JPS62150114A - 物体の曲り，捩れ検査装置 - 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】 【発明の属する技術分野】

この発明は、例えば高速増殖炉用の燃料集合体を被検査
対象物とする角柱長尺物体の曲り、捩れ検査装置に関す
る。

【従来技術とその問題点】

周知のように頭記の燃料集合体は、エントランスノズル
部と燃料要素を収納したラッパ管とを溶接接合して一体
に構成されたステンレス製の六角柱体として成るもので
あり、該燃料集合体は組立製作後に原子炉施設に納品す
る以前の段階で変形等の有無検査が通常行われている。 この検査は燃料集合体の外形寸法検査１表面の傷の有無
等を調べる外観検査とともに、曲り、捩れ検査が重要な
検査項目となっている。すなわち前記のように燃料集合
体はエントランスノズル部とラッパ管との溶接接合体と
して成り、このために溶接工程での溶接歪、製作誤差に
起因してとかく燃料集合体にはその長手方向に沿って曲
り、捩れが生じ易い。 一方、燃料集合体は原子炉への装荷性を考慮してその寸
法精度がμｍオーダーの許容誤差内に収まるように厳し
く規定されている。 かかる点従来におけるこのような検査は燃料集合体を床
面に寝かせた状態で目視実測ないし接触式のセンサを使
用して各種検査を行っているが、この方法ではまず燃料
を横置姿勢とするために、特に曲りに就いては重力の影
響による塩ｌ−１集合体の撓みが生して正確な検査結果
が得られない。また接触式センサを使用する方法では、
検査過程でセンサの接触部摩耗等が原因となって高い検
査精度が得られないのみならず、燃料集合体の表面に傷
を付けたり５あるいは汚したりする恐れがある。 さらに加えて燃料集合体を被検査物として検査する際の
検査工程が遠隔操作方式でない場合には検査員の放射能
被曝の恐れもある。

【発明の目的】

この発明は上記の点にかんがみなされたものであり、前
記した従来の検査方式の問題点を解消して被検査物体の
長手方向に沿った曲り、捩れ等を非接触式、かつ遠隔操
作方式を採用して精度よく検査できるようにした物体の
曲り、模れ検査装置を提供することを目的とする。

【発明の要点】

上記目的を達成するために、この発明は被検査物体を起
立姿勢に担持する被検査物体保持機構と、被検査物体の
側方に対向配備した非接触式の変位センサと、該変位セ
ンサを被検査物体に沿って昇降移動する昇降駆動機構と
、前記変位センサの出力データを演算処理する演算制御
部とを存し、起立保持状態で被検査物体の軸上に設定し
た基準測定位置における変位センサの出力データより求
めた被検査物体の測定基準となる軸方向の仮想中心線、
および該仮想中心線を通る定方向の縦割り仮想中心面と
、前記基準測定位置から変位した対象測定位置における
変位センサの出力データより求めた該対象測定位置での
断面中心点、および該中心点を通る縦割りの捩れ中心面
とをそれぞれ対比して基準測定位置と対象測定位置との
間の軸中心および中心面の相対的なずれを演算により求
め、その対比演算結果から被検査物体の長手方向に沿っ
た曲り、（戻れの度合を同時に検出するようにしたもの
である。

【発明の実施例］ 第１図は原子炉の燃料集合体を被検査物体とするこの発
明の実施例による検査装置の構成図、第２図はその検査
システム系統図を示すものである。 図においてｌは燃料集合体であり、１１は燃料集合体１
のエントランスノズル部、　１２は燃料要素を収納した
ラッパ管部、１３は頂部のハンドリングヘッド１３であ
る。なお１４はエントランスノズル部１１とラッパ管部
１２との間の溶接部を示している。一方、検査装置はエ
ントランスノズル部１１を受容して燃料集合体１を垂直
姿勢に起立保持する被検査物体保持機構２と、燃料集合
体ｌと離間してその側面に対向位置する非接触式の変位
センサ３と、該変位センサ３を燃料集合体１の長手方向
に沿って昇降移動操作する遠隔操作式の昇降駆動機構４
と、および演算制御部５．検査モニタ部６等で構成され
ている。 ここで前記した被検査物体保持機構２は燃料集合体１の
エントランスノズル部１１を下方より受容して起立姿勢
に保持する保持筒２１と、該保持筒２１をその軸中心の
回りで旋回操作する旋回駆動部２２と、および保持筒２
１の旋回位置を検出するエンコ−ダ２３とで構成されて
いる。一方、変位センサ３は分解能が３５μｍ程度であ
る高精度の静電容量型センサが採用されており、燃料集
合体１を挟んでその両側にはそれぞれ２個のセンサを１
組とする２組のセンサ３１〜３４が平行して対向配置さ
れている。また昇降駆動機構４は、前記変位センサ３を
搭載した昇降テーブル４１と、該テーブル４１を燃料集
合体１に沿って上下方向に昇降操作する送りねじ機構４
２と、該送りねし機構４２の駆動部４３と、およびテー
ブル上に搭載したセンサ３の昇降位置検出用エンコーダ
４４とで構成されている。なお前記被検査物体保持１１
ｔｌ１２および昇降駆動機構４はいずれも外部からのオ
ペレータの指令で動作する遠隔操作式のものである。ま
た第２図に示した演算制御部５は前記した各変位センサ
３１〜３４および各エンコーダ２３．４４の出力信号を
取り込んでデータ処理する演算機能を備えたものであり
、さらに検査モニタ部６は検査結果を数値データとして
帳標出力するプリンタおよび画像として出力するディス
プレー等を装備している。なお５１はセンサの信号変換
器である。 上記の構成で、燃料集合体１を被検査物体保持機構２で
起立姿勢に保持し、かつ燃料集合体ｌの側面に変位セン
サ３１〜３４を非接触式に対向位置させ、この状態で第
３図のように各センサ３１〜３４とこれに対向する燃料
集合体ｌの側面との間の対向距離ｄ、〜ｄ４をセンサ出
力から求めることにより、先記した昇降駆動系の原点Ｘ
と各センサの先端までの距ｊｉｌＬ、、　Ｌ□および各
組毎のセンサ相互の間隔し、が既知であることから、演
算処理によりセンサ対向位置における燃料集合体１の断
面中心点Ｏ１および前記センサ３１と３３．および３２
と３４のセンタを結ぶ線上で計測した燃料集合体ｌの中
央点ｍ。 ｎを通る正六角形燃料集合体１の縦割り中心面Ｐを設定
することができる。なお前記正六角形燃料集合体ｌでの
縦割り中心面Ｐは燃料集合体の各対角稜線の間を結ぶ縦
割り対角面と一致する。また、ここで第１図に示した被
検査物棒保持４ｍ横２により正六角形の燃料集合体１を
その軸の回りで６０度ずつ旋回してその都度燃料集合体
１の各対向面に付いて同様な計測を行い、各々の計測で
求めた中心点を最小２乗法によりその誤差が最小となる
ように演算することにより高い精度で中心点０を求める
ことができる。 次に前記した検査装置により、燃料集合体ｌを被検査対
象物とするその長手方向の曲り、捩れ検査法に付いて順
に説明する。すなわち燃料集合体１の曲り、捩れの最も
大きな要因は頭記したようにエントランスノズル部１１
とラッパ管部１２との間の溶接接合に起因する製作誤差
にあり、燃料集合体１に曲り、捩れが生じているとする
とその様子はそれぞれ第４図、第７図のようになる。な
お各図において実線で示す正六角形はエントランスノズ
ル部１１の断面１点線はラッパ管部１２での断面形状を
表している。 ここでまず曲りの検査法に付いてのべると、まず第４図
に示すように燃料集合体ｌの溶接接合部１４を境にその
下側のエントランスノズル部１１を基準測定範囲、上側
のラッパ管部１２を対象測定範囲として、まずエントラ
ンスノズル部１１に基準測定範囲八を設定し、この基準
測定位置Ａにおける変位センサ３の出力データから第３
図で述べた手法によりその断面中心点Ｏ１を求め、かつ
この中心点を通って燃料集合体１の全長域に沿い第５図
の符号Ｃで示す仮想中心線を設定する。この基準中心線
Ｃは燃料集合体１に曲りがないと仮定した場合の軸方向
の中心線である０次に第１図における昇降駆動機構４を
操作してテーブル４１を上昇移動し、変位センサ３を燃
料集合体１のラッパ管部１２における任意の対象測定位
置Ｂ（第４図）に対向位置させる。ここで前回と同様に
変位センサ３の出力データからその対象測定位置Ｂにお
ける燃料集合体ｌの断面中心点Ｏｔを求める。ここで前
記した基準測定位置Ａおよび後者の対象測定位置Ｂにお
ける燃＃４集合体１の断面位置を示すと第６図で示した
実線および点線の正六角形となり、この図における実線
および点線の各中心点射と０２の断面方向の相対的ずれ
が燃ｔ４集合体ｌの基準測定位置Ａに対する対象測定位
置Ｂの曲りＩｓを表す。この曲りＩｓは、正六角形の燃
料集合体ｌの各対向而毎に付いて求めたその方向の曲り
盪を表すベクトルＳ１．Ｓｔ、　Ｓｓのベクトル合成か
ら中心点０．に対する０！の曲り方向を、また前記３１
〜Ｓ、のスカラー量の代数平均から中心点Ｏ１と０．と
の曲り量の大きさをそれぞれ演算に、より求めることが
できる。 ここで前記各測定位置ＡとＢとの間の軸方向の曲り度合
を模式図で表すと第５図における線りのようになる。な
お前記した対象測定位置Ｂをラッパ管部１２に沿って数
点設定して各位置での曲り量の方向および大きさを求め
、この計測結果を第２図に示した検査モニタ部５で作図
表示するとともにその数値データをｌｉ標比出力ること
により、燃料集合体の曲りに対する合否の判定を行うこ
とができる。 次に捩れの検査方法に付いて述べる。この捩れの検査の
場合も前記した曲り検査と同様にまず基準測定位置Ａ（
第７図）を設定し、この基準測定位置で燃料集合体ｌを
被検査物体保持機構２（第１図）の軸中心の回りで６０
度ずつ旋回操作しつつ第３図に述べた手法により変位セ
ンサ３の出力データを演算制御部５　（第２図）で演算
処理し、第８図の実線で示した燃料集合体断面の中心を
通って正六角形の各頂点の間を結ぶ基準の縦割り仮想中
心面Ｐ１を燃料集合体ｌの各対向面毎に付いて設定する
０次に変位センサ３をラッパ管部１２へ上昇移動し、対
象測定位置Ｂにおける各対向面位置における変位センサ
の出力データから点線て示す各頂点の間を結ぶ縦割りの
捩れ中心面Ｐ、を求め、前記した仮想中心面１】１との
間で対比演算してそれぞれ対応する縦割り中心面の相対
的なずれ角度０１〜θコを得る。そしてこのずれ角度θ
、〜θ、の代数平均から基準測定位置Ａと対象測定位置
Ｂとの間の捩れ量を演算により求め、前記曲り置の検査
と同様にその計測結果を図形、数値データとしてモニタ
部６に出力して燃料集合体の捩れに対する合否の判定を
行う。 上記の説明で明らかなように、例えば燃料集合体である
角柱長尺の被検査物体の曲り、捩れの検査は、被検査物
体を垂直に起立させた保持状態で、かつ変位センサを被
検査物体に沿って昇降移動しながら非接触式に計測操作
を行うようにしている。 したがって従来の検査方式と比べて、まず被検査物体が
垂直起立姿勢であることから重力による被検査物体の軸
方向に撓みが生じることがなく、重力の影響による検査
精度の誤差を排除できる。また変位センサは非接触状態
で被検査物体の計測を行うので変位センサの機械的摩耗
、および被検査物体の表面に傷付き、汚染を与える恐れ
がなく、かつ変位センサを燃料集合体を挟んでその両側
に対向配備しているので、センサの昇降駆動経路の途中
で偏心誤差があってもその誤差分を相殺補償することが
できて常に正しい計測が行える。さらに一連の検査操作
を全て遠隔操作で行うことが可能であり、燃料集合体を
対象とした場合にも放射能被曝の危険もなく安全に検査
を遂行できる等の利点が得られる。 また図示実施例は正六角柱の燃料集合体を対象とした被
検査物体の曲り、捩れ検査に付いて述べたが、被検査物
体は燃料集合体に限定されるものではなく、各種形状の
角柱長尺体に付いても同様に実施適用できることは勿論
である。なおこの場合に、第１図における変位センサを
昇砕テーブルに対して前後移動可能に設置し、かつその
移動量をエンコーダで検出するように構成することによ
り、各種す１イズの被検査物体に対しても容易に対応で
きる。また基準測定位置に付いても、図示実施例では燃
料集合体の下部エン１−ランスノズル部を基］１！１！
測定としたが、一般の被検査物体に付いてはこれに限定
されるものではなく、長尺体の軸上任意箇所に基１１！
測定位置を設定してこの位置と変位した対ｔＩ！、測定
位置との間で相対的な曲り。 捩れ量を検出することができる。

【発明の効果】

以上述べたようにこの発明によれば、被検査物体を起立
姿勢に担持する被検査物体保持機構と、被検査物体の側
方に対向配備した非接触式の変位センサと、該変位セン
サを被検査物体に沿って昇降移動する昇降駆動機構と、
前記変位センサの出力データを演算処理する演算制御部
とを存し、起立保持状態で被検査物体の軸上に設定した
基準ａｌｌ定位置にお５する変位センサの出力データよ
り求めた被検査物体の測定隻準となる軸方向の仮想中心
線、および該仮想中心線を通る定方向の縦割り仮瓜中心
面と、前記基準測定位置から変位した対象測定位置にお
ける変位センサの出力データより求めた該対象測定位置
での断面中心点、および該中心点を通る縦割りの捩れ中
心面とをそれぞれ対比して基準測定位置と対象測定位置
との間の軸中心および中心面の相対的なずれを演算によ
り求め、その対比／Ｊｔ算結果から被瞳査物体の長手方
向に沿った曲り、捩れの度合を検出するよう構成したこ
とにより、被検査物体の曲杓、捩れの度合を非接触式に
、しかも高い検査精度で同時に検査することが可能な実
用的価値の高い検査装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例による検査装置の構成配置図
、第２図は第１図の検査装置の検査システムの系統図、
第３図けその計測手法の原理説明図、第４図は被検査物
体の曲り状態を表した側面および断面図、第５図は第４
図の曲り状態を略示した模式図、第６図は曲り量を求め
るベクトル合成法の説明図、第７図は被検査物体の捩れ
状態を表した側面および断面図、第８図は捩れ量を求め
る説明図である。各図において、 ｌ：被検査物体としての燃料集合体、２：被検査物体保
持機構、２１：被検査物体の保持筒、２２：旋回駆動部
、２３：エンコーダ、３，３１〜３４：変位センサ、４
：昇降駆動機構、４１：昇降テーブル、４２：昇降送り
ねじ機構、４３：駆動部、４４：エンコーダ、Ａ：基準
測定位置、Ｂ：対象測定位置、Ｃ：仮想中心線、Ｏｌ：
基準測定位置の断面中心点、ｏ２：対象測定位置の断面
中心点、Ｐ、：仮想中心面、Ｐ２：捩れ中心面、Ｓ：曲
り量、θ、〜θ、：涙れ角度。 ５道耳知卸酔 第２図 第４図 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）角柱長尺体である被検査物体の曲り、捩れの度合を
   検査する装置であって、被検査物体を起立姿勢に担持す
   る被検査物体保持機構と、被検査物体の側方に対向配備
   した非接触式の変位センサと、該変位センサを被検査物
   体に沿って昇降移動する昇降駆動機構と、前記変位セン
   サの出力データを演算処理する演算制御部とを有し、起
   立保持状態で被検査物体の軸上に設定した基準測定位置
   における変位センサの出力データより求めた被検査物体
   の測定基準となる軸方向の仮想中心線、および該仮想中
   心線を通る定方向の縦割り仮想中心面と、前記基準測定
   位置から変位した対象測定位置における変位センサの出
   力データより求めた該対象測定位置での断面中心点、お
   よび該中心点を通る縦割りの捩れ中心面とをそれぞれ対
   比して基準測定位置と対象測定位置との間の軸中心およ
   び中心面の相対的なずれを演算により求め、その対比演
   算結果から被検査物体の長手方向に沿った曲り、捩れの
   度合を検出するようにしたことを特徴とする物体の曲り
   、捩れ検査装置。 ２）特許請求の範囲第１項記載の検査装置において、変
   位センサが静電容量型の変位センサであることを特徴と
   する物体の曲り、捩れ検査装置。 ３）特許請求の範囲第１項記載の検査装置において、平
   行配置した２個のセンサを１組として２組の変位センサ
   が被検査物体を挟んでその両側に対向配備されているこ
   とを特徴とする物体の曲り、捩れ検査装置。 ４）特許請求の範囲第１項記載の検査装置において、被
   検査物体保持機構が被検査物体を起立保持してその軸中
   心の回りに旋回させる旋回機能を備えたものであること
   を特徴とする物体の曲り、捩れ検査装置。