JPS6060501A - 計測装置 - 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 本発明は、計測装置に係り、特に、ペレッ１へや管もし
くはパイプのような物体の物理的寸法を計測する装置に
係る。

従来の技術 原子燃料ピンに使用される正円筒ペレッ１〜の寸法及び
形状を検出する装置が本出願人の英国特許第２，０２７
’、９０３号に開示されている。この既存の装置におい
ては、ペレットの移動路の長手方向に延びていてこの移
動路に対して斜めに配置されたキャパシタ電極間の傾斜
面をペレットがころがり落ちるようにし、キャパシタ電
極間の電界が、傾斜面をころがり落ちるペレットに、そ
の回転軸に沿った種々の点で交差するようにする。

傾斜面をころがり落ちるペレットの移動によって生じる
キャパシタの誘電率の変化を検出し、このような変化を
、既知の寸法及び形状の基準物体により生じる誘電率の
変化と比較して、ペレットの寸法及び形状に関する情報
を得るような手段が設けられている。キャパシタ電極は
、便利にも、平行なワイヤで形成される。この既存の装
置は、正確で且つ信頼性の高い測定を行なえるが、傾斜
面上にたまった塵やその他の異物がペレットの適切なこ
ろがりを妨げると共に、不当に変形したペレットは傾斜
面を所望通りにころがり落ちることができない。

この既存の装置においては、ペレットがキャパシタ電極
間をころがることによってペレットの完全な周囲方向走
査が達成される。ペレットが傾斜面をころがり落ちる時
の上記欠点を回避するために、ペレット移動路の周囲に
複数対の電極が配置されたキャパシタヘッド間でペレッ
トを個々に軸方向に移動し、そして、これら電極対を順
次に電子的に走査する手段を設けることにより、上記の
場合と構成を逆にして、同じ効果を得るようにされてい
る。換言すれば、ペレットに対して電界を回転させ、ペ
レットの寸法及び形状に関する情報が得られている。　
− 燃料ペレットの寸法のような物理的パラメータを容量性
トランスジューサによって測定する装置について開示し
た本出願人の英国特許第１，３４０．７０３号及び第１
，５１７，３６４号を参考としてここに取り上げる。上
記の１−ランスジューサは、４本のアームを有する４端
子電気回路網に接続された２個のキャパシタと、久方イ
ンピーダンスがこの回路網の２つのアームを形成するよ
うな２個の電荷増１１］器とを備えている。２個のキャ
パシタは、ペレットに対し直径方向に対向した位置に配
置される。

本発明は、ペレット又は管の穴のような物体の全長に沿
って周囲方向に走査を行なうように、上記英国特許第１
，３４０，７０３号及び第１゜５１７．３６４号に開示
された構成を更に拡張するものである。

発明の構成 本発明によれば、物体の物理的寸法を計測する装置は、
４本のアームより成る電気回路網と、この回路網の２本
のアームを各々形成する容量性トランスジューサ及び基
準キャパシタと、この回路網の他の２本のアームを形成
する２個の電荷増巾器と、上記１−ランスジューサ及び
基準キャパシタに交流のキャリア入力信号を与える手段
と、上記２個の電荷増ｌＪ器の出力の差に基づいた信号
を得る手段と、計測されている物体の寸法変化を表わす
出力を与えるように上記差に基づいた信号を復調する手
段とを具備し、そして、上記トランスジューサは、直径
方向に配置されたキャパシタ対を形成する電極と、上記
回路網の上記１つのアームに上記キャパシタ対を接続す
る手段と、上記トランスジューサと物体とを相対的に軸
方向に変位するように上記トランスジューサを物体と同
軸的に配置する手段とを備えている。

以下、添付図面を参照し、本発明の実施例を詳細に説明
する。

実施例 第１図に示した容量性トランスジューサは、原子燃料ペ
レッ１−１のような物体の外径を測定するように互いに
直径方向に対向して配Ｆ（された２つの可変キャパシタ
を備えている。各々の０１変キヤパシタは、アーススク
リーン４て分１η１ｔされた電極（プレート）２及び３
を備えている。電極２は、共通端子Ａに接続され、交流
のキャリア信号が供給される。電極３は、各々の端子Ｂ
及びＣに接続される。各可変キャパシタのキャパシタン
スは、英国特許第１．３４−０．７０３号に開示された
ように、これらキャパシタ間に配置されるベレン１−の
直径の関数である。

第２図の回路図は、英国特許第１，５１７゜３６４号に
開示されたものと同様である。

第１図のトランスジューサ構成体は、破線で囲まれた回
路部分を形成する。ｌ−ランスジューサは、４端子回路
網の１つのアームに接続され、一定キャパシタンスの基
準キャパシタが回路網の別のアームに接続される。これ
ら２つのアームは、回路網の他の２つのアームを構成す
る各々の電荷増巾器に接続される。電荷増巾器の出力は
、差動槽［１］器へ接続され、そして差動槽１１１器の
出力信号は、英国特許第１．５１．７，３６４号に開示
されたように増巾され復調される。

トランスジューサの可変キャパシタは、１ヘランスジユ
ーサの出力としてそれらの容量の和が得られるように並
列に接続される。基準キャパシタは、測定されるペレッ
１−の公称直径値を表わすように選択される。最初に校
正を行なうために、既知の直径の標準ベレン１へ又は他
の手段を１−ランスジューサに通すことができる。

第２図の回路の作動中に、ペレットの直径を測定するた
め、発振器により、２０　Ｋ　Ｈｚの交流キャリア信号
を基準キャパシタ及びトランスジューサ構成体に供給す
ることができる。トランスジューサに含まれたキャパシ
タの電極は、各々、アースされたペレットに対して直接
的なキャパシタンスを有し、トランスジューサのアクセ
プタ電極に対して漏れキャパシタンスを有している。１
〜ランスジユ一サ構成体及び基準キャパシタからの出力
は、電荷増巾器へ送られ、そしてこれら電荷槽［（１器
の出力を受け取る差動増巾器の出力は、増１１及び復調
された後、管の穴もしくはロンドの測定値となる。

上記の構成では、個々の直径は測定できるが、ペレッ１
−の長さに沿って周囲方向に走査を行なってペレソｌ−
表面の質をＨ４測することはできない。

これは、第３ａ図及び第３ｂ図に示す１〜ランスジユ一
サ構成体を第５．６及び７図の装置に用いることによっ
て達成できる。

第３ａ図及び第３ｂ図を説明すれば、１〜ランスジユー
サは、環状プレートの形態の発振プレー１−１０と、半
径方向に延びる個々のワイヤ１２のリングとを備えてい
る。これらワイヤは、共通平面内に配置され且つプレー
ト１０と同軸的である。

ワイヤ１２とプレート１０との間には環状のアーススク
リーン１４が配置されている。プレート１０は、第１図
の電極２に対応し、交流のキャリア信号が供給される。

直径方向に対向したワイヤ１２の対は、第１図の電極３
に対応し、スイッチ装置を経て適当な電荷増巾器へ接続
さＪＬる。第４図は、ワイヤ１２と電荷増巾器との間の
スイッチ構成及び接続を示している。直径方向に対向し
たワイヤ対は、測定さるべきペレットがトランスジュー
サを経て一定速度で軸方向に移動される時に、順次に走
査され、こねにより、ペレットの表面形状に関する情報
を得ることができる。電極１２は、便利にも、エナメル
被覆された銅線である。

第５．６及び７図は、上記形式の１−ランスジューサを
経てペレットを順次に供給する装置の概略図である。

基台２０は、その両端間に延びる中央支持体２１を支持
している。この支持体２１は、スライドプレート２２を
支持し、このプレートは、キャリアプレート２４の下に
配置されてこれに固定されたローラジャーナル組立体２
３と協働する。キヤリアブレート２４の一方の側縁にあ
るラック２５は、ステップモータ２７により駆動される
ピニオン２６と協働し、ステップモータ２７は、支持体
２８によって基台２０に取り付けられる。従って、ステ
ップモータを作動すると、基台２０に対してキャリアプ
レートが前後に移動する。

トランスジューサを含むヘッド組立体３０は。

基台２０に取り付けられ、このヘッドの支持体は、キャ
リアプレート２４に設けられた細長い開口を経て延びて
いる。ヘッド組立体の穴と整列してペレットを導入及び
配置する構成体は、ヘッド組立体の一端に取り付けられ
る。この構成体は、外部カバープレー１へ３３を有する
ブロック３２を含んでいる。このブロックに設けられた
スロワ１〜３４は、ペレット１を受け入れる。プレート
３３のシュート３５を経てこのスロットに入れられたペ
レットは、ブツシュ棒３６によりスロットの盲端に向か
って連続的に押しやられる。ブツシュ捧３６は、上記ス
ロット内でスライド可能であり、レバー３７に取り付け
られている。レバー３７は、その一端に接続されたバネ
４０により軸３８に対して枢軸回転される。レバーの反
対端は、ローラ４１を支持し、このローラは、キャリア
プレート２４に設けられたカムトラック４２と協働する
。ペレットを受け入れる７字溝を有するブロックの形態
の整列アンビル４３がスロワ１〜の盲端に配置されてお
り、アンビルの位置は、ネジ４４によって調整できる。

アンビルは、７字溝にペレットが保持された状態で、ペ
レットの軸がヘッド組立体の穴゛の軸と一致するように
配置される。アンビルは取り外し及び交換可能であり、
７字溝の寸法及び角度は、測定さるべきペレットによっ
て決定される。

ヘッド組立体を通ったペレットを受け入れるようにヘッ
ド組立体の反対端には放出シュート４５が配置されてい
る。

ペレットは、一対の整列したプランジャー４６．４７に
よりアンビルからヘッド組立体を経て放出シュートへと
押され、プランジャー４６．４７は、キャリアプレート
２４の両端において支持体５０にスライド可能にジャー
ナル軸受された各々のシリンダ４８．４９内で伸縮自在
にスライド移動できる。各々のプランジャーは、各々の
固定ストッパ部材５２．５３を支持する。第６図には、
プランジャーが、ペレット１を把持してヘッド組立体を
経て押し出そうとする位置で示されている。

この位置では、右側のプランジャー４７のストッパ５３
が放出シュートに衝接し、ストッパは、プランジャー４
７の自由端がペレット供給ブロック３２のプロット３４
に入り込んで障害を及ぼすことがないようにプランジャ
ーに配置される。同様に、左側のプランジャーに設けら
れていてペレット供給ブロックのカバープレートと協働
するストッパ５２は、プランジャー４６の自由端が放出
シュート４５へ延び込まないように配置される。バネ５
４は、プランジャーの端をペレッ１〜の端と常時確実な
係合状態に押しつけ、ペレットを把持して、ヘッド組立
体を経てペレットを送るようにする。ペレットが放出シ
ュートに達すると、キャリアプレートは、支持体がシリ
ンダ４９の端にある更に別の固定ストッパ５５に接触し
た状態で右へ動き続ける。この移動により、ペレットは
放出シュートに落下することができる。キャリアプレー
トが戻り移動する際には、プランジャーの端がベレット
受は入れステーションへ戻る。この時間中には、ペレッ
トがヘットを通過する間にペレットに対して行なった走
査の結果をコンピュータ手段によって分析することがで
きる。このようなコンピュータ手段は、シュート４５に
沿ってペレット放出路に設けられたゲートを作動するよ
うに接続することができ、これにより、最初の校正に使
用された標準体により決定された許容裕度範囲内に入ら
ないペレットを選・別することができる。既知の直径の
標準ペレットを校正に使用するのとは別に、プランジャ
ーが標準体として使用される。従って、プランジャー４
６は、標準体に合致する直径になるように正確に加工さ
れ、このプランジャー自体を、これがトランスジューサ
を通過する間に走査して、校正に使用することができる
。更に。

走査の結果を用いて、ペレットの形を整える装置を制御
し、ペレットの形状の変化を製造中に自動旬に補償する
ことができる。

ペレットの円筒表面を開側するのに加えて、ヘッドは、
ペレットの端がその長手方向軸に対して直角であること
を確かめるようにペレットの端を計測することもできる
。

この装置は、容量性トランスジューサを含むヘッド組立
体を経て別々の間隔で個々にペレッＩ・を送ることによ
り自動的且つ連続的に機能するように構成される。

第８図は、パイプ及び管の穴を計測する装置を示してい
る。この装置は、ｉ〜ランスジューサ組立体６０と、ス
ピンドル６４に取り付けられた接続ボックス６２とを備
え、スピンドル６４は、トランスジューサ組立体６０を
越えて延びていてヘッド６６で終っている。圧縮及び伸
張可能な花弁型もしくは提灯型の部材６８が１〜ランス
ジユ一ザ組立体６０の一端に固定され、スピンドル６４
に対してスライド可能なブッシング７０までスピンドル
６４のまわりに延びている。ヘッド６６とブッシング７
０との間でスピンドルのまわりに配置されているバネ７
２は、ブッシング７ｏをトランスジューサ組立体６０に
向かう方向に押しやり、部材６８を伸ばす。接続ボック
ス６２と、スピンドルに対してスライド可能な更に別の
ブッシング７６との間にも、同様の部材７４が配置され
ている。ブッシング７６は、これとトランスジューサ組
立体６０との間でスピンドルのまわりに配置されたバネ
７８によって接続ボックス６２に向がって押しやられて
部材７４を伸ばす。

トランスジューサ組立体６０は、前記したように、発振
プレートと、半径方向走査電極のリングとを備えており
、プレートとこれら電極との間にはアーススクリーンが
配置される。又、トランスジューサ組立体は、アースス
クリーンによって発振プレートから分離された相互に垂
直な一対の電極も含むことができる。種々の電極に対す
るケーブル接続部は、接続ボックスからスピンドル６４
を経て延びる。

第８図の装置は、管又はパイプ内にプローブとして挿入
され、トランスジューサ組立体は、これが走査さるべき
部材内にある点以外は、ペレット走査実施例の場合と同
様に機能する。トランスジューサ組立体は、部材６８及
び７４によって管又はパイプ内の中心に同軸的に配置さ
れ、部材６８及び７４は、バネ７２及び７８によって管
又はパイプの壁と常時係合状態にされる。部材６８及び
７４は、トランスジューサ組立体にパイプ又は管内の中
心に配置させ、この組立体をパイプ又は管の穴に沿って
軸方向に動かすことができる。部材６８及び７４は、管
又はパイプの壁に沿ってほとんど摩擦抵抗がないように
容易にスライド移動できる材料で形成される。これには
プラスチック材料が適しており、ナイロンがその一例で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、アーススクリーンで分離された一対のプレー
トを含む容量性トランスジユーザを示す図、 第２図は、直径を測定するトランスジューサを組み込ん
だ回路を示す図、 第３ａ図及び第３ｂ図は、本発明の装置に用いるトラン
スジューサの各々側面図及び端面図、第４図は、直径方
向に対向したｉ−ランスジューサ対を電荷増ＩＪ器に順
次に接続するスイッチ装置を示す図、 第５図は、物体を計測する装置の第１実施例を示す図。 第６図は、第５図の装置の縦断面図、 第７図は、第５図のＢ−Ｂ線に沿った断面図、そして　
− 第８図は、計測装置の第２の実施例を示す図である。 １・・・原子燃料ペレット ２．３・・・電極 ４・・・アーススクリーン １０・・・発振プレート １２・・・ワイヤ １４・・・アーススクリーン ２０・・・基台　２１・・・支持体 ２２・・・スライドプレート ２３・・・ローラジャーナル組立体 ２４・・・キャリアプレート ２５・・・ラック　２６・・・ピニオン２７・・・ステ
ップモータ ３０・・・ヘッド組立体 ３２・・・ブロック ３３・・・カバープレート ３４・・・スロット ３５・・・シュート ３６・・・ブツシュ棒　３７・・・レバー４３・・・整
列アンビル ４５・・・放出シュート ４６．４７・・・プランジャー ４８．４９・・・シリンダ ５２．５３・・・ストップ部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．４本のアームより成る電気回路網と、この回路網の
   ２本のアームを各々形成する容量性トランスジューサ及
   び基準キャパシタと、この回路網の他の２本のアームを
   形成する２個の電荷増ｒｌＪ器と、上記トランスジュー
   サ及び基準キャパシタに交流のキャリア入力信号を与え
   る手段と、」二記２個の電荷増巾器の出力の差に基づい
   た信号を得る手段と、計測されている物体の寸法変化を
   表わす出力を与えるように上記差に基づいた信号を復調
   する手段とを具備した物体の物理的寸法を計測する装置
   において、上記トランスジューサ（１０，１２，１４）
   は、直径方向に配置されたキャパシタ対を形成する電極
   （１２）と、上記回路網の上記１つのアームに上記キャ
   パシタ対を接続する手段と、上記トランスジューサと物
   体とを相対的に軸方向に変位するように上記トランスジ
   ューサを物体と同軸的に配置する手段とを備えたことを
   特徴とする計測装置。 ２、上記物体（１）を配置すると共に上記トランスジュ
   ーサを通り越して物体を移動する手段を更に備えた特許
   請求の範囲第１項に記載の装置。 ３、物体を配置すると共にこれを移動する上記手段は、
   物体（１）をその両端間で解除可能に保持する一対のプ
   ランジャー（４６，４７）を含む特許請求の範囲第２項
   に記載の装置。 ４、少なくとも一方のプランジャー（４６）は、更に、
   校正用の標準体を構成する特許請求の範囲第３項に記載
   の装置。 ５、上記トランスジューサ（６０）は、管の穴内に挿入
   できるプローブを備え、このプローブは、トランスジュ
   ーサを穴内でセンタリングする手段を備えている特許請
   求の範囲第１項に記載の装置。 ６、上記センタリング手段は、管の穴とのスライド係合
   状態を維持するように半径方向列方に弾力で押し付けら
   れる提灯型の部材（６８，７４）を備えた特許請求の範
   囲第５項に記載の装置。 ７、直径方向に配置されたキャパシタ（１２）の対を上
   記回路網のアームに４項次に接続するスイッチ手段を備
   えた特許請求の範囲の前記各項いずれかに記載の装置。 ８、実質的に添付図面に図示して、これを参照して説明
   した物体の物理的寸法を計測する装置。