棒形状長尺部材の加工方法及び装置
【課題】長尺部材の追込み加工において、連続的で均一な加工面が得られる棒形状長尺部材の加工方法及び装置を提供することにある。
【解決手段】把持固定機構ＡＡは、棒形状長尺部材７に装置設備を把持固定することで追込み加工の基準にする。回転機構ＢＢは、円柱形状の放電加工用電極９を連続的に回転駆動させる。径方向駆動機構ＣＣは、棒形状長尺部材７の径方向に、放電加工用電極９を回転駆動させた状態で、回転機構を径方向に移動する。軸方向駆動機構ＤＤは、放電加工用電極により、径方向の加工を軸方向に連続的に継続すべく、回転機構を棒形状長尺部材の軸方向に移動する。
【解決手段】把持固定機構ＡＡは、棒形状長尺部材７に装置設備を把持固定することで追込み加工の基準にする。回転機構ＢＢは、円柱形状の放電加工用電極９を連続的に回転駆動させる。径方向駆動機構ＣＣは、棒形状長尺部材７の径方向に、放電加工用電極９を回転駆動させた状態で、回転機構を径方向に移動する。軸方向駆動機構ＤＤは、放電加工用電極により、径方向の加工を軸方向に連続的に継続すべく、回転機構を棒形状長尺部材の軸方向に移動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、棒形状長尺部材の加工方法及び装置に係り、特に、原子力発電プラントにおける原子炉内構造物の保全に必要な遠隔・水中下での原子炉内構造物の内、棒形状長尺部材に対して追込み加工するに好適な棒形状長尺部材の加工方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、既設の原子力発電プラントでは、安全運転の維持・継続及び将来的なプラント運転の長寿命化をにらみ、特に原子炉内の構造物を中心に材料対策および構造物の強度等の健全化を念頭に大型の予防保全あるいは事後保全技術が多数適用され、その工事が急速に推進されている。
【０００３】
原子炉内構造物の保全技術を推進するにあたり、原子炉内構造物は高放射線量および高放射能濃度を有しており、人が接近して作業をすることが不可能なため、その作業環境は、原子炉とその上部に構成される原子炉ウェル内に純水を満水にはり、原子炉内構造物からの放射線や放射性物質をさえぎり、その上部から水面下の対象物をねらった高度な遠隔・水中作業が要求される。
【０００４】
遠隔・水中作業の一例として、長尺配管に対して、遠隔により、水中放電加工により切断作業を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１７５４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
原子炉内構造物の保全技術としては、特許文献１記載の配管の切断の他にも、既設の構造物の傷め除去または他構造物との干渉回避などの目的で、棒形状長尺部材に対して、棒の外周から棒の中心方向に対する加工(追込み加工)がある。
【０００７】
棒形状長尺部材に対する追込み加工方法として、放電加工を用いて平板状の放電加工用電極を棒の半径方向に動作させて加工する方法が考えられる。
【０００８】
この時、棒形状長尺部材の長手方向に対する加工範囲が放電加工用電極より小さい場合は、一度の追込み加工でその範囲を包括できるが、棒形状長尺部材の追込み加工範囲が放電加工用電極の寸法より長い場合は、棒形状長尺部材の長手方向の加工を分割して追込み加工を複数回繰返す必要がある。棒形状長尺部材の追込み加工範囲が放電加工用電極の寸法より長い場合の例としては、原子炉内に他の構造物を追加することにより、既存の長尺部材が干渉する場合がある。この場合には、追加される他の構造物に対して、既存の長尺部材が干渉することを回避するため、両者の干渉位置よりも下方における、既存の長尺部材に対する追込み加工が必要となる。また、既存の長尺部材に下方に複数箇所の傷等が発見された場合には、その複数箇所に対して追込み加工する場合も、棒形状長尺部材の追込み加工範囲が放電加工用電極の寸法より長くなる。
【０００９】
このような場合に、長手方向の加工を分割して複数回繰返すと、先の追込み加工と次の追込み加工の繋ぎ目において不連続な面が発生する。これは、先の加工と次の加工の追込み量の僅かな差や放電加工用電極の消耗具合のバラツキなどの要因で発生するため、この不連続面の解消が困難である。加工面における不連続な面は、追込み加工後の研磨作業において、その段差部の研磨が不可能となるとともに、その段差部に過度な応力が集中すると、新たな傷等が生じる恐れもある。
【００１０】
本発明の目的は、長尺部材の追込み加工において、連続的で均一な加工面が得られる棒形状長尺部材の加工方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、原子炉内構造物の棒形状長尺部材を、水中遠隔で放電加工により追込み加工する棒形状長尺部材の加工方法であって、加工対象の前記棒形状長尺部材に装置設備を把持固定することで追込み加工の基準とし、円柱形状の放電加工用電極を回転駆動させた状態で、前記棒形状長尺部材の径方向の加工を実施し、その後、前記放電加工用電極により、径方向の加工を軸方向に連続的に継続するようにしたものである。
かかる方法により、長尺部材の追込み加工において、連続的で均一な加工面が得られるものとなる。
【００１２】
（２）また、上記目的を達成するために、本発明は、原子炉内構造物の棒形状長尺部材を、水中遠隔で放電加工により追込み加工する棒形状長尺部材の加工装置であって、加工対象の前記棒形状長尺部材に装置設備を把持固定することで追込み加工の基準にするための把持固定機構と、円柱形状の放電加工用電極を連続的に回転駆動させるための回転機構と、前記棒形状長尺部材の径方向に、前記回転機構により前記円柱形状の放電加工用電極を回転駆動させた状態で、前記回転機構を径方向に移動する径方向駆動機構と、前記放電加工用電極により、径方向の加工を軸方向に連続的に継続すべく、前記回転機構を前記棒形状長尺部材の軸方向に移動する軸方向駆動機構とを備えるようにしたものである。
かかる構成により、長尺部材の追込み加工において、連続的で均一な加工面が得られるものとなる。
【００１３】
（３）上記（２）において、好ましくは、加工対象の前記棒形状長尺部材に装置設備を把持固定する把持固定機構部と放電加工用電極を搭載した放電加工用機構部に機能を分割し、前記把持固定機構部に対して、前記放電加工用機構部を遠隔で分離及び再取付け可能な構成としたものである。
【００１４】
（４）上記（３）において、好ましくは、前記把持固定機構部は、前記放電加工用機構部に代えて、放電加工による加工面を研磨する研磨用機構部、若しくは補修加工後の寸法測定用機構部を搭載可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、長尺部材の追込み加工において、連続的で均一な加工面が得られるものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図１〜図８を用いて、本発明の一実施形態による棒形状長尺部材の加工装置の構成及び動作について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による棒形状長尺部材の加工装置を用いる原子炉内構造物の保全技術工事の作業環境について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による棒形状長尺部材の加工装置を用いる原子炉内構造物の保全技術工事の作業環境の説明図である。
【００１７】
原子炉内構造物１の保全技術を推進するにあたり、原子炉内構造物１は高放射線量および高放射能濃度を有しており、人が接近して作業をすることが不可能である。そのため、その作業環境は、原子炉２とその上部に構成される原子炉ウェル３の内部に純水を満水にはり、原子炉内構造物１からの放射線や放射性物質をさえぎり、その上部から作業台車４を用い水深約２５ｍ下の対象物をねらった遠隔・水中作業が要求される。
【００１８】
原子炉内構造物１の保全技術の中で、既設の構造物の傷め除去または他構造物との干渉回避などの目的で補修加工は、原子炉内構造物１の多種多様な部位に亘るが、そのひとつに棒形状長尺部材７がある。この棒形状長尺部材７に対し、追込み装置１０を用いて、放射線環境下における遠隔・水中作業を行う。追込み装置１０の詳細構成については、図３以降を用いて説明する。
【００１９】
次に、図２を用いて、本実施形態による棒形状長尺部材の加工装置による追込み加工の概念について説明する。
図２は、本発明の一実施形態による棒形状長尺部材の加工装置による追込み加工の概念の説明図である。
【００２０】
本実施形態では、棒形状長尺部材７の長手方向と直行する向きに配置された円柱状の放電加工用電極９を回転させながら、棒形状長尺部材７の半径方向（矢印Ｌ１方向）に規定の深さの追込み加工を行う。半径方向の追込み加工後、放電加工用電極９の追込み加工深さを維持した状態で、放電加工用電極９を棒形状長尺部材７の長手方向（矢印Ｌ２方向）の加工に移行する。
【００２１】
これにより、長手方向の加工範囲を分割する必要がないため、放電加工用電極の繋ぎ目が発生せず、連続的で均一な加工面の形成が可能となる。
【００２２】
次に、図３を用いて、本実施形態による棒形状長尺部材の加工装置である追込み装置１０の全体構成について説明する。
図３は、本発明の一実施形態による棒形状長尺部材の加工装置である追込み装置の全体構成図である。図３（Ａ）は左側面図であり、図３（Ｂ）は正面図である。
【００２３】
棒形状長尺部材７用の追込み装置１０は、加工対象の棒形状長尺部材７を把持する把持固定機構ＡＡ１，ＡＡ２と、放電加工用電極２４を連続的に回転する回転機構ＢＢと、加工対象の棒形状長尺部材７に対して径方向の駆動軸である前後軸（ＬＭガイド２１）に沿って回転機構ＢＢを駆動する径方向駆動機構ＣＣと、棒形状長尺部材７に対して軸方向の駆動軸である上下軸（ＬＭガイド１８）に沿って回転機構ＢＢを駆動する軸方向駆動機構ＤＤとを有する。
【００２４】
次に、図４を用いて、本実施形態による追込み装置の把持固定機構ＡＡ１，ＡＡ２の構成について説明する。なお、図３に示した把持固定機構ＡＡ１，ＡＡ２は、同一構成を有するため、ここでは、把持固定機構ＡＡとして説明する。
図４は、本発明の一実施形態による追込み装置の把持固定機構の正面図である。なお、図３と同一符号は、同一部分を示している。
【００２５】
図３に示した追込み装置１０は、加工対象の棒形状長尺部材７に対し、自身の姿勢が平行になるよう設定される必要がある。そのため、把持固定機構ＡＡは、先端にＶ字型のパッドを有する固定クランプ１３と、同じく先端にＶ字型のパッドを有するシリンダ駆動の可動クランプ１４とにより構成される。さらに、エアまたは水を駆動源とするシリンダ１５を備え、シリンダ１５の推力により、加工対象の棒形状長尺部材７を固定クランプ１３および可動クランプ１４で把持固定する。
【００２６】
この構造により、加工対象の棒形状長尺部材７の外周に、固定クランプ１３先端のＶ字型の面が接するように把持固定できるため、追込み装置１０の位置を、棒形状長尺部材７の軸心に対し相対的に合せることが可能である。
【００２７】
また、棒形状長尺部材７の径にばらつきがある場合でも、クランプの先端がＶ字型になっているため、必ず接触点が３点以上になる様、把持することが可能であり、追込み装置１０を棒形状長尺部材７に剛に固定できる。
【００２８】
把持固定機構ＡＡで、棒形状長尺部材７の長手方向の加工範囲を挟む２点を把持固定することにより、棒形状長尺部材７の軸に対し、追込み装置１０を平行かつ安定的に設定することが可能である。
【００２９】
次に、図５を用いて、本実施形態による追込み装置の回転機構ＢＢと径方向駆動機構ＣＣの構成について説明する。
図５は、本発明の一実施形態による追込み装置の回転機構と径方向駆動機構の構成図である。図５（Ａ）は平面図であり、図５（Ｂ）は側面図である。なお、図３と同一符号は、同一部分を示している。
【００３０】
最初に、追込み装置１０の回転機構ＢＢの構成について説明する。
【００３１】
本実施形態における放電加工方式は、消耗のばらつきによる加工面への影響を低減でき、かつ、放電加工の効率が良い回転式とし、これにより放電加工用電極２４は円柱形状とする。
【００３２】
このとき、放電加工用電極２４の径は消耗量や、次ステップでの磨きに配慮すると、放電加工用電極２４の径は大きい方が良いが、実際には寸法上の取合いや、放電加工用電極２４の偏芯による振れと、装置剛性の兼合いを加味し、適正な径を決定する。
【００３３】
放電加工用電極２４の回転機構ＢＢは、駆動源であるモータ２２と、タイミングベルト２５と、プーリー２３と、プーリー２６とから構成される。モータ２２からの動力は、プーリー２６，タイミングベルト２５，プーリー２３により、放電加工用電極２４に伝達され、放電加工用電極２４を連続的に回転させる。
【００３４】
放電加工用電極２４の回転は、加工対象の棒形状長尺部材７の径方向および軸方向の二軸に直交する軸に対して、平行な軸の回りの回転である。放電加工用電極２４の回転駆動により、放電加工用電極２４の外周面が均一に放電し消耗するので、均一な加工面を形成することが可能である。
【００３５】
また、放電加工用電極２４の回転により生じる水の流れで、放電加工用電極２４と加工対象の棒形状長尺部材７の加工面間に発生する放電加工の二次生成物を排除することにより、加工効率を上げるとともに、放電加工用電極２４の消耗を低減することができる。
【００３６】
放電加工用電極２４への給電は、放電加工用電極２４と電気的に通な機構部にケーブルを接続し行う。
【００３７】
放電加工用電極２４、および放電加工用電極２４と電気的に通な機構部は、絶縁体２７およびタイミングベルト２５により、追込み装置１０の他の構造部と絶縁され、放電加工用電極２４への給電が追込み装置１０本体に導通することのない構造とする。
【００３８】
次に、追込み装置１０の径方向駆動機構ＣＣの構成について説明する。
【００３９】
追込み装置１０の径方向駆動機構ＣＣは、棒形状長尺部材７径方向の加工をするための駆動機構である。径方向駆動機構ＣＣは、駆動源であるモータ１９と、ボールネジ２０と、ＬＭガイド２１とにより構成される。径方向駆動機構ＣＣは、放電加工用電極２４の回転機構ＢＢを、棒形状長尺部材７の径方向に動作させる。
【００４０】
追込み装置１０の径方向駆動機構ＣＣにおける位置制御は、前述の把持固定機構ＡＡの機能により棒形状長尺部材７の芯を相対的な基準とするため、正確な追込み深さでの棒形状長尺部材７径方向の加工が可能である。
【００４１】
次に、図６を用いて、本実施形態による追込み装置の軸方向駆動機構ＤＤの構成について説明する。
図６は、本発明の一実施形態による追込み装置の軸方向駆動機構の構成図である。図６（Ａ）は左側面図であり、図６（Ｂ）は正面図である。なお、図３と同一符号は、同一部分を示している。
【００４２】
追込み装置１０の軸方向駆動機構ＤＤは、棒形状長尺部材７の軸方向の加工をするための駆動機構である。軸方向駆動機構ＤＤは、駆動源であるモータ１６と、ボールネジ１７と、ＬＭガイド１８とにより構成される。軸方向駆動機構ＤＤは、放電加工用電極２４の回転機構ＢＢを、棒形状長尺部材７の軸方向の動作を可能とする構造である。
【００４３】
追込み装置１０の軸方向駆動機構ＤＤは、前述の把持固定機構ＡＡの機能により、加工対象の棒形状長尺部材７の軸と平行な配置にあるため、棒形状長尺部材７の径方向の加工を、棒形状長尺部材７の軸方向に一定の深さで継続することが可能である。
【００４４】
図５及び図６にて説明した追込み装置１０の径方向駆動機構ＣＣ及び軸方向駆動機構ＤＤにより、図２にて説明したように、最初に加工対象の棒形状長尺部材７径方向を加工軸とした追込み加工を行い、次に、径方向の追込み深さを維持したまま、加工軸を棒形状長尺部材７の軸方向に切り替え、棒形状長尺部材７径方向の加工を、棒形状長尺部材７の軸方向に継続することで、連続的な加工面を形成することが可能である。
【００４５】
次に、図３に戻り、図４〜図６にて説明した機構を用い、連続的かつ均一な加工面の形成が可能である加工方向について説明する。
【００４６】
まず、把持固定機構ＡＡにより、加工対象の棒形状長尺部材７を把持し、追込み装置１０を棒形状長尺部材７の軸に対し平行に固定し、加工の基準だしを行う。
【００４７】
次に、放電加工用電極２４を回転駆動により連続的に回転させ、前後軸を加工軸とし、棒形状長尺部材７径方向の追込み加工を行う。
【００４８】
棒形状長尺部材７径方向の追込み加工を所定の深さまで実施した後、前後軸の加工位置を保持したまま、加工軸を上下軸に切り替え、棒形状長尺部材７の軸方向に径方向の追込みを継続する。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態によれば、上述の様な加工方法および加工装置により、棒形状長尺部材７の長手方向の追込み補修を遠隔・水中で施工する場合においても、段差のない連続的かつ均一な加工面を形成することが可能である。
【００５０】
また、把持固定機構ＡＡの機能により、装置の設定と同時に加工基準の位置だしが可能であり、放電加工用電極２４の回転機構ＢＢの機能により、放電加工用電極２４の消耗を抑え放電加工用電極２４の交換、再設定の回数を最小限にすることが可能であるため作業の一部に簡略化を図れる。従って、ヒューマンエラーの低減や、工程の短縮が行える。
【００５１】
次に、図５及び図６を用いて、本実施形態による追込み装置において、装置設備を加工対象の棒形状長尺部材７に把持固定する機構部と、放電加工用電極２４を搭載した放電加工用の機構部とに装置設備の機能を分割し、各々を個別に遠隔で分離および再取付け可能な構造について説明する。
【００５２】
図６は、受け台１１の構成を示している。受け台１１は、前述の装置設備を加工対象の棒形状長尺部材７に把持固定する機構部であり、把持固定機構ＡＡと、上下軸（ＬＭガイド１８）と、この上下軸の駆動により上下昇降するテーブル２８とを有する。
【００５３】
受け台１１は、加工対象の棒形状長尺部材７に対し、自身の姿勢が平行になるよう設定される必要がある。そのため、把持固定機構ＡＡは、図４にて説明した構成を有しており、棒形状長尺部材７の長手方向の加工範囲を挟む２点を把持固定することにより、棒形状長尺部材７の軸に対し、受け台１１を平行かつ安定的に設定することが可能である。
【００５４】
図５は、ＥＤＭ（Electrical Discharge Machining：放電加工）アクチュエータ１２の構成例を示している。
【００５５】
ＥＤＭアクチュエータ１２は、放電加工用電極２４を搭載した放電加工用の機構部であり、放電加工用電極２４の回転機構ＢＢと前後軸（ＬＭガイド２１）を有する。
【００５６】
ＥＤＭアクチュエータ１２の前後軸は、棒形状長尺部材７径方向の加工をするための駆動機構であり、放電加工用電極２４の棒形状長尺部材７の径方向の動作を可能とする構造である。ＥＤＭアクチュエータ１２の前後軸における位置制御は、前述した受け台１１の把持固定機構ＡＡの機能により棒形状長尺部材７の芯を相対的な基準とするため、棒形状長尺部材７の径方向の加工を正確な追込み深さで可能である。
【００５７】
受け台１１およびＥＤＭアクチュエータ１２は、前述の追込み装置１０が有する機能に加え、遠隔での組合せを行うための着脱機構を有する。
【００５８】
受け台１１は、ガイドピン３０と、ＥＤＭアクチュエータ１２を固定するためのボルト穴２９とを有する。ＥＤＭアクチュエータ１２は、ガイドピン挿入穴３２と、遠隔ボルトヘッド３１とを有する。
【００５９】
ＥＤＭアクチュエータ１２のガイドピン挿入穴３２は、これに受け台のガイドピン３０を挿入することでＥＤＭアクチュエータ１２を位置決めするものである。
【００６０】
ＥＤＭアクチュエータ１２の遠隔ボルトヘッド３１は、図１に示したように、これと取合うためのソケットポール６と、これを気中に配置された作業台車４まで延長するための操作ポール５とを用いて、手動で回転させることで、ボルトを締め、または緩めて、遠隔での取付け、または取外し操作が可能である。すなわち、操作ポール５を操作して、ソケットポール６を回転させると、ボルトヘッド３１が回転する。ボルトヘッド３１が回転すると、ボルトの先端が図示の下方向に突出し、穴２９にねじ止めされる。また、ボルトヘッド３１を逆に回転させると、穴２９からボルトヘッド３１が解離される。
【００６１】
これにより、放電加工用電極２４の消耗時の放電加工用電極２４の交換や、放電加工用電極２４の回転機構ＢＢ、前後軸の故障に伴う、装置の回収、および再投入が、ＥＤＭアクチュエータ１２の着脱だけで対応可能であり、受け台１１を再設定する必要がないため、加工基準を変更することなく作業を継続できる。
【００６２】
また、あらかじめ放電加工用電極２４を組付けたＥＤＭアクチュエータ１２を複数台準備し、放電加工用電極２４交換の際にＥＤＭアクチュエータ１２ごと交換することで、更なる作業の時間短縮を図ることも可能である。
【００６３】
このように、追込み装置１０の機能を、受け台１１とＥＤＭアクチュエータ１２に分割することで、作業の簡略化と作業時間の短縮を図ることができ、ヒューマンエラーの低減や、工程を短縮することができる。
【００６４】
次に、図７を用いて、本実施形態による追込み装置に用いる研磨用アクチュエータの構成について説明する。
図７は、本発明の一実施形態による追込み装置に用いる研磨用アクチュエータの構成図である。図７（Ａ）は平面図であり、図７（Ｂ）は側面図である。
【００６５】
図５に示したＥＤＭアクチュエータ１２の替りに、図７に示す、研磨作業の装置設備である研磨用アクチュエータＥＥを受け台１１上に設定することで、ＥＤＭアクチュエータ１２と同一の基準で研磨ができ、研磨面の位置決め精度の向上及び位置決め作業の効率化が図れる。
【００６６】
研磨用アクチュエータＥＥは、図５に示したＥＤＭアクチュエータ１２と同じ遠隔での着脱機構を有し、ガイドピン挿入穴３４と、遠隔ボルトヘッド３５により構成される。
【００６７】
研磨用アクチュエータＥＥに搭載したブラシ３６を交換する場合、研磨用アクチュエータＥＥを一旦取外し、ブラシ３６の交換後に再取り付けしても先の研磨面と同一の基準で研磨が継続可能である。
【００６８】
研磨は、ブラシ３６の毛の先端を放電加工面に押し付け、これを追込み加工の軸周りに回転させて行う。従って、研磨用アクチュエータＥＥは、研磨のためのブラシ３６と、ブラシ３６を回転駆動するためのブラシ回転軸３７と、ブラシを放電加工面に押し付けるための前後軸３８とを有する。
【００６９】
ブラシ回転軸３７は、モータ３９を駆動源とし、これをプーリー４０とタイミングベルト４２、プーリー４１で連結し、ブラシ３６を連続的に回転可能な構造である。ブラシ回転軸３７の先端は、雄ネジになっており、ブラシ３６をブラシ回転軸３７の先端に取り付けて、これをナットで固定する構造であり、ブラシ３６の交換作業が容易に可能である。
【００７０】
前後軸３８は、エアまたは水を駆動源とするシリンダ４３の推力により、ブラシ３６を放電加工の面に押し付ける構造であり、シリンダ４３とＬＭガイド４４により構成される。ブラシ３６の加工面への押付け力は、エアまたは水の駆動源の圧力を可変することで調整が可能であり、これにより研磨面の仕上がり具合を調整することが可能である。
【００７１】
研磨は、ブラシ３６を回転させて行うため、回転中心に研磨できない箇所が生じる。このため、受け台１１の上下軸を駆動させることで回転中心を上下方向にずらすことができ、放電加工面全体の研磨が可能である。
【００７２】
次に、図８を用いて、本実施形態による追込み装置に用いる寸法測定用アクチュエータの構成について説明する。
図８は、本発明の一実施形態による追込み装置に用いる寸法測定用アクチュエータの構成図である。図８（Ａ）は平面図であり、図８（Ｂ）は側面図である。
【００７３】
図５に示したＥＤＭアクチュエータ１２の替りに、図８に示す、寸法測定用アクチュエータＦＦを受け台１１上に設定することで、ＥＤＭアクチュエータ１２及び研磨用アクチュエータＥＥと同一の基準で寸法測定ができ、寸法測定の精度向上が可能である。
【００７４】
寸法測定用アクチュエータＦＦは、図５に示したＥＤＭアクチュエータ１２と同じ遠隔での着脱機構を有し、ガイドピン挿入穴４６と、遠隔ボルトヘッド４７により構成される。
【００７５】
寸法測定は、対象の部材を把持することで、把持前後での寸法差から求める。そのため、寸法測定用アクチュエータＦＦは、対象物を把持するための把持固定機構５９と、把持固定機構５９を対象物に接近及び位置調整するための前後軸６０と左右軸６１の駆動機構を有する。
【００７６】
把持固定機構５９は、対象物の把持及び寸法測定基準となる把持部材４８と、エアまたは水を駆動源とするシリンダ４９と、シリンダ４９が可動した寸法を読み取るためのメジャー５０とにより構成される。把持部材４８の先端は、位置決め及び寸法測定の基準出しのために対象物と２点で接触する様にＬ字型の形状になっている。メジャー５０は、シリンダ４９の駆動に対して固定側に取り付けられており、シリンダ４９の可動側に指針５１を取り付ける。メジャー５０と指針５１の位置関係を水中カメラで読み取ることにより、シリンダ４９の可動位置が測定できる。
【００７７】
これにより、シリンダ４９を収縮させた時の把持部材４８とシリンダ４９の開口寸法と、このときのメジャー５０読み値の関係を事前に把握することで、対象物を把持した時のメジャー５０の読み値から、対象物の寸法が求められる。また、補修加工による加工寸法が必要な場合は、加工前及び加工後に寸法を測定することで、加工前後での寸法差から加工量を求めることが可能である。
【００７８】
次に、把持固定機構５９を対象物に接近及び位置調整するための前後軸６０と左右軸６１について説明する。前後軸６０と左右軸６１は、直行する軸配置になっており、それぞれ対象物の径方向に把持固定機構５９を駆動可能な軸である。前後軸６０の駆動機構は、遠隔ボルトヘッド６２を操作ポール５とソケットポール６を用いて遠隔手動で回転させることにより、歯車５２と台形ネジ５３及びＬＭガイド５４を介して把持固定機構ＡＡ５９を駆動する。左右軸６１も前後軸６０と同じ機構であり、遠隔ボルトヘッド５５を遠隔手動で回転させることで歯車５６と台形ネジ５７及びＬＭガイド５８を介して把持固定機構５９を駆動する。
【００７９】
なお、上述の説明では、前後軸６０および左右軸６１の駆動源を手動にしているが、電動モータなどの他の駆動源を用いてもよいものである。
【００８０】
以上、ＥＤＭアクチュエータ１２の替わりに、受け台１１上に研磨用アクチュエータＥＥ及び寸法測定用アクチュエータＦＦを搭載することで、放電加工による追込み加工と加工面の研磨及び寸法測定の一連の作業が、高い位置決め精度で、かつ効率的な作業で実施が可能である。
【００８１】
以上説明したように、本実施形態によれば、長尺部材の追込み加工において、連続的で均一な加工面が得られる。
【００８２】
そのため、原子炉内構造物の補修技術向上に貢献でき、これにより適用範囲の拡大が期待でき、しいては原子力発電プラントの長寿命化に寄与できる。
【００８３】
また、不連続面が発生しないため、加工面の連続化を目的とした追加加工のステップが不要になるため作業の効率化が可能になり、定期検査期間の短縮に貢献でき、原子力発電プラントの発電効率の向上に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の一実施形態による棒形状長尺部材の加工装置を用いる原子炉内構造物の保全技術工事の作業環境の説明図である。
【図２】本発明の一実施形態による棒形状長尺部材の加工装置による追込み加工の概念の説明図である。
【図３】本発明の一実施形態による棒形状長尺部材の加工装置である追込み装置の全体構成図である。
【図４】本発明の一実施形態による追込み装置の把持固定機構の正面図である。
【図５】本発明の一実施形態による追込み装置の回転機構と径方向駆動機構の構成図である。
【図６】本発明の一実施形態による追込み装置の軸方向駆動機構の構成図である。
【図７】本発明の一実施形態による追込み装置に用いる研磨用アクチュエータの構成図である。
【図８】本発明の一実施形態による追込み装置に用いる寸法測定用アクチュエータの構成図である。
【符号の説明】
【００８５】
１…原子炉内構造物
２…原子炉
３…原子炉ウェル
４…作業台車
５…操作ポール
６…ソケットポール
７…棒形状長尺部材
９…放電加工用電極
１０…追込み装置
１１…受け台
１２…ＥＤＭアクチュエータ
１３…固定クランプ
１４…可動クランプ
１５，４３，４９…シリンダ
１６，１９，２２，３９…モータ
１７，２０…ボールネジ
１８，２１，４４，５４，５８…ＬＭガイド
２３，２６，４０，４１…プーリー
２４…放電加工用電極
２５…タイミングベルト
２７…絶縁体
２８…テーブル
２９…ボルト穴
３０…ガイドピン
３１，３５，４７，５５，６２…遠隔ボルトヘッド
３２，４６…ガイドピン挿入穴
３４…ガイドピン挿入穴
３６…ブラシ
３７…ブラシ旋回軸
３８，６０…前後軸
４２…タイミングベルト
４８…把持部材
５０…メジャー
５１…指針
５２，５６…歯車
５３，５７…台形ネジ
５９…把持固定機構
６１…左右軸
ＡＡ…把持固定機構
ＢＢ…回転機構
ＣＣ…径方向駆動機構
ＤＤ…軸方向駆動機構
ＥＥ…研磨用アクチュエータ
ＦＦ…寸法測定用アクチュエータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、棒形状長尺部材の加工方法及び装置に係り、特に、原子力発電プラントにおける原子炉内構造物の保全に必要な遠隔・水中下での原子炉内構造物の内、棒形状長尺部材に対して追込み加工するに好適な棒形状長尺部材の加工方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、既設の原子力発電プラントでは、安全運転の維持・継続及び将来的なプラント運転の長寿命化をにらみ、特に原子炉内の構造物を中心に材料対策および構造物の強度等の健全化を念頭に大型の予防保全あるいは事後保全技術が多数適用され、その工事が急速に推進されている。
【０００３】
原子炉内構造物の保全技術を推進するにあたり、原子炉内構造物は高放射線量および高放射能濃度を有しており、人が接近して作業をすることが不可能なため、その作業環境は、原子炉とその上部に構成される原子炉ウェル内に純水を満水にはり、原子炉内構造物からの放射線や放射性物質をさえぎり、その上部から水面下の対象物をねらった高度な遠隔・水中作業が要求される。
【０００４】
遠隔・水中作業の一例として、長尺配管に対して、遠隔により、水中放電加工により切断作業を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１７５４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
原子炉内構造物の保全技術としては、特許文献１記載の配管の切断の他にも、既設の構造物の傷め除去または他構造物との干渉回避などの目的で、棒形状長尺部材に対して、棒の外周から棒の中心方向に対する加工(追込み加工)がある。
【０００７】
棒形状長尺部材に対する追込み加工方法として、放電加工を用いて平板状の放電加工用電極を棒の半径方向に動作させて加工する方法が考えられる。
【０００８】
この時、棒形状長尺部材の長手方向に対する加工範囲が放電加工用電極より小さい場合は、一度の追込み加工でその範囲を包括できるが、棒形状長尺部材の追込み加工範囲が放電加工用電極の寸法より長い場合は、棒形状長尺部材の長手方向の加工を分割して追込み加工を複数回繰返す必要がある。棒形状長尺部材の追込み加工範囲が放電加工用電極の寸法より長い場合の例としては、原子炉内に他の構造物を追加することにより、既存の長尺部材が干渉する場合がある。この場合には、追加される他の構造物に対して、既存の長尺部材が干渉することを回避するため、両者の干渉位置よりも下方における、既存の長尺部材に対する追込み加工が必要となる。また、既存の長尺部材に下方に複数箇所の傷等が発見された場合には、その複数箇所に対して追込み加工する場合も、棒形状長尺部材の追込み加工範囲が放電加工用電極の寸法より長くなる。
【０００９】
このような場合に、長手方向の加工を分割して複数回繰返すと、先の追込み加工と次の追込み加工の繋ぎ目において不連続な面が発生する。これは、先の加工と次の加工の追込み量の僅かな差や放電加工用電極の消耗具合のバラツキなどの要因で発生するため、この不連続面の解消が困難である。加工面における不連続な面は、追込み加工後の研磨作業において、その段差部の研磨が不可能となるとともに、その段差部に過度な応力が集中すると、新たな傷等が生じる恐れもある。
【００１０】
本発明の目的は、長尺部材の追込み加工において、連続的で均一な加工面が得られる棒形状長尺部材の加工方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、原子炉内構造物の棒形状長尺部材を、水中遠隔で放電加工により追込み加工する棒形状長尺部材の加工方法であって、加工対象の前記棒形状長尺部材に装置設備を把持固定することで追込み加工の基準とし、円柱形状の放電加工用電極を回転駆動させた状態で、前記棒形状長尺部材の径方向の加工を実施し、その後、前記放電加工用電極により、径方向の加工を軸方向に連続的に継続するようにしたものである。
かかる方法により、長尺部材の追込み加工において、連続的で均一な加工面が得られるものとなる。
【００１２】
（２）また、上記目的を達成するために、本発明は、原子炉内構造物の棒形状長尺部材を、水中遠隔で放電加工により追込み加工する棒形状長尺部材の加工装置であって、加工対象の前記棒形状長尺部材に装置設備を把持固定することで追込み加工の基準にするための把持固定機構と、円柱形状の放電加工用電極を連続的に回転駆動させるための回転機構と、前記棒形状長尺部材の径方向に、前記回転機構により前記円柱形状の放電加工用電極を回転駆動させた状態で、前記回転機構を径方向に移動する径方向駆動機構と、前記放電加工用電極により、径方向の加工を軸方向に連続的に継続すべく、前記回転機構を前記棒形状長尺部材の軸方向に移動する軸方向駆動機構とを備えるようにしたものである。
かかる構成により、長尺部材の追込み加工において、連続的で均一な加工面が得られるものとなる。
【００１３】
（３）上記（２）において、好ましくは、加工対象の前記棒形状長尺部材に装置設備を把持固定する把持固定機構部と放電加工用電極を搭載した放電加工用機構部に機能を分割し、前記把持固定機構部に対して、前記放電加工用機構部を遠隔で分離及び再取付け可能な構成としたものである。
【００１４】
（４）上記（３）において、好ましくは、前記把持固定機構部は、前記放電加工用機構部に代えて、放電加工による加工面を研磨する研磨用機構部、若しくは補修加工後の寸法測定用機構部を搭載可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、長尺部材の追込み加工において、連続的で均一な加工面が得られるものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図１〜図８を用いて、本発明の一実施形態による棒形状長尺部材の加工装置の構成及び動作について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による棒形状長尺部材の加工装置を用いる原子炉内構造物の保全技術工事の作業環境について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による棒形状長尺部材の加工装置を用いる原子炉内構造物の保全技術工事の作業環境の説明図である。
【００１７】
原子炉内構造物１の保全技術を推進するにあたり、原子炉内構造物１は高放射線量および高放射能濃度を有しており、人が接近して作業をすることが不可能である。そのため、その作業環境は、原子炉２とその上部に構成される原子炉ウェル３の内部に純水を満水にはり、原子炉内構造物１からの放射線や放射性物質をさえぎり、その上部から作業台車４を用い水深約２５ｍ下の対象物をねらった遠隔・水中作業が要求される。
【００１８】
原子炉内構造物１の保全技術の中で、既設の構造物の傷め除去または他構造物との干渉回避などの目的で補修加工は、原子炉内構造物１の多種多様な部位に亘るが、そのひとつに棒形状長尺部材７がある。この棒形状長尺部材７に対し、追込み装置１０を用いて、放射線環境下における遠隔・水中作業を行う。追込み装置１０の詳細構成については、図３以降を用いて説明する。
【００１９】
次に、図２を用いて、本実施形態による棒形状長尺部材の加工装置による追込み加工の概念について説明する。
図２は、本発明の一実施形態による棒形状長尺部材の加工装置による追込み加工の概念の説明図である。
【００２０】
本実施形態では、棒形状長尺部材７の長手方向と直行する向きに配置された円柱状の放電加工用電極９を回転させながら、棒形状長尺部材７の半径方向（矢印Ｌ１方向）に規定の深さの追込み加工を行う。半径方向の追込み加工後、放電加工用電極９の追込み加工深さを維持した状態で、放電加工用電極９を棒形状長尺部材７の長手方向（矢印Ｌ２方向）の加工に移行する。
【００２１】
これにより、長手方向の加工範囲を分割する必要がないため、放電加工用電極の繋ぎ目が発生せず、連続的で均一な加工面の形成が可能となる。
【００２２】
次に、図３を用いて、本実施形態による棒形状長尺部材の加工装置である追込み装置１０の全体構成について説明する。
図３は、本発明の一実施形態による棒形状長尺部材の加工装置である追込み装置の全体構成図である。図３（Ａ）は左側面図であり、図３（Ｂ）は正面図である。
【００２３】
棒形状長尺部材７用の追込み装置１０は、加工対象の棒形状長尺部材７を把持する把持固定機構ＡＡ１，ＡＡ２と、放電加工用電極２４を連続的に回転する回転機構ＢＢと、加工対象の棒形状長尺部材７に対して径方向の駆動軸である前後軸（ＬＭガイド２１）に沿って回転機構ＢＢを駆動する径方向駆動機構ＣＣと、棒形状長尺部材７に対して軸方向の駆動軸である上下軸（ＬＭガイド１８）に沿って回転機構ＢＢを駆動する軸方向駆動機構ＤＤとを有する。
【００２４】
次に、図４を用いて、本実施形態による追込み装置の把持固定機構ＡＡ１，ＡＡ２の構成について説明する。なお、図３に示した把持固定機構ＡＡ１，ＡＡ２は、同一構成を有するため、ここでは、把持固定機構ＡＡとして説明する。
図４は、本発明の一実施形態による追込み装置の把持固定機構の正面図である。なお、図３と同一符号は、同一部分を示している。
【００２５】
図３に示した追込み装置１０は、加工対象の棒形状長尺部材７に対し、自身の姿勢が平行になるよう設定される必要がある。そのため、把持固定機構ＡＡは、先端にＶ字型のパッドを有する固定クランプ１３と、同じく先端にＶ字型のパッドを有するシリンダ駆動の可動クランプ１４とにより構成される。さらに、エアまたは水を駆動源とするシリンダ１５を備え、シリンダ１５の推力により、加工対象の棒形状長尺部材７を固定クランプ１３および可動クランプ１４で把持固定する。
【００２６】
この構造により、加工対象の棒形状長尺部材７の外周に、固定クランプ１３先端のＶ字型の面が接するように把持固定できるため、追込み装置１０の位置を、棒形状長尺部材７の軸心に対し相対的に合せることが可能である。
【００２７】
また、棒形状長尺部材７の径にばらつきがある場合でも、クランプの先端がＶ字型になっているため、必ず接触点が３点以上になる様、把持することが可能であり、追込み装置１０を棒形状長尺部材７に剛に固定できる。
【００２８】
把持固定機構ＡＡで、棒形状長尺部材７の長手方向の加工範囲を挟む２点を把持固定することにより、棒形状長尺部材７の軸に対し、追込み装置１０を平行かつ安定的に設定することが可能である。
【００２９】
次に、図５を用いて、本実施形態による追込み装置の回転機構ＢＢと径方向駆動機構ＣＣの構成について説明する。
図５は、本発明の一実施形態による追込み装置の回転機構と径方向駆動機構の構成図である。図５（Ａ）は平面図であり、図５（Ｂ）は側面図である。なお、図３と同一符号は、同一部分を示している。
【００３０】
最初に、追込み装置１０の回転機構ＢＢの構成について説明する。
【００３１】
本実施形態における放電加工方式は、消耗のばらつきによる加工面への影響を低減でき、かつ、放電加工の効率が良い回転式とし、これにより放電加工用電極２４は円柱形状とする。
【００３２】
このとき、放電加工用電極２４の径は消耗量や、次ステップでの磨きに配慮すると、放電加工用電極２４の径は大きい方が良いが、実際には寸法上の取合いや、放電加工用電極２４の偏芯による振れと、装置剛性の兼合いを加味し、適正な径を決定する。
【００３３】
放電加工用電極２４の回転機構ＢＢは、駆動源であるモータ２２と、タイミングベルト２５と、プーリー２３と、プーリー２６とから構成される。モータ２２からの動力は、プーリー２６，タイミングベルト２５，プーリー２３により、放電加工用電極２４に伝達され、放電加工用電極２４を連続的に回転させる。
【００３４】
放電加工用電極２４の回転は、加工対象の棒形状長尺部材７の径方向および軸方向の二軸に直交する軸に対して、平行な軸の回りの回転である。放電加工用電極２４の回転駆動により、放電加工用電極２４の外周面が均一に放電し消耗するので、均一な加工面を形成することが可能である。
【００３５】
また、放電加工用電極２４の回転により生じる水の流れで、放電加工用電極２４と加工対象の棒形状長尺部材７の加工面間に発生する放電加工の二次生成物を排除することにより、加工効率を上げるとともに、放電加工用電極２４の消耗を低減することができる。
【００３６】
放電加工用電極２４への給電は、放電加工用電極２４と電気的に通な機構部にケーブルを接続し行う。
【００３７】
放電加工用電極２４、および放電加工用電極２４と電気的に通な機構部は、絶縁体２７およびタイミングベルト２５により、追込み装置１０の他の構造部と絶縁され、放電加工用電極２４への給電が追込み装置１０本体に導通することのない構造とする。
【００３８】
次に、追込み装置１０の径方向駆動機構ＣＣの構成について説明する。
【００３９】
追込み装置１０の径方向駆動機構ＣＣは、棒形状長尺部材７径方向の加工をするための駆動機構である。径方向駆動機構ＣＣは、駆動源であるモータ１９と、ボールネジ２０と、ＬＭガイド２１とにより構成される。径方向駆動機構ＣＣは、放電加工用電極２４の回転機構ＢＢを、棒形状長尺部材７の径方向に動作させる。
【００４０】
追込み装置１０の径方向駆動機構ＣＣにおける位置制御は、前述の把持固定機構ＡＡの機能により棒形状長尺部材７の芯を相対的な基準とするため、正確な追込み深さでの棒形状長尺部材７径方向の加工が可能である。
【００４１】
次に、図６を用いて、本実施形態による追込み装置の軸方向駆動機構ＤＤの構成について説明する。
図６は、本発明の一実施形態による追込み装置の軸方向駆動機構の構成図である。図６（Ａ）は左側面図であり、図６（Ｂ）は正面図である。なお、図３と同一符号は、同一部分を示している。
【００４２】
追込み装置１０の軸方向駆動機構ＤＤは、棒形状長尺部材７の軸方向の加工をするための駆動機構である。軸方向駆動機構ＤＤは、駆動源であるモータ１６と、ボールネジ１７と、ＬＭガイド１８とにより構成される。軸方向駆動機構ＤＤは、放電加工用電極２４の回転機構ＢＢを、棒形状長尺部材７の軸方向の動作を可能とする構造である。
【００４３】
追込み装置１０の軸方向駆動機構ＤＤは、前述の把持固定機構ＡＡの機能により、加工対象の棒形状長尺部材７の軸と平行な配置にあるため、棒形状長尺部材７の径方向の加工を、棒形状長尺部材７の軸方向に一定の深さで継続することが可能である。
【００４４】
図５及び図６にて説明した追込み装置１０の径方向駆動機構ＣＣ及び軸方向駆動機構ＤＤにより、図２にて説明したように、最初に加工対象の棒形状長尺部材７径方向を加工軸とした追込み加工を行い、次に、径方向の追込み深さを維持したまま、加工軸を棒形状長尺部材７の軸方向に切り替え、棒形状長尺部材７径方向の加工を、棒形状長尺部材７の軸方向に継続することで、連続的な加工面を形成することが可能である。
【００４５】
次に、図３に戻り、図４〜図６にて説明した機構を用い、連続的かつ均一な加工面の形成が可能である加工方向について説明する。
【００４６】
まず、把持固定機構ＡＡにより、加工対象の棒形状長尺部材７を把持し、追込み装置１０を棒形状長尺部材７の軸に対し平行に固定し、加工の基準だしを行う。
【００４７】
次に、放電加工用電極２４を回転駆動により連続的に回転させ、前後軸を加工軸とし、棒形状長尺部材７径方向の追込み加工を行う。
【００４８】
棒形状長尺部材７径方向の追込み加工を所定の深さまで実施した後、前後軸の加工位置を保持したまま、加工軸を上下軸に切り替え、棒形状長尺部材７の軸方向に径方向の追込みを継続する。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態によれば、上述の様な加工方法および加工装置により、棒形状長尺部材７の長手方向の追込み補修を遠隔・水中で施工する場合においても、段差のない連続的かつ均一な加工面を形成することが可能である。
【００５０】
また、把持固定機構ＡＡの機能により、装置の設定と同時に加工基準の位置だしが可能であり、放電加工用電極２４の回転機構ＢＢの機能により、放電加工用電極２４の消耗を抑え放電加工用電極２４の交換、再設定の回数を最小限にすることが可能であるため作業の一部に簡略化を図れる。従って、ヒューマンエラーの低減や、工程の短縮が行える。
【００５１】
次に、図５及び図６を用いて、本実施形態による追込み装置において、装置設備を加工対象の棒形状長尺部材７に把持固定する機構部と、放電加工用電極２４を搭載した放電加工用の機構部とに装置設備の機能を分割し、各々を個別に遠隔で分離および再取付け可能な構造について説明する。
【００５２】
図６は、受け台１１の構成を示している。受け台１１は、前述の装置設備を加工対象の棒形状長尺部材７に把持固定する機構部であり、把持固定機構ＡＡと、上下軸（ＬＭガイド１８）と、この上下軸の駆動により上下昇降するテーブル２８とを有する。
【００５３】
受け台１１は、加工対象の棒形状長尺部材７に対し、自身の姿勢が平行になるよう設定される必要がある。そのため、把持固定機構ＡＡは、図４にて説明した構成を有しており、棒形状長尺部材７の長手方向の加工範囲を挟む２点を把持固定することにより、棒形状長尺部材７の軸に対し、受け台１１を平行かつ安定的に設定することが可能である。
【００５４】
図５は、ＥＤＭ（Electrical Discharge Machining：放電加工）アクチュエータ１２の構成例を示している。
【００５５】
ＥＤＭアクチュエータ１２は、放電加工用電極２４を搭載した放電加工用の機構部であり、放電加工用電極２４の回転機構ＢＢと前後軸（ＬＭガイド２１）を有する。
【００５６】
ＥＤＭアクチュエータ１２の前後軸は、棒形状長尺部材７径方向の加工をするための駆動機構であり、放電加工用電極２４の棒形状長尺部材７の径方向の動作を可能とする構造である。ＥＤＭアクチュエータ１２の前後軸における位置制御は、前述した受け台１１の把持固定機構ＡＡの機能により棒形状長尺部材７の芯を相対的な基準とするため、棒形状長尺部材７の径方向の加工を正確な追込み深さで可能である。
【００５７】
受け台１１およびＥＤＭアクチュエータ１２は、前述の追込み装置１０が有する機能に加え、遠隔での組合せを行うための着脱機構を有する。
【００５８】
受け台１１は、ガイドピン３０と、ＥＤＭアクチュエータ１２を固定するためのボルト穴２９とを有する。ＥＤＭアクチュエータ１２は、ガイドピン挿入穴３２と、遠隔ボルトヘッド３１とを有する。
【００５９】
ＥＤＭアクチュエータ１２のガイドピン挿入穴３２は、これに受け台のガイドピン３０を挿入することでＥＤＭアクチュエータ１２を位置決めするものである。
【００６０】
ＥＤＭアクチュエータ１２の遠隔ボルトヘッド３１は、図１に示したように、これと取合うためのソケットポール６と、これを気中に配置された作業台車４まで延長するための操作ポール５とを用いて、手動で回転させることで、ボルトを締め、または緩めて、遠隔での取付け、または取外し操作が可能である。すなわち、操作ポール５を操作して、ソケットポール６を回転させると、ボルトヘッド３１が回転する。ボルトヘッド３１が回転すると、ボルトの先端が図示の下方向に突出し、穴２９にねじ止めされる。また、ボルトヘッド３１を逆に回転させると、穴２９からボルトヘッド３１が解離される。
【００６１】
これにより、放電加工用電極２４の消耗時の放電加工用電極２４の交換や、放電加工用電極２４の回転機構ＢＢ、前後軸の故障に伴う、装置の回収、および再投入が、ＥＤＭアクチュエータ１２の着脱だけで対応可能であり、受け台１１を再設定する必要がないため、加工基準を変更することなく作業を継続できる。
【００６２】
また、あらかじめ放電加工用電極２４を組付けたＥＤＭアクチュエータ１２を複数台準備し、放電加工用電極２４交換の際にＥＤＭアクチュエータ１２ごと交換することで、更なる作業の時間短縮を図ることも可能である。
【００６３】
このように、追込み装置１０の機能を、受け台１１とＥＤＭアクチュエータ１２に分割することで、作業の簡略化と作業時間の短縮を図ることができ、ヒューマンエラーの低減や、工程を短縮することができる。
【００６４】
次に、図７を用いて、本実施形態による追込み装置に用いる研磨用アクチュエータの構成について説明する。
図７は、本発明の一実施形態による追込み装置に用いる研磨用アクチュエータの構成図である。図７（Ａ）は平面図であり、図７（Ｂ）は側面図である。
【００６５】
図５に示したＥＤＭアクチュエータ１２の替りに、図７に示す、研磨作業の装置設備である研磨用アクチュエータＥＥを受け台１１上に設定することで、ＥＤＭアクチュエータ１２と同一の基準で研磨ができ、研磨面の位置決め精度の向上及び位置決め作業の効率化が図れる。
【００６６】
研磨用アクチュエータＥＥは、図５に示したＥＤＭアクチュエータ１２と同じ遠隔での着脱機構を有し、ガイドピン挿入穴３４と、遠隔ボルトヘッド３５により構成される。
【００６７】
研磨用アクチュエータＥＥに搭載したブラシ３６を交換する場合、研磨用アクチュエータＥＥを一旦取外し、ブラシ３６の交換後に再取り付けしても先の研磨面と同一の基準で研磨が継続可能である。
【００６８】
研磨は、ブラシ３６の毛の先端を放電加工面に押し付け、これを追込み加工の軸周りに回転させて行う。従って、研磨用アクチュエータＥＥは、研磨のためのブラシ３６と、ブラシ３６を回転駆動するためのブラシ回転軸３７と、ブラシを放電加工面に押し付けるための前後軸３８とを有する。
【００６９】
ブラシ回転軸３７は、モータ３９を駆動源とし、これをプーリー４０とタイミングベルト４２、プーリー４１で連結し、ブラシ３６を連続的に回転可能な構造である。ブラシ回転軸３７の先端は、雄ネジになっており、ブラシ３６をブラシ回転軸３７の先端に取り付けて、これをナットで固定する構造であり、ブラシ３６の交換作業が容易に可能である。
【００７０】
前後軸３８は、エアまたは水を駆動源とするシリンダ４３の推力により、ブラシ３６を放電加工の面に押し付ける構造であり、シリンダ４３とＬＭガイド４４により構成される。ブラシ３６の加工面への押付け力は、エアまたは水の駆動源の圧力を可変することで調整が可能であり、これにより研磨面の仕上がり具合を調整することが可能である。
【００７１】
研磨は、ブラシ３６を回転させて行うため、回転中心に研磨できない箇所が生じる。このため、受け台１１の上下軸を駆動させることで回転中心を上下方向にずらすことができ、放電加工面全体の研磨が可能である。
【００７２】
次に、図８を用いて、本実施形態による追込み装置に用いる寸法測定用アクチュエータの構成について説明する。
図８は、本発明の一実施形態による追込み装置に用いる寸法測定用アクチュエータの構成図である。図８（Ａ）は平面図であり、図８（Ｂ）は側面図である。
【００７３】
図５に示したＥＤＭアクチュエータ１２の替りに、図８に示す、寸法測定用アクチュエータＦＦを受け台１１上に設定することで、ＥＤＭアクチュエータ１２及び研磨用アクチュエータＥＥと同一の基準で寸法測定ができ、寸法測定の精度向上が可能である。
【００７４】
寸法測定用アクチュエータＦＦは、図５に示したＥＤＭアクチュエータ１２と同じ遠隔での着脱機構を有し、ガイドピン挿入穴４６と、遠隔ボルトヘッド４７により構成される。
【００７５】
寸法測定は、対象の部材を把持することで、把持前後での寸法差から求める。そのため、寸法測定用アクチュエータＦＦは、対象物を把持するための把持固定機構５９と、把持固定機構５９を対象物に接近及び位置調整するための前後軸６０と左右軸６１の駆動機構を有する。
【００７６】
把持固定機構５９は、対象物の把持及び寸法測定基準となる把持部材４８と、エアまたは水を駆動源とするシリンダ４９と、シリンダ４９が可動した寸法を読み取るためのメジャー５０とにより構成される。把持部材４８の先端は、位置決め及び寸法測定の基準出しのために対象物と２点で接触する様にＬ字型の形状になっている。メジャー５０は、シリンダ４９の駆動に対して固定側に取り付けられており、シリンダ４９の可動側に指針５１を取り付ける。メジャー５０と指針５１の位置関係を水中カメラで読み取ることにより、シリンダ４９の可動位置が測定できる。
【００７７】
これにより、シリンダ４９を収縮させた時の把持部材４８とシリンダ４９の開口寸法と、このときのメジャー５０読み値の関係を事前に把握することで、対象物を把持した時のメジャー５０の読み値から、対象物の寸法が求められる。また、補修加工による加工寸法が必要な場合は、加工前及び加工後に寸法を測定することで、加工前後での寸法差から加工量を求めることが可能である。
【００７８】
次に、把持固定機構５９を対象物に接近及び位置調整するための前後軸６０と左右軸６１について説明する。前後軸６０と左右軸６１は、直行する軸配置になっており、それぞれ対象物の径方向に把持固定機構５９を駆動可能な軸である。前後軸６０の駆動機構は、遠隔ボルトヘッド６２を操作ポール５とソケットポール６を用いて遠隔手動で回転させることにより、歯車５２と台形ネジ５３及びＬＭガイド５４を介して把持固定機構ＡＡ５９を駆動する。左右軸６１も前後軸６０と同じ機構であり、遠隔ボルトヘッド５５を遠隔手動で回転させることで歯車５６と台形ネジ５７及びＬＭガイド５８を介して把持固定機構５９を駆動する。
【００７９】
なお、上述の説明では、前後軸６０および左右軸６１の駆動源を手動にしているが、電動モータなどの他の駆動源を用いてもよいものである。
【００８０】
以上、ＥＤＭアクチュエータ１２の替わりに、受け台１１上に研磨用アクチュエータＥＥ及び寸法測定用アクチュエータＦＦを搭載することで、放電加工による追込み加工と加工面の研磨及び寸法測定の一連の作業が、高い位置決め精度で、かつ効率的な作業で実施が可能である。
【００８１】
以上説明したように、本実施形態によれば、長尺部材の追込み加工において、連続的で均一な加工面が得られる。
【００８２】
そのため、原子炉内構造物の補修技術向上に貢献でき、これにより適用範囲の拡大が期待でき、しいては原子力発電プラントの長寿命化に寄与できる。
【００８３】
また、不連続面が発生しないため、加工面の連続化を目的とした追加加工のステップが不要になるため作業の効率化が可能になり、定期検査期間の短縮に貢献でき、原子力発電プラントの発電効率の向上に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の一実施形態による棒形状長尺部材の加工装置を用いる原子炉内構造物の保全技術工事の作業環境の説明図である。
【図２】本発明の一実施形態による棒形状長尺部材の加工装置による追込み加工の概念の説明図である。
【図３】本発明の一実施形態による棒形状長尺部材の加工装置である追込み装置の全体構成図である。
【図４】本発明の一実施形態による追込み装置の把持固定機構の正面図である。
【図５】本発明の一実施形態による追込み装置の回転機構と径方向駆動機構の構成図である。
【図６】本発明の一実施形態による追込み装置の軸方向駆動機構の構成図である。
【図７】本発明の一実施形態による追込み装置に用いる研磨用アクチュエータの構成図である。
【図８】本発明の一実施形態による追込み装置に用いる寸法測定用アクチュエータの構成図である。
【符号の説明】
【００８５】
１…原子炉内構造物
２…原子炉
３…原子炉ウェル
４…作業台車
５…操作ポール
６…ソケットポール
７…棒形状長尺部材
９…放電加工用電極
１０…追込み装置
１１…受け台
１２…ＥＤＭアクチュエータ
１３…固定クランプ
１４…可動クランプ
１５，４３，４９…シリンダ
１６，１９，２２，３９…モータ
１７，２０…ボールネジ
１８，２１，４４，５４，５８…ＬＭガイド
２３，２６，４０，４１…プーリー
２４…放電加工用電極
２５…タイミングベルト
２７…絶縁体
２８…テーブル
２９…ボルト穴
３０…ガイドピン
３１，３５，４７，５５，６２…遠隔ボルトヘッド
３２，４６…ガイドピン挿入穴
３４…ガイドピン挿入穴
３６…ブラシ
３７…ブラシ旋回軸
３８，６０…前後軸
４２…タイミングベルト
４８…把持部材
５０…メジャー
５１…指針
５２，５６…歯車
５３，５７…台形ネジ
５９…把持固定機構
６１…左右軸
ＡＡ…把持固定機構
ＢＢ…回転機構
ＣＣ…径方向駆動機構
ＤＤ…軸方向駆動機構
ＥＥ…研磨用アクチュエータ
ＦＦ…寸法測定用アクチュエータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉内構造物の棒形状長尺部材を、水中遠隔で放電加工により追込み加工する棒形状長尺部材の加工方法であって、
加工対象の前記棒形状長尺部材に装置設備を把持固定することで追込み加工の基準とし、
円柱形状の放電加工用電極を回転駆動させた状態で、前記棒形状長尺部材の径方向の加工を実施し、
その後、前記放電加工用電極により、径方向の加工を軸方向に連続的に継続することを特徴とする棒形状長尺部材の加工方法。
【請求項２】
原子炉内構造物の棒形状長尺部材を、水中遠隔で放電加工により追込み加工する棒形状長尺部材の加工装置であって、
加工対象の前記棒形状長尺部材に装置設備を把持固定することで追込み加工の基準にするための把持固定機構と、
円柱形状の放電加工用電極を連続的に回転駆動させるための回転機構と、
前記棒形状長尺部材の径方向に、前記回転機構により前記円柱形状の放電加工用電極を回転駆動させた状態で、前記回転機構を径方向に移動する径方向駆動機構と、
前記放電加工用電極により、径方向の加工を軸方向に連続的に継続すべく、前記回転機構を前記棒形状長尺部材の軸方向に移動する軸方向駆動機構とを備えることを特徴とする棒形状長尺部材の加工装置。
【請求項３】
請求項２記載の棒形状長尺部材の加工装置において、
加工対象の前記棒形状長尺部材に装置設備を把持固定する把持固定機構部と放電加工用電極を搭載した放電加工用機構部に機能を分割し、
前記把持固定機構部に対して、前記放電加工用機構部を遠隔で分離及び再取付け可能な構成とすることを特徴とする棒形状長尺部材の加工装置。
【請求項４】
請求項３の棒形状長尺部材の加工装置において、
前記把持固定機構部は、前記放電加工用機構部に代えて、放電加工による加工面を研磨する研磨用機構部、若しくは補修加工後の寸法測定用機構部を搭載可能であることを特徴とする棒形状長尺部材の加工装置。
【請求項１】
原子炉内構造物の棒形状長尺部材を、水中遠隔で放電加工により追込み加工する棒形状長尺部材の加工方法であって、
加工対象の前記棒形状長尺部材に装置設備を把持固定することで追込み加工の基準とし、
円柱形状の放電加工用電極を回転駆動させた状態で、前記棒形状長尺部材の径方向の加工を実施し、
その後、前記放電加工用電極により、径方向の加工を軸方向に連続的に継続することを特徴とする棒形状長尺部材の加工方法。
【請求項２】
原子炉内構造物の棒形状長尺部材を、水中遠隔で放電加工により追込み加工する棒形状長尺部材の加工装置であって、
加工対象の前記棒形状長尺部材に装置設備を把持固定することで追込み加工の基準にするための把持固定機構と、
円柱形状の放電加工用電極を連続的に回転駆動させるための回転機構と、
前記棒形状長尺部材の径方向に、前記回転機構により前記円柱形状の放電加工用電極を回転駆動させた状態で、前記回転機構を径方向に移動する径方向駆動機構と、
前記放電加工用電極により、径方向の加工を軸方向に連続的に継続すべく、前記回転機構を前記棒形状長尺部材の軸方向に移動する軸方向駆動機構とを備えることを特徴とする棒形状長尺部材の加工装置。
【請求項３】
請求項２記載の棒形状長尺部材の加工装置において、
加工対象の前記棒形状長尺部材に装置設備を把持固定する把持固定機構部と放電加工用電極を搭載した放電加工用機構部に機能を分割し、
前記把持固定機構部に対して、前記放電加工用機構部を遠隔で分離及び再取付け可能な構成とすることを特徴とする棒形状長尺部材の加工装置。
【請求項４】
請求項３の棒形状長尺部材の加工装置において、
前記把持固定機構部は、前記放電加工用機構部に代えて、放電加工による加工面を研磨する研磨用機構部、若しくは補修加工後の寸法測定用機構部を搭載可能であることを特徴とする棒形状長尺部材の加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２９１９２１（Ｐ２００９−２９１９２１Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５０５４０（Ｐ２００８−１５０５４０）
【出願日】平成２０年６月９日（２００８．６．９）
【出願人】（５０７２５０４２７）日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社 (858)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月９日（２００８．６．９）
【出願人】（５０７２５０４２７）日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社 (858)
【Ｆターム（参考）】
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