JPS63283831A - 大型ナットの着脱装置 - 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、大型ナット着脱装置に係り、特に沸騰水型原
子炉の圧力容器の上鏡固定用スタッドボルトを締付ける
大型ナツトおよびワッシャ類の着脱を行うのに好適な装
置に関する。

〔従来の技術〕

沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器は第８図に示すように
、一般に上鏡１を胴体２とスタンドボルト３により密閉
接続した構成とされている。即ちスタッドボルト３は第
９図に示すように、両端に螺子部３Ａ、３Ｂをそれぞれ
有し、一端側の螺子３Ａが胴体２のフランジ２Ａの螺子
穴に螺合され、他端側の螺子３Ｂが上鏡１のフランジ部
ＩＡに形成した貫通孔ＩＢを貫通して上方に突出してい
る。

この他端側の螺子部３Ｂに上鏡１のフランジ部ｌＡから
ナフト４がワッシャ５を介して螺合され、その締付力に
より上鏡１と胴体２とが固定されている。なお、スタッ
ドボルト３は上鏡１のフランジＩＡの円周方向に多数配
置され、ナフト４およびワッシャ５はほとんど接触する
程近接している。

このためナツト４およびワッシャ５は円筒状とされてお
り、ナツト４にはそれを回すための溝４Ａがその上端部
に放射状に形成されている。

ところで、原子炉圧力容器では燃料交換のため年−回の
定期検査時に上鏡ｌの開閉が行われる。

この場合スタンドボルト３に取り付けられているナツト
４およびワッシャ５は一旦、全数取り外され、検査後再
び取り付けられる。従来、ナツト４の着脱の場合、第１
０図に示すナットランナ６を使用してナツト４の回転の
みを動力で行い、取り外しおよび取り付けは第１１図お
よび第１２図に示すナット取扱具７をナット４のねじ部
にねしこんで作業員の手作業で行われている。第１Ｏ図
に於いて、ナツトランナ６は、ナツト４を回転させる電
動ドライバ６Ａ、伝達軸６Ｂおよびナツト４の回転用溝
４Ａと接合し、ナフト４を回転させるドライブヘッド６
Ｃより構成されており、電動ドライバ６Ａは作業員が直
接操作しており、ドライブヘッド６Ｃをナツト４にセッ
トするのも作業員の手作業で行われる。更に、このナツ
トランナ６ではナツト４の回転しか行うことが出来ない
。従って、ナツト４のスタッドボルト３からの取外しお
よび取付けには第１１図および第１２図に示すナツト取
扱具７が使用される。ナット取扱具７は　。

そのねじ部７Ａをナツト４にねじ込み、ハンドル７Ｂで
ナット４と一緒に持ち上げ、ナツト４をスタンドボルト
３から外し移動する。また、ワッシャ５の着脱は全て作
業員の手作業で行われる。

以上の様に、ナット４およびワッシャ５の取付および取
外し作業は、全て手作業を行っており、作業員の被曝が
問題となる。また、前述の様にスタッドボルト３同志が
隣接しているため作業場所が狭く、作業性が悪い、更に
、一連の作業の中で工具を取替える必要があると共に、
ナツト４の重量が約３０ｋｇ、ワッシャ５の重量が約１
０ｋｇあるため、取扱性を悪く、スタンドボルト３およ
びナツト４のねし山を傷つけるおそれがある。

上述の問題を解消すべ（、これらの作業を遠隔自動操作
により行う装置が提案され、第１３図に示すようなナッ
ト着脱装置および第１４図に示すようなナツト着脱移送
装置が提案されている。いずれも第４図に示すように、
原子炉圧力容器の上鏡１に架台９で固定された円環状の
軌道１０に沿って旋回方向に走行するステーション１１
から昇陣様アーム１２により吊り下げて使用される。

前述のナツト着脱装置（第１３図）では、ナツト４を回
転する機構１５．１９Ａ、１９８％１９Ｃ１２９、外れ
たナツト４を装脱着する機構２０．２２．２４．２７お
よびナツト装着時にスタッドボルトおよびナツトのねし
山の損傷を防止するソフトタッチ機構２６等を有するが
、ナツト４をスタッドボルトから外す時にはナツト４お
よびスタンドボルトの端部のねじ山にかかる荷重を軽減
することはできず、この場合のソフトタッチの機構を持
たない、また、ナツト４へ装置をセットする場合、回転
用つめ２９がナツト４の回転用溝４４ヘスムーズに装着
できないという問題があった。

一方、後者のナツト着脱移送装置！（第１４図）は前記
のナツト着脱装置と同じ機構に加え、ナツト４とワッシ
ャ５を同時に吊り上げ保持する機構を有した装置である
。この装置では、ナツト４およびワッシャ５それぞれに
吊り上げ用７１１４Ｂおよび５Ａを設け、それぞれの溝
に杖上げ用つめ３３Ａおよび３３Ｂを係合させて吊り上
げている。この場合、ナツト４およびワッシャ５を吊り
上げた時にナツト４およびワッシャ５の間に隙間が生じ
る。この状態でナツト４およびワッシャ５を所定の保管
場所へ移動し、保持状態を解放した場合、ナット４はワ
ッシャ５の上に落下するという問題があった。また、こ
の装置でも、前述のナツト着脱装置と同じ問題がある。

更に上述の装置の問題点を解消すべく、第１５図に示す
装置が考案された（特開昭６２−７９９７５）。この装
置では可動軸１９Ｂの外周に形成したねじ１９Ｃのピッ
チをナツト４のねじのピッチよりわずかに大きくし、可
動軸１９Ｂの軸方向移動速度をナフト４のそれよりわず
かに大きくし、それにスプリング２６を組合わせてナツ
ト４とスタッドボルト３の着脱時のソフトタッチ機能を
持たせている。この装置では、可動軸１９Ｂの外周にね
じ１６ｃを形成し、保持用ナツト２２と螺合しているた
め、ナツト４およびワッシャ５をスタッドボルト３から
外した時、装置全体が縮んだ状態となる。この状態から
、ナツト４およびワッシャ５を所定の場所に降下させる
際或いは次のスタンドボルト３のナツト４およびワッシ
ャ５を外す際には、モータを逆回転し、巻き戻し動作を
させなければならず、この動作に時間を浪費するという
問題があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術では、ナツト着脱時のナツトとスタッドボ
ルトとのソフトタッチを行わせるため、ねじとスプリン
グとを組み合わせた構造となっている。この場合ねじの
巻き戻し動作について配慮が足らず時間を浪費するとい
う問題があった。

本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解消し、
エアシリンダ機構を採用することにより、ねじの巻き戻
し動作が不要でかつ、ソフトタッチ機能を有する装置を
提供し、ナツトおよびワッシャの着脱をよりスムーズに
行えるようにすることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、着脱されるべき大型ナットおよびこれに付属
するワッシャ類を回転および着脱把持する部材の軸方向
移動手段として、圧力供給装置を備え、その圧力供給装
置による供給圧力を高低切替可能とし、それにより大型
ナットおよびワッシャ類の着脱時における軸方向の荷重
を調整して、その荷重が過度にならないようにしたもの
である。

〔作用〕

装置の可動部、ナツトおよびワッシャの重量を支えるピ
ストンとしての可動軸のフランジは、シリンダに供給さ
れる圧力により上下動する。ナツトおよびワッシャ類の
把持又は取外し時は、例えば、ナツトおよびワッシャ類
の重量を打消すような圧力を供給することにより、ソフ
トタッチ機能が得られる。また、供給圧力を高圧から低
圧へ或いは低圧から高圧へ切替えことにより、可動軸を
上下動するため、巻き戻し等の動作をすることなく短時
間で所定の状態にセットすることができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図〜第７図を参照して説明
する。

第４図（Ａ）、（Ｂ）は、本発明に係る大型ナツトの着
脱装置８の原子炉圧力容器上への支持構成を示している
。即ち、原子炉圧力容器の上鏡ｌに架台９によって円環
状の軌道１０が固定され、この軌道１０に沿って上鏡フ
ランジＩＡの円周方向および半径方向にステーション１
１が遠隔自動操作により駆動可能に設けられ、このステ
ーション１１から大型ナットの着脱装置８が昇降アーム
１２により吊り下げられる。なお、ステーション１１に
はボルト清掃装置１３およびスタンドテンショナ１４が
吊り下げられている。

第１図〜第３図は、大型ナツトの着脱装置８の構成を詳
細に示している。第１図に示すように、前記の昇降用ア
ーム１２の下端部に回転駆動部としてのモータ１５がモ
ータ取付は枠１６を介して固定され、このモータ取付枠
１６の下部に支柱を介して円盤状の固定板１７が固定さ
れている。モータ１５に一体回転可能連結された固定軸
１９Ａには、第２図に示すように、可動軸１９Ｂがスプ
ライン構造で結合されており、この可動軸１９Ｂの上端
はフランジ構造になっている。一方、前記の固定板１７
の中心部に密閉型のシリンダ３６が垂直に固定されてお
り、このシリンダ３６の内面に可動軸１９が軸方向に摺
動可能にし係合している。

固定板１７には回転防止用ロッド２０が垂直方向に挿通
自在に設けられ、この回転防止用ロンド２０の下端部に
固定された水平な円盤状の支持板２１に、エアシリンダ
２２が垂直に装着されている。支持板２１の中央部には
ベアリング２３が設けられ、このベアリング２３に、可
動軸１９Ｂの下端部に固定されたナツト回転駆動部２４
が回転自在に支持されている。ナツト回転駆動部２４に
は垂直方向に配置さたナツト回転部材としての回転用つ
め２９が設けられており、この回転用つめ２９にはサポ
ートリング２８．３０が固設されている。

また第３図に示すように、サポートリング３０の外周面
には、ナツト回転駆動部２４の回転軸心をナツト４の軸
心と一致させるために案内板３１が設けられている。回
転用つめ２９は、２個所設置され、案内板３１は、サポ
ートリング３０の外周面にサポートリング３０の円環状
に沿ってほぼ等間隔で４個所取りつけられている。また
、ナツト回転駆動部２４には把持部材としてのチャック
２７が横方向に開閉可能に枢支され、その下端部には係
止用つめ２７Ａが形成されている。そして、回転用つめ
２９とチャック２９との間にはスプリング３２が架設さ
れ、これによってチャック２９は閉方向に付勢されてい
る。

一方、固定板１７の中心部に固定したシリンダ３６の下
端部エア人口３７が設けられ、このエア人口３７に圧力
供給装置としてのエア供給装置３８が接続されている。

エア供給装置３８は、供給圧力を高圧、中圧、低圧に切
替できるよう、圧力設定部３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃおよ
び切替弁３８Ｄ、３８Ｂを有する構成とされている。そ
して、たとえば低圧は、可動軸１９Ｂ、ナット回転駆動
部２４、チャック２７、回転用つめ２９およびエアシリ
ンダ２２等の合計の重量を支える圧力より少し低い圧力
に設定する。また、中圧は、上記重量にナツト４および
ワッシャ５の重量を加えた重量を支える圧力より少し低
い圧力に設定する。さらに高圧は、ナフト４およびワッ
シャ５の重量を加えた前記全ての重量を支える圧力より
少し高い圧力に設定する。即ち、可動軸１９Ｂ、エアシ
リンダ２２、ナット回転駆動部２４、チャック２７、サ
ポートリング２Ｂ、３０、回転用つめ２９および案内板
３１の合計重量をＡｋｇとし、またナフト４およびワッ
シャ５の合計重量をＢｋｇとし、さらに可動軸１９Ｂの
上端のフランジのエア圧力受圧面積Ｓｃｍ”とすると、
エア圧力は下記により決まる。

低圧（Ｇ＋　ｋ　ｇ／ｅｊ）　　：　Ｇ＋　Ｘ　Ｓ　＜
　Ａ中圧（Ｇｚ　ｋｇ／ｃｄ）：ＧオＸＳ＜Ａ＋Ｂ高圧
（Ｇｓ　ｋｇ／ａＪ）：Ｃ；、ｘｓ＞Ａ＋Ｂ次に作用を
説明する。

まず、第４図において、ステーション１１によりスタッ
ドボルト３の上方にナツト着脱装置８を移動する。この
後、第５図に示すように、昇降用アーム１２によりナツ
ト着脱装置８の下端（回転用つめ２９）がナツト４に接
触するまでナット着脱装置８を下降させる。このとき、
シリンダ３６゛には低圧のエアが供給され、可動軸１９
Ｂはシリンダ３６に対してナツト回転駆動部２４等の自
重により下端まで下がった状態となっている。また、こ
のときエアシリンダ２２のピストンは下方に押し出され
た状態にあるので、チャック２７はスプリング３２の付
勢力に抗して開脚された状態となる。

一方、ナツト４の回転用溝４Ａは例えば第１１図に示す
ように、ナツト４の円周方向に数ケ所（第１１図では６
ケ所）設けられているのみで、ナット着脱装置８を下降
したとき、回転用つめ２９は必ずしも回転用溝４Ａに装
着されるとは限らず、第５図に示すようにナツト４の上
端に載置された状態となる場合もある。この場合に於い
ても昇降用アーム１２は回転用つめ２９が回転用溝４Ａ
に装着される位置まで降下する。そのため、回転用詰め
２９が付設されているナツト回転駆動部２４および可動
軸１９Ｂは、アーム１２と共に下降する固定軸１９Ａお
よびシリンダ３６に対し相対的に上昇する。

この状態でモータ１５を低速で回転させると、モータ１
５に連結された固定軸１９Ａが回転し、可動軸１９Ｂに
固定されたナット回転駆動部２４の回転により、回転用
つめ２９はナツト４上を回転方向にスライドし、第６図
に示すように、回転用つめ２９の先端部はナツト４の溝
４Ａに係止する０回転用つめ２９をナツト４上でスライ
ドさせるとき、案内板３１はナツト４の外周面に沿って
移動するのでナット回転駆動部２４とナツト４の軸がず
れることなくスムーズに回転する。さらに、回転用つめ
２９がナツト４の溝４Ａに装着されるとき、ナット回転
駆動部２４、回転用つめ２９、チャック２７、可動軸１
９Ｂ等は、シリンダ３６内のエア圧力により支えられる
ため、回転用つめ２９からナツト４の溝４Ａに加わる衝
撃力が緩和される。

回転用つめ２９がナツト４の溝４Ａに装着された時点で
エアシリンダ２２のピストンを戻すことにより、スプリ
ング３２の付勢力によりチャック２７が閉脚され、第７
図（Ａ）に示すように、ワッシャ５の溝５Ａに係止用つ
め２７Ａが位置する。

通常、この状態では第７図（Ａ）に示すように、係止用
つめ２７Ａと溝５Ａとの間には間隙が形成されている。

この状態でシリンダ３３に供給するエアを高圧に切替え
ると、可動軸１９Ｂ１．ナット回転駆動部２４、チャッ
ク２７等は上昇し、第７図（Ｂ）に示すようにチャック
２７の係止用つめ２７Ａはワッシャ５の溝５Ａに係止し
、チャック２７がワッシャ５およびナツト４の重量を支
え、ナツト回転駆動部２４、可動軸１９Ｂおよびシリン
ダ３６内のエアを介してアーム１２で支えられる。

この状態でモータ１５を回転させ、固定軸１９Ａ１固定
軸１９Ａとスプライン構造で結合された可動軸１９Ｂ、
ナット回転駆動部２４および回転用つめ２９を介してナ
ツト４を回転させる。このとき、シリンダ３６には高圧
のエアが供給されているため、ナツト４の上昇につれて
、可動軸１９Ｂ、ナツト回転駆動部２４、ワッシャ５を
把持したチャック２７も同時に上昇する。したがって、
ナット４がスタンドボルト３から外れた時には、ナフト
４およびワッシャ５の重量はシリンダ３６内のエアを介
して、アーム１２に支えられ、ナット４およびスタンド
ボルト３のねじ山にナツト４の重量がそのまま荷重され
ることなく、ねじ山の損傷を防止できる。

ナツト４およびワッシャ５は、ナツト着脱装置８に保持
された状態で第１図に示すように、昇降用アーム１２に
吊り下げられ、第４図に示すように、ナツト着脱装置８
とともにステーシラン１１により所定の位置に移動され
、シリンダ３６のエアを低圧に切替えることにより可動
軸１９Ｂ、ナット回転駆動部２４、ナツト４およびワッ
シャ５の自重によりナツト４およびワッシャ５を所定の
場所に降下する０次にエアシリンダ２２によりチャック
２７を開脚させ、ナツトおよびワッシャ５はナツト着脱
装置８から取り外される。

また、前述の操作を逆に行うことにより、ナツト４およ
びワッシャ５をスタッドボルト３に装着することができ
る。この場合、ナツト４およびワッシャ５を所定の場所
から吊り上げる時、シリンダ３６のエア圧力は、ナツト
４およびワッシャ５をチャック２７で把持するまでは低
圧にセットし、ナツト４およびワッシャ５を把持し、ス
タッドボルト３上へ移動する間は高圧で保持する。スタ
ッドボルト３へ上へ移動後、シリンダ３６へ供給するエ
ア圧力を中圧に切替えると、そのエア圧力はナフト４お
よびワッシャ５、ナット回転駆動部２４および可動軸１
９Ｂ等の合計の重量を支える圧力よりわずか低いため、
ナツト４およびワッシャ５はスタッドボルト上へ降下す
る。しかしながら、上記重量はそのほとんどがシリンダ
３６に供給されるエア圧力に打消されるため、スタッド
ボルト３およびナフト４のねし山に過大な荷重はかから
ない。

この状態でモータ１５を回転させることによりナツト４
およびワッシャ５をスタンドボルトへねじ込むことがで
きる。このとき、ナツト４およびワッシャ５の自重を支
えているため、回転トルクは小さくなる。ナツト４を完
全にねじ込んだ後、シリンダ３６に供給するエア圧力を
低圧に切替えると、可動軸１９Ｂおよびナツト回転駆動
部２４動の自重によりチャック２７が降下し、チャック
２７の係止用つめ２７Ａとワッシャ５の溝５Ａとの間に
、第７図（Ａ）に示す間隙が形成される。

この状態でエアシリンダ２２によりチャック２７をスム
ーズに開脚できる。

以上のように、本実施例によれば、ナツトの着脱作業時
に、着脱されるべき大型ナットを回転させる回転部材の
大型ナツトへの衝撃を緩和でき、更に、着脱されるべき
大型ナット、または必要に応じてワッシャを含む重量が
そのま着脱されるべき大型ナツトおよびこのナットと螺
合されるボルトのねし山にかからないので、そのねじ山
の損傷を防止できる。

以上の操作は全て放射能レベルの低い場所から遠隔自動
操作により行うことができ、作業員が高放射線領域で直
接汚染物に触れることなく行うことができる。

したがって、前記実施例によれば、ナツトランナおよび
手作巣により作業員が原子炉圧力容器に接近して行って
いた大型ナツトの着脱作業を遠隔自動操作により行うこ
とが可能となり、作業員が高放射線領域に接近すること
なく作業を行うことができるため作業員の被爆を防止で
き、ナツトの着脱作業時に工具を取り替えることなく作
業ができる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によればナツトの着脱作業時に、
着脱されるべき大型ナットを回転させる回転部材の大型
ナツトへの衝撃を緩和でき、更に、着脱されるべき大型
ナツト、または必要に応じてワッシャを含む重量がその
ま着脱されるべき大型ナツトおよびこのナツトと螺合さ
れるボルトのねじ山にかからないので、そのねじ山の損
傷を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る大型ナツトの着脱装置の実施例を
示す縦断面図、第２図は第１図のＢ−Ｂ断面拡大図、第
３図は第１図のＣ−Ｃ断面拡大図、第４図（Ａ）は本発
明に係る大型ナツトの着脱装置を設置した自動ナツト着
脱装置の平面図、第４図（Ｂ）は第４図（Ａ）の側面図
、第５図は第１図に示す大型ナツトの着脱装置をナット
上面まで下降したときの状態を一部断面で示す側面図、
第６図は第１図に示す大型ナツトの着脱装置をナツトに
セットした状態を示す側面図、第７図（Ａ）および第７
図（Ｂ）はナツトおよびワッシャの取り外し時の状態を
第６図の０部拡大で順次示す説明図、第８閏は原子炉圧
力容器の断面図、第９図は第８図のＡ部拡大断面図、第
１０図は従来のナツト着脱装作業におけるナットランナ
によるナット回転作業を示す説明図、第１１図は従来の
ナツト取りつけおよび取り外し運搬を行うためのナット
取り扱い具を示す平面図、第１２図は第１１図における
ナツト取り扱い具の取り付は状態を示す断面図、第１３
図、第１４図および第１５図はナット着脱装置の他の従
来例を示す側面図である。 ４・・・・・・ナツト、４Ａ・・・・・・回転用溝、５
・・・・・・ワッシャ、５Ａ・・・・・・溝、８・・・
・・・ナツト着脱装置、１２・・・・・・昇降用アーム
、１５・・・・・・モータ、１６・・・・・・モータ取
付板、１７・・・・・・固定板、１９Ａ・・・・・・固
定軸、１９Ｂ・・・・・・可動軸、２０・・・・・・回
転用防止用ロッド、２１・・・・・・支持板、２２・・
・・・・エアシリンダ、２３・・・・・・ベアリング、
２４・・・・・・ナツト回転駆動部、２４Ａ・・・・・
・チャックサポート、２７・・・・・・チャック、２７
Ａ・・・・・・係止用つめ、２８・・・・・・サポート
リング、２９・・・・・・回転用つめ、３０・・・・・
・サポートリング、３１・・・・・・案内板、３２・・
・・・・スプリング、３６・・・・・・シリンダ、３７
・・・・・・エア入口、３８・・・・・・圧力供給装置
。 代理人　弁理士　西　元　勝　− 第１図 ５Ａ　　５ 第２図 第３図 第４図 ＜Ａ） 第５図 第６図 （Ａ） （Ｂ） 第１３図 第１４図 第１５図 ２／Ａ　　　　づ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転駆動部と、この回転駆動部によって回転駆動
   され、その軸心が着脱されるべき大型ナットの軸心延長
   線上に固定配置される固定軸と、この固定軸に同軸心上
   で一体回転可能に、かつ前記固定軸の軸方向に対して移
   動自在に連結され、その上端部にフランジを形成した可
   動軸と、この可動軸のフランジをその内周面に摺動自在
   に係合保持する密閉形のシリンダと、このシリンダ内に
   流体圧を供給し、前記フランジを介して前記可動軸に軸
   方向に駆動力を付与するとともに、その流体圧を調整可
   能とした圧力供給装置と、前記可動軸に同期回転可能に
   設けられ、大型ナットに着脱可能に係合する大型ナット
   回転用部材と、前記可動軸に同期回転可能に設けられ、
   前記大型ナットおよびこれに付属するワッシャ類を把持
   する把持部材とを備えた大型ナットの着脱装置。
2. （２）前記圧力供給装置の圧力調整範囲は、シリンダ内
   のフランジに対し、少なくとも大型ボルトおよびワッシ
   ャ類の吊上に必要な圧力以上の圧力からその大型ボルト
   およびワッシャ類の非吊上状態でそのフランジが自然落
   下する圧力以下の圧力までに至る範囲に設定されている
   特許請求の範囲第（１）項記載の大型ナットの着脱装置
   。