ外形寸法に対して、０〜数１００μｍのクリア
ランスを有する限界ゲージを検査員がスペーサに外から
接しさせ、最大公差の許容値内の判断を行う。またはノ
ギスにより計測して許容値の判断を行っている。また、
膨張スプリング長さの検査は、最大側と最小側の限界ゲ
ージを当てて確認している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来で
は、スペーサ外形寸法の検査や膨張スプリング長さの検
査が人手により行われているので、作業効率が著しく悪
く、検査作業を行うエリアが放射線の管理区域であるこ
とから、検査員が被爆する可能性がある。

【０００５】また、上記検査作業を遠隔および自動で行
う場合には、検査対象物が剛体構造ではないことから、
柔軟な接触方法または非接触方法による検査手段、燃料
集合体の垂直支持部の位置ずれ吸収や補正手段、および
検査位置の特定手段が必要となる。

【０００６】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、検査作業を遠隔および自動で行うことにより、
検査作業の省力化を図るとともに、検査員の被爆線量を
低減可能な燃料集合体の寸法検査装置を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の請求項１は、燃料集合体を垂直に支持
する支持部材と、前記燃料集合体を回転させる燃料回転
機構と、水平方向に開口部を有し、かつ対向する部分に
寸法検査用の変位センサを少なくとも１組設けたセンサ
保持枠と、このセンサ保持枠を前記燃料集合体の軸方向
に相対的に移動させる垂直移動機構と、前記燃料集合体
に前記センサ保持枠を水平方向から接近させる水平移動
機構と、この水平移動機構の水平移動量を検出する水平
移動量検出手段と、この水平移動量検出手段にて検出し
た水平移動量出力信号および前記変位センサの出力信号
を得て水平走査データを収集する水平走査処理手段と、
この水平走査データ信号に基づいて前記燃料集合体のス
ペーサロブの位置を検出する手段と、前記水平走査デー
タ信号に基づいて燃料集合体とセンサ保持枠との相対回
転角度を検出する手段とを具備したことを特徴とする。

【０００８】請求項２は、請求項１記載の燃料集合体の
寸法検査装置において、前記センサ保持枠に、このセン
サ保持枠に対する燃料集合体の回転角度を検出するセン
サと、この検出した角度に応じて前記燃料集合体を燃料
回転機構で回転補正させる手段とを設けたことを特徴と
する。

【０００９】請求項３は、燃料集合体を垂直に支持する
支持部材と、前記燃料集合体を回転させる燃料回転機構
と、水平方向に開口部を有し、かつ対向する部分に寸法
検査用の変位センサを少なくとも１組設けたセンサ保持
枠と、このセンサ保持枠を前記燃料集合体の軸方向に相
対的に移動させる垂直移動機構と、前記燃料集合体に前
記センサ保持枠を水平方向から接近させる水平移動機構
と、前記センサ保持枠と前記燃料集合体との相対的位置
関係および回転角度を検出する手段と、この検出した角
度に応じて前記燃料回転機構で燃料集合体を回転補正さ
せる手段と、前記垂直移動機構の垂直移動量に応じて前
記変位センサの検出信号を入力する手段と、この入力信
号からスペーサロブの最大高部分を検出する手段とを具
備したことを特徴とする。

【００１０】請求項４は、請求項３記載の燃料集合体の
寸法検査装置において、センサ保持枠に、燃料集合体に
対するセンサ保持枠の回転角度を補正させる回転機構を
設けたことを特徴とする。

【００１１】請求項５は、燃料集合体を垂直に支持する
支持部材と、前記燃料集合体を回転させる燃料回転機構
と、前記燃料集合体側面の対向する２方向に押し当て可
能に設けた２枚の平板と、これらの平板を前記燃料集合
体の軸方向に相対的に移動させる垂直移動機構と、前記
燃料集合体に対する平板の回転角度を補正させる手段
と、前記平板を前記燃料集合体に対して移動させるスラ
イド機構と、前記平板の間隔を検出する手段とを具備し
たことを特徴とする。

【００１２】請求項６は、燃料集合体を垂直に支持する
支持部材と、前記燃料集合体を回転させる燃料回転機構
と、前記燃料集合体の側面の対向する２方向に押し当て
可能に設けた２枚の平板と、これらの平板を前記燃料集
合体の軸方向に相対的に移動させる垂直移動機構と、前
記平板のそれぞれに２自由度の軸を介して取り付けた少
なくとも１本のアームと、このアームに取り付けられ前
記平板を燃料集合体に対して移動可能に構成したスライ
ド機構と、前記平板の問隔を検出する手段とを具備した
ことを特徴とする。

【００１３】請求項７は、請求項１ないし６のいずれか
１項記載の燃料集合体の寸法検査装置において、前記セ
ンサ保持枠または平板いずれか一方に設けた変位センサ
の近傍に温度センサを配置するとともに、前記変位セン
サの検出信号と温度センサ信号を得て前記変位センサの
検出信号の温度ドリフトを補正処理する手段を設けたこ
とを特徴とする。

【００１４】請求項８は、請求項１ないし７のいずれか
１項記載の燃料集合体の寸法検査装置において、前記セ
ンサ保持枠または平板のいずれか一方は、前記燃料集合
体からの発熱を、前記変位センサに対して断熱する構造
を具備したことを特徴とする。

【００１５】請求項９は、請求項１ないし８のいずれか
１項記載の燃料集合体の寸法検査装置において、前記セ
ンサ保持枠に形成した開口部または対向した平板間のい
ずれか一方に校正器が収納され、この校正器を前記変位
センサの計測面に対して所定の間隔を保持して設けたこ
とを特徴とする。

【００１６】請求項１０は、燃料集合体を垂直に支持す
る支持部材と、前記燃料集合体を回転させる燃料回転機
構と、水平方向に開口部を有し、かつ対向する部分に平
行レーザ投光器および受光器を少なくとも１組設けたセ
ンサ保持枠と、このセンサ保持枠を前記燃料集合体の軸
方向に相対的に移動させる垂直移動機構とを備え、前記
平行レーザ投光器および受光器の検出寸法に基づいて前
記燃料集合体の寸法を計測することを特徴とする。

【００１７】請求項１１は、燃料集合体を垂直に支持す
る支持部材と、前記燃料集合体を回転させる燃料回転機
構と、前記燃料集合体の寸法を検査する寸法検査手段
と、この寸法検査手段を前記燃料集合体の軸方向に相対
的に移動させる垂直移動機構とを備え、前記寸法検査手
段は、検査対象物までの距離を計測するレーザ変位セン
サと、このレーザ変位センサの投光部に配置されその光
を検出する視覚センサとを具備し、前記レーザ変位セン
サの光が検査対象物に照射するように同一光軸上の前記
視覚センサで検出することを特徴とする。

【００１８】請求項１２は、燃料集合体を垂直に支持す
る支持部材と、前記燃料集合体を回転させる燃料回転機
構と、前記燃料集合体の寸法を検査する寸法検査手段
と、この寸法検査手段を前記燃料集合体の軸方向に相対
的に移動させる垂直移動機構とを備え、前記寸法検査手
段は、第１レーザ投光手段と、この第１レーザ投光手段
と平行な光を照射する第２レーザ投光手段と、この第２
レーザ投光手段を上下に移動させる上下移動機構と、前
記第１レーザ投光手段と第２レーザ投光手段との間隔を
検出する手段と、前記第１，第２レーザ投光手段の照射
を検出する視覚センサとを具備したことを特徴とする。

【００１９】請求項１３は、燃料集合体を垂直に支持す
る支持部材と、前記燃料集合体を回転させる燃料回転機
構と、前記燃料集合体の寸法を検査する寸法検査手段
と、この寸法検査手段を前記燃料集合体の軸方向に相対
的に移動させる垂直移動機構とを備え、前記寸法検査手
段は、レーザ投光手段と、このレーザ投光手段から光を
分割し平行な光を照射する光分割手段と、この分割され
た平行光の照射を検出する視覚センサとを具備したこと
を特徴とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００２１】［第１実施形態］図１は本発明に係る燃料
集合体の寸法検査装置の第１実施形態を示す全体構成図
である。図１に示すように、寸法検査装置は、燃料集合
体１を垂直に支持する支持部材２を有し、この支持部材
２の上下端には燃料集合体１の上部を支持する上部支持
部３と、燃料集合体１の下部を支持する下部支持部４と
が取り付けられている。そして、この下部支持部４は床
面５上に固定されるとともに、上面には燃料集合体１を
回転させる燃料回転機構６が取り付けられている。

【００２２】また、寸法検査装置は、支持部材２と所定
間隔をおいて平行に鉛直方向に延びる垂直移動機構７が
床面５上に立設され、この垂直移動機構７はセンサ保持
枠８を燃料集合体１の軸方向に移動させる。さらに、垂
直移動機構７にはセンサ保持枠８を水平方向に移動させ
て燃料集合体１に接近させる水平移動機構９が取り付け
られている。

【００２３】図２（Ａ），（Ｂ）は図１の燃料集合体の
スペーサを示す平面図，正面図である。図２（Ａ）に示
すように、燃料集合体１は多数の燃料棒１０と、この燃
料棒１０をバンドするため軸方向に所定間隔をおいて複
数設けられたスペーサ１１と、図示しない下部タイプレ
ートや上部タイプレートなどで構成されている。このス
ペーサ１１の周面には、図２（Ａ），（Ｂ）に示すよう
に複数突出形成されたスペーサロブ１２ａ〜１２ｈが設
けられている。

【００２４】図３（Ａ），（Ｂ）はセンサ保持枠および
水平移動機構の要部構成を示し、（Ａ）はその側面図、
（Ｂ）はその平面図である。図３（Ａ），（Ｂ）に示す
ように、センサ保持枠８には、非接触式の変位センサ１
３ａ，１３ｂが対向して取付けられている。

【００２５】また、水平移動機構９は、センサ保持枠８
を移動させる移動アクチュエータ１４と、固定ベース１
５と、この固定ベース１５に固定された移動ガイド１６
と、固定ベース１５上に設置された水平移動量検出手段
としての移動距離センサ１７とから構成されている。そ
して、矢印Ａは水平移動機構９によるセンサ保持枠８の
移動方向を示したものである。

【００２６】図４は図１の寸法検査装置の制御系を示す
ブロック図である。図４に示すように、制御装置２０
は、燃料回転機構６，センサ保持枠８を垂直方向に移動
させる垂直移動機構７，センサ保持枠８を水平方向に移
動させる水平移動機構９などのの駆動制御を行う駆動制
御部２１を有し、この駆動制御部２１には操作入力部２
２および表示部２３が接続されている。また、操作入力
部２２には、検査スペーサ設定部２４および検査面設定
部２５が接続されている。

【００２７】−方、寸法検査用の変位センサ１３ａ，１
３ｂは、水平移動量に応じてデータを収集する水平走査
処理手段としての水平走査処理部２７と接続され、この
水平走査処理部２７の出力は、燃料集合体１とセンサ保
持枠８との相対的な角度を検出する相対角度検出部２
８，スペーサロブ検出部２９，および垂直走査処理部３
０に接続されている。これら水平走査処理部２７，相対
角度検出部２８，スペーサロブ検出部２９，および垂直
走査処理部３０は、判定・記憶部３１に接続され、この
判定・記憶部３１は出力部３２に接続されている。

【００２８】次に、上記第１実施形態に係る燃料集合体
の寸法検査装置を使用し、燃料集合体１のスペーサ１１
を検査する方法について図５に示す検査フローチャート
に従って説明する。

【００２９】ステップＳ１の検査スペーサ設定では、図
４に示す検査スペーサ設定部２４により操作入力部２２
から検査するスペーサ１１の情報および垂直移動機構７
の垂直位置情報を入力し、最初に検査するスペーサ位置
にセンサ保持枠８を垂直移動するために駆動制御部２１
に垂直移動機構７の駆動指令を出力する。

【００３０】ステップＳ２の検査面設定では、図４に示
す検査面設定部２５により操作入力部２２から検査する
スペーサの検査面情報，燃料回転機構６の回転角度情報
および検査スペーサ設定部２４の設定状態情報を入力
し、最初に検査する面に燃料集合体１が向くように駆動
制御部２１に燃料回転機構６の駆動指令を出力する。

【００３１】ステップＳ３の水平走査では、図４に示す
水平走査処理部２７により検査面設定部２５の設定完了
情報を入力し、駆動制御部２１に水平移動機構９の水平
移動指令を出力する。同時に、水平移動機構９の移動距
離センサ１７と変位センサ１３ａ，１３ｂの出力信号を
入力し、水平走査データを収集する。このとき、センサ
保持枠８は燃料集合体１のスペーサ１１の側方から図６
（Ａ）〜（Ｄ）に示すように接近する。

【００３２】ステップＳ４の相対角度検出／スペーサロ
ブ検出では、水平走査処理部２７により収集した水平走
査データを相対角度検出部２８およびスペーサロブ検出
部２９にそれぞれ入力する。相対角度検出部２８および
スペーサロブ検出部２９は、水平移動距離に対する変位
センサ１３ａ，１３ｂの変化率から、センサ保持枠８に
対するスペーサ１１の相対角度および変化率の特徴抽出
からスペーサロブ１２ａ〜１２ｈの位置を検出する。

【００３３】ステップＳ５の角度判定において、スペー
サ１１の相対角度が大きいと相対角度検出部２８で検出
した場合は、駆動制御部２１に燃料回転機構６の回転指
令を出力する。すなわち、ステップＳ６で燃料回転補正
を行い、再びステップＳ３の水平走査から繰り返すフロ
ーとなる。

【００３４】ステップＳ７の垂直走査完了判定では、水
平走査処理部２７およびスペーサロブ検出部２９の処理
完了信号を入力することにより、垂直移動機構７の垂直
位置情報を入力し、垂直方向に所定量移動するために駆
動制御部２１に垂直移動機構７の駆動指令を出力する。
すなわち、垂直走査が完了していない場合は、ステップ
Ｓ８で垂直走査を行い、再びステップＳ３の水平走査か
ら繰り返すフローとなる。

【００３５】ステップＳ９の全検査面完了判定では、判
定・記憶部３１で全検査面の検査が完了していない場
合、次の検査面の指令を検査面設定部２５に出力する。
すなわち、ステップＳ２の検査面設定から繰り返すフロ
ーとなる。

【００３６】ステップＳ１０の全スペーサ完了判定で
は、判定・記憶部３１で検査対象のスペーサ検査が全て
検査完了していない場合、次の検査スペーサヘ移動指令
を検査スペーサ設定部２４に出力する。すなわち、ステ
ップＳ１の検査スペーサ設定から繰り返すフローとな
る。

【００３７】ステップＳ１１の検査結果の判定では、判
定・記憶部３１でスペーサ１１の外形寸法を計算し、そ
の結果およびデータを出力部３２に出力するものであ
る。

【００３８】なお、スペーサ１１の外形寸法計算では、
センサ保持枠８の変位センサ１３ａ，１３ｂの取付面は
固定であってこれを基準面とし、この間隔を基準距離Ｌ
とすると、図８（Ａ）に示すように、スペーサロブ１２
ａ，１２ｆの突起部を含むスペーサ１１の外形寸法ｗ
は、変位センサ１３ａの検出距離がａ、変位センサ１３
ｂの検出距離をｂとすると、ｗ＝Ｌ−ａ−ｂで求めるこ
とができる。

【００３９】また、図８（Ｂ）に示すように、センサ保
持枠８に対してスペーサ１１が回転している場合は、図
７（Ａ），（Ｂ）に示すように、水平移動距離に対する
変位センサ１３ａ，１３ｂの変化率から、センサ保持枠
８に対するスペーサ１１の回転角度θａおよびθｂを検
出する。

【００４０】図６（Ｂ）に示す位置でのスペーサ１１の
外形寸法算出方法は、図８（Ｂ）に示すように変位セン
サ１３ａの検出距離ａ１と変位センサ１３ｂの検出距離
軌跡から距離ｂｘを求める。

【００４１】そこで、図８（Ｂ）のＷ１は、まずｃ１＝
Ｌ−ａ１−ｂｘを求め、次にｗ１＝Ｃ０Ｓθａ×ｃ１で
求めることができる。同様に、図６（ｃ）の位置でのス
ペーサ１１の外形寸法算出方法は、図８（Ｂ）に示すよ
うに変位センサ１３ｂの検出距離ｂ２と変位センサ１３
ａの検出距離軌跡から距離ａｘを求め、ｃ２＝Ｌ−ａｘ
−ｂ２を求め、次にｗ２＝Ｃ０Ｓθｂ×ｃ２で求める。
その結果、スペーサ１１の外形寸法ｗはｗ１〜ｗ２とな
り、この寸法が所定寸法の許容公差内に納まっているか
否かを判定することができる。

【００４２】このように本実施例によれば、燃料集合体
１を垂直に支持し、寸法検査用の変位センサ１３ａ，１
３ｂを設けた水平方向に開口部を有するセンサ保持枠８
を、垂直移動機構７で検査するスペーサ１１の位置まで
移動し、次に水平移動機構９で水平移動し、この水平移
動量に応じて変位センサ１３ａ，１３ｂの検出信号（水
平スキャンデータ）を入力し、この入力信号の軌跡から
スペーサロブ１２ａ〜１２ｈの部分の位置および燃料集
合体１とセンサ保持枠８との相対回転角度を検出し、ス
ペーサロブ間の寸法を計算により算出する。

【００４３】ここで、燃料集合体１とセンサ保持枠８と
の相対回転角度が大きい場合は、燃料回転機構６で燃料
集合体１を回転して角度補正を行い、再び水平スキャン
データを入力する。さらに垂直移動機構７でセンサ保持
枠８を上下方向に任意に移動し水平スキャンデータを入
力することにより詳細な寸法データを容易に計測するこ
とが可能となる。

【００４４】図９は第１実施形態の第１変形例を示す検
査フローチャートである。この第１変形例では、図９に
示すように検査フローにおけるステップＳ２の検査面設
定とステップＳ１の検査スペーサ設定の順番を入れ替え
るとともに、ステップＳ９の全検査面完了判定とステッ
プＳ１０の全スペーサ完了判定の順番を入れ替えて行っ
ている。このような検査フローでも、前記第１実施形態
と同様の効果が得られる。

【００４５】図１０は第１実施形態の第２変形例を示す
要部構成図である。この第２変形例では、図１０に示す
ようにセンサ保持枠８に、差動トランス式またはリニア
エンコーダなどの変位センサ４１ａ〜４１ｄと、距離セ
ンサ４２と、スペーサ１１に接触すると軸方向に移動が
可能な接触子４３ａ〜４３ｄおよび４４とをそれぞれ取
り付けた構成としたものである。

【００４６】上記の構成において、距離センサ４２の接
触子４４が所定位置になるまでセンサ保持枠８をスペー
サ１１に接近させ、各変位センサ４１ａ〜４１ｄで基準
面からのスペーサ１１のスペーサロブ１２ａ〜１２ｈま
での距離を各接触子４３ａ〜４３ｄで検出することで、
スペーサ１１の外形寸法を検出することができる。

【００４７】［第２実施形態］図１１（Ａ），（Ｂ）は
本発明に係る燃料集合体の寸法検査装置の第２実施形態
におけるセンサ保持枠および水平移動機構の要部構成を
示し、（Ａ）はその側面図、（Ｂ）はその平面図であ
る。なお、前記第１実施形態と同一の部分には同一の符
号を付して説明する。以下の実施形態でも同様である。

【００４８】本実施形態は、図１１（Ａ），（Ｂ）に示
すようにセンサ保持枠８に、寸法検査用の変位センサ５
０ａ，５０ｂ，５０ｃおよび５０ｄと、センサ保持枠８
に対する燃料集合体１のスペーサ１１の回転角度を検出
する距離センサ５１ａ，５１ｂとを設け、これら距離セ
ンサ５１ａ，５１ｂで検出した距離ｃ１，ｃ２の差か
ら、センサ保持枠８に対するスペーサ１１の角度を算出
し、図１に示す燃料回転機構６で燃料集合体１を回転補
正させる手段を設けたものである。

【００４９】図１２は図１１の説明図で、距離センサ５
１ａ，５１ｂの間隔をＬ１とすると、センサ保持枠８に
対するスペーサ１１の回転角度θは、θ＝ａｔａｎ（｜
ｃ１−ｃ２｜／Ｌ１）で算出する。

【００５０】このように本実施形態によれば、センサ保
持枠８に、センサ保持枠８に対する燃料集合体１のスペ
ーサ１１の回転角度を検出する距離センサ５１ａ，５１
ｂを設けたことにより、水平スキャンデータを入力する
前に、検出角度に応じて燃料回転機構６で燃料集合体１
を容易に回転補正することができる。

【００５１】［第３実施形態］図１３は本発明に係る燃
料集合体の寸法検査装置の第３実施形態における検査フ
ローチャート、図１４（Ａ）〜（Ｆ）は図１３における
データ収集の動作を示す説明図である。図１４（Ａ），
（Ｂ）には距離センサ５１ａ，５１ｂの検出信号の出力
ｃ１，ｃ２の軌跡を、図１４（Ｃ）〜（Ｆ）には寸法検
査用の変位センサ５０ａ，５０ｂ，５０ｃおよび５０ｄ
の検出信号の出力ｗａ〜ｗｄの軌跡をそれぞれ示してい
る。

【００５２】図１１および図１２に示すように、センサ
保持枠８に寸法検査用の変位センサ５０ａと５０ｄおよ
び５０ｂと５０ｃを基準距離Ｌで対向して設け、また距
離センサ５１ａ，５１ｂを距離Ｌ１の間隔で設けた構成
において、第３実施形態に係る燃料集合体の寸法検査装
置を使用し、燃料集合体１のスペーサ１１を検査する方
法について図１３に示す検査フローチャートに従って説
明する。

【００５３】まず、ステップＳ２１の検査面設定では、
燃料回転機構６を回転駆動して、寸法検査用の変位セン
サ５０ａ，５０ｂおよび５０ｃ，５０ｄがスペーサ１１
の検査する面に向くように燃料集合体１を回転させる。

【００５４】ステップＳ２２の検査スペーサ設定では、
垂直移動機構７を駆動して、検査するスペーサ１１の所
定位置にセンサ保持枠８を垂直移動させる。

【００５５】ステップＳ２３の水平移動・距離検出で
は、水平移動機構９を駆動して、センサ保持枠８を所定
の位置まで水平移動してスペーサ１１に接近させる。図
１４（Ａ），（Ｂ）の時間ｔ０〜ｔ１に距離センサ５１
ａ，５１ｂの検出信号の出力ｃ１，ｃ２の軌跡を示す。

【００５６】ステップＳ２４の角度判定では、距離セン
サ５１ａ，５１ｂの検出した距離ｃ１，ｃ２の差からセ
ンサ保持枠８に対するスペーサ１１の角度を、θ＝ａｔ
ａｎ（｜ｃ１−ｃ２｜／Ｌ１）で算出し、角度ずれの大
小を判定する。

【００５７】ステップＳ２５の燃料回転補正では、ステ
ップＳ２４の角度判定で角度ずれが大きいと判断された
場合に、燃料回転機構６で燃料集合体１を回転補正させ
るものである。

【００５８】ステップＳ２６の水平位置判定では、距離
センサ５１ａ，５１ｂで検出した距離ｃ１，ｃ２がそれ
ぞれ所定値に対するずれ量の大小を判定する。

【００５９】ステップＳ２７の水平位置補正では、ステ
ップＳ２６の水平位置判定でずれ量が大きいと判断され
た場合に、水平移動機構９を駆動して、センサ保持枠８
を所定の計測位置まで水平移動補正させ、寸法検査用の
変位センサ５０ａ，５０ｂ，５０ｃおよび５０ｄがスペ
ーサ１１のスペーサロブ１２ａ〜１２ｆを計測するよう
にする。

【００６０】ステップＳ２８の垂直走査では、寸法検査
用の変位センサ５０ａ，５０ｂ，５０ｃおよび５０ｄが
スペーサ１１のスペーサロブ１２ａ〜１２ｆを計測し、
データ収集を行いながら垂直移動機構７でセンサ保持枠
８を垂直方向に所定量移動させる。

【００６１】ここで、図１４（Ａ），（Ｂ）の時間ｔ１
〜ｔ２に距離センサ５１ａ，５１ｂの検出信号の出力ｃ
１，ｃ２の軌跡、図１４（Ｃ）〜（Ｆ）の時間ｔ１〜ｔ
２に寸法検査用の変位センサ５０ａ，５０ｂ，５０ｃお
よび５０ｄの検出信号の出力ｗａ〜ｗｄの軌跡を示す。

【００６２】ステップＳ２９の全スペーサ完了判定で
は、検査対象のスペーサ検査が全て検査完了していない
場合は、次の検査スペーサヘセンサ保持枠８を垂直移動
させる。すなわち、ステップＳ２２の検査スペーサ設定
から繰り返すフローとなる。

【００６３】ステップＳ３０の水平移動では、センサ保
持枠８を水平移動機構９を駆動して、所定位置まで後退
させる。ステップＳ３１の全検査面完了判定では、全検
査面の検査が完了していない場合は、次の検査面の設定
を行う。すなわち、ステップＳ２１の検査面設定から繰
り返すフローとなる。

【００６４】ステップＳ３２の検査結果の判定では、各
スペーサの外形寸法を計算し、その結果およびデー夕を
記憶および出力するものである。

【００６５】なお、外形寸法の計算は、図１４（Ｃ）〜
（Ｆ）の時間ｔ１〜ｔ２の検出信号の出力ｗａ〜ｗｄの
軌跡から検出信号の最小値、すなわちスペーサロブの最
大高部分ｗａ１，ｗｂ１，ｗｃ１，ｗｄ１を検出し、ｗ
１＝Ｌ−ｗａ１−ｗｄ１およびｗ２＝Ｌ−ｗｂ１−ｗｃ
１を計算する。その結果、スペーサ１１の外形寸法ｗは
ｗ１〜ｗ２となり、この寸法が所定寸法の許容公差内に
納まっているか否かを判定することができる。

【００６６】このように本実施形態では、センサ保持枠
８と燃料集合体１との相対的位置関係をおよび回転角度
を検出する距離センサ５１ａ，５１ｂを設け、この検出
した角度に応じて燃料回転機構６で燃料集合体１を回転
補正させ、垂直移動機構７の垂直移動量に応じて変位セ
ンサ５０ａ，５０ｂ，５０ｃおよび５０ｄの検出信号
（垂直スキャンデータ）を入力することにより、スペー
サロブ１２ａ〜１２ｈの最大高部分を容易に検出するこ
とができる。

【００６７】［第４実施形態］図１５は本発明に係る燃
料集合体の寸法検査装置の第４実施形態におけるセンサ
保持枠および水平移動機構の要部構成を示す平面図であ
る。この第４実施形態では、図１１に示すセンサ保持枠
８に、燃料集合体１のスペーサ１１に対するセンサ保持
枠８の回転角度を補正させるアクチュエータ付の回転機
構６５を設けたものである。

【００６８】このように本実施形態によれば、センサ保
持枠８に、燃料集合体１に対するセンサ保持枠８の回転
角度を補正させる回転機構６５を設けたことにより、燃
料集合体１を回転しなくてもセンサ保持枠８との相対回
転角度を修正することができ、他の検査と同時に行うこ
とが容易になる。

【００６９】図１６は第４実施形態の変形例のセンサ保
持枠および水平移動機構の要部構成を示す平面図であ
る。図１５に示すのアクチュエータ付の回転機構６５の
代わりに、センサ保持枠８に回転軸６６を設け、この回
転軸６６で燃料集合体１のスペーサ１１にセンサ保持枠
８を接触させることにより、受動的に回転角度を補正さ
せることができる。したがって、この変形例でも、前記
第４実施形態と同様の効果が得られる。

【００７０】［第５実施形態］図１７（Ａ），（Ｂ）は
本発明に係る燃料集合体の寸法検査装置の第５実施形態
におけるセンサ保持枠および水平移動機構の要部構成を
示す平面図である。この第５実施形態では、水平移動機
構９に回転軸６６を介して支持板６７と、この支持板６
７に取り付けたスライド機構６８ａ，６８ｂと、これら
スライド機構６８ａ，６８ｂのそれぞれに固定された平
板６９ａ，６９ｂと、これら平板６９ａ，６９ｂの間隔
を検出する距離センサ７０とを設けたものである。

【００７１】第５実施形態の寸法検査方法は、図１７
（Ｂ）に示すように燃料集合体１のスペーサ１１に支持
板６７を水平移動機構９により接触させることにより、
受動的に回転角を補正し、次にスライド機構６８ａ，６
８ｂを駆動し平板６９ａ，６９ｂをスペーサ１１の側面
の対向する２方向に押し当て、これら平板６９ａ，６９
ｂの間隔を距離センサ７０で検出することにより、スペ
ーサ１１の外形寸法を計測することができる。

【００７２】このように本実施形態によれば、燃料集合
体のスペーサ１１の側面の対向する２方向に平板６９
ａ，６９ｂを押し当て、この平板６９ａ，６９ｂの間隔
を距離センサ７０で計測することにより、スペーサロブ
１２ａ〜１２ｈの最大高部分を容易に検出することがで
きる。

【００７３】［第６実施形態］図１８（Ａ），（Ｂ）は
本発明に係る燃料集合体の寸法検査装置の第６実施形態
を示す平面図，側面図である。本実施形態では、図１８
（Ａ），（Ｂ）に示すように平板７１ａ，７１ｂに球面
ジョイントなどの２自由度の軸７２ａ〜７２ｄ（７２ｃ
は図示せず）を介して取り付けたアーム７３ａ〜７３ｄ
（７３ｃは図示せず）と、さらにこのアーム７３ａ〜７
３ｄに取り付けたスライド機構７４ａ〜７４ｄ（７４ｃ
は図示せず）と、平板７１ａ，７１ｂの間隔を検出する
距離センサ７５ａ，７５ｂとを設けたものである。

【００７４】本実施形態の寸法検査方法は、水平移動機
構９を駆動し、平板７１ａ，７１ｂが燃料集合体１のス
ペーサ１１の側面に位置させる。次に、スライド機構７
４ａ〜７４ｄを駆動して平板７１ａ，７１ｂをスペーサ
１１の側面の対向する２方向に押し当て、この平板７１
ａ，７１ｂの間隔を距離センサ７５ａ，７５ｂで検出す
ることにより、スペーサ１１の外形寸法を計測する。

【００７５】なお、本実施形態では、スライド機構７４
ａ〜７４ｄを駆動し平板７１ａ，７１ｂをスペーサ１１
の側面の対向する２方向に押し当てたが、スライド機構
７４ａ〜７４ｄの代わりに回転機構を設け、アーム７３
ａ〜７３ｄを旋回動作で平板７１ａ，７１ｂをスペーサ
１１の側面の対向する２方向に押し当てる構成としても
よい。

【００７６】このように本実施形態によれば、平板７１
ａ，７１ｂに球面ジョイントなどの軸７２ａ〜７２ｄを
介して取り付けたアーム７３ａ〜７３ｄをそれぞれｌ本
または複数本設け、このアーム７３ａ〜７３ｄをスライ
ド機構７４ａ〜７４ｄまたは回転機構により駆動し、平
板を燃料集合体１のスペーサ１１に押し当て、平板７１
ａ，７１ｂの間隔を計測するため、燃料集合体１のスペ
ーサ１１の回転や傾斜のずれを吸収し、スペーサロブ１
２ａ〜１２ｈの最大高部分を容易に検出することができ
る。

【００７７】［第７実施形態］図１９（Ａ），（Ｂ）は
本発明に係る燃料集合体の寸法検査装置の第７実施形態
を示す側面図，平面図である。本実施形態では、図１９
（Ａ），（Ｂ）に示すようにセンサ保持枠８に設けた変
位センサ７６ａ〜７６ｄの近傍に温度センサ７７ａ，７
７ｂを設け、前記制御装置２０はこの変位センサ７６ａ
〜７６ｄの検出信号と温度センサ７７ａ，７７ｂの信号
を入力し、変位センサ７６ａ〜７６ｄの検出信号の温度
ドリフトを補正処理するものである。なお、センサ保持
枠８の代りに、第５実施形態における平板６９ａ，６９
ｂ、または第６実施形態における平板７１ａ，７１ｂに
ついても、同様に変位センサ７６ａ〜７６ｄおよび温度
センサ７７ａ，７７ｂを取り付けることが可能である。

【００７８】したがって、本実施形態では、センサ保持
枠８（または平板６９ｂ，７１ｂ）に設けた変位センサ
７６ａ〜７６ｄの近傍に温度センサ７７ａ，７７ｂを設
け、変位センサ７６ａ〜７６ｄの検出信号の温度ドリフ
トを補正処理することにより、検出精度を容易に高める
ことができる。

【００７９】また、本実施形態では、センサ保持枠８
（または平板６９ｂ，７１ｂ）に、燃料集合体１からの
発熱を、変位センサ７６ａ〜７６ｄに対して例えば図１
９（Ｂ）に示すように点検窓７８ａ〜７８ｄを設けて断
熱する構造としたり、または断熱部材、冷却用エアノズ
ルを具備することで、変位センサ７６ａ〜７６ｄの周囲
温度変化を少なくし、検出信号の温度ドリフトを小さく
している。

【００８０】したがって、本実施形態では、センサ保持
枠８（または平板６９ｂ，７１ｂ）は、燃料集合休１か
らの発熱を、変位センサ７６ａ〜７６ｄに対して断熱す
る構造としたり、または断熱部材、冷却用エアノズルを
設けることにより、検査対象の温度が変位センサ７６ａ
〜７６ｄの使用温度以上でも検査可能となり、また変位
センサ７６ａ〜７６ｄの出力信号の温度ドリフトを容易
に防ぐことができる。

【００８１】さらに、本実施形態では、センサ保持枠８
の開口部（または対向した平板６９ａ，６９ｂ、平板７
１ａ，７１ｂ）間に納まり、かつ変位センサ７６ａ〜７
６ｄの計測面に対して所定の間隔を保持した校正器７９
が設けられている。なお、校正器７９の内部にヒータ８
０および温度センサ８１を設け、燃料集合体１からの発
熱を模擬する構成としてもよい。

【００８２】したがって、本実施形態では、センサ保持
枠８の開口部（または対向した平板６９ａ，６９ｂ、平
板７１ａ，７１ｂ）間に納まり、かつ変位センサ７６ａ
〜７６ｄの計測面に対して所定の間隔を保持した校正器
７９を設けることにより、変位センサ７６ａ〜７６ｄの
校正が容易になる。

【００８３】［第８実施形態］図２０（Ａ），（Ｂ）は
本発明に係る燃料集合体の寸法検査装置の第８実施形態
におけるセンサ保持枠の構成図である。図２０（Ａ）に
示すように、センサ保持枠８には、平行レーザ投光器８
２と受光器８３とが対向して１組設置されている。図中
８４は、平行レーザ投光器８２で出力されたレーザ光で
ある。

【００８４】この平行レーザ投光器８２は、例えば半導
体レーザと投光レンズユニット（コリメートレンズ）な
どで構成してもよく、あるいはガルバノミラーやポリゴ
ンミラーなどを用いたスキャン式の構成でもよい。ま
た、受光器８３は、受光レンズおよび受光素子などで構
成したもので、この受光素子はＣＣＤやＣＩＤのライン
センサ、エリアセンサまたはフォトダイオードなどが用
いられる。さらに受光器８３は、テレビカメラや密着形
のイメージセンサが用いられる。

【００８５】さらに、図２０（Ｂ）では、センサ保持枠
８に平行レーザ投光器８５ａと受光器８６ａ、平行レー
ザ投光器８５ｂと受光器８６ｂとがそれぞれ対向して互
いにＬ２の間隔で２組設置されている。図中、８７ａ，
８７ｂは、それぞれ平行レーザ投光器８５ａ，８５ｂで
出力されたレーザ光である。

【００８６】本実施形態の検査方法を以下に説明する。

【００８７】水平移動機構９を駆動して、センサ保持枠
８の開口部を燃料集合体１が貫通した状態になるように
操作する。このとき、図２０（Ａ）に示すセンサ保持枠
８に設けた平行レーザ投光器８２の検出寸法ｘは、レー
ザ光８４が燃料集合体１のスペーサ１１で遮断された寸
法、すなわちスペーサ１１の外形寸法となる。

【００８８】また、図２０（Ｂ）の場合は、受光器８６
ａの検出寸法をｙ１、受光器８６ｂの検出寸法をｙ２と
し、受光器８６ａと受光器８６ｂの間隔をＬ２とする
と、スペーサ１１の外形寸法は、Ｌ２＋ｙ１＋ｙ２とな
る。

【００８９】このように図２０（Ａ），（Ｂ）に示す実
施形態によれば、センサ保持枠８の対向する部分に平行
レーザ投光器８２と受光器８３を１組または複数組設
け、センサ保持枠８の開口部を燃料集合体１が貫通した
状態で燃料回転機構６により、燃料集合体１を正回転ま
たは逆回転動作させながら、センサ保持枠６に平行レー
ザ投光器８２と対向して設けた受光器８３の信号を入力
し、寸法算出値の最小値で回転動作を停止したり、また
はそのときの寸法算出値を計測寸法とすることが容易に
可能となる。

【００９０】また、燃料回転機構６で燃料集合体１を正
回転または逆回転動作させながら、受光器８３の信号を
入力し、レーザ光８４が燃料集合体１のスペーサ１１で
遮断された検出寸法ｘの最小値を計測寸法とすることに
より，燃料集合体１がセンサ保持枠８に対する捩れの誤
差がなくなる。

【００９１】図２１（Ａ）〜（Ｃ）は第８実施形態にお
けるセンサ保持枠の変形例を示す構成図である。図２１
（Ａ）〜（Ｃ）に示す変形例では、センサ保持枠８に、
平行レーザ投光器８８ａ〜８８ｃと受光器８９ａ〜８９
ｃを上下方向にそれぞれ対向させ、これらを左右方向に
わずかに回転させて設置している。図２１（Ａ）には平
行レーザ投光器８８ａで出力されたレーザ光９０ａを、
図２１（Ｂ）には平行レーザ投光器８８ｂで出力された
レーザ光９０ｂを、図２１（Ｃ）には平行レーザ投光器
８８ｃで出力されたレーザ光９０ｃをそれぞれ示す。

【００９２】本変形例の検査方法を以下に説明する。

【００９３】図２１に示すように平行レーザ投光器８８
ａ〜８８ｃと、受光器８９ａ〜８９ｃを設けることによ
り、それぞれの検出寸法ｘ１，ｘ２，ｘ３の最小値を計
測寸法とすることにより、誤差の小さい計測が容易に行
える。そして、燃料回転機構６で燃料集合体１を回転動
作させる場合も検出寸法ｘ１，ｘ２，ｘ３を比較するこ
とにより、補正するための回転方向を容易に判断でき
る。

【００９４】さらに、本実施形態またはその変形例によ
れば、センサ保持枠８の開口部を燃料集合体１が貫通し
た状態で、垂直移動機構７を動作させながら、受光器８
３または８６ａ，８６ｂまたは８９ａ，８９ｂ，８９ｃ
の検出寸法を連続または所定間隔で入力し、垂直移動に
応じて燃料棒１０部分の最大値または最大値付近の平均
値と、スペーサ１１部分の最大値または最大付近の平均
値と、燃料棒１０とスペーサ１１の寸法差を算出するこ
とが容易に行える。

【００９５】また、燃料回転機構６で燃料集合体１を回
転補正動作させながら、垂直移動機構７を動作させ、セ
ンサ保持枠８を垂直走査させることにより、連続または
所定間隔で外形寸法を算出することも可能である。

【００９６】［第９実施形態］図２２（Ａ），（Ｂ）は
本発明に係る燃料集合体の寸法検査装置の第９実施形態
を示す要部構成図である。本実施形態では、垂直移動機
構７にセンサ支持部９１を取り付け、このセンサ支持部
９１には、レーザ変位センサ９２、全反射ミラー９３、
ハーフミラー９４、視覚センサ９５が搭載されている。

【００９７】本実施形態による寸法検査方法は、寸法計
測対象物、例えば膨張スプリング９６の上端にレーザ変
位センサ９２のスポット光９７ａが照射するように、同
一光軸上の視覚センサ９５で検出しながら垂直移動機構
７により設定し、膨張スプリング９６の上端までの距離
を計測する。

【００９８】次いで、垂直移動機構７により膨張スプリ
ング９６の下端にレーザ変位センサ９２のスポット光９
７ｂが照射するように上記と同様に設定し、膨張スプリ
ング９６の上端までの距離を計測することにより、垂直
移動機構８の移動量ｚ１とレーザ変位センサ９２の計測
値から膨張スプリング９６の長さを容易に算出できる。
ここで、燃料回転機構６により燃料集合体１を回転する
ことにより、横方向への移動機構は省略できる。

【００９９】［第１０実施形態］図２３は本発明に係る
燃料集合体の寸法検査装置の第１０実施形態を示す要部
構成図である。本実施形態では、垂直移動機構７にセン
サ支持部９１を取り付け、このセンサ支持部９１には、
第１レーザ投光手段としてのレーザ投光器９８ａと、こ
のレーザ投光器９８ａと平行な光を照射する第２レーザ
投光手段としてのレーザ投光器９８ｂと、このレーザ投
光器９８ｂを上下に移動させる上下移動機構９９と、レ
ーザ投光器９８ａとレーザ投光器９８ｂの照射を検出す
る視覚センサ１００とが搭載されている。

【０１００】本実施形態による寸法検査方法は、レーザ
投光器９８ａと平行な光を照射するレーザ投光器９８ｂ
を上下移動機構９９で移動させ、レーザスポット１０１
ａとレーザスポット１０１ｂとの間隔を所定の限界値に
設定し、垂直移動機構７と燃料回転機構６で検査対象の
膨張スプリング９６に照射することにより、視覚センサ
１００で照射したレーザスポット１０１ａ，１０１ｂの
間隔と膨張スプリング９６の長さを限界ゲージの検査と
同等に容易に比較することができる。

【０１０１】［第１１実施形態］図２４は本発明に係る
燃料集合体の寸法検査装置の第１１実施形態を示す要部
構成図である。本実施形態では、垂直移動機構７にセン
サ支持部９１を取り付け、このセンサ支持部９１には、
レーザ投光手段としてのレーザ投光器１０２と、このレ
ーザ投光器１０２から投光された光をレーザスポット１
０５ａと１０５ｂに分割する光分割手段としての光スプ
リッタ１０３と、レーザスポット１０５ｂをレーザスポ
ット１０５ａと平行にする全反射ミラ−１０４と、この
全反射ミラ−１０４を上下に移動させる上下移動機構９
９と、平行光の照射を検出する視覚センサ１００とが搭
載されている。

【０１０２】本実施形態による寸法検査方法では、前記
第９実施形態と同様に、視覚センサ１００で照射したレ
ーザスポット１０５ａ，１０５ｂの間隔と膨張スプリン
グ９６の長さを限界ゲージの検査と同等に容易に比較す
ることができる。したがって、本実施形態によれば、レ
ーザ投光部を複数設ける必要がなくなる。

【０１０３】［第１２実施形態］図２５（Ａ），
（Ｂ），（Ｃ）は本発明に係る燃料集合体の寸法検査装
置の第１２実施形態を示す全体構成図である。本実施形
態の寸法検査装置は、燃料集合体１を垂直に支持する支
持部材２，上部支持部３および下部支持部４と、センサ
保持枠８と、このセンサ保持枠８を燃料集合体１の側方
から、燃料集合体１に接近させる水平移動機構９と、こ
の水平移動機構９を所定位置において架台などの床面１
１１上で支持する支持部材１１０と、燃料集合体１を上
下に移動させる燃料垂直移動機構１１２と、燃料集合体
１を回転させる燃料回転機構６とから構成されている。
なお、図中１１３はワイヤで、このワイヤ１１３は燃料
集合体１をクレーン（図示せず）などで吊下げて移動す
るとき使用するものである。

【０１０４】このように本実施形態によれば、水平移動
機構９を所定位置において架台などの床面１１１上で支
持部材１１０により支持したことにより、前記第１実施
形態と同様の効果が得られる。

【０１０５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
によれば、燃料集合体を支持する支持部材と、燃料集合
体を回転させる燃料回転機構と、水平方向に開口部を有
し、かつ対向する部分に寸法検査用の変位センサ少なく
とも１組設けたセンサ保持枠と、このセンサ保持枠を燃
料集合体の軸方向に移動させる垂直移動機構と、燃料集
合体にセンサ保持枠を水平方向から接近させる水平移動
機構と、この水平移動機構の水平移動量を検出する水平
移動量検出手段と、この水平移動量検出手段にて検出し
た水平移動量出力信号および変位センサの出力信号を得
て水平走査データを収集する水平走査処理手段と、この
水平走査データ信号に基づいて燃料集合体のスペーサロ
ブの位置を検出する手段と、水平走査データ信号に基づ
いて燃料集合体とセンサ保持枠との相対回転角度を検出
する手段とを具備し、水平走査を行ってデータ収集を行
うため、燃料集合体の捩れ、傾き、前後左右の位置ずれ
などがあっても、容易に修正または検出データの補正が
可能であり、燃料集合体の寸法を遠隔・自動で容易に検
出することができる。

【０１０６】請求項２によれば、センサ保持枠に、この
センサ保持枠に対する燃料集合体のの回転角度を検出す
るセンサと、この検出した角度に応じて燃料集合体を燃
料回転機構で回転補正させる手段とを設けたことによ
り、水平スキャンデータを入力する前に、検出角度に応
じて燃料回転機構で燃料集合体を容易に回転補正するこ
とができる。

【０１０７】請求項３によれば、センサ保持枠と燃料集
合体との相対的位置関係および回転角度を検出する手段
を設け、この検出した角度に応じて燃料回転機構で燃料
集合体を回転補正させ、垂直移動機構の垂直移動量に応
じて変位センサの検出信号（垂直スキャンデータ）を入
力することにより、スペーサロブの最大高部分を容易に
検出することができる。

【０１０８】請求項４によれば、センサ保持枠に、燃料
集合体に対するセンサ保持枠の回転角度を補正させる回
転機構を設けたことにより、燃料集合体を回転しなくて
もセンサ保持枠との相対回転角度を修正することがで
き、他の検査と同時に行うことが容易になる。

【０１０９】請求項５によれば、燃料集合体を垂直に支
持する支持部材と、燃料集合体を回転させる燃料回転機
構と、燃料集合体側面の対向する２方向に押し当て可能
に設けた２枚の平板と、これらの平板を燃料集合体の軸
方向に相対的に移動させる垂直移動機構と、燃料集合体
に対する平板の回転角度を補正させる手段と、平板を前
記燃料集合体に対して移動させるスライド機構と、平板
の間隔を検出する手段とを具備し、燃料集合体の側面の
対向する２方向に平板を押し当て、この平板の間隔を計
測することにより、スペーサロブの最大高部分を容易に
検出することができる。

【０１１０】請求項６によれば、平板に軸を介して取り
付けたアームを少なくとも１本設け、このアームをスラ
イド機構により駆動し、平板を燃料集合体に押し当て、
平板の間隔を計測するため、燃料集合体の回転や傾斜の
ずれを吸収し、スペーサロブの最大高部分を容易に検出
することができる。

【０１１１】請求項７によれば、変位センサの近傍に温
度センサを設け、変位センサの検出信号の温度ドリフト
を補正処理することにより、検出精度を容易に高めるこ
とができる。

【０１１２】請求項８によれば、センサ保持枠または平
板に、燃料集合体からの発熱を変位センサに対して断熱
する構造を設けたことにより、検査対象の温度が変位セ
ンサの使用温度以上でも検査可能となり、また変位セン
サの出力信号の温度ドリフトを容易に防ぐことができ
る。

【０１１３】請求項９によれば、センサ保持枠の開口部
または対向した平板間のいずれか一方に校正器が収納さ
れ、この校正器を変位センサの計測面に対して所定の間
隔を保持して設けたことにより、変位センサの校正を容
易に行うことができる。

【０１１４】請求項１０によれば、センサ保持枠の対向
する部分に平行レーザ投光器と受光器を少なくとも１組
設け、センサ保持枠の開口部を燃料集合体が貫通した状
態で燃料回転機構により、燃料集合体を正回転または逆
回転動作させながら、センサ保持枠に平行レーザ投光器
と対向して設けた受光器の信号を入力し、寸法算出値の
最小値で回転動作を停止したり、またはそのときの寸法
算出値を計測寸法とすることにより、燃料集合体の寸法
を容易に検査することができる。

【０１１５】請求項１１によれば、寸法検査手段は、検
査対象物までの距離を計測するレーザ変位センサと、こ
のレーザ変位センサの投光部に配置されその光を検出す
る視覚センサとを有し、レーザ変位センサの光が検査対
象物に照射するように同一光軸上の視覚センサで検出す
ることにより、垂直移動機構の移動量とレーザ変位セン
サの計測値から寸法計測対象物の長さを容易に算出する
ことができる。

【０１１６】請求項１２によれば、寸法検査手段は、第
１レーザ投光手段と、この第１レーザ投光手段と平行な
光を照射する第２レーザ投光手段と、この第２レーザ投
光手段を上下に移動させる上下移動機構と、第１レーザ
投光手段と第２レーザ投光手段との間隔を検出する手段
と、第１，第２レーザ投光手段の照射を検出する視覚セ
ンサとを具備したことにより、視覚センサで照射したレ
ーザスポットの間隔と検査対象の長さを容易に比較する
ことができる。

【０１１７】請求項１３によれば、寸法検査手段は、レ
ーザ投光手段と、このレーザ投光手段から光を分割し平
行な光を照射する光分割手段と、この分割された平行光
の照射を検出する視覚センサとを具備したことにより、
レーザ投光部を複数設ける必要がなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る燃料集合体の寸法検査装置の第１
実施形態を示す全体構成図。

【図２】（Ａ），（Ｂ）は図１の燃料集合体のスペーサ
を示す平面図，正面図。

【図３】（Ａ），（Ｂ）はセンサ保持枠および水平移動
機構の要部構成を示す側面図，平面図。

【図４】図１の寸法検査装置の制御系を示すブロック
図。

【図５】図４の制御系における検査フローチャート。

【図６】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）はそれぞれ水
平走査によるデータ収集の動作説明図。

【図７】（Ａ），（Ｂ）は収集した水平走査データの一
例を示す説明図。

【図８】（Ａ），（Ｂ）は水平走査データからスペーサ
の外形寸法を算出する方法の一例を示す説明図。

【図９】第１実施形態の第１変形例を示す検査フローチ
ャート。

【図１０】第１実施形態の第２変形例を示す要部構成
図。

【図１１】（Ａ），（Ｂ）は本発明に係る燃料集合体の
寸法検査装置の第２実施形態におけるセンサ保持枠およ
び水平移動機構の要部構成を示す側面図，平面図。

【図１２】図１１の説明図

【図１３】本発明に係る燃料集合体の寸法検査装置の第
３実施形態における検査フローチャート。

【図１４】（Ａ）〜（Ｆ）は図１３におけるデータ収集
の動作を示す説明図。

【図１５】本発明に係る燃料集合体の寸法検査装置の第
４実施形態におけるセンサ保持枠および水平移動機構の
要部構成を示す平面図。

【図１６】第４実施形態の変形例のセンサ保持枠および
水平移動機構の要部構成を示す平面図。

【図１７】（Ａ），（Ｂ）は本発明に係る燃料集合体の
寸法検査装置の第５実施形態におけるセンサ保持枠およ
び水平移動機構の要部構成を示す平面図。

【図１８】（Ａ），（Ｂ）は本発明に係る燃料集合体の
寸法検査装置の第６実施形態を示す平面図，側面図。

【図１９】（Ａ），（Ｂ）は本発明に係る燃料集合体の
寸法検査装置の第７実施形態を示す側面図，平面図。

【図２０】（Ａ），（Ｂ）は本発明に係る燃料集合体の
寸法検査装置の第８実施形態におけるセンサ保持枠の構
成図。

【図２１】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は第８実施形態にお
けるセンサ保持枠の変形例を示す構成図。

【図２２】（Ａ），（Ｂ）は本発明に係る燃料集合体の
寸法検査装置の第９実施形態を示す要部構成図。

【図２３】本発明に係る燃料集合体の寸法検査装置の第
１０実施形態を示す要部構成図。

【図２４】本発明に係る燃料集合体の寸法検査装置の第
１１実施形態を示す要部構成図。

【図２５】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は本発明に係る燃料
集合体の寸法検査装置の第１２実施形態を示す全体構成
図。

【符号の説明】

１燃料集合体２支持部材３上部支持部４下部支持部５床面６燃料回転機構７垂直移動機構８センサ保持枠９水平移動機構１０燃料棒１１スペーサ１２ａ〜１２ｈスペーサロブ１３ａ，１３ｂ変位センサ１４移動アクチュエータ１５固定ベース１６移動ガイド１７移動距離センサ（水平移動量検出手段）２０制御装置２１駆動制御部２２操作入力部２３表示部２４検査スペーサ設定部２５検査面設定部２７水平走査処理部（水平走査処理手段）２８相対角度検出部２９スペーサロブ検出部３０垂直走査処理部３１判定・処理部３２出力部４１ａ〜４１ｄ変位センサ４２距離センサ４３ａ〜４３ｄ接触子４４接触子５０ａ〜５０ｄ変位センサ５１ａ，５１ｂ距離センサ６５回転機構６６回転軸６７支持板６８ａ，６８ｂスライド機構６９ａ，６９ｂ平板７０距離センサ７１ａ，７１ｂ平板７２ａ〜７２ｄ軸７３ａ〜７３ｄアーム７４ａ〜７４ｄスライド機構７５ａ，７５ｂ距離センサ７６ａ〜７６ｄ変位センサ７７ａ，７７ｂ温度センサ７８ａ〜７８ｄ点検窓７９校正器８０ヒータ８２平行レーザ投光器８３受光器８５ａ，８５ｂ平行レーザ投光器８６ａ，８６ｂ受光器８７ａ，８７ｂレーザ光８８ａ〜８８ｃ平行レーザ投光器８９ａ〜８９ｃ受光器９１センサ支持部９２レーザ変位センサ９３全反射ミラー９４ハーフミラー９５視覚センサ９６膨張スプリング９８ａレーザ投光器（第１レーザ投光手段）９８ｂレーザ投光器（第２レーザ投光手段）９９上下移動機構１００視覚センサ１０２レーザ投光器（レーザ投光手段）１０３光スプリッタ（光分割手段）１０４全反射ミラ− １１０支持部材１１１床面１１２燃料垂直移動機構１１３ワイヤ

フロントページの続き (72)発明者伊藤隆夫神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者阿部朗神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者加藤弘安神奈川県川崎市幸区堀川町66番２東芝エンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料集合体を垂直に支持する支持部材
と、前記燃料集合体を回転させる燃料回転機構と、水平
方向に開口部を有し、かつ対向する部分に寸法検査用の
変位センサを少なくとも１組設けたセンサ保持枠と、こ
のセンサ保持枠を前記燃料集合体の軸方向に相対的に移
動させる垂直移動機構と、前記燃料集合体に前記センサ
保持枠を水平方向から接近させる水平移動機構と、この
水平移動機構の水平移動量を検出する水平移動量検出手
段と、この水平移動量検出手段にて検出した水平移動量
出力信号および前記変位センサの出力信号を得て水平走
査データを収集する水平走査処理手段と、この水平走査
データ信号に基づいて前記燃料集合体のスペーサロブの
位置を検出する手段と、前記水平走査データ信号に基づ
いて燃料集合体とセンサ保持枠との相対回転角度を検出
する手段とを具備したことを特徴とする燃料集合体の寸
法検査装置。
【請求項２】請求項１記載の燃料集合体の寸法検査装
置において、前記センサ保持枠に、このセンサ保持枠に
対する燃料集合体の回転角度を検出するセンサと、この
検出した角度に応じて前記燃料集合体を燃料回転機構で
回転補正させる手段とを設けたことを特徴とする燃料集
合体の寸法検査装置。
【請求項３】燃料集合体を垂直に支持する支持部材
と、前記燃料集合体を回転させる燃料回転機構と、水平
方向に開口部を有し、かつ対向する部分に寸法検査用の
変位センサを少なくとも１組設けたセンサ保持枠と、こ
のセンサ保持枠を前記燃料集合体の軸方向に相対的に移
動させる垂直移動機構と、前記燃料集合体に前記センサ
保持枠を水平方向から接近させる水平移動機構と、前記
センサ保持枠と前記燃料集合体との相対的位置関係およ
び回転角度を検出する手段と、この検出した角度に応じ
て前記燃料回転機構で燃料集合体を回転補正させる手段
と、前記垂直移動機構の垂直移動量に応じて前記変位セ
ンサの検出信号を入力する手段と、この入力信号からス
ペーサロブの最大高部分を検出する手段とを具備したこ
とを特徴とする燃料集合体の寸法検査装置。
【請求項４】請求項３記載の燃料集合体の寸法検査装
置において、センサ保持枠に、燃料集合体に対するセン
サ保持枠の回転角度を補正させる回転機構を設けたこと
を特徴とする燃料集合体の寸法検査装置。
【請求項５】燃料集合体を垂直に支持する支持部材
と、前記燃料集合体を回転させる燃料回転機構と、前記
燃料集合体側面の対向する２方向に押し当て可能に設け
た２枚の平板と、これらの平板を前記燃料集合体の軸方
向に相対的に移動させる垂直移動機構と、前記燃料集合
体に対する平板の回転角度を補正させる手段と、前記平
板を前記燃料集合体に対して移動させるスライド機構
と、前記平板の間隔を検出する手段とを具備したことを
特徴とする燃料集合体の寸法検査装置。
【請求項６】燃料集合体を垂直に支持する支持部材
と、前記燃料集合体を回転させる燃料回転機構と、前記
燃料集合体の側面の対向する２方向に押し当て可能に設
けた２枚の平板と、これらの平板を前記燃料集合体の軸
方向に相対的に移動させる垂直移動機構と、前記平板の
それぞれに２自由度の軸を介して取り付けた少なくとも
１本のアームと、このアームに取り付けられ前記平板を
燃料集合体に対して移動可能に構成したスライド機構
と、前記平板の問隔を検出する手段とを具備したことを
特徴とする燃料集合体の寸法検査装置。
【請求項７】請求項１ないし６のいずれか１項記載の
燃料集合体の寸法検査装置において、前記センサ保持枠
または平板いずれか一方に設けた変位センサの近傍に温
度センサを配置するとともに、前記変位センサの検出信
号と温度センサ信号を得て前記変位センサの検出信号の
温度ドリフトを補正処理する手段を設けたことを特徴と
する燃料集合体の寸法検査装置。
【請求項８】請求項１ないし７のいずれか１項記載の
燃料集合体の寸法検査装置において、前記センサ保持枠
または平板のいずれか一方は、前記燃料集合体からの発
熱を、前記変位センサに対して断熱する構造を具備した
ことを特徴とする燃料集合体の寸法検査装置。
【請求項９】請求項１ないし８のいずれか１項記載の
燃料集合体の寸法検査装置において、前記センサ保持枠
に形成した開口部または対向した平板間のいずれか一方
に校正器が収納され、この校正器を前記変位センサの計
測面に対して所定の間隔を保持して設けたことを特徴と
する燃料集合体の寸法検査装置。
【請求項１０】燃料集合体を垂直に支持する支持部材
と、前記燃料集合体を回転させる燃料回転機構と、水平
方向に開口部を有し、かつ対向する部分に平行レーザ投
光器および受光器を少なくとも１組設けたセンサ保持枠
と、このセンサ保持枠を前記燃料集合体の軸方向に相対
的に移動させる垂直移動機構とを備え、前記平行レーザ
投光器および受光器の検出寸法に基づいて前記燃料集合
体の寸法を計測することを特徴とする燃料集合体の寸法
検査装置。
【請求項１１】燃料集合体を垂直に支持する支持部材
と、前記燃料集合体を回転させる燃料回転機構と、前記
燃料集合体の寸法を検査する寸法検査手段と、この寸法
検査手段を前記燃料集合体の軸方向に相対的に移動させ
る垂直移動機構とを備え、前記寸法検査手段は、検査対
象物までの距離を計測するレーザ変位センサと、このレ
ーザ変位センサの投光部に配置されその光を検出する視
覚センサとを有し、前記レーザ変位センサの光が検査対
象物に照射するように同一光軸上の前記視覚センサで検
出することを特徴とする燃料集合体の寸法検査装置。
【請求項１２】燃料集合体を垂直に支持する支持部材
と、前記燃料集合体を回転させる燃料回転機構と、前記
燃料集合体の寸法を検査する寸法検査手段と、この寸法
検査手段を前記燃料集合体の軸方向に相対的に移動させ
る垂直移動機構とを備え、前記寸法検査手段は、第１レ
ーザ投光手段と、この第１レーザ投光手段と平行な光を
照射する第２レーザ投光手段と、この第２レーザ投光手
段を上下に移動させる上下移動機構と、前記第１レーザ
投光手段と第２レーザ投光手段との間隔を検出する手段
と、前記第１，第２レーザ投光手段の照射を検出する視
覚センサとを具備したことを特徴とする燃料集合体の寸
法検査装置。
【請求項１３】燃料集合体を垂直に支持する支持部材
と、前記燃料集合体を回転させる燃料回転機構と、前記
燃料集合体の寸法を検査する寸法検査手段と、この寸法
検査手段を前記燃料集合体の軸方向に相対的に移動させ
る垂直移動機構とを備え、前記寸法検査手段は、レーザ
投光手段と、このレーザ投光手段から光を分割し平行な
光を照射する光分割手段と、この分割された平行光の照
射を検出する視覚センサとを具備したことを特徴とする
燃料集合体の寸法検査装置。