WO2011086816A1 - 補修装置および補修方法 - Google Patents

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WO2011086816A1
WO2011086816A1 PCT/JP2010/072908 JP2010072908W WO2011086816A1 WO 2011086816 A1 WO2011086816 A1 WO 2011086816A1 JP 2010072908 W JP2010072908 W JP 2010072908W WO 2011086816 A1 WO2011086816 A1 WO 2011086816A1
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cutting
turntable
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inner peripheral
pipe
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PCT/JP2010/072908
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大西　献
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三菱重工業株式会社
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    • Y10T82/00—Turning
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Definitions

  • the present invention relates to a repair device and a repair method, and more particularly, to a repair device and a repair method capable of improving the efficiency of a repair operation.
  • An object of the present invention is to provide a repair device and a repair method capable of improving the repair operation efficiency.
  • a repair device for repairing a welded portion on the inner peripheral surface side of a pipe, and includes a casing, and a slide shaft arranged to be slidable with respect to the casing.
  • a turntable disposed rotatably with respect to the slide shaft, a cutting mechanism installed on the turntable and having a cutting tool for cutting the weld, and by moving the cutting mechanism forward and backward
  • An advancing / retreating mechanism for advancing / retreating the turning radius of the cutting tool applied to the rotation of the turntable, and the turntable slides in the axial direction while the casing is positioned on the tube.
  • the bite moves along the shape of the inner peripheral surface of the pipe by rotating and displacing and moving the bite forward and backward. Characterized by cutting the inner peripheral surface of the tube while swirling spirally.
  • the repair device further includes measurement means for acquiring measurement data related to the inner peripheral surface shape of the pipe, and based on the relationship between the measurement data and a predetermined cutting depth, the slide shaft slides. The relationship between the speed, the rotation speed of the turntable, and the speed of advance / retreat displacement of the cutting mechanism is calculated, and the turning trajectory of the cutting tool is controlled.
  • This repair device can cut the cutting target area along the inner peripheral surface shape of the pipe (following swivel cutting). Thereby, there exists an advantage which can cut precisely the cutting object area
  • the repair device includes a buff mechanism having a buff for buffing, and the buff mechanism and the cutting mechanism are installed to be switchable on the turntable.
  • this repair device serves as both a buff mechanism and a cutting mechanism, the repair device has an advantage that work for loading, unloading, and installation of the device can be omitted compared to a configuration in which the buff device and the cutting device are used separately. is there.
  • the advance / retreat mechanism moves the buff mechanism forward / backward, thereby causing the rotation radius of the buff mechanism related to the rotation of the turntable to advance / retreat.
  • the buff is rotated and revolved in a spiral manner (or stepwise on the circumference) by the interaction of the slide displacement of the slide shaft, the rotational displacement of the turntable, and the forward and backward displacement of the buff mechanism. Can be buffed. Thereby, there is an advantage that the buffing target region having a substantially cylindrical shape can be smoothly buffed.
  • the repair device includes a clamp mechanism that holds the casing in a state of being positioned on the pipe.
  • the clamp mechanism properly maintains the position of the casing (particularly the position of the repair device relative to the cutting axis relative to the object to be cut) when controlling the turning trajectory of the cutting tool described above, so that the repair device is self-supporting. Installed in the pipe.
  • a some repair apparatus can be each arrange
  • the repair method according to the present invention is a repair method for repairing a welded portion on the inner peripheral surface side of a pipe, the measurement step for acquiring measurement data related to the inner peripheral surface shape of the pipe, the measurement data and a predetermined value And a cutting step of cutting along the inner peripheral surface of the pipe while rotating the bite spirally along the inner peripheral surface shape of the pipe based on the relationship with the cutting depth.
  • the cutting target area can be cut along the inner peripheral surface shape of the pipe (following turning cutting process), so that the cutting target area having a non-uniform shape can be cut with high accuracy.
  • the turning cutting process by the cutting tool is realized by the interaction of the slide displacement of the slide shaft, the rotational displacement of the turntable, and the forward and backward displacement of the cutting tool. Then, since the cutting object area
  • FIG. 1 is a perspective view showing a repair device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an axial sectional view showing the repair device shown in FIG.
  • FIG. 3 is a plan view showing a turntable of the repair device shown in FIG.
  • FIG. 4 is a front view showing a turntable of the repair device shown in FIG.
  • FIG. 5 is a side view showing a turntable of the repair device shown in FIG.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a process of full-circle cutting by the repair device shown in FIG.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a process of full-circle cutting by the repair device illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a process of full-circle cutting by the repair device illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a repair device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an axial sectional view showing the repair device shown in FIG.
  • FIG. 3 is a
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing a process of full-circle cutting by the repair device shown in FIG.
  • FIG. 10 is a plan view showing a cutting mechanism of the repair device shown in FIG. 11 is a cross-sectional view of the cutting mechanism shown in FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line C showing the cutting mechanism shown in FIG.
  • FIG. 13 is an explanatory view showing the operation of the cutting mechanism shown in FIG.
  • FIG. 14 is an explanatory view showing the operation of the cutting mechanism shown in FIG.
  • FIG. 15 is an explanatory view showing the operation of the cutting mechanism shown in FIG.
  • FIG. 16 is an explanatory view showing the operation of the cutting mechanism shown in FIG.
  • FIG. 17 is a flowchart showing a nuclear reactor vessel repair process.
  • FIG. 18 is an explanatory view showing a welded portion between the nozzle of the reactor vessel and the pipe.
  • FIG. 19 is an explanatory diagram showing a state of local cutting.
  • FIG. 17 is a flowchart showing a nuclear reactor vessel repair process.
  • FIG. 18 is an explanatory view showing a welded portion between a nozzle and a pipe in a nuclear reactor vessel.
  • the nuclear reactor vessel 100 includes a nozzle 120 provided on the outer peripheral side of the vessel body 110 and a cooling water pipe (inlet pipe or outlet pipe) 130 (see FIG. 18).
  • the nozzle 120 and the pipe 130 have a substantially cylindrical inner peripheral surface, and are welded and connected from at least one of the inner peripheral surface side and the outer peripheral surface side.
  • the nozzle 120 and the pipe 130 are made of different materials and are welded by a 600 series nickel base alloy. Maintenance such as repair work is required for the welded portion between the nozzle 120 and the pipe 130.
  • a case where repair work is performed at the welded part X on the inner peripheral surface side of the nozzle 120 and the pipe 130 will be described.
  • a cylindrical container-like work platform 140 is inserted into the container body 110 and installed.
  • the work platform 140 is a platform for carrying various repair devices (an inspection device, a cutting device, a welding device, and a buff device, which will be described later) necessary for repair work into the nozzle 120, and corresponds to the nozzle 120.
  • An opening 141 is provided at the position.
  • the gap between the container main body 110 and the work platform 140 is sealed and bonded using a flange.
  • the cooling water below the flange is drained, and the cooling water level is set to be at least lower than the nozzle 120 of the container body 110 (see FIGS. 17 and 18).
  • the shield 150 is inserted into the nozzle 120 from the opening 141 of the work platform 140 and installed.
  • the shield 150 is a member that fills the gap between the opening 141 of the work platform 140 and the nozzle 120 and extends the opening 141 to the inner peripheral surface of the nozzle 120.
  • the shield 150 forms a cylindrical inner wall surface (an installation space for the repair device) from the opening 141 of the work platform 140 to the welded portion X of the nozzle 120.
  • a stopper (not shown) is installed in the inner part of the tube 130 to form a radiation shielding seal and a foreign matter diffusion prevention seal.
  • an apparatus transport jig (not shown) is installed (step ST2).
  • This apparatus transport jig is a jig for transporting the repair device, and is installed at the bottom of the work platform 140.
  • the apparatus transport jig is constituted by, for example, a turntable having a telescopic arm.
  • a device transporting jig carries the repair device into the nozzle 120 and installs it.
  • the apparatus transport jig extends the arm while holding the repairing apparatus with the arm, and inserts it into the nozzle 120 through the opening 141 of the work platform 140. Thereby, the repair device is carried into the nozzle 120.
  • the apparatus transport jig is disconnected from the repair apparatus, and the arm is contracted to return to the original position.
  • the device transporting jig extends the arm again to grip the repair device in the nozzle 120, retracts the arm, and collects the repair device in the work platform 140. To do. Then, the repair device is lifted and carried out of the work platform 140. Thus, the repair device is carried in and out.
  • nondestructive inspection using ultrasonic waves is performed (inspection step ST3).
  • This UT is an inspection for acquiring necessary data relating to the welded portion X (for example, data relating to the presence / absence and position of defects in the welded portion X).
  • an inspection apparatus (not shown) for performing UT is carried in by the apparatus carrying jig and installed near the welded portion X of the nozzle 120.
  • this inspection apparatus performs UT and acquires necessary inspection data.
  • This inspection data is, for example, data such as the position of the weld X and the position of a large crack (a crack that requires local cutting described later) generated in the weld X.
  • the acquired inspection data is transmitted from the inspection device to a control device (not shown) of the monitoring facility outside the reactor vessel 100. Further, the inspection apparatus stamps a punch in the vicinity of the welded portion X as a mark indicating the position of the welded portion X or the position of the crack. Thereafter, the inspection device is carried out of the nozzle 120 and collected.
  • FIG. 19 is an explanatory diagram showing a state of local cutting.
  • This local cutting is a process of locally deeply cutting the crack portion of the weld X when a large crack is generated in the weld X.
  • a cutting cutter 10 is used (see FIG. 19).
  • the cutter 10 is a rotary tool formed by arranging a plurality of cutting tools in the circumferential direction.
  • the cutter 10 is used by being attached to a cutting device (or other repair device).
  • the cutting device equipped with the cutter 10 is carried in by the device carrying jig and installed in the vicinity of the welded portion X of the nozzle 120.
  • the cutting device is centered with respect to the inner peripheral surface of the nozzle 120 and fixedly installed.
  • the cutting device is positioned with respect to the crack portion of the weld X based on the inspection data (and punching) acquired in step ST3.
  • local cutting is performed. In this local cutting process, when the cutter 10 is applied to the crack portion of the welded portion X and rotates, local cutting of the welded portion X (for example, cutting at a maximum depth of 49 [mm]) is performed. Thereafter, the cutting device is unloaded from the nozzle 120 and collected.
  • step ST4 when a local cutting process (step ST4) is performed, welding filling for filling a local cutting part is also performed.
  • all-round cutting is performed (all-round cutting step ST5).
  • the all-round cutting process is a process of cutting a certain region including the welded portion X at a certain depth over the entire circumference of the inner peripheral surface of the nozzle 120.
  • the welded part X that is a repair target is cut.
  • the cutting device is carried in by the device conveying jig and is installed in the vicinity of the welded portion X of the nozzle 120.
  • the cutting device is centered with respect to the inner peripheral surface of the nozzle 120 and fixedly installed.
  • the cutting device is positioned in the axial direction of the nozzle 120 with respect to the weld X based on the inspection data (and punching) acquired in step ST3.
  • the cutting device performs all-round cutting on a certain region including the weld X. Thereafter, the cutting device is unloaded from the nozzle 120 and collected. In this embodiment, the cutting device performs all-round cutting using a cutting tool.
  • the specific configuration of the cutting device and the specific content of the entire circumference cutting will be described in detail later.
  • welding step ST6 This welding process is a process in which a weld is formed in an area that has been subjected to all-round cutting (step ST5).
  • the welding apparatus is carried in by the apparatus carrying jig and is installed in the vicinity of the welded portion X of the nozzle 120.
  • the welding apparatus is centered and positioned.
  • the welding apparatus performs welding on the part that has been subjected to local cutting (step ST4).
  • the welding apparatus welds the entire region that has undergone all-round cutting (step ST5). Thereafter, the welding apparatus is unloaded from the nozzle 120 and collected.
  • finish cutting is performed (finish cutting step ST7).
  • This finish cutting is a process of performing finish cutting on an area that has been welded (step ST6).
  • the cutting device is carried in by the device carrying jig and installed in the vicinity of the welded portion X of the nozzle 120.
  • the cutting device is centered and positioned.
  • the cutting device performs finish cutting on an area that has been welded (step ST6).
  • This finish cutting can be performed in the same manner as the full-circle cutting (step ST5).
  • the cutting device also serves as a buffing device. For this reason, the cutting device (repair device) is not recovered from the nozzle 120, and the next step ST8 is performed as it is.
  • step ST8 This buffing process is a process of performing buffing on a region that has been subjected to finish cutting (step ST7), and aims to reduce residual stress in the welded portion X.
  • step ST8 since the cutting device also serves as a buffing device, the buffing device installation step, the centering step, and the positioning step are omitted.
  • the buffing device performs buffing processing on the area that has been subjected to finish cutting (step ST7). Thereafter, the buffing device (also serving as a cutting device) is unloaded from the nozzle 120 and collected.
  • the vessel body 110 has a plurality of nozzles 120 (see FIG. 18). Therefore, a series of processes from step ST3 to step ST8 are performed in the welded part X of the nozzle 120.
  • the repair device 1 described later includes the clamp mechanism 3 so that the repair device 1 is installed independently in the nozzle 120. For this reason, the plurality of repair devices 1 are respectively installed in the nozzles 120, and the repair work is performed independently for each of the plurality of nozzles 120. Thereby, the repair work is performed efficiently. This point will be described later.
  • the apparatus transport jig is lifted and recovered from the work platform 140 to the outside of the container main body 110 (step ST9). Thereafter, the shield 150 is removed from the nozzle 120, and the work platform 140 is removed (step ST10). Thereby, the repair work of the welding part X is completed.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a repair device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an axial sectional view showing the repair device shown in FIG. 3 to 5 are a plan view (FIG. 3), a front view (FIG. 4), and a side view (FIG. 5) showing the turntable of the repair apparatus shown in FIG.
  • the repair device 1 is a device for repairing the welded portion on the inner peripheral surface side of the pipe, and is used for repairing the welded portion X on the inner peripheral surface side between the nozzle 120 and the tube 130 of the reactor vessel 100, for example. (See FIG. 1).
  • the repair device 1 includes a drive mechanism 2, a clamp mechanism 3, a cutting mechanism 4, a buff mechanism 5, an advance / retreat mechanism 6, a laser sensor 81, and an image sensor 82. Therefore, the repair device 1 has functions of both a cutting device and a buff device, and can perform all-round cutting (step ST5), finish cutting (step ST7), and buffing (step ST8).
  • the drive mechanism 2 includes a casing 21, a slide shaft 22, a rotary shaft 23, a turntable 24, a slide shaft actuator 25, and a rotary shaft actuator 26 (see FIGS. 1 and 2).
  • the casing 21 is made of a substantially cylindrical member.
  • the casing 21 is centered and positioned with respect to the inner wall surface of the nozzle 120 so that the repairing apparatus 1 is centered and positioned.
  • the slide shaft 22 is a shaft that slides in the axial direction (Y direction) with respect to the casing 21, and has a hollow structure.
  • the slide shaft 22 is inserted into the casing 21, and is connected to the casing 21 through the slide shaft actuator 25 inside the casing 21.
  • the slide shaft actuator 25 is an actuator having a slider mechanism.
  • the slide shaft actuator 25 includes a guide rail 251 laid on the outer peripheral surface of the slide shaft 22, a slider 252 fixed on the inner peripheral surface of the casing 21, and a servo motor (not shown) that drives the slider 252. It consists of.
  • the slide shaft 22 is driven by the slide shaft actuator 25 and slides in the axial direction relative to the casing 21.
  • the servo motor of the slide shaft actuator 25 is connected to a control device of the monitoring center and driven and controlled.
  • the slide shaft 22 has, for example, a stroke of 200 [mm] and can be slid and displaced within a speed range of 0 [mm / s] to 2 [mm / s].
  • the rotation shaft 23 is a shaft that is rotationally displaced about the axis of the slide shaft 22 ( ⁇ 1 direction).
  • the rotary shaft 23 is inserted into a hollow portion of the slide shaft 22 and is rotatably supported by a pair of bearings 221 and 221 inside the slide shaft 22.
  • the rotating shaft 23 has a flange portion 231 at one end thereof, and is connected to the rotating shaft actuator 26 on the outer periphery of the flange portion 231.
  • the rotary shaft actuator 26 is, for example, a servo motor, and is installed on the slide shaft 22 side.
  • a flange portion 222 is formed at one end of the slide shaft 22, and the rotary shaft actuator 26 is attached to the flange portion 222.
  • the rotary shaft 23 is driven by the rotary shaft actuator 26 to be rotationally displaced about the slide shaft 22.
  • the rotary shaft actuator 26 is connected to a monitoring center control device and driven and controlled. Further, the rotary shaft 23 can be rotationally displaced, for example, in the range of the rotational speed 0 [rpm] to 14 [rpm].
  • the turntable 24 is a turntable for installing the cutting mechanism 4, the buff mechanism 5, and the advance / retreat mechanism 6.
  • the turntable 24 is fixedly installed on the flange portion 231 of the rotating shaft 23 and rotates together with the rotating shaft 23.
  • the turntable 24 has a circular table shape, and its leg surface is fixed to the flange portion 231 of the rotary shaft 23 while the table surface faces the axial direction of the rotary shaft 23. Has been. Further, the turntable 24 rotates at a constant speed together with the rotating shaft 23, for example.
  • the clamp mechanism 3 is a mechanism that clamps the inner wall surface of the nozzle 120 and fixes the casing 21 in the nozzle 120 (see FIG. 1).
  • the clamp mechanism 3 is installed on the outer peripheral surface of the casing 21 as a set.
  • a total of eight clamp mechanisms 3 are arranged at intervals of about 90 degrees, four at each end of the casing 21.
  • the clamp mechanism 3 is configured, for example, by connecting a hydraulic cylinder part 31 and a clamp part 33 via a link part 32 (see FIG. 1). In the clamp mechanism 3, when the cylinder portion 31 is driven by a remote operation, the clamp portion 33 is driven via the link portion 32 and is displaced in the radial direction of the casing 21.
  • the casing 21 is fixed in the nozzle 120 by the clamp portion 33 being pressed and clamped against the inner wall surface of the nozzle 120. Moreover, the position with respect to the internal peripheral surface of the nozzle 120 of the casing 21 is adjusted by driving the several clamp mechanism 3 by remote operation and adjusting the displacement amount of the clamp part 33 mutually. Thereby, the centering operation
  • the cylinder part 31 of the clamp mechanism 3 is connected to the control device of the monitoring center and driven and controlled.
  • the cutting mechanism 4 is a mechanism that cuts the entire inner peripheral surface of the nozzle 120 over the entire circumference (see FIG. 1 and FIGS. 3 to 5).
  • the cutting mechanism 4 has a cutting tool 41 for cutting. Further, the cutting mechanism 4 is attached to an advancing / retreating mechanism 6 which will be described later, and is installed in the vicinity of the edge on the turntable 24.
  • the cutting tool 41 turns around the rotation axis of the turntable 24 ( ⁇ 1 direction) to cut the inner peripheral surface of the nozzle 120 (turning cutting).
  • the cutting mechanism 4 is driven by the advance / retreat mechanism 6 to slide and displace on the turntable 24 in a predetermined direction (R direction), thereby changing the cutting depth.
  • R direction predetermined direction
  • the buff mechanism 5 is a mechanism that performs hub polishing on the welded portion X of the nozzle 120 (see FIGS. 1 and 3 to 5).
  • the buff mechanism 5 includes a buff 51 and a drive unit 52 for driving the buff 51 to rotate. Further, the buff mechanism 5 is attached to an advancing / retreating mechanism 6 which will be described later, and is installed in the vicinity of the edge on the turntable 24.
  • the buff mechanism 5 rotates (rotates) the buff 51 and presses it against the inner peripheral surface of the nozzle 120, thereby polishing the inner peripheral surface of the nozzle 120.
  • the position of the buff mechanism 5 moves (revolves) around the rotation axis of the turntable 24 (direction ⁇ 1), and the inside of the nozzle 120 The entire circumference of the peripheral surface is polished by the hub.
  • the drive part 52 of the buff mechanism 5 is connected to the control apparatus of a monitoring center, and is drive-controlled. The operation of the buff mechanism 5 will be described later together with the operation of the cutting mechanism 4.
  • the advance / retreat mechanism 6 is a mechanism for moving the cutting mechanism 4 and the buff mechanism 5 forward and backward on the turntable 24 (see FIGS. 1 and 3 to 5).
  • the advancing / retracting mechanism 6 is a slide mechanism, a rail 61 laid on the upper surface of the turntable 24 and extending in the radial direction (R direction) of the turntable 24, and along the rail 61 It comprises a long slider 62 that slides and a servo motor (not shown) that drives the slider 62.
  • the advance / retreat mechanism 6 holds the cutting mechanism 4 and the buff mechanism 5 at both ends of the slider 62, respectively.
  • the advance / retreat mechanism 6 moves the slider 62 in one direction, the cutting tool 41 of the cutting mechanism 4 protrudes from the turntable 24, or the buff 51 of the buff mechanism 5 protrudes from the turntable 24. Thereby, the cutting mechanism 4 and the buffing mechanism 5 are switched. Further, the advance / retreat mechanism 6 can adjust the amount of protrusion of the cutting tool 41 and the buff 51 from the turntable 24 by adjusting the amount of displacement of the slider 62 in the R direction.
  • the servo motor of the advance / retreat mechanism 6 is connected to a control device of the monitoring center and is driven and controlled.
  • the advance / retreat mechanism 6 has a stroke of 85 [mm], for example, and can advance and retreat within a speed range of 0 [mm / s] to 15 [mm / s].
  • the laser sensor 81 is a sensor for measuring the inner peripheral shape of the nozzle 120 (see FIGS. 1 and 3 to 5).
  • the laser sensor 81 is installed in the vicinity of the edge of the turntable 24 while directing the laser irradiation direction outward in the radial direction of the turntable 24. Therefore, when the turntable 24 rotates, the position of the laser sensor 81 moves around the rotation axis of the turntable 24. Thereby, the laser sensor 81 can measure the inner peripheral surface shape of the nozzle 120 over the entire circumference.
  • the laser sensor 81 is connected to a control device of the monitoring center so as to be able to perform data communication, and transmits an output signal to the control device.
  • the image sensor 82 is, for example, a CCD (Charge Coupled Device) camera (see FIGS. 1 and 3 to 5).
  • the image sensor 82 is installed on a camera stand (not shown) on the turntable 24, for example. Further, the image sensor 82 can move the imaging direction in the circumferential direction of the turntable 24. Thereby, the image sensor 82 can image the cutting position of the cutting mechanism 4, the buffing position of the buffing mechanism 5, the state in the nozzle 120, and the like from above the table surface.
  • This image sensor 82 is connected to the monitor of the monitoring center.
  • a balance mechanism 91 is disposed on the turntable 24 (see FIGS. 3 and 4).
  • the balance mechanism 91 suppresses the deflection and backlash of the advance / retreat mechanism 6 due to an external force and maintains the accuracy of the cutting depth during the cutting process.
  • the balance mechanism 91 is comprised by the oil circulation flow path which connected the hydraulic cylinder and the front and back chambers of this hydraulic cylinder via the orifice, for example.
  • the distribution box 92 is a box for storing a distribution system such as the cutting mechanism 4, the buff mechanism 5, the advance / retreat mechanism 6, and the balance mechanism 91.
  • the air nozzle 93 is a nozzle that injects air and has a function of blowing off cutting powder generated in the cutting process, for example.
  • the air nozzle 93 is installed on both the cutting mechanism 4 side and the buff mechanism 5 side.
  • produced at the time of repair work are sucked out of the vacuum pipe
  • the rotating shaft 23 has a hollow structure, and a slip ring 27 is disposed therein (see FIG. 2).
  • the slip ring 27 is a ring that accommodates wiring (electrical wiring, signal wiring, etc.) to the cutting mechanism 4, the buff mechanism 5, and the advance / retreat mechanism 6.
  • the cutting mechanism 4, the buff mechanism 5 and the advance / retreat mechanism 6 are connected to a control device of the monitoring center via these wires and are driven and controlled.
  • the rotating shaft 23 has the several swivel joint 28 in the edge part (end part in the side located in the container main body 110 side in the installation state of the repair apparatus 1) of the flange part 222 on the opposite side (refer FIG. 2). .
  • These swivel joints 28 provide a path for supplying working fluid such as the cutting mechanism 4, the buff mechanism 5, the advance / retreat mechanism 6, the balance mechanism 91, and the air nozzle 93.
  • FIG. 6 shows a state in which the repair device 1 is installed on the nozzle 120
  • FIGS. 8 and 9 show how the welded portion X is cut.
  • the repair device 1 has the functions of both a cutting device and a buff device, and performs all-round cutting (step ST5), finish cutting (step ST7), and buffing (step ST8), respectively. it can.
  • step ST5 all-round cutting
  • step ST7 finish cutting
  • step ST8 buffing
  • the repair device 1 is carried in (step ST51) (see FIG. 7). Specifically, the repair device 1 is inserted into the nozzle 120 from the opening 141 of the work platform 140 and installed in the vicinity of the weld X.
  • the repair device 1 is clamped and fixed by the clamp mechanism 3 on the inner peripheral surface of the nozzle 120 (see FIG. 7). Therefore, the repair device 1 is installed in the nozzle 120 in a self-supporting manner without assistance from the work platform 140 side. Therefore, since the plurality of repair devices 1 can be arranged and operated independently from each other on the plurality of nozzles 120, the repair work can be made more efficient. In addition, since the conventional repair device cannot be installed independently in the nozzle, assistance such as supporting the rear portion of the repair device from the work platform side is necessary. For this reason, since the work platform is occupied for the assistance of one repair device, there is a problem in that repair work of a plurality of nozzles cannot be performed simultaneously.
  • the repair device 1 is centered (centering step ST52).
  • the eight clamp mechanisms 3 adjust the clamp height of the clamp part 33 to each other, so that the axis of the casing 21 and the axis of the nozzle 120 are set to substantially coincide with each other.
  • the axis of the slide shaft 22 (Y direction) and the axis of the nozzle 120 are set so as to substantially coincide.
  • each clamp mechanism 3 fixes the clamp part 33, and the repair apparatus 1 is fixedly installed in the state centered with respect to the nozzle 120.
  • the cutting mechanism 4 is positioned (positioning step ST53).
  • the positional relationship between the cutting mechanism 4 and the welded portion X in the axial direction of the nozzle 120 is set based on the inspection data (and punch punching) acquired in step ST3.
  • the slide shaft 22 slides in the axial direction (Y direction), and the turntable 24 moves in the axial direction of the nozzle 120.
  • the position of the cutting mechanism 4 on the turntable 24 and the position of the welded part X are set so as to have a predetermined positional relationship in the axial direction of the nozzle 120.
  • the image data from the image sensor 82 is sent to the control device, and the positional relationship between the cutting mechanism 4 and the welded portion X is adjusted while confirming this image data on the monitor of the control device.
  • step ST54 the inner peripheral surface shape of the nozzle 120 is measured (inner peripheral surface shape measuring step ST54).
  • the turntable 24 circulates in the ⁇ 1 direction, and the laser sensor 81 measures the inner peripheral surface shape of the nozzle 120. Further, this measurement is acquired for at least both ends of a cutting target region (a region to be cut). Specifically, measurement data at both ends of the cutting target area is acquired by moving the measurement position of the laser sensor 81 by the slide shaft 22 being displaced in the Y direction. And based on these measurement data, the internal peripheral surface shape of the nozzle 120 in the whole cutting object area
  • region is estimated.
  • the cutting target area is a certain area including the welded portion X, and the range in the Y direction is set based on the inspection data acquired in step ST3.
  • step ST55 first, the turntable 24 rotates at a predetermined speed. At this time, the rotational speed of the turntable 24 is controlled so that the tip of the cutting tool 41 turns at the set speed.
  • the advancing / retracting mechanism 6 moves the cutting mechanism 4 in the radial direction (R direction) of the turntable 24 to bring the cutting tool 41 of the cutting mechanism 4 into contact with the inner wall surface of the nozzle 120. Then, with the rotation of the turntable 24, the cutting tool 41 turns in the ⁇ 1 direction to cut the inner peripheral surface of the nozzle 120 (see FIG. 8).
  • the cutting tool 41 spirally turns at a narrow pitch to cut the inner wall surface of the nozzle 120 into a cylindrical shape (all Perimeter cutting).
  • the advancing / retreating mechanism 6 is driven, and the cutting tool 41 is moved back and forth in the direction of the inner wall surface (R direction) of the nozzle 120.
  • the turning radius of the cutting tool 41 is enlarged and reduced, and the cutting depth h is adjusted (see FIG. 9).
  • the cutting tool 41 rotates at a speed of 0 [m / min] to 30 [m / min] as the rotary shaft 23 is rotationally displaced in the range of 0 [rpm] to 14 [rpm]. Can be cut.
  • the shape of the inner peripheral surface of the nozzle 120 is not necessarily a perfect circle, and may be, for example, an ellipse, an uneven surface, or a bent inner wall surface with a weld line as a boundary.
  • shaft of the nozzle 120 may have shifted
  • the relationship between the rotation speed of the turntable 24 in the ⁇ 1 direction, the slide speed of the slide shaft 22 in the Y direction, and the advance / retreat displacement of the advance / retreat mechanism 6 in the R direction is calculated. . Then, based on this calculation result, the slide shaft 22 and the advance / retreat mechanism 6 are driven, and the entire circumference is cut (i.e., cutting). As a result, the cutting target region is uniformly cut at the predetermined cutting depth h over the entire circumference of the inner peripheral surface of the nozzle 120.
  • step ST56 all-round cutting step ST5 is complete
  • step ST5 the entire circumference cutting process (step ST5) has been described, but the finishing cutting process (step ST7) is performed in the same manner (not shown). That is, based on the relationship between the measurement data (step ST54) regarding the inner peripheral surface shape of the nozzle 120 in the region to be cut and the predetermined cutting depth h, the rotational speed of the turntable 24 in the ⁇ 1 direction, and the slide shaft 22 The relationship between the slide speed in the Y direction and the advance / retreat displacement in the R direction of the advance / retreat mechanism 6 is calculated. Then, the turntable 24, the slide shaft 22, and the advance / retreat mechanism 6 are driven based on the calculation result, whereby the turning trajectory of the cutting tool 41 in the cutting target area is controlled. As a result, the region to be cut is uniformly cut at a predetermined cutting depth h, and finish cutting is appropriately performed.
  • step ST8 is similarly performed (not shown). That is, based on the relationship between the measurement data (step ST54) regarding the inner peripheral surface shape of the nozzle 120 in the buffing target region (the same as the cutting target region) and the pressing force of the buff 51 against the inner wall surface of the nozzle 120, The relationship between the rotation speed of the turntable 24 in the ⁇ 1 direction, the slide speed of the slide shaft 22 in the Y direction, and the advance / retreat displacement of the advance / retreat mechanism 6 in the R direction is calculated. Then, the buff 51 revolves spirally while rotating at a predetermined rotation speed to perform buffing.
  • the buff 51 buffs the buffing target region at an appropriate moving speed. Further, by controlling the advance / retreat displacement of the advance / retreat mechanism 6, the buff 51 buffs the buffing target region with an appropriate pressing force. As a result, the buffing target region is appropriately buffed.
  • FIG. 10 is a plan view showing a cutting mechanism of the repair device shown in FIG.
  • FIGS. 11 and 12 are a B sectional view (FIG. 11) and a C sectional view (FIG. 12) showing the cutting mechanism shown in FIG. 10.
  • 13 to 16 are explanatory views showing the operation of the cutting mechanism shown in FIG.
  • the repair device 1 has a structure in which the cutting mechanism 4 can switch a plurality of cutting tools 41.
  • the configuration of the cutting mechanism 4 will be described.
  • the cutting mechanism 4 includes a plurality of cutting tools 41, a cutting tool switching unit 42, and a cutting tool base 43 (see FIG. 10).
  • the plurality of cutting tools 41 are cutting tools, and may be formed of the same type or different types. For example, in this embodiment, since the cutting tool 41 is sequentially replaced and used in the all-round cutting step ST5, the same type and five cutting tools 41 are used.
  • the byte switching unit 42 is a drive mechanism that holds a plurality of bytes 41 and moves and switches these bytes 41. The byte switching unit 42 will be described in detail later.
  • the tool table 43 is a member for fixing the cutting mechanism 4 to the slider 62 of the advance / retreat mechanism 6.
  • the tool table 43 supports the tool switching unit 42 and is fixed to the slider 62 of the advance / retreat mechanism 6. Thereby, the cutting mechanism 4 and the slider 62 of the advance / retreat mechanism 6 are integrated.
  • the cutting tool switching unit 42 includes a switching unit main body 421, a cutting tool support 422, a mounting rotation shaft 423, a pinion 424 and a rack 425, a cylinder 426 and a piston 427, a first positioning pin 428 and a second positioning pin 429. (See FIG. 11).
  • the switching unit main body 421 is a casing having a substantially cylindrical container shape.
  • the cutting tool support 422 is a member that holds the plurality of cutting tools 41.
  • the cutting tool support 422 has a substantially disk shape, and holds five cutting tools 41 at equal intervals on the outer peripheral edge on the upper surface side.
  • the attachment rotation shaft 423 is a rotation shaft of the bite support 422.
  • the bite support 422 and the internal mechanism of the switching unit main body 421 are connected via the attachment rotation shaft 423.
  • the upper surface of the switching unit main body 421 and the lower surface of the bite support 422 are brought into contact with each other, and the attachment rotation shaft 423 is inserted into the bite support 422 from the upper surface of the bite support 422.
  • the attachment rotating shaft 423 and the tool support 422 are integrated by bolting on the upper surface of the tool support 422.
  • a flange portion 4231 is formed on the attachment rotation shaft 423.
  • the pinion 424 is installed to be fitted to the attachment rotation shaft 423 so as to be rotatable while one side of the pinion 424 is abutted against the flange portion 4231 of the attachment rotation shaft 423.
  • the rack 425 is slidably inserted into the cylinder 426 in the switching unit main body 421.
  • the pinion 424 and the rack 425 constitute a rack and pinion mechanism 424 and 245.
  • the cylinder 426 is embedded in the switching unit main body 421.
  • the piston 427 is a member that presses the rack 425 in the axial direction.
  • the piston 427 is connected to the end of the rack 425 and is inserted into the cylinder 426 together with the rack 425.
  • the first positioning pin 428 is a pin that regulates the positional relationship between the switching unit main body 421 and the bite support 422 (see FIGS. 11 and 13).
  • a ratchet groove 4212 is formed on the upper surface of the switching unit main body 421, and a pin hole 4221 is formed on the lower surface of the cutting tool support 422.
  • the first positioning pin 428 is inserted into the pin hole 4221 of the cutting tool support 422, and the top portion of the first positioning pin 428 is engaged with the ratchet groove 4212 of the switching unit main body 421.
  • the first positioning pin 428 urges the top portion of the first positioning pin 428 toward the ratchet groove 4212 by a spring force.
  • the first positioning pin 428 and the ratchet groove 4212 are engaged to form the first ratchet mechanisms 428 and 4212.
  • the second positioning pin 429 is a pin that regulates the positional relationship between the flange portion 4231 of the mounting rotary shaft 423 and the pinion 424 of the rack and pinion mechanism 424, 245 (see FIGS. 11 and 14).
  • a ratchet groove 4241 is formed on the upper surface of the pinion 424
  • a pin hole 4232 is formed on the lower surface of the flange portion 4231.
  • the second positioning pin 429 is inserted into the pin hole 4232 of the flange portion 4231 and is arranged with its top portion engaged with the ratchet groove 4241 of the pinion 424.
  • the second positioning pin 429 urges the top portion of the second positioning pin 429 to the ratchet groove 4241 by a spring force.
  • the second positioning pin 429 and the ratchet groove 4241 are engaged to form the second ratchet mechanisms 429 and 4241.
  • the second ratchet mechanisms 429 and 4241 separate and rotate only the pinion 424 when the pinion 424 rotates in the forward direction. Further, when the pinion 424 rotates in the reverse direction, the pinion 424 and the pinion 424 are connected to the flange portion 4231. Here, when the piston 427 is driven in the forward direction and the pinion 424 rotates, the rotation of the pinion 424 is reversed. Thereby, the second ratchet mechanisms 429 and 4241 are engaged, and the pinion 424 and the flange portion 4231 rotate together. On the other hand, when the piston 427 is driven in the reverse direction and the pinion 424 rotates, the rotation of the pinion 424 becomes the forward direction. Thereby, the second ratchet mechanisms 429 and 4241 are separated, and only the pinion 424 rotates.
  • first ratchet mechanisms 428 and 4212 and the second ratchet mechanisms 429 and 4241 are respectively configured corresponding to the arrangement of the five cutting tools 41 held by the cutting tool support 422 (see FIG. 15).
  • the cutting tool 41 is switched as follows.
  • fluid pressure for example, water pressure
  • fluid pressure is applied to a predetermined position in the switching unit main body 421.
  • fluid pressure is applied to a narrow gap (not shown) between the flange portion fixed to the attachment rotation shaft 423 and the inner wall surface of the switching unit main body 421.
  • the fluid pressure may be applied to a narrow gap (not shown) in the joint surface between the flange portion fixed to the attachment rotation shaft 423 and the flange portion fixed in the switching unit main body 421. Then, the attachment rotation shaft 423 is pressed and fixed to the switching unit main body 421 side by the fluid pressure.
  • the cutting tool support 422 is fixed to the attachment rotation shaft 423, the cutting tool support 422 is fixed to the switching unit main body 421. Thereby, the cutting tool switching unit 42 is fixed with respect to the external force and the internal rotating force, and the cutting tool 41 is in a fixed state. In this state, no fluid pressure is applied to the piston 427.
  • the water pressure for fixing the cutting tool 41 (the cutting tool switching unit 42) (water pressure applied to a predetermined position in the switching unit main body 421) is released. Then, the byte switching unit 42 can freely rotate, and the byte 41 can be switched. Next, fluid pressure is applied to the piston 427 (see FIG. 12). Also, the supply of air pressure to the first positioning pin 428 and the second positioning pin 429 is stopped, and the locked state of the first ratchet mechanisms 428 and 4212 and the second ratchet mechanisms 429 and 4241 is released.
  • the piston 427 returns to the original position when the fluid pressure is released. Then, the piston 427 is driven in the reverse direction, and the rack 425 is pulled back. Then, the pinion 424 is sent to the rack 425 and rotates. In this state, the rotation of the pinion 424 is in the forward direction. Thereby, the second ratchet mechanisms 429 and 4241 are separated, and only the pinion 424 rotates. Therefore, since the flange portion 4231 (attachment rotation shaft 423) does not rotate, the cutting tool 41 remains in a fixed state.
  • the cutting of the cutting tool 41 is performed at the time of cutting (step ST5 and step ST7).
  • the cutting mechanism 4 has a cutting tool switching unit 42 and performs cutting while exchanging the cutting tool 41 by the cutting tool switching unit 42, so that the cutting operation can be continued while the repair device 1 is installed in the nozzle 120. Thereby, the repair work is made efficient.
  • the repair device 1 includes the casing 21, the slide shaft 22 disposed so as to be slidable relative to the casing 21, and the turntable 24 disposed so as to be rotatable relative to the slide shaft 22.
  • a cutting mechanism 4 installed on the turntable 24 and having a cutting tool 41, and an advancing / retracting mechanism 6 for moving the cutting radius 4 forward and backward with respect to the rotation of the turntable 24 by moving the cutting mechanism 4 forward and backward. (See FIGS. 1-5). Then, in a state where the casing 21 is centered and positioned with respect to the pipe (head 120), the turntable 24 is rotationally displaced while the slide shaft 22 slides in the axial direction, and the advance / retreat mechanism 6 is the cutting mechanism 4.
  • the cutting tool 41 cuts the inner peripheral surface of the pipe while spirally turning along the inner peripheral surface shape of the pipe (see FIGS. 6 to 9).
  • the turning cutting process by the cutting tool 41 is realized by the interaction of the slide displacement of the slide shaft 22, the rotational displacement of the turntable 24, and the speed of the advance / retreat displacement of the cutting mechanism 4.
  • the precision of cutting improves.
  • Patent Document 1 see Patent Document 1
  • Patent Document 1 there is a problem that post-processing is required due to a step formed in the cutting trace.
  • the repair device 1 also includes measurement means (laser sensor 81) for acquiring measurement data related to the inner peripheral surface shape of the pipe (see FIG. 1 and FIGS. 3 to 5). Based on the relationship between the acquired measurement data and the predetermined cutting depth h, the relationship between the slide speed of the slide shaft 22, the rotational speed of the turntable 24, and the forward / backward displacement of the cutting mechanism 4 is calculated. 41 is controlled (see step ST54 and step ST55 in FIG. 6). In such a configuration, the cutting target region can be cut along the shape of the inner peripheral surface of the pipe (following turning cutting process). Thereby, there exists an advantage which can cut precisely the cutting object area
  • step ST42 the centering work (step ST42) of the repair device 1 with respect to the nozzle 120 can be simplified. That is, when the repairing device 1 is installed in the nozzle 120, it is only necessary to center the slide shaft 22 so that the axis of the slide shaft 22 (Y direction) and the axis of the nozzle 120 substantially coincide with each other. It is not necessary to strictly position the positional relationship with the inner peripheral surface of the nozzle 120.
  • the repair device 1 includes a buff mechanism 5 having a buff 51 for buffing (see FIGS. 1 and 3 to 5). Then, the buff mechanism 5 and the cutting mechanism 4 are installed so as to be switched by the turntable 24. In such a configuration, the repairing device 1 serves as both the buffing mechanism 5 and the cutting mechanism 4, so that it is possible to omit work for carrying in and out of the device and installation as compared with a configuration in which the buffing device and the cutting device are used separately. There are advantages.
  • the advance / retreat mechanism 6 moves the buff mechanism 5 forward / backward, thereby moving the rotation radius of the buff mechanism 5 with respect to the rotation of the turntable 24 (see FIGS. 1 and 3 to 5).
  • the buffing can be performed by revolving and turning spirally while rotating the buff 51 by the interaction of the slide displacement of the slide shaft 22, the rotational displacement of the turntable 24, and the forward / backward displacement of the buff mechanism 5.
  • the repair device 1 also includes a clamp mechanism 3 that holds the casing 21 in a state of being positioned on the pipe (see FIGS. 1 and 7).
  • the clamp mechanism 3 appropriately maintains the position of the casing 21 (particularly the relative position of the repair device in the tube axis direction with respect to the object to be cut) in controlling the turning trajectory of the cutting tool 41 described above. Is installed in the pipe in a self-supporting manner. Thereby, since the several repair apparatus 1 can be each arrange
  • a cutting step (step ST55) for cutting along the inner peripheral surface of the pipe while rotating the cutting tool 41 spirally along the shape of the inner peripheral surface of the pipe (see FIGS. 6 to 9).
  • the cutting target area can be cut along the shape of the inner peripheral surface of the pipe (following turning cutting process), so that the cutting target area having a non-uniform shape can be cut with high accuracy. This eliminates the need for post-processing, and thus has an advantage that the repairing operation can be made more efficient.
  • the cutting mechanism 4 includes a cutting tool switching unit 42 that switches a plurality of cutting tools 41 (see FIGS. 10 to 12).
  • the tool switching unit 42 includes a switching unit main body 421 installed on the turntable 24 side, a tool support 422 that supports the plurality of tools 41 and switches the tool 41 by rotational displacement, An attachment rotation shaft 423 connected to the support 422 and a drive mechanism (piston 427) connected to the attachment rotation shaft 423 via a ratchet mechanism (second ratchet mechanisms 429 and 4241) are provided (FIGS. 11 and 12). reference).
  • a ratchet mechanism second ratchet mechanisms 429 and 4241
  • the repair device and the repair method according to the present invention are useful in that the repair operation can be made efficient.

Abstract

　この補修装置は、ケーシングと、このケーシングに対してスライド可能に配置されるスライド軸と、このスライド軸に対して回転可能に配置されるターンテーブルと、このターンテーブルに設置されると共にバイトを有する切削機構と、ターンテーブルの回転に対する切削機構の回転半径を進退変位させる進退機構とを備える。ケーシングが管に対して芯出しされて位置決めされた状態にて、スライド軸が軸方向にスライドしつつターンテーブルが回転変位すると共に進退機構が切削機構を進退変位させることにより、バイトが管の内周面形状に沿って螺旋状に旋回しつつ管の内周面を切削加工する。

Description

補修装置および補修方法
　この発明は、補修装置および補修方法に関し、さらに詳しくは、補修作用を効率化できる補修装置および補修方法に関する。
　原子力プラントでは、その安全性や信頼性を確保するために、原子炉容器の管台と管との溶接部を補修する補修作業が行われている。かかる補修作業に用いられる補修装置には、特許文献１に記載される技術が知られている。
特開２００６－３４９５９６号公報
　この発明は、補修作用を効率化できる補修装置および補修方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、この発明にかかる補修装置は、管の内周面側の溶接部を補修する補修装置であって、ケーシングと、前記ケーシングに対してスライド可能に配置されるスライド軸と、前記スライド軸に対して回転可能に配置されるターンテーブルと、前記ターンテーブルに設置されると共に前記溶接部を切削するためのバイトを有する切削機構と、前記切削機構を進退変位させることにより前記ターンテーブルの回転にかかる前記バイトの回転半径を進退変位させる進退機構とを備え、且つ、前記ケーシングが前記管に位置決めされた状態にて、前記スライド軸が軸方向にスライドしつつ前記ターンテーブルが回転変位すると共に前記進退機構が前記バイトを進退変位させることにより、前記バイトが前記管の内周面形状に沿って螺旋状に旋回しつつ前記管の内周面を切削加工することを特徴とする。
　この補修装置では、スライド軸のスライド変位と、ターンテーブルの回転変位と、バイトの進退変位との相互作用により、バイトによる旋回切削加工が実現される。すると、略円筒形状を有する切削対象領域を滑らかに切削加工できるので、切削加工の精度が向上する。これにより、後処理が不要となるので、補修作用を効率化できる利点がある。
　また、この発明にかかる補修装置は、前記管の内周面形状に関する計測データを取得する計測手段を備え、且つ、前記計測データと所定の切削深さとの関係に基づいて、前記スライド軸のスライド速度と前記ターンテーブルの回転速度と前記切削機構の進退変位の速度との関係が算出されて、前記バイトの旋回軌跡が制御される。
　この補修装置は、切削対象領域を管の内周面形状に沿って切削加工できる（ならい旋回切削加工）。これにより、不均一な形状を有する切削対象領域を精度良く切削加工できる利点がある。
　また、この発明にかかる補修装置は、バフ研磨加工用のバフを有するバフ機構を備え、且つ、前記バフ機構と前記切削機構とが前記ターンテーブルにて切り替え可能に設置される。
　この補修装置は、補修装置がバフ機構と切削機構とを兼ねるので、バフ装置と切削装置とが別個に用いられる構成と比較して、装置の搬入および搬出や設置にかかる作業を省略できる利点がある。
　また、この発明にかかる補修装置は、前記進退機構が前記バフ機構を進退変位させることにより前記ターンテーブルの回転にかかる前記バフ機構の回転半径を進退変位させる。
　この補修装置では、スライド軸のスライド変位と、ターンテーブルの回転変位と、バフ機構の進退変位との相互作用により、バフを自転させつつ螺旋状に（または周上をステップで）公転旋回させてバフ研磨加工できる。これにより、略円筒形状を有するバフ研磨対象領域をスムーズにバフ研磨加工できる利点がある。
　また、この発明にかかる補修装置は、前記ケーシングを前記管に位置決めした状態で保持するクランプ機構を備える。
　この補修装置は、上記したバイトの旋回軌跡の制御にあたり、クランプ機構がケーシングの位置（特に切削対象に対する補修装置の相対的な管軸方向の位置）を適正に保持するので、補修装置が自立して管内に設置される。これにより、複数の補修装置を複数の管にそれぞれ配置して独立して稼動させ得るので、補修作業を効率化できる利点がある。
　また、この発明にかかる補修方法は、管の内周面側の溶接部を補修する補修方法であって、前記管の内周面形状に関する計測データを取得する計測ステップと、前記計測データと所定の切削深さとの関係に基づいて、バイトを管の内周面形状に沿って螺旋状に旋回させつつ前記管の内周面をならい切削加工する切削加工ステップとを備える。
　この補修方法では、切削対象領域を管の内周面形状に沿って切削加工（ならい旋回切削加工）できるので、不均一な形状を有する切削対象領域を精度良く切削加工できる。これにより、後処理が不要となるので、補修作用を効率化できる利点がある。
　この発明にかかる補修装置および補修方法では、補修装置では、スライド軸のスライド変位と、ターンテーブルの回転変位と、バイトの進退変位との相互作用により、バイトによる旋回切削加工が実現される。すると、略円筒形状を有する切削対象領域を滑らかに切削加工できるので、切削加工の精度が向上する。これにより、後処理が不要となるので、補修作用を効率化できる利点がある。
図１は、この発明の実施の形態にかかる補修装置を示す斜視図である。 図２は、図１に記載した補修装置を示す軸方向断面図である。 図３は、図１に記載した補修装置のターンテーブルを示す平面図である。 図４は、図１に記載した補修装置のターンテーブルを示す正面図である。 図５は、図１に記載した補修装置のターンテーブルを示す側面図である。 図６は、図１に記載した補修装置による全周切削加工の工程を示すフローチャートである。 図７は、図１に記載した補修装置による全周切削加工の工程を示す説明図である。 図８は、図１に記載した補修装置による全周切削加工の工程を示す説明図である。 図９は、図１に記載した補修装置による全周切削加工の工程を示す説明図である。 図１０は、図１に記載した補修装置の切削機構を示す平面図である。 図１１は、図１０に記載した切削機構を示すＢ視断面図である。 図１２は、図１１に記載した切削機構を示すＣ視断面図である。 図１３は、図１０に記載した切削機構の作用を示す説明図である。 図１４は、図１０に記載した切削機構の作用を示す説明図である。 図１５は、図１０に記載した切削機構の作用を示す説明図である。 図１６は、図１０に記載した切削機構の作用を示す説明図である。 図１７は、原子炉容器の補修工程を示すフローチャートである。 図１８は、原子炉容器の管台と管との溶接部を示す説明図である。 図１９は、局部切削加工の様子を示す説明図である。
　以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施の形態の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。また、この実施の形態に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。
［原子炉容器の補修工程］
　図１７は、原子炉容器の補修工程を示すフローチャートである。図１８は、原子炉容器における管台と管との溶接部を示す説明図である。
　原子炉容器１００では、その安全性や信頼性を確保するためのメンテナンスが定期的に行われる。例えば、原子炉容器１００は、容器本体１１０の外周側部に設けられた管台１２０と、冷却水の管（入口管あるいは出口管）１３０とを有する（図１８参照）。管台１２０および管１３０は、略円筒形状の内周面を有し、内周面側および外周面側の少なくとも一方から溶接されて接続される。一般的には、管台１２０および管１３０が相互に異なる材質から成り、６００系ニッケル基合金により溶接される。かかる管台１２０と管１３０との溶接部には、補修作業などのメンテナンスが必要となる。ここでは、一例として、管台１２０および管１３０の内周面側の溶接部Ｘにて補修作業が行われる場合について説明する。
　まず、準備工程（ステップＳＴ１）として、円筒容器状の作業架台１４０が容器本体１１０に挿入されて設置される。この作業架台１４０は、補修作業に必要な各種の補修装置（後述する検査装置、切削装置、溶接装置およびバフ装置）を管台１２０内に搬入するための架台であり、管台１２０に対応する位置に開口部１４１を有する。次に、容器本体１１０と作業架台１４０との隙間がフランジを用いてシール接合される。次に、フランジより下の冷却水が排水され、冷却水の水位が少なくとも容器本体１１０の管台１２０よりも下になるように設定される（図１７および図１８参照）。次に、作業架台１４０の開口部１４１から、遮蔽体１５０が管台１２０に挿入されて設置される。この遮蔽体１５０は、作業架台１４０の開口部１４１と管台１２０との隙間を埋めて、開口部１４１を管台１２０の内周面まで延長する部材である。この遮蔽体１５０により、作業架台１４０の開口部１４１から管台１２０の溶接部Ｘに至る円筒形状の内壁面（補修装置の設置スペース）が形成される。なお、管１３０内の奥部には、止栓（図示省略）が設置されて、放射線遮蔽用および異物拡散防止用のシールが形成される。
　次に、装置搬送用治具（図示省略）が設置される（ステップＳＴ２）。この装置搬送用治具は、補修装置を搬送するための治具であり、作業架台１４０の底部に設置される。装置搬送用治具は、例えば、テレスコ式のアームを有するターンテーブルにより構成される。補修装置を溶接部Ｘに搬入するときは、補修装置が作業架台１４０内に吊降ろされ、装置搬送用治具がこの補修装置を管台１２０に搬入して設置する。このとき、装置搬送用治具が、補修装置をアームで把持しつつアームを伸ばして作業架台１４０の開口部１４１から管台１２０に挿入する。これにより、補修装置が管台１２０に搬入される。その後に、装置搬送用治具が、補修装置から切り離され、アームを縮めて元の位置に戻る。一方、補修装置を溶接部Ｘから撤去するときは、装置搬送用治具が、再びアームを伸ばして管台１２０内の補修装置を把持し、アームを縮めて補修装置を作業架台１４０内に回収する。そして、この補修装置が吊上げられて作業架台１４０の外部に搬出される。これらにより、補修装置の搬入および搬出が行われる。
　次に、超音波を用いた非破壊検査（ＵＴ：Ultrasonic　Testing）が行われる（検査ステップＳＴ３）。このＵＴは、溶接部Ｘに関する必要なデータ（例えば、溶接部Ｘの欠陥の有無や位置に関するデータ）を取得するための検査である。このステップＳＴ３では、まず、ＵＴを行うための検査装置（図示省略）が、装置搬送用治具により搬入されて管台１２０の溶接部Ｘの近傍に設置される。次に、この検査装置がＵＴを行って必要な検査データを取得する。この検査データは、例えば、溶接部Ｘの位置、溶接部Ｘに発生した大きなクラック（後述する局部切削が必要なクラック）の位置などのデータである。取得された検査データは、検査装置から原子炉容器１００の外部にある監視施設の制御装置（図示省略）に送信される。また、検査装置が、溶接部Ｘの位置やクラックの位置を示す目印として、溶接部Ｘの近傍にポンチを打刻する。その後に、検査装置が管台１２０から搬出されて回収される。
　次に、必要に応じて、局部切削加工が行われる（局部切削ステップＳＴ４）。図１９は、局部切削加工の様子を示す説明図である。この局部切削加工は、溶接部Ｘに大きなクラックが発生しているときに、この溶接部Ｘのクラック部分を局部的に深く切削する加工である。局部切削加工では、切削用のカッタ１０が用いられる（図１９参照）。このカッタ１０は、複数のバイトを周方向に配列して成る回転工具である。また、カッタ１０は、切削装置（あるいは他の補修装置）に取り付けられて使用される。このステップＳＴ４では、まず、カッタ１０を装着した切削装置が、装置搬送用治具により搬入されて管台１２０の溶接部Ｘの近傍に設置される。次に、切削装置が管台１２０の内周面に対して芯出しされて固定設置される。次に、ステップＳＴ３にて取得された検査データ（およびポンチ打刻）に基づいて、切削装置が溶接部Ｘのクラック部に対して位置決めされる。次に、局部切削加工が行われる。この局部切削加工では、カッタ１０が溶接部Ｘのクラック部分に当てられて回転することにより、溶接部Ｘの局所的な切削（例えば、最大４９［ｍｍ］の深さの切削）が行われる。その後に、切削装置が管台１２０から搬出されて回収される。
　なお、局部切削加工（ステップＳＴ４）が行われた場合には、併せて、局部切削部を埋めるための溶接盛りが行われる。
　次に、全周切削加工が行われる（全周切削ステップＳＴ５）。全周切削加工は、溶接部Ｘを含む一定の領域を管台１２０の内周面の全周に渡って一定の深さで切削する加工である。このステップＳＴ５では、後述する溶接加工に先立って、補修対象である溶接部Ｘの切削が行われる。まず、切削装置が装置搬送用治具により搬入されて管台１２０の溶接部Ｘの近傍に設置される。次に、切削装置が管台１２０の内周面に対して芯出しされて固定設置される。次に、ステップＳＴ３にて取得された検査データ（およびポンチ打刻）に基づいて、切削装置が溶接部Ｘに対して管台１２０の軸方向に位置決めされる。次に、切削装置が溶接部Ｘを含む一定の領域に対して全周切削加工を行う。その後に、切削装置が管台１２０から搬出されて回収される。なお、この実施の形態では、切削装置が切削用のバイトを用いて全周切削加工を行っている。かかる切削装置の具体的構成および全周切削加工の具体的内容については、後述にて詳細に説明する。
　次に、溶接加工が行われる（溶接ステップＳＴ６）。この溶接加工は、全周切削加工（ステップＳＴ５）済みの領域に溶接盛りを行う加工である。このステップＳＴ６では、まず、溶接装置が装置搬送用治具により搬入されて管台１２０の溶接部Ｘの近傍に設置される。次に、この溶接装置の芯出しおよび位置決めが行われる。次に、溶接装置が局部切削加工（ステップＳＴ４）済みの部分に溶接盛りを行う。次に、溶接装置が全周切削加工（ステップＳＴ５）済みの領域を全域に渡って溶接する。その後に、溶接装置が管台１２０から搬出されて回収される。
　次に、仕上げ切削加工が行われる（仕上げ切削ステップＳＴ７）。この仕上げ切削加工は、溶接加工（ステップＳＴ６）済みの領域に仕上げ切削加工を行う工程である。このステップＳＴ７では、まず、切削装置が装置搬送用治具により搬入されて管台１２０の溶接部Ｘの近傍に設置される。次に、この切削装置の芯出しおよび位置決めが行われる。次に、切削装置が溶接加工（ステップＳＴ６）済みの領域に仕上げ切削加工を行う。この仕上げ切削加工は、全周切削加工（ステップＳＴ５）と同様に行われ得る。なお、この実施の形態では、後述するように切削装置がバフ装置を兼ねている。このため、切削装置（補修装置）が管台１２０から回収されずに、そのまま次のステップＳＴ８が行われる。
　次に、バフ研磨加工が行われる（バフ研磨ステップＳＴ８）。このバフ研磨加工は、仕上げ切削加工（ステップＳＴ７）済みの領域にバフ研磨を行う加工であり、溶接部Ｘにおける残留応力の低減を目的とする。このステップＳＴ８では、後述するように切削装置がバフ装置を兼ねるので、バフ装置の設置工程、芯出し工程および位置決め工程が省略される。次に、バフ装置が仕上げ切削加工（ステップＳＴ７）済みの領域にバフ研磨加工を行う。その後に、バフ装置（兼ねる切削装置）が管台１２０から搬出されて回収される。
　ここで、一般的な原子炉容器１００では、容器本体１１０が複数の管台１２０を有する（図１８参照）。このため、これらの管台１２０の溶接部Ｘにおいて、ステップＳＴ３～ステップＳＴ８の一連の工程がそれぞれ行われる。なお、この実施の形態では、後述する補修装置１がクランプ機構３を備えることにより、管台１２０内に自立して設置されている。このため、複数の補修装置１が各管台１２０にそれぞれ設置されて、補修作業が複数の管台１２０ごとに相互に独立して進められている。これにより、補修作業が効率的に行われている。なお、この点については、後述する。
　次に、装置搬送用治具が吊り上げられて作業架台１４０から容器本体１１０の外部に回収される（ステップＳＴ９）。その後に、遮蔽体１５０が管台１２０から取り外され、作業架台１４０が撤去される（ステップＳＴ１０）。これにより、溶接部Ｘの補修作業が完了する。
［原子炉容器の補修装置］
　図１は、この発明の実施の形態にかかる補修装置を示す斜視図である。図２は、図１に記載した補修装置を示す軸方向断面図である。図３～図５は、図１に記載した補修装置のターンテーブルを示す平面図（図３）、正面図（図４）および側面図（図５）である。
　補修装置１は、管の内周面側の溶接部を補修する装置であり、例えば、原子炉容器１００の管台１２０と管１３０との内周面側の溶接部Ｘの補修作業に用いられる（図１参照）。この補修装置１は、駆動機構２と、クランプ機構３と、切削機構４と、バフ機構５と、進退機構６と、レーザーセンサ８１および画像センサ８２とを備える。したがって、この補修装置１は、切削装置およびバフ装置の双方の機能を備え、全周切削加工（ステップＳＴ５）、仕上げ切削加工（ステップＳＴ７）およびバフ研磨加工（ステップＳＴ８）をそれぞれ施工できる。
　駆動機構２は、ケーシング２１と、スライド軸２２と、回転軸２３と、ターンテーブル２４と、スライド軸用アクチュエータ２５と、回転軸用アクチュエータ２６とを有する（図１および図２参照）。
　ケーシング２１は、略円筒形状の部材から成る。このケーシング２１が管台１２０の内壁面に対して芯出しおよび位置決めされることにより、補修装置１の芯出しおよび位置決めが行われる。
　スライド軸２２は、ケーシング２１に対して軸方向（Ｙ方向）にスライド変位する軸であり、中空構造を有する。このスライド軸２２は、ケーシング２１に挿入され、ケーシング２１内部にてスライド軸用アクチュエータ２５を介してケーシング２１に連結される。スライド軸用アクチュエータ２５は、スライダ機構を有するアクチュエータである。このスライド軸用アクチュエータ２５は、スライド軸２２の外周面に敷設されるガイドレール２５１と、ケーシング２１の内周面に固定設置されるスライダ２５２と、このスライダ２５２を駆動するサーボモータ（図示省略）とから成る。スライド軸２２は、このスライド軸用アクチュエータ２５により駆動されて、ケーシング２１に対して軸方向にスライド変位する。なお、スライド軸用アクチュエータ２５のサーボモータは、監視センターの制御装置に接続されて駆動制御される。また、このスライド軸２２は、例えば、２００［ｍｍ］のストロークを有し、速度０［ｍｍ／ｓ］～２［ｍｍ／ｓ］の範囲でスライド変位できる。
　回転軸２３は、スライド軸２２の軸周り（θ１方向）に回転変位する軸である。この回転軸２３は、スライド軸２２の中空部に挿入され、スライド軸２２内部にある一対の軸受２２１、２２１により回転可能に支持される。また、回転軸２３は、その一方の端部にフランジ部２３１を有し、このフランジ部２３１の外周にて回転軸用アクチュエータ２６に連結される。この回転軸用アクチュエータ２６は、例えば、サーボモータであり、スライド軸２２側に設置される。この実施の形態では、スライド軸２２の一方の端部にフランジ部２２２が形成され、このフランジ部２２２に回転軸用アクチュエータ２６が取り付けられている。回転軸２３は、この回転軸用アクチュエータ２６により駆動されて、スライド軸２２の軸周りに回転変位する。なお、回転軸用アクチュエータ２６は、監視センターの制御装置に接続されて駆動制御される。また、この回転軸２３は、例えば、回転数０［ｒｐｍ］～１４［ｒｐｍ］の範囲で回転変位できる。
　ターンテーブル２４は、切削機構４、バフ機構５および進退機構６を設置するための回転台である。このターンテーブル２４は、回転軸２３のフランジ部２３１に固定設置されて回転軸２３と共に回転する。例えば、この実施の形態では、ターンテーブル２４が円形のテーブル形状を有し、そのテーブル面を回転軸２３の軸方向に向けつつ、その脚部を回転軸２３のフランジ部２３１に固定して設置されている。また、ターンテーブル２４は、例えば、回転軸２３と共に一定速度で回転する。
　クランプ機構３は、管台１２０の内壁面にクランプして、ケーシング２１を管台１２０内に固定する機構である（図１参照）。このクランプ機構３は、複数を一組としてケーシング２１の外周面に設置される。例えば、この実施の形態では、計８つのクランプ機構３がケーシング２１の両端部に４つずつ約９０度間隔にてそれぞれ配置されている。また、クランプ機構３は、例えば、水圧式のシリンダ部３１と、クランプ部３３とがリンク部３２を介して連結されて構成される（図１参照）。このクランプ機構３では、遠隔操作によりシリンダ部３１が駆動されると、クランプ部３３がリンク部３２を介して駆動されてケーシング２１の径方向に変位する。そして、クランプ部３３が管台１２０の内壁面に押圧されてクランプすることにより、ケーシング２１が管台１２０内に固定される。また、遠隔操作により複数のクランプ機構３が駆動されてクランプ部３３の変位量を相互に調整することにより、ケーシング２１の管台１２０の内周面に対する位置が調整される。これにより、補修装置１（ケーシング２１）の芯出し作業が行われる。なお、クランプ機構３のシリンダ部３１は、監視センターの制御装置に接続されて駆動制御される。
　切削機構４は、管台１２０の内周面を全周に渡って切削加工（全周切削加工）する機構である（図１、図３～図５参照）。この切削機構４は、切削用のバイト４１を有する。また、切削機構４は、後述する進退機構６に取り付けられてターンテーブル２４上の縁部近傍に設置される。この切削機構４では、ターンテーブル２４が回転すると、バイト４１がターンテーブル２４の回転軸周り（θ１方向）に旋回して管台１２０の内周面を切削（旋回切削）する。このとき、切削機構４が、進退機構６により駆動されてターンテーブル２４上を所定方向（Ｒ方向）にスライド変位することにより、その切削深さを変化させ得る。なお、切削機構４の作用については、後述にて詳細に説明する。
　バフ機構５は、管台１２０の溶接部Ｘに対してハブ研磨加工を行う機構である（図１、図３～図５参照）。このバフ機構５は、バフ５１と、バフ５１を回転駆動させるための駆動部５２とを有する。また、バフ機構５は、後述する進退機構６に取り付けられてターンテーブル２４上の縁部近傍に設置される。このバフ機構５は、バフ５１を回転（自転）させて管台１２０の内周面に押圧することにより、管台１２０の内周面をハブ研磨加工する。また、バフ５１が自転している状態でターンテーブル２４が回転することにより、バフ機構５の位置がターンテーブル２４の回転軸周り（θ１方向）に移動（公転）して、管台１２０の内周面の全周がハブ研磨加工される。なお、バフ機構５の駆動部５２は、監視センターの制御装置に接続されて駆動制御される。なお、バフ機構５の作用については、切削機構４の作用と共に後述にて説明する。
　進退機構６は、切削機構４およびバフ機構５をターンテーブル２４上にて進退変位させる機構である（図１、図３～図５参照）。例えば、この実施の形態では、進退機構６がスライド機構であり、ターンテーブル２４の上面に敷設されてターンテーブル２４の径方向（Ｒ方向）に延在するレール６１と、このレール６１に沿ってスライド変位する長尺なスライダ６２と、このスライダ６２を駆動するサーボモータ（図示省略）とから成る。また、進退機構６が、切削機構４およびバフ機構５をスライダ６２の両端部にてそれぞれ保持している。したがって、進退機構６がスライダ６２を一方向に移動させることにより、切削機構４のバイト４１がターンテーブル２４から突出し、あるいは、バフ機構５のバフ５１がターンテーブル２４から突出する。これにより、切削機構４とバフ機構５とが切り替えられる。また、進退機構６は、Ｒ方向にかかるスライダ６２の変位量を調整することにより、バイト４１およびバフ５１のターンテーブル２４からの突出量を調整できる。なお、進退機構６のサーボモータは、監視センターの制御装置に接続されて駆動制御される。また、進退機構６は、例えば、８５［ｍｍ］のストロークを有し、速度０［ｍｍ／ｓ］～１５［ｍｍ／ｓ］の範囲で進退変位できる。
　レーザーセンサ８１は、管台１２０の内周面形状を測定するためのセンサである（図１、図３～図５参照）。このレーザーセンサ８１は、そのレーザーの照射方向をターンテーブル２４の径方向外側に向けつつターンテーブル２４の縁部近傍に設置される。したがって、ターンテーブル２４が回転すると、レーザーセンサ８１の位置がターンテーブル２４の回転軸周りに移動する。これにより、レーザーセンサ８１が管台１２０の内周面形状を全周に渡って計測できる。このレーザーセンサ８１は、監視センターの制御装置にデータ通信可能に接続されて、出力信号を制御装置に送信する。
　画像センサ８２は、例えば、ＣＣＤ（Charge　Coupled　Device）カメラである（図１、図３～図５参照）。この画像センサ８２は、例えば、ターンテーブル２４上のカメラスタンド（図示省略）に設置される。また、画像センサ８２は、その撮像方向をターンテーブル２４の周方向に移動させ得る。これにより、画像センサ８２は、テーブル面の上方から切削機構４の切削位置、バフ機構５のバフ研磨位置、管台１２０内の様子などを撮像できる。この画像センサ８２は、監視センターのモニタに接続される。
　なお、ターンテーブル２４上には、バランス機構９１が配置される（図３および図４参照）。このバランス機構９１は、進退機構６の駆動により切削機構４およびバフ機構５が変位したときに、外力による進退機構６のたわみやガタを抑制して切削加工時における切削深さの精度を維持する機構である。また、バランス機構９１は、例えば、油圧シリンダと、この油圧シリンダの前後室をオリフィスを介して接続した油循環流路により構成される。
　また、ターンテーブル２４上には、配電ボックス９２およびエアノズル９３が配置される（図３～図５参照）。配電ボックス９２は、切削機構４、バフ機構５、進退機構６、バランス機構９１などの配電系統を収納するボックスである。エアノズル９３は、エアを噴射するノズルであり、例えば、切削工程にて発生した切削粉を吹き飛ばす機能を有する。このエアノズル９３は、切削機構４側およびバフ機構５側の双方にそれぞれ設置される。なお、補修作業時に発生した切削粉などは、バキューム管（図示省略）から吸い取られて管台１２０の外部に回収される。
　また、回転軸２３が中空構造を有し、その内部にスリップリング２７が配置される（図２参照）。このスリップリング２７は、切削機構４、バフ機構５および進退機構６への配線（電気配線や信号配線など）を収容するリングである。なお、切削機構４、バフ機構５および進退機構６は、これらの配線を介して監視センターの制御装置に接続されて駆動制御される。
　また、回転軸２３が、フランジ部２２２の逆側の端部（補修装置１の設置状態にて容器本体１１０側に位置する側の端部）に複数のスイベルジョイント２８を有する（図２参照）。これらのスイベルジョイント２８は、切削機構４、バフ機構５および進退機構６、バランス機構９１、エアノズル９３などの作動流体を供給するための経路となる。
［補修装置による切削加工］
　図６～図９は、図１に記載した補修装置による全周切削加工の工程を示すフローチャート（図６）および説明図（図７～図９）である。これらの図において、図７は、補修装置１が管台１２０に設置された状態を示しており、図８および図９は、溶接部Ｘの切削の様子を示している。
　上記したように、この補修装置１は、切削装置およびバフ装置の双方の機能を備え、全周切削加工（ステップＳＴ５）、仕上げ切削加工（ステップＳＴ７）およびバフ研磨加工（ステップＳＴ８）をそれぞれ施工できる。ここでは、一例として、補修装置１が切削装置として用いられて全周切削ステップＳＴ５を行う場合について説明する（図６参照）。
　全周切削ステップＳＴ５では、まず、補修装置１の搬入が行われる（ステップＳＴ５１）（図７参照）。具体的には、補修装置１が作業架台１４０の開口部１４１から管台１２０に挿入されて溶接部Ｘの近傍に設置される。
　このとき、補修装置１がクランプ機構３により管台１２０の内周面をクランプして固定される（図７参照）。したがって、補修装置１は、作業架台１４０側からの補助なしに、自立して管台１２０内に設置される。したがって、複数の補修装置１を複数の管台１２０に相互に独立して配置して稼動させ得るので、補修作業を効率化できる。なお、従来の補修装置では、管台内での自立設置が不能であったため、作業架台側から補修装置の後部を支持する等の補助が必要だった。このため、作業架台が一つの補修装置の補助のために占領されるため、複数の管台の補修作業を同時に行うことができないという問題があった。
　次に、補修装置１の芯出しが行われる（芯出しステップＳＴ５２）。このステップＳＴ５２では、８つのクランプ機構３がクランプ部３３のクランプ高さを相互に調整することにより、ケーシング２１の軸と管台１２０の軸とが略一致するように設定される。具体的には、スライド軸２２の軸（Ｙ方向）と管台１２０の軸とが略一致するように設定される。そして、各クランプ機構３がクランプ部３３を固定することにより、補修装置１が管台１２０に対して芯出しされた状態で固定設置される。
　次に、切削機構４の位置決めが行われる（位置決めステップＳＴ５３）。このステップＳＴ５３では、ステップＳＴ３にて取得された検査データ（およびポンチ打刻）に基づいて、切削機構４と溶接部Ｘとの管台１２０の軸方向にかかる位置関係が設定される。具体的には、スライド軸２２が軸方向（Ｙ方向）にスライドして、ターンテーブル２４が管台１２０の軸方向に移動する。これにより、ターンテーブル２４上にある切削機構４の位置と溶接部Ｘの位置とが、管台１２０の軸方向にて所定の位置関係となるように設定される。このとき、画像センサ８２からの画像データが制御装置に送られており、この画像データを制御装置のモニタで確認しつつ切削機構４と溶接部Ｘとの位置関係が調整される。
　次に、管台１２０の内周面形状が計測される（内周面形状計測ステップＳＴ５４）。このステップＳＴ５４では、ターンテーブル２４がθ１方向に周回して、レーザーセンサ８１が管台１２０の内周面形状を計測する。また、この計測は、少なくとも切削対象領域（切削加工の対象となる領域）の両端部についてそれぞれ取得される。具体的には、スライド軸２２がＹ方向に変位してレーザーセンサ８１の計測位置を移動させることにより、切削対象領域の両端部での計測データが取得される。そして、これらの計測データに基づいて、切削対象領域の全体における管台１２０の内周面形状が推定される。なお、切削対象領域は、溶接部Ｘを含む一定の領域であり、そのＹ方向の範囲がステップＳＴ３にて取得された検査データに基づいて設定される。
　次に、補修装置１が切削対象領域に対して全周切削加工を行う（全周切削加工ステップＳＴ５５）。このステップＳＴ５５では、まず、ターンテーブル２４が所定の速度で回転する。このとき、バイト４１の先端が設定された速度で旋回するように、ターンテーブル２４の回転速度が制御される。次に、進退機構６が、切削機構４をターンテーブル２４の径方向（Ｒ方向）に移動させて、切削機構４のバイト４１を管台１２０の内壁面に当接させる。すると、ターンテーブル２４の回転により、バイト４１がθ１方向に旋回して管台１２０の内周面を切削する（図８参照）。また、スライド軸２２が軸方向（Ｙ方向）に一定速度で徐々にスライド変位することにより、バイト４１が狭いピッチで螺旋状に旋回して管台１２０の内壁面を円筒形状に切削する（全周切削加工）。このとき、進退機構６が駆動されて、バイト４１が管台１２０の内壁面方向（Ｒ方向）に進退変位する。これにより、バイト４１の旋回半径が拡大縮小されて、切削深さｈが調整される（図９参照）。なお、バイト４１は、回転軸２３が回転数０［ｒｐｍ］～１４［ｒｐｍ］の範囲で回転変位することにより、速度０［ｍ／ｍｉｎ］～３０［ｍ／ｍｉｎ］の範囲で旋回して切削加工できる。
　ここで、管台１２０の内周面形状は、必ずしも真円でなく、例えば、楕円形である場合、凹凸を有する場合、溶接線を境界とした内壁面の屈曲を有する場合などがある。また、補修装置１の軸と管台１２０の軸とがズレている場合もある。したがって、ステップＳＴ５５では、管台１２０の内周面が一定の切削深さｈにて切削されるように、バイト４１の旋回軌跡が算出されて制御される。具体的には、切削対象領域における管台１２０の内周面形状に関する計測データ（ステップＳＴ５４）と所定の切削深さｈとの関係に基づいて、切削対象領域におけるバイト４１の旋回軌跡が算出される。また、この算出結果に基づいて、ターンテーブル２４のθ１方向への回転速度と、スライド軸２２のＹ方向へのスライド速度と、進退機構６のＲ方向への進退変位との関係が算出される。そして、この算出結果に基づいて、スライド軸２２および進退機構６が駆動されて、全周切削加工が行われる（ならい切削加工）。これにより、切削対象領域が管台１２０の内周面の全周に渡って所定の切削深さｈで一様に切削される。
　次に、切削機構４およびスライド軸２２が初期位置に戻され、その後に、補修装置１が管台１２０から搬出されて回収される（ステップＳＴ５６）。これにより、全周切削ステップＳＴ５が終了する。
　なお、ここでは、一例として、全周切削加工（ステップＳＴ５）について説明したが、仕上げ切削加工（ステップＳＴ７）についても、同様に行われる（図示省略）。すなわち、切削対象領域における管台１２０の内周面形状に関する計測データ（ステップＳＴ５４）と所定の切削深さｈとの関係に基づいて、ターンテーブル２４のθ１方向にかかる回転速度と、スライド軸２２のＹ方向にかかるスライド速度と、進退機構６のＲ方向にかかる進退変位との関係が算出される。そして、この算出結果に基づいてターンテーブル２４、スライド軸２２および進退機構６が駆動されることにより、切削対象領域におけるバイト４１の旋回軌跡が制御される。これにより、切削対象領域が所定の切削深さｈで一様に切削されて、仕上げ切削加工が適正に行われる。
　また、バフ研磨加工（ステップＳＴ８）についても、同様に行われる（図示省略）。すなわち、バフ研磨対象領域（切削対象領域と同じ。）における管台１２０の内周面形状に関する計測データ（ステップＳＴ５４）と管台１２０の内壁面に対するバフ５１の押圧力との関係に基づいて、ターンテーブル２４のθ１方向にかかる回転速度と、スライド軸２２のＹ方向にかかるスライド速度と、進退機構６のＲ方向にかかる進退変位との関係が算出される。そして、バフ５１が所定の回転速度にて自転しつつ螺旋状に公転してバフ研磨加工を行う。このとき、ターンテーブル２４の回転速度およびスライド軸２２のスライド速度が制御されることにより、バフ５１が適正な移動速度にてバフ研磨対象領域をバフ研磨加工する。また、進退機構６の進退変位が制御されることにより、バフ５１が適正な押圧力にてバフ研磨対象領域をバフ研磨加工する。これにより、バフ研磨対象領域が適正にバフ研磨加工される。
［切削機構のバイト切替部］
　図１０は、図１に記載した補修装置の切削機構を示す平面図である。図１１および図１２は、図１０に記載した切削機構を示すＢ視断面図（図１１）およびＣ視断面図（図１２）である。図１３～図１６は、図１０に記載した切削機構の作用を示す説明図である。
　この補修装置１では、切削機構４が複数のバイト４１を切り替えできる構造を有する。以下、この切削機構４の構成について説明する。
　切削機構４は、複数のバイト４１と、バイト切替部４２と、バイト台４３とを有する（図１０参照）。複数のバイト４１は、切削用のバイトであり、同一種類により構成されても良いし、異なる種類により構成されても良い。例えば、この実施の形態では、全周切削ステップＳＴ５にて、バイト４１が順次交換されて使用されるため、同一種類かつ５本のバイト４１が用いられている。バイト切替部４２は、複数のバイト４１を保持すると共に、これらのバイト４１を移動させて切り替える駆動機構である。このバイト切替部４２については、後述にて詳細に説明する。バイト台４３は、切削機構４を進退機構６のスライダ６２に固定するための部材である。例えば、この実施の形態では、バイト台４３がバイト切替部４２を支持して進退機構６のスライダ６２に固定されている。これにより、切削機構４と進退機構６のスライダ６２とが一体化されている。
　バイト切替部４２は、切替部本体４２１と、バイト支持体４２２と、取付回転軸４２３と、ピニオン４２４およびラック４２５と、シリンダ４２６およびピストン４２７と、第一位置決めピン４２８および第二位置決めピン４２９とを有する（図１１参照）。
　切替部本体４２１は、略円筒容器形状を有するケーシングである。バイト支持体４２２は、複数のバイト４１を保持する部材である。ここでは、バイト支持体４２２が略円盤形状を有し、その上面側の外周縁上にて５本のバイト４１を等間隔にて保持している。取付回転軸４２３は、バイト支持体４２２の回転軸である。バイト支持体４２２と切替部本体４２１の内部機構とは、この取付回転軸４２３を介して連結される。ここでは、切替部本体４２１の上面とバイト支持体４２２の下面とが突き合わされ、取付回転軸４２３がバイト支持体４２２の上面からバイト支持体４２２の内部に差し込まれている。また、取付回転軸４２３とバイト支持体４２２とがバイト支持体４２２の上面にてボルト結合されて一体化されている。また、取付回転軸４２３には、フランジ部４２３１が形成される。
　ピニオン４２４は、取付回転軸４２３のフランジ部４２３１に片面を突き合わせつつ、取付回転軸４２３に回転可能に嵌め合わされて設置される。ラック４２５は、切替部本体４２１内にて、シリンダ４２６にスライド可能に挿入されて配置される。これらのピニオン４２４およびラック４２５は、ラック・ピニオン機構４２４、２４５を構成する。シリンダ４２６は、切替部本体４２１内に埋設される。ピストン４２７は、ラック４２５を軸方向に押圧する部材である。このピストン４２７は、ラック４２５の端部に連結されて、ラック４２５と共にシリンダ４２６内に挿入されて配置される。このピストン４２７は、後方から空圧等の流体圧を付与されると、この流体圧により前方のラック４２５を軸方向に押圧する。なお、ピストン４２７に付与される流体圧は、補修装置１の外部からスイベルジョイント２８および回転軸２３を介して切削機構４に供給される（図２参照）。
　第一位置決めピン４２８は、切替部本体４２１とバイト支持体４２２との位置関係を規制するピンである（図１１および図１３参照）。ここでは、切替部本体４２１の上面にラチェット溝４２１２が形成され、バイト支持体４２２の下面にピン穴４２２１が開けられている。そして、第一位置決めピン４２８が、バイト支持体４２２のピン穴４２２１に挿入され、その頂部を切替部本体４２１のラチェット溝４２１２に係合させて配置されている。また、第一位置決めピン４２８は、バネ力により、その頂部をラチェット溝４２１２に付勢させる。これにより、第一位置決めピン４２８とラチェット溝４２１２とが係合して、第一ラチェット機構４２８、４２１２が構成される。
　第二位置決めピン４２９は、取付回転軸４２３のフランジ部４２３１とラック・ピニオン機構４２４、２４５のピニオン４２４との位置関係を規制するピンである（図１１および図１４参照）。ここでは、ピニオン４２４の上面にラチェット溝４２４１が形成され、フランジ部４２３１の下面にピン穴４２３２が明けられている。そして、第二位置決めピン４２９が、フランジ部４２３１のピン穴４２３２に挿入され、その頂部をピニオン４２４のラチェット溝４２４１に係合させて配置されている。また、第二位置決めピン４２９は、バネ力により、その頂部をラチェット溝４２４１に付勢させる。これにより、第二位置決めピン４２９とラチェット溝４２４１とが係合して、第二ラチェット機構４２９、４２４１が構成される。
　この第二ラチェット機構４２９、４２４１は、ピニオン４２４が順方向に回転したときに、分離してピニオン４２４のみを回転させる。また、ピニオン４２４が逆方向に回転したときに、係合してピニオン４２４とフランジ部４２３１とを連結する。ここでは、ピストン４２７が順方向に駆動されてピニオン４２４が回転したときに、ピニオン４２４の回転が逆方向となる。これにより、第二ラチェット機構４２９、４２４１が係合して、ピニオン４２４とフランジ部４２３１とが共に回転する。一方、ピストン４２７が逆方向に駆動されてピニオン４２４が回転したときに、ピニオン４２４の回転が順方向となる。これにより、第二ラチェット機構４２９、４２４１が分離して、ピニオン４２４のみが回転する。
　また、第一ラチェット機構４２８、４２１２および第二ラチェット機構４２９、４２４１が、バイト支持体４２２に保持される５本のバイト４１の配置に対応して、それぞれ構成される（図１５参照）。
　この切削機構４では、以下のようにバイト４１の切替が行われる。
　バイト４１の固定状態では、切替部本体４２１内の所定の位置に流体圧（例えば、水圧）が付与される。例えば、この実施の形態では、取付回転軸４２３に固定されたフランジ部と、切替部本体４２１の内壁面との狭い隙間（図示省略）に流体圧が付与される。あるいは、取付回転軸４２３に固定されたフランジ部と、切替部本体４２１内に固定されたフランジ部との接合面の狭い隙間（図示省略）に流体圧が付与されても良い。すると、取付回転軸４２３が流体圧により切替部本体４２１側に押圧されて固定される。すると、この取付回転軸４２３にバイト支持体４２２が固定されているので、バイト支持体４２２が切替部本体４２１に対して固定される。これにより、バイト切替部４２が外力および内回転力に対して固定されて、バイト４１が固定状態となる。なお、この状態では、ピストン４２７に流体圧が付与されていない。
　バイト４１の切替時には、まず、バイト４１（バイト切替部４２）を固定するための水圧（切替部本体４２１内の所定の位置に付与されている水圧）が解除される。すると、バイト切替部４２が自由に回転できるようになり、バイト４１の切り替えが可能となる。次に、ピストン４２７に流体圧が付与される（図１２参照）。また、第一位置決めピン４２８および第二位置決めピン４２９への空圧の供給が停止されて、第一ラチェット機構４２８、４２１２および第二ラチェット機構４２９、４２４１のロック状態が解除される。ここで、流体圧によりピストン４２７が順方向に駆動されると、ラック４２５が押圧されてシリンダ４２６の奥まで移動する（バイト４１を一つ分送るときの移動量）。すると、ピニオン４２４がラック４２５に送られて回転する。この状態では、ピニオン４２４の回転が逆方向となる。これにより、第二ラチェット機構４２９、４２４１が係合して、ピニオン４２４とフランジ部４２３１とが共に回転する。すると、フランジ部４２３１と共に取付回転軸４２３が回転し、この取付回転軸４２３と共にバイト支持体４２２が回転する（図１１参照）。この回転方向は、第一ラチェット機構４２８、４２１２に対して順方向となる。このため、バイト支持体４２２が切替部本体４２１に対して回転して、バイト４１が一つ分送られる。これにより、バイト４１の切替が行われる。
　なお、ピストン４２７は、流体圧の解除により元の位置に戻る。すると、ピストン４２７が逆方向に駆動されて、ラック４２５が引き戻される。すると、ピニオン４２４がラック４２５に送られて回転する。この状態では、ピニオン４２４の回転が順方向となる。これにより、第二ラチェット機構４２９、４２４１が分離して、ピニオン４２４のみが回転する。したがって、フランジ部４２３１（取付回転軸４２３）は回転しないため、バイト４１が固定状態のままとなる。
　また、バイト４１の切替は、切削加工時（ステップＳＴ５およびステップＳＴ７）に行われる。例えば、管台１２０の補修作業では、切削対象領域が広範な場合もあるため、単一のバイト４１のみではすべての切削対象領域を切削加工できない場合がある。そこで、切削機構４がバイト切替部４２を有し、このバイト切替部４２によりバイト４１を交換しつつ切削加工することにより、補修装置１を管台１２０内に設置したまま切削作業を継続できる。これにより、補修作業が効率化される。
［効果１］
　以上説明したように、この補修装置１は、ケーシング２１と、このケーシング２１に対してスライド可能に配置されるスライド軸２２と、このスライド軸２２に対して回転可能に配置されるターンテーブル２４と、このターンテーブル２４に設置されると共にバイト４１を有する切削機構４と、この切削機構４を進退変位させることによりターンテーブル２４の回転に対するバイト４１の回転半径を進退変位させる進退機構６とを備える（図１～図５参照）。そして、ケーシング２１が管（管台１２０）に対して芯出しされて位置決めされた状態にて、スライド軸２２が軸方向にスライドしつつターンテーブル２４が回転変位すると共に進退機構６が切削機構４を進退変位させることにより、バイト４１が管の内周面形状に沿って螺旋状に旋回しつつ管の内周面を切削加工する（図６～図９参照）。かかる構成では、スライド軸２２のスライド変位と、ターンテーブル２４の回転変位と、切削機構４の進退変位の速度との相互作用により、バイト４１による旋回切削加工が実現される。すると、略円筒形状を有する切削対象領域を滑らかに切削加工できるので、切削加工の精度が向上する。これにより、後処理が不要となるので、補修作用を効率化できる利点がある。例えば、切削機構がバイトを自転させつつ螺旋状に公転して切削加工する構成（特許文献１参照）では、切削加工跡に段差が生じる等により、後処理が必要となる問題がある。
　また、この補修装置１は、管の内周面形状に関する計測データを取得する計測手段（レーザーセンサ８１）を備える（図１および図３～図５参照）。そして、取得された計測データと所定の切削深さｈとの関係に基づいて、スライド軸２２のスライド速度とターンテーブル２４の回転速度と切削機構４の進退変位との関係が算出されて、バイト４１の旋回軌跡が制御される（図６のステップＳＴ５４およびステップＳＴ５５参照）。かかる構成では、切削対象領域を管の内周面形状に沿って切削加工できる（ならい旋回切削加工）。これにより、不均一な形状を有する切削対象領域を精度良く切削加工できる利点がある。また、かかる構成では、バイト４１の旋回軌跡を微調整できるので、管台１２０に対する補修装置１の芯出し作業（ステップＳＴ４２）を簡略化できる利点がある。すなわち、補修装置１を管台１２０内に設置するときに、スライド軸２２の軸（Ｙ方向）と管台１２０の軸とが略一致する程度に芯出しできれば良く、ターンテーブル２４の外周円と管台１２０の内周面との位置関係を厳密に位置決めする必要がない。
　また、この補修装置１は、バフ研磨加工用のバフ５１を有するバフ機構５を備える（図１および図３～図５参照）。そして、バフ機構５と切削機構４とがターンテーブル２４にて切り替え可能に設置される。かかる構成では、補修装置１がバフ機構５と切削機構４とを兼ねるので、バフ装置と切削装置とが別個に用いられる構成と比較して、装置の搬入および搬出や設置にかかる作業を省略できる利点がある。
　また、この補修装置１では、進退機構６がバフ機構５を進退変位させることによりターンテーブル２４の回転に対するバフ機構５の回転半径を進退変位させる（図１および図３～図５参照）。かかる構成では、スライド軸２２のスライド変位と、ターンテーブル２４の回転変位と、バフ機構５の進退変位との相互作用により、バフ５１を自転させつつ螺旋状に公転旋回させてバフ研磨加工できる。これにより、略円筒形状を有するバフ研磨対象領域をスムーズにバフ研磨加工できる利点がある。特に、バフ研磨対象領域における管の内周面形状に関する計測データ（ステップＳＴ５４）と管の内壁面に対するバフ５１の押圧力との関係に基づいて、バフ５１の旋回軌跡を制御することにより、バフ研磨対象領域を所定の押圧力かつ所定の移動速度にて適正にバフ研磨加工できる利点がある。
　また、この補修装置１は、ケーシング２１を管に位置決めした状態で保持するクランプ機構３を備える（図１および図７参照）。かかる構成では、上記したバイト４１の旋回軌跡の制御にあたり、クランプ機構３がケーシング２１の位置（特に切削対象に対する補修装置の相対的な管軸方向の位置）を適正に保持するので、補修装置１が自立して管内に設置される。これにより、複数の補修装置１を複数の管にそれぞれ配置して独立して稼動させ得るので、補修作業を効率化できる利点がある。
　また、この補修方法では、管の内周面形状に関する計測データを取得する内周面形状計測ステップ（ステップＳＴ５４）と、取得された計測データと所定の切削深さｈとの関係に基づいて、バイト４１を管の内周面形状に沿って螺旋状に旋回させつつ管の内周面をならい切削加工する切削加工ステップ（ステップＳＴ５５）とを備える（図６～図９参照）。かかる構成では、切削対象領域を管の内周面形状に沿って切削加工（ならい旋回切削加工）できるので、不均一な形状を有する切削対象領域を精度良く切削加工できる。これにより、後処理が不要となるので、補修作用を効率化できる利点がある。
［効果２］
　また、この補修装置１では、ケーシング２１と、このケーシング２１に対してスライド可能に配置されるスライド軸２２と、このスライド軸２２に対して回転可能に配置されるターンテーブル２４と、このターンテーブル２４に設置されると共にバイト４１を有する切削機構４とを備える（図１～図５参照）。そして、スライド軸２２が軸方向にスライドしつつターンテーブル２４が回転変位することにより、バイト４１が螺旋状に旋回しつつ管（管台１２０）の内周面を切削加工する（図６～図９参照）。そして、切削機構４が複数のバイト４１を切り替えるバイト切替部４２を備える（図１０～図１２参照）。かかる構成では、バイト４１が螺旋状に旋回しつつ管の内周面を切削加工するので、切削対象領域が広範であるときに、バイト４１の交換が必要となる。このとき、切削機構４がバイト切替部４２によりバイト４１を交換しつつ切削加工することにより、補修装置１を管内に設置したまま切削作業を継続できる。これにより、補修作業が効率化される利点がある。
　また、この補修装置１では、バイト切替部４２が、ターンテーブル２４側に設置される切替部本体４２１と、複数のバイト４１を支持すると共に回転変位によりバイト４１を切り替えるバイト支持体４２２と、バイト支持体４２２に連結される取付回転軸４２３と、ラチェット機構（第二ラチェット機構４２９、４２４１）を介して取付回転軸４２３に連結される駆動機構（ピストン４２７）とを備える（図１１および図１２参照）。かかる構成では、駆動機構（ピストン４２７）が所定の順方向に駆動されたときに、ラチェット機構（第二ラチェット機構４２９、４２４１）が係合して取付回転軸４２３を回転させる。これにより、バイト支持体４２２が回転して、バイト４１の切替が行われる。一方、駆動機構（ピストン４２７）が逆方向に駆動されたときに、ラチェット機構（第二ラチェット機構４２９、４２４１）が取付回転軸４２３の回転を禁止する。これにより、バイト４１を切り替えることなく、駆動機構（ピストン４２７）が初期位置に戻る。
　以上のように、この発明にかかる補修装置および補修方法は、補修作用を効率化できる点で有用である。
１　　　補修装置
２　　　駆動機構
２１　　ケーシング
２２　　スライド軸
２２１　軸受
２２２　フランジ部
２３　　回転軸
２３１　フランジ部
２４　　ターンテーブル
２５　　スライド軸用アクチュエータ
２５１　ガイドレール
２５２　スライダ
２６　　回転軸用アクチュエータ
２７　　スリップリング
２８　　スイベルジョイント
３　　　クランプ機構
３１　　シリンダ部
３２　　リンク部
３３　　クランプ部
４　　　切削機構
４１　　バイト
４２　　バイト切替部
４２１　切替部本体
４２１２　　　ラチェット溝
４２２　バイト支持体
４２２１　　　ピン穴
４２３　取付回転軸
４２３１　　　フランジ部
４２３２　　　ピン穴
４２４　ピニオン
４２４１　　　ラチェット溝
４２５　ラック
４２６　シリンダ
４２７　ピストン
４２８　第一位置決めピン
４２９　第二位置決めピン
４３　　バイト台
５　　　バフ機構
５２　　駆動部
５１　　バフ
６　　　進退機構
６１　　レール
６２　　スライダ
８１　　レーザーセンサ
８２　　画像センサ
９１　　バランス機構
９２　　配電ボックス
９３　　エアノズル
１０　　カッタ
１００　原子炉容器
１１０　容器本体
１２０　管台
１３０　管
１４０　作業架台
１４１　開口部
１５０　遮蔽体

Claims (6)

  1. 　管の内周面側の溶接部を補修する補修装置であって、
    　ケーシングと、前記ケーシングに対してスライド可能に配置されるスライド軸と、前記スライド軸に対して回転可能に配置されるターンテーブルと、前記ターンテーブルに設置されると共に前記溶接部を切削するためのバイトを有する切削機構と、前記切削機構を進退変位させることにより前記ターンテーブルの回転にかかる前記バイトの回転半径を進退変位させる進退機構とを備え、且つ、
    　前記ケーシングが前記管に位置決めされた状態にて、前記スライド軸が軸方向にスライドしつつ前記ターンテーブルが回転変位すると共に前記進退機構が前記バイトを進退変位させることにより、前記バイトが前記管の内周面形状に沿って螺旋状に旋回しつつ前記管の内周面を切削加工することを特徴とする補修装置。
  2. 　前記管の内周面形状に関する計測データを取得する計測手段を備え、且つ、
    　前記計測データと所定の切削深さとの関係に基づいて、前記スライド軸のスライド速度と前記ターンテーブルの回転速度と前記切削機構の進退変位の速度との関係が算出されて、前記バイトの旋回軌跡が制御される請求項１に記載の補修装置。
  3. 　バフ研磨加工用のバフを有するバフ機構を備え、且つ、前記バフ機構と前記切削機構とが前記ターンテーブルにて切り替え可能に設置される請求項１または２に記載の補修装置。
  4. 　前記進退機構が前記バフ機構を進退変位させることにより前記ターンテーブルの回転にかかる前記バフ機構の回転半径を進退変位させる請求項３に記載の補修装置。
  5. 　前記ケーシングを前記管に位置決めした状態で保持するクランプ機構を備える請求項１～４のいずれか一つに記載の補修装置。
  6. 　管の内周面側の溶接部を補修する補修方法であって、
    　前記管の内周面形状に関する計測データを取得する計測ステップと、前記計測データと所定の切削深さとの関係に基づいて、バイトを管の内周面形状に沿って螺旋状に旋回させつつ前記管の内周面をならい切削加工する切削加工ステップとを備えることを特徴とする補修方法。
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