核融合炉ブランケットの溶接・切断遠隔作動装置

【課題】ブランケットの支持脚の溶接、切断作業を遠隔操作によりブランケットの正面側からアクセスすることのできる高効率の核融合炉ブランケットの溶接・切断遠隔作業装置を提供する。
【解決手段】ブランケット幅よりも若干広幅に垂直な２本のガイドレールを左右に備え、その左右のガイドレールの上下端部より直角に前方に支持バーを備え、その支持バーの先端にバックプレートヘのボルト締結具を備えたフレームと、該フレームの左右のガイドレールに夫々上下動可能に取り付けられ、隣接せるブランケット間の隙間に挿入し得る幅のノズル部が回転可能な溶接・切断ヘッドを進退可能に備えたスライダーと、前記フレームの背面中央に結合する連結具及び前記ボルト締結具を一斉にバックプレートヘボルト締めする４本の工具が進退可能に備えられた工具パネルをアームの先端に有するマニュピレータとより成る核融合炉ブランケットの溶接・切断遠隔作動装置。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、核融合炉内のブランケットの支持脚をバックプレートの支持リブに溶接したり、支持リブから切断したりするのに用いる溶接・切断遠隔作動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近時、核融合炉内のブランケットの組立設計は、図１３に示すようにバックプレート５に支持リブ５ａを突設し、ブランケット１の背面に支持脚１ａを設け、この支持脚１ａを直接バックプレート５の支持リブ５ａに溶接してブランケット１をバックプレート５に取り付けることが、主流となっている。また、ブランケット１は、核融合炉の通常運転時にプラズマから高い熱と粒子負荷を受けると同時に放射線を照射されるので、種々の損傷及び欠陥が発生することが想定される。そのため支持脚１ａを支持リブ５ａから切断し、ブランケット１の補修あるいは交換を行う必要がある。
【０００３】上記ブランケット１の支持脚１ａの溶接・切断作業は、ブランケット１の正面側からアクセスすることか要望されているが、隣接せるブランケット１間が２０ｍｍ程度の隙間１３であることから、ブランケット１の正面からアクセスすることは不可能とされていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明ほ、ブランケットの支持脚の溶接、切断作業を遠隔操作によりブランケットの正面側からアクセスすることのできる高効率の核融合炉ブランケットの溶接・切断遠隔作業装置を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を屏決するための手段】上記課題を解決するための本発明の核融合炉ブランケットの溶接・切断遠隔作動装置の１つは、ブランケット幅よりも若干広幅に垂直な２本のガイドレールを左右に備え、その左右のガイドレールの上下端部より直角に前方に支持バーを備え、その支持バーの先端にバックプレートヘのホルダ締結具を備えたフレームと、該フレームの左右のガイドレールに夫々上下動可能に取り付けられ、隣接せるブランケット間の隙間に挿入し得る幅のノズル部が回転可能な溶接・切断ヘッドを進退可能に備えたスライダーと、前記フレームの背面中央に結合する連結具及び前記ボルト締結具を一斉にバックプレートヘボルト締めする４本の工具が進退可能に備えられた工具パネルをアームの先端に有するマニュピレータとより成るものである。
【０００６】本発明の核融合炉ブランケットの溶接・切断遠隔作動装置の他の１つは、ブランケット幅よりも若干広幅に垂直な２本のガイドレールを左右に備え、その左右のガイドレールの上下端部より直角に前方に支持バーを備え、その支持バーの先端にバックプレートに当接する当て具を備えたフレームと、該フレームの左右のガイドレールに夫々上下動可能に取り付けられ、隣接せるブランケット間の隙間に挿入し得る幅のノズル部が回転可能な溶接・切断ヘッドを進退可能に備えたスライダーと、前記フレームの背面中央に結合せる連結具をアームの先端に有するフレーム支持用マニュピレータとより成るものである。
【０００７】本発明の核融合炉ブラジケットの溶接・切断遠隔作動装置の別の１つは、隣接せるブランケット間の隙間に挿入し得る幅のノズル部が回転可能な溶接・切断ヘッド２本を、ブランケット幅よりも若干広幅の間隔を存して夫々進退可能に支持ボックスの正面に設け、支持ボックスの背面中央に、マニピュレータのアームの先端に備えた連結具を結合し、マニピュレータのアームの節点から左右両側方にブランケット幅よりも若干広幅の長さとなるビームを突設し、そのビームの両端にバックプレートに当接する当て具を先端に備えたリンク式の支持バーを上下方向に回転可能に結合して成るものである。
【０００８】上記各溶接・切断遠隔作動装置における溶接・切断ヘッドは、溶接・切断用ノズルに光ファイバーからの出射レーザーのビームを集束させる光学系レーザービーム装置が好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の核融合炉ブランケットの溶接・切断遠隔作動装置の１つの実施形態を図によって説明すると、図１に示すようにブランケット１の幅よりも若干広幅の長さの上下のビーム２の左右両端に、夫々垂直な２本のガイドレール３の上下端を結合し、その左右のガイドレール３の上下端部より直角に前方に支持バー４を突設し、その各々の支持バー４の先端にバックプレート５へのボルト締結具６を備え、各々の支持バー４の途中とガイドレール３の上部と下部との間にブレース７を結合し、左右の支持バー４同士の途中をスペーサー８にて連結し、さらに左右のガイドレール３間の中央に上下に横桟９，９′を設け、横桟９，９′間に縦板１０を結合してフレーム１１を構成している。このフレーム１１の左右のガイドレール３には、夫々スライダー１２がボールネジによる上下駆動機構（図示省略）に取り付けられ、該スライダー１２はモーター駆動のボールネジにより前後方向に進退するようになっていて、先端には隣接せるブランケット１間の約２０ｍｍの隙間１３に挿人し得る幅のノズル部が回転可能な溶接・切断ヘッド１４が設けられている。ノズル部の回転機構はヘッド１４内の小型モーター（図示省略）による。前記フレーム１１の背面中央即ち縦板１０の背面中央には、図２に示すマニュピレータのアーム１５の先端に設けられた連結具１６が脱着可能に結合されるようになっており、アーム１５の先端にはさらに前記ボルト締結具６を一斉にバックプレート５ヘボルト締めする４本の工具１７が進退可能に備えられた工具パネル１８が取り付けられている。尚、前記スライダー１２は油圧駆動のテレスコピック方式により前後方向に進退するようにしてもよい。
【００１０】前記の溶接・切断ヘッド１４は、例えば図３R>３に示すようにヘッドフレーム１９の先端部にて直角に一側方に溶接・切断用ノズル２０が突設され、ヘッドフレーム１９全体には溶接・切断用ノズル２０に光ファイバーからの出射レーザーを集束させる光学系レーザービーム装置が支持されている。
【００１１】上述のように構成された核融合炉ブランケットの溶接・切断遠隔作動装置の使用法について説明すると、先ずマニュピレータを動作し、図４に示すようにアーム１５の先端の連結具１６をフレーム１１の背面中央に結合した上、フレーム１１を所要のブランケット１の正面に移動する。次にフレーム１１の左右両側のガイドレール３の上下端部より前方に突設した４本の支持バー４を夫々上下左右に隣接せるブランケット１間の隙間１３が交差する部分に挿入し、各支持バー４の先端のボルト締結具６を図５に示すようにバックプレート５へ押し当て、このボルト締結具６からバックプレート５にボルト３３を連結具１６に結合された工具パネル１８上の工具１７により締結して、フレーム１１をバックプレート５に支持する。こうしてフレーム１１をバックプレート５に支持した後、マニュピレータのアーム１５の先端の連結具１６はフレーム１１から外され、他の作業位置に移動する。その後フレーム１１の左右両側のガイドレール３に夫々上下動可能に取り付けられた２機のスライダー１２を遠隔操作により適宜上下動せしめて所要のブランケット１の上端部に位置せしめた後、夫々の溶接・切断ヘッド１４を前進せしめて隣接せるブランケット１の上下左右の隙間１３が交差する部分に挿入し、図６に示すように隣接せる左右のブランケット１の支持脚１ａ間の空間１ｂに溶接・切断ヘッド１４を位置させた後、図６に示されるように溶接・切断用ノズル２０を９０度回転して溶接部に向ける。次いで、図３に示す溶接・切断用ノズル２０から５ＫＷのヨウ素レーザーをブランケット１の支持脚１ａとバックプレート５の支持リブ５ａとの溶接部に照射すると同時に、溶接部の開先に図示せぬワイヤー供給装置によりフィラーワイヤーを供給充填して溶接を行いながら徐々に溶接・切断ヘッド１４を下降させて、支持脚１ａと支持リブ５ａとを垂直長手方向に溶接していく。この溶接加工において、ブランケット１はその上下端部が予めバックプレート５の支持リブ５ａからブランケット１の支持脚１ａを避けて突設した取付ブロッグ（図示省略）にボルトにて仮留保持されているので、ブランケット１を保持する必累はない。溶接終了後はポルトは取り外される。
【００１２】以上ブランケット１の支持脚１ａとバックプレート５の支持リブ５ａとの溶接時の動作について説明したが、切断時も略同様に本発明の溶接・切断遠隔作動装置をセットし、溶接・切断用ノズル２０から５ＫＷのヨウ素レーザーをブランケット１の支持脚１ａとバックプレート５の支持リブ５ａの切断部に照射して切断を行いながら徐々に溶接・切断ヘッド１４を下降させて支持脚１ａを支持リブ５ａから垂直長手方向に切断していく、この切断加工において、ブランケット１はその上下端部が予めバックプレート５の支持リブ５ａからブランケット１の支持脚１ａを避けて突設した取付ブロック（図示省略）にボルトにて仮留保持されているので、切断終了後ブランケット１が落下することがない。
【００１３】次に本発明の核融合炉ブランケットの溶接・切断遠隔作動装置の他の１つの実施形態を図によって説明すると、この実施形態は前記の溶接・切断遠隔作動装置と基本的には同一で、異なる点は、図７に示すようにフレーム１１の各支持バー４の先端にバックプレート５に当接する当て具２３が備えられ、フレーム１１の背面中央に、既存の他の作業用のマニュピレータのアーム１５′の先端に設けられた連結具１６′が結合されて、アームＩ５′の先端には前記の溶接・切断遠隔作動装置の工具パネル１８は有しないことである。
【００１４】この実施形態の核融合炉ブランケットの溶接．切断遠隔作動装置は、マニュピレータを動作し、アーム１５′の先端の連結具１６′と結合されたフレーム１１を所要のブランケット１の正面に移動し、引き続きフレーム１１の左右両側のガイドレール３の上下端部より前方に突設した４本の支持バー４を夫々上下左右の隣接せるブランケット１間の隙間１３が交差する部分に挿入し、各支持バー４の先端の当て具２３を図７に示すようにバックプレート５に押し当てて、この状態のままフレーム１１をマニュピレータにて支持する。その後は前記実施形態と同じ遠隔操作を行い、ブランケット１の支持脚１ａとバックプレート５の支持リブ５ａとを垂直長手方向に溶接したり、或いは支持脚１ａを支持リブ５ａから切断したりする。
【００１５】次いで本発明の核融合炉ブランケットの溶接・切断遠隔作動装置の別の１つ実施形態を図によって説明すると、図８に示すように隣接せるブランケット１間の隙間１３に挿入し得る幅のノズル部が回転可能な２本の溶接・切断ヘッド１４を、ブランケット幅より若干広幅の間隔を存して夫々進退可能に支持ボックス２４の正面に設け、支持ボックス２４の背面中央にマニュピレータのアーム１５″の先端に備えた連結具１６″を結合し、アーム１５″の節点２５から左右両側方にブランケット幅よりも若干広幅の長さとなるビーム２６を突設し、そのビーム２６の両端にバックプレート５に当接する当て具２３を先端に備えたリンク式の支持バー２７を上下方向に回転可能に結合している。
【００１６】このように構成された核融合炉ブランケットの溶接・切断遠隔作動装置は、マニュピレータを動作し、アーム１５″の先端の連結具１６″と結合された支持ボックス２４を所要のブランケット１の正面上方に移動すると共に２本のリンク式の支持バー２７を回動させてその先端に備えた当て具２３を正面下方において上下左右に隣接せるブランケット１間の隙間１３が交差する部分に位置させる。次にその状態でマニュピレータを動作し、２本のリンク式の支持バー２７の先端部を隙間１３が交差する部分に挿入し、図９に示すように先端の当て具２３をバックプレート５に当接して支持ボックス２４を支持する。次いで支持ボックス２４の正面に取り付けられた２本の溶接・切断ヘッド１４を前進させて上下左右に隣接せるブランケット１の隙間１３が交差する部分に挿入し、隣接せる左右のブランケット１の支持脚１ａ間の空間１ｂに溶接・切断ヘッド１４を位置させた後、図６に示されるように溶接・切断用ノズル２０を９０度回転して溶接部に向ける。その後は前記実施形態と同じ遠隔操作を行い、ブランケット１の支持脚１ａとバックプレート５の支持リブ５ａとを垂直長手方向に溶接したり、或いは支持脚１ａを支持リブ５ａから切断したりする。
【００１７】尚、前述の図１に示す核融合炉ブランケットの溶接・切断遠隔作動装置におけるフレーム１１は、ブランケットモジュールの幅（トロダイル方向長さ）の変化に対応するように、例えば図１０に示すように左右のガイドレール３間の幅を上端から下端にかけて徐々に広くしてもよい。また、溶接・切断ヘッド１４のスライダー１２における進退機構に図１１に示すボールねじ２８を採用し、ボールねじ２８のナット部２９に図１２に示すようにガイドローラ３０を取り付けてフレーム３１をガイドレールとして利用するようにしてもよい。
【００１８】
【発明の効果】以上の説明で判るように本発明の核融合炉ブランケットの溶接・切断遠隔作動装置によれば、ブランケットの支持脚をバックプレートの支持リブヘ溶接する作業、ブランケットの支持脚をバックプレートの支持リブから切断する作業を遠隔操作によりブランケットの正面側からアクセスすることができ、しかもそのブランケットの左右の２本の支持脚の溶接作業や切断作業は左右２本の溶接・切断ヘッドにより同時並行により行うことができるので、ブランケットのバックプレートヘの取り付け、取り外しは、偏りがなく、バランスよく安定して行うことができて、精度が高く、効率がよいものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の核融合炉ブランケントの溶接・切断遠隔作動装置の１つの要部を示す斜視図である。
【図２】図１の溶接・切断遠隔作動菱置の側面図である。
【図３】図１の溶接・切断遠隔作動装置における溶接・切断ヘッドを示す側面図である。
【図４】マニュピレータのアーム先端の連結具をフレームの背面中央に結合した状態を示す側面図である。
【図５】図４のフレームの各支持バーの先端のボルト締結具をバックプレートヘ押し当てた状態を示す側面図である。
【図６】図１の溶接・切断遠隔作動装置における溶接・切断ヘッドをブランケッ１の支持脚間の空間に位置させた後溶接・切断ノズルを溶接部に向けた状態を示す横断平面図である。
【図７】本発明の核融合炉ブランケットの溶接・切断遠隔作動装置の他の１つの側面図で、ブランケットの支持脚の溶接時或いは切断時の状態を示す。
【図８】本発明の核融合炉ブランケットの溶接・切断遠隔作動装置の別の１つの要部を示す斜視図である。
【図９】図８の溶接・切断遠隔作動装置の側面図である。
【図１０】図１の溶接・切断遠隔作動装置のフレームの形状変更例を示す図である。
【図１１】溶接・切断ヘッドのスライダーの進退機構に採用されるボールねじを示す一部破断斜視図である。
【図１２】ボールねじのナット部にガイドローラを取り付けてフレームをガイドレールとして利用する例を示すもので、ａ図は断面図、ｂ図は側面図である。
【図１３】核融合炉内のブランケットのバックプレートへの取り付け構造を示す横断面図である。
【符号の説明】
１ブランケット
３ガイドレール
４支持バー
５バックプレート
６ボルト締結具
１１フレーム
１２スライダー
１３隣接せるブランケット間の隙間
１４溶接・切断ヘッド
１５．１５′，１５″ マニュピレータのアーム
１６．１６′，１６″ 連結具
１７工具
１８工具パネル
１９ヘッドフレーム
２０溶接・切断用ノズル
２３当て具
２４支持ボックス
２５アーム１５″の節点
２６ビーム
２７リンク式の支持バー

【特許請求の範囲】
【請求項１】ブランケット幅よりも若干広幅に垂直な２本のガイドレールを左右に備え、その左右のガイドレールの上下端部より直角に前方に支持バーを備え、その支持バーの先端にバックプレートヘのボルト締結具を備えたフレームと、該フレームの左右のガイドレールに夫々上下動可能に取り付けられ、隣接せるブランケット間の隙間に挿入し得る幅のノズル部が回転可能な溶接・切断ヘッドを進退可能に備えたスライダーと、前記フレームの背面中央に結合する連結具及び前記ボルト締結具を一斉にバックプレートヘボルト締めする４本の工具が進退可能に備えられた工具パネルをアームの先端に有するマニュピレータとより成る核融合炉ブランケットの溶接・切断遠隔作動装置。
【請求項２】ブランケット幅よりも若干広幅に垂直な２本のガイドレールを左右に備え、その左右のガイドレールの上下端部より直角に前方に支持バーを備え、その支持バーの先端にバックプレートに当接する当て具を備えたフレームと、該フレームの左右のガイドレールに夫々上下動可能に取り付けられ、隣接せるブランケット間の隙間に挿入し得る幅のノズル部が回転可能な溶接・切断ヘッドを進退可能に備えたスライダーと、前記フレームの背面中央に結合せる連結具をアームの先端に有するフレーム支持用マニュピレータとより成る核融合炉ブランケットの溶接・切断遠隔作動装置。
【請求項３】隣接せるブランケット間の隙間に挿入し得る幅のノズル部が回転可能な溶接・切断ヘッド２本を、ブランケット幅よりも若干広幅の間隔を存して夫々進退可能に支持ボックスの正面に設け、支持ボックスの背面中央に、マニピュレータのアームの先端に備えた連結具を結合し、マニュピレータのアームの節点から左右両側方にブランケット幅よりも若干広幅の長さとなるビームを突設し、そのビームの両端にバックプレートに当接する当て具を先端に備えたリンク式の支持バーを上下方向に回転可能に結合して成る核融合炉ブランケットの溶接・切断遠隔作動装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の核融合炉ブランケットの溶接・切断遠隔作動装置において、溶接・切断ヘッドが、ヘッドフレームの先端部に直角に一側方に突設した溶接・切断用ノズルと、ヘッドフレームに支持され溶接・切断用ノズルに光ファイバーからの出射レーザーのビームを集束させる光学系レーザービーム装置とより成ることを特徴とする核融合炉ブランケットの溶接・切断遠隔作動装置。

【図１】