JPS62173042A - 燃料要素へのスペ−スワイヤ巻付装置 - 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］ 本発明は燃料要素へのスペースワイヤ巻付装置に係り、
特に巻付作業の完全自動化を達成し得る燃料要素へのス
ペースワイヤ巻付装置に関する。

し従来の技術］ 原子炉運転に使用される燃料要素には核燃料が封入され
ている。この燃料要素の中、ロッド状の燃料要素にあっ
ては、その長手方向に沿って螺旋状にスペーサとしての
スペースワイヤを巻き付ける作業が行われている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、従来の燃料要素へスペースワイヤを巻き付け
るための装置は、原子炉運転に使用する前の燃料要素に
スペースワイヤを巻き付けるためのものであり、使用前
であることから燃料要素からの放射線の放出を心配する
必要がなく、従って、巻付作業の相当部分を人手によっ
て行う装置であった。

しかしながら、原子炉運転に供用中の燃料要素に対して
も、一旦炉外へ取り出して再度スペースワイヤの巻付作
業を行う必要があり、この場合燃料要素から多量の放射
線が放出されるため、従来の装置では作業者に対する被
曝量が多くなり巻付作業を行うことができなかった。

また供用中のロッド状の燃料要素の中には曲りが生じて
いるものもあるが、従来の装置は使用前の真直な燃料要
素を対象とするものであるため、このような曲りの生じ
た燃料要素に対しては適当にスペースワイヤを巻き付け
ることができなかった。

更に、スペースワイヤの巻付作業は、回転される燃料要
素に対してその長手方向に沿ってスペースワイヤの導出
手段を移動させて順次螺旋状にスペースワイヤを燃料要
素に巻き付けていくようにしている。ところで、従来装
置にあっては燃料要素の回転と導出手段の移動とを一定
のギヤ比で関係づけるようにしでいたため、スペースワ
イヤの巻付ピッチが常に一定であり、任意に調節するこ
とができないという問題があった。

［発明の目的］ 本発明は上述したような問題点に鑑みて創案されたもの
であり、その目的は巻付作業の完全自動化を達成して供
用中の燃料要素に対してもスペースワイヤを巻き付ける
ことができると共に、この作業に際し、スペースワイヤ
の巻付ピッチを任意に調節し得る燃料要素へのスペース
ワイヤ巻付装置を提供するにある。

［発明の概要］ 本発明は、ロッド状の燃料要素に、その長手方向に沿っ
て螺旋状にスペースワイヤを巻き付けるための装置にお
いて、燃料要素の両端部を支持しつつ回転させるための
支持手段を設け、燃料要素の長手方向に沿って移動し燃
料要素に所定の巻付角度でスペースワイヤを導出して巻
き付けるためのワイヤ巻付手段を設け、ワイヤ巻付手段
により燃料要素にスペースワイヤを巻き付ける際に燃料
要素の回転軸芯を矯正するための矯正手段を設（プると
共に、支持手段による燃料要素の回転とワイヤ巻付手段
の移動とを制御してスペースワイヤの巻付ピッチを調節
する制御手段を設けて、これら諸手段によってスペース
ワイヤの巻付作業を行わせると共に、これに際し矯正手
段により燃料要素の曲りを矯正可能とし、更に制御手段
によりスペースワイヤの巻付ピッチを調節させるように
したものである。

［実施例コ 以下に本発明の好適一実施例を添付図面に従って詳述す
る。

第１図〜第３図に示すようにベッド１上には、ロッド状
の燃料要素２の長手方向両端部２ａ、２ｂを支持しつつ
回転させるための支持手段３が設けられる。この支持手
段３は主に燃料要素２を支持するための支持機構４と、
燃料要素２を回転させるための回動機構５とから構成さ
れる。支持機構４は、燃料要素の長手方向に沿って延長
させて形成されたベッド１の長手方向両端に夫々配設さ
れたチャック６とテールストック７とから構成される。

テールストック７は、ベッド１上に設けられた移動ブロ
ック８に、把持用エアシリンダ９を介して支持され、燃
料要素２の一端２ａが挿入された際エアシリンダ９の作
動によってその一端２ａを把持するようになっている。

移動ブロック８は、ベッド１上に燃料要素の長手方向に
沿って設（づられたリニアベアリング１０を介してベッ
ド１上に移動自在に設けられ、ベッド１に取り付けられ
た移動用シリンダ１１が連結されてその伸縮により相当
のストローク量で往復移動されてチャック６との間の距
離を調節できるようになっている。

他方チャック６は、ベッド１上に設けられた架台１２に
取り付けられた減速機１３を介してベッド１上に、テー
ルストック７に同軸で相対向させて支持され、燃料要素
２の他端２ｂを把持するように構成される。このチャッ
ク６は、ベッド１上に設けられて減速機１３等を覆うカ
バ体１４上に設けられたチャック作動用エアシリンダ１
５で作動されるようになっている。このような支持機構
４で両端支持される燃料要素２は次のような構成で成る
回動機構５で回転されるようになっている。

ベッド１のチャック側端部には、カバ体１４内に要素回
転用サーボモータ１６が設けられ、このモータ１６の駆
動力はプーリ１７間に掛は渡されたベルト体１８を介し
て減速機１３に伝達されるようになっている。そして、
この減速機１３の回転出力で燃料要素２が回転されるよ
うに構成されている。

更に、ベッド１のチャック側端部には、燃料要素２の細
端２ｂに臨ませて進退自在にＴＩＧ溶接機１９が設けら
れる。このＴＴＧ溶接機１９は第７図に示すように、ス
ペースワイヤの巻取始め側となる燃料要素２のチャック
側端部２ｂに形成した貫通孔２Ｃ内に挿通されるスペー
スワイヤ２０の始端部に、孔２Ｃからの抜けを防止する
ための球状部２０ａを形成するようになっている。また
燃料要素２０貫貫通孔２Ｃ内には第３図に示すように、
スペースワイヤ２０が貫通孔２Ｃを貫通したか否かを検
出するためのセンサ２１が設けられる。他方ベッド１の
テールストック側端部には第１図〜第３図に示すように
、燃料要素２の一端２ａに臨ませて進退自在にＴＩＧ溶
接機２２が設けられる。このＴＩＧ溶接機２２は第８図
に示すように、スペースワイヤの巻取線り側となる燃料
要素２のテールストック側端部２ａに形成したスリット
２ｄ内に挿通されるスペースワイヤ２０の終端部に、ス
リット２ｄからの抜けを防止するための球状部２０ｂを
形成するようになっている。またベッド１のテールスト
ック側端部には、スペースワイヤ２０を切断するための
カッタ２３が燃料要素２のテールストック側端部２ａに
臨ませて設けられる。これらカッタ２３．ＴＩＧ溶接機
２２は、移動ブロック８に取り付けられている。

他方ベッド１上には、燃料要素２の長手方向に沿って移
動し、燃料要素２に所定の巻付角度でスペースワイヤ２
０を導出して巻き付けるためのワイヤ巻付手段２４が設
けられる。このワイヤ巻付手段２４は主にスペースワイ
ヤ２０を導出するためのワイヤ導出機構２５と、ワイヤ
導出機構２５を移動させるための移動機構２６と、ワイ
ヤ巻付角度を調整するための巻付角度調整機構２７とか
ら構成される。ワイヤ導出機構２５は、第１図〜第４図
に示すように、ベッド１上に設けられたキャリッジ２８
に設備されており、キャリッジ２８に回転自在に支持さ
れスペースワイヤ２０を格納するワイヤドラム２９と、
ワイヤドラム２９に連結されこれを回動させてワイヤ２
０を繰り出す繰出用モータ３０と、繰り出されるワイヤ
２０の張力を調整する一般的構成で成る張力調整ユニッ
ト３１と、ワイヤ２０を燃料要素２の貫通孔２Ｃへ挿入
するためのワイヤ挿入用アクチュエータ３２とから構成
される。ワイヤ挿入用アクチュエータ３２は、張力調整
ユニット３１から導びかれるワイヤ２０を燃料要素２の
貫通孔２Ｃへ向けて導くためのノズル３３と、ノズル３
３をキャリッジ２８に対して揺動自在に支持するための
揺動シリンダ３４と、張力調整ユニット３１からノズル
３３ヘワイヤ２０を送り出すための送出シリンダ３６と
、ノズル３３を燃料要素側へ前後進させるための前後進
用シリンダ３５とから構成される。

また張力調整ユニット３１には張力センサ３７が設けら
れ、このセンサ３７からの信号で繰出用モータ３０を制
御してワイヤドラム２つの回転を変化させることにより
、張力を一定に保つようになっている。そして、スペー
スワイヤ２ｏは、先ずワイヤ挿入用アクチュエータ３２
でその始端部が貫通孔２Ｃへ挿入され、その後モータ３
０の駆動により一定の張力でドラム２９から繰り出され
るようになっている。巻付角度調整機構２７は第１図、
第２図及び第６図に示すように、ノズル３３から燃料要
素２に至る間のワイヤ部分２０ｃに向かって進退される
シリンダで構成され、該ワイヤ部分２０ｃを押圧するこ
とにより燃料要素２への巻付角度θを適当に変更調整で
きるようになっている。この巻付角度調整機構２７もキ
ャリッジ２８に備えられる。更に移動機構２６は第１図
〜第３図に示すように、ベッド１に燃料要素の長手方向
に沿って設けられ両端が回転自在に支持されてキャリッ
ジ２８が螺合された送りネジ体３８と、ベッド１に設け
られ送りネジ体３８を回動させてキャリッジ２８を燃料
要素の長手方向に沿って移動さぜるだめのキャリッジ移
動用サーボモータ３９とから構成され、キャリッジ２８
はリニアベアリング１０上を滑らかに移動されるように
なっている。更にキャリッジ２８には、ワイヤ巻付終了
時スペースワイヤ２０の終端部がスリット２０ｄに挿入
されて球状部２０ｂが形成された際に（第８図参照）、
燃料要素２の一端２ａを挾み込んで押圧してスリット２
ｄを閉じワイヤ２０を固定するためのカシメ装置４０が
設けられる。

またキャリッジ２８には、その移動と共にワイヤ巻付手
段２４により燃料要素２にスペースワイヤ２０を巻き付
ける際に曲りのある燃料要素２の回転軸芯をチャック６
及びテールストック７の軸芯に一致させるべく矯正する
だめの矯正手段４１が設けられる。この矯正手段４１は
第５図に示すように、燃料要素２をその径方向外方から
囲繞する取付枠体４２と、この取（＝Ｉ枠体４２の内方
に等間隔で３基設けられ、燃料要素２をその径方向外方
から拘束して曲りを矯正するための矯正ローラ４３とか
ら主に構成される。矯正ローラ４３は燃料要素２の回転
とキャリッジ２８の移動に伴う取付枠体４２の移動とを
考慮して斜めに取り付けられ、ローラ４３ど燃料要素２
どのスベリを抑制して燃料要素２に損傷を与えないよう
になっている。

また、ローラ４３の表面には第９図に示すようにナイロ
ン材４４が被着され、この面からも燃料要素２の損傷防
止が図られている。他方取付枠体４２は２分割で形成さ
れ、ベース４５に設（プられた開閉用シリンダ４６の伸
縮動作によりリンク機構４７を介して夫々回動されて開
閉されるようになっており、開放時燃料要素２が枠体４
２内に挿入されることになる。

使方第１図に示すように、支持手段３の要素回転用サー
ボモータ１６とワイヤ巻付手段２４のキャリッジ移動用
サーボモータ３９とには、これらによる燃料要素２の回
転速度とワイヤ巻付手段２４の移動速度とを制御してス
ペースワイヤ２０の巻付ピッチを調節する制御手段４８
が接続される。本実施例にあっては制御手段４８として
数値制御式のものが例示されている。またこの制御手段
４８は、繰出用モータ３０や諸シリンダ９等を全て制御
するようになっている。

尚、キャリッジ２８には、ワイヤ巻付ピッチ測定用セン
サ４９が設けられ、矯正手段４１で燃料要素２を矯正し
つつキャリッジ２８を移動させて巻付ピッチを計測でき
るようになっており、計測値は、同時に制御手段４８の
プリンタ５０からプリン１〜アウトされるようになって
いる。このようなピッチ計測により、直ちに品質を確認
することができる。

次に本実施例の作用について述べる。

まず、マニピュレータ等の自動搬送装置で移送されてぎ
た燃料要素２を支持手段３のチャック６とテールストッ
ク７で両端支持し、その後矯正手段４１により燃料要素
２を拘束する。

次いで、ワイヤ巻付手段２４のワイヤ挿入用アクチュエ
ータ３２によりスペースワイヤ２０を燃料要素２の貫通
孔２Ｃに挿入し、ＴＩＧ溶接機１９で球状部２０ａを形
成してスペースワイヤ２０を燃料要素２に係止させる。

次いでワイヤ巻付手段２４の巻付角度調整機構２７を作
動してスペースワイヤ２０の巻付角度θを任意の所定値
にセットする。

次いで制御手段４８により支持手段３の要素回転用サー
ボモータ１６とワイヤ巻付手段２４のキャリッジ移動用
サーボモータ３９とを駆動制御しつつワイヤ巻付手段２
４のワイヤ導出機構２５を作動させてロンド状の燃料要
素２にその長手方向に沿って螺旋状にスペースワイヤ２
０を巻き付けていく。この際、制御手段４８により燃料
要素２の回転速度とワイヤ巻付手段２４の移動速度とを
任意に調節できるので、ワイヤの巻付ピッチを所望の値
とすることができる。またワイヤ２０の巻付作業中、矯
正手段４１により燃料要素２の回転軸芯を矯正できるの
で、曲りのある燃料要素２に対しても適切にスペースワ
イヤ２０を巻き付けることができる。

最後にスペースワイヤ２０が燃料要素２の一端２ａのス
リット２ｄに達したならばスペースワイヤ２０をスリッ
ト２ｄに挿入し、ＴＩＧ溶接機２２で球状部２０ｂを形
成してスペースワイヤ２０を燃料要素２に係止させ、次
いでカシメ装置４０でスリッ１へ部分をカシメた後、カ
ッタ２３でスペースワイヤ２０を切断することにより巻
付作業が完了することになる。

［発明の効果］ 以上数するに本発明によれば、次のような優れた効果を
発揮する。

（１）　　支持手段、ワイヤ巻付手段等を制御手段で制
御するようにしたので巻付作業の完全自動化を図り得る
。

（２）　　従って放射線を放出する供用中の燃料要素に
対しても、作業者を被曝させることなく、スペースワイ
ヤの巻付作業を行うことができる。

（３）　　矯正手段により燃料要素の曲りを矯正して適
切にワイヤ巻付作業を行うことができる。

（４）　　制御手段により支持手段による燃料要素の回
転とワイヤ巻付手段の移動とを制御してスペースワイヤ
の巻付ピッチを任意に調整できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適一実施例を示す斜視図、第２図は
その一部破断側面図、第３図は第２図における■−■線
矢視図、第４図は第２図におけるｒｖ　−ｒｖ線矢視図
、第５図は本発明に採用される矯正手段を示す正面図、
第６図は巻付角度調整機構の作動状況を示す概略側面図
、第７図は燃料要素のチャック側端部近傍を示す斜視図
、第８図は燃料要素のテールストック側端部近傍を示す
斜視図、第９図は矯正ローラの構造を示す側断面図であ
る。 図中、２は燃料要素、３は支持手段、２０はスペースワ
イヤ、２４はワイヤ巻付手段、４１は矯正手段、４８は
制御手段である。 特許出願人　　　石川島播磨重工業株式会社代理人弁理
士　　　絹　　谷　　信　　雄第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ロッド状の燃料要素に、その長手方向に沿って螺旋状に
   スペースワイヤを巻き付けるための装置において、上記
   燃料要素の両端部を支持しつつ回転させるための支持手
   段と、上記燃料要素の長手方向に沿って移動し、該燃料
   要素に所定の巻付角度で上記スペースワイヤを導出して
   巻き付けるためのワイヤ巻付手段と、該ワイヤ巻付手段
   により上記燃料要素に上記スペースワイヤを巻き付ける
   際に、該燃料要素の回転軸芯を矯正するための矯正手段
   と、上記支持手段による上記燃料要素の回転と上記ワイ
   ヤ巻付手段の移動とを制御して上記スペースワイヤの巻
   付ピッチを調節する制御手段とを備えたことを特徴とす
   る燃料要素へのスペースワイヤ巻付装置。