JP4834596B2 - 円筒構造物の機械加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の原子炉圧力容器内に設置される炉心シュラウドなどの切断または端面切削加工などに適用される円筒構造物の加工装置に関する。

近年、一定期間供用された原子炉の炉内構造物を原子炉圧力容器から切断撤去し、新たな構造物を交換設置することが行われている。このような原子炉圧力容器等の取替工程として、炉心シュラウドを土台となる円筒構造物であるシュラウドサポートから切断した後、同一箇所に新たな炉心シュラウドを溶接により設置している。この場合、シュラウドサポートの切断作業や、取替設置用炉心シュラウドの溶接用開先形加工等の際に機械加工を施す必要がある。この機械加工は、軸心を垂直にして固定設置された円筒構造物の上端部に対する周方向に沿う機械加工となる。

従来、このような円筒構造物の機械加工を行う際には、原子炉の炉底部に起立する複数本の制御棒駆動機構ハウジングを高さ方向の基準として適用することが行われている。このような技術として、周方向に旋回駆動する複数の切削用ユニットを有し、これにより円筒部品の切断や端面加工を現地にて遠隔作業により、自動的にかつ能率よく高精度で容易に行うことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器上蓋の炉内構造物を取外す工程と、その工程の途中または終了後で炉心シュラウドがある状態においてジェットポンプを使用して炉内に化学薬剤を循環させる化学除染を行い炉内放射線レベルを低減させる工程と、原子炉圧力容器の炉壁の内側に遮蔽体を設置して炉内放射線レベルを炉内での人員作業が可能な基準値以下まで低減させる工程と、炉内構造物のうちそれに代わる新構造物を据付ける工程とを備え、隔操作のみに依存する必要なく、しかも被曝の問題を生じることなく、短い時間で効率よく、元の構造物と殆ど同様の構造体との交換を行うことができる炉内構造物の交換方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００１−７１２０１号公報 特開平１０−１３２９８５号公報

従来の加工装置では、加工途中に直接加工部分寸法測定を実施することができなかったため、仕上げ加工前には切り込みを細かくして、複数回の仕上げ加工を行う必要があった。この場合、最終的な寸法の保障にもリスクが伴っていた。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、加工中であっても加工部位の高さをモニタリングすることを可能とし、かつ検査時間を短縮できる円筒構造物の機械加工装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明では、軸心を垂直にして固定設置された円筒構造物の上端部を周方向に沿って機械加工する円筒構造物の機械加工装置であって、前記円筒構造物の内周側に固定配置される固定フレームと、この固定フレームに搭載されて前記円筒構造物の中心線回りに旋回する旋回フレームと、この旋回フレームに支持された加工ヘッドと、この加工ヘッドに設けられ前記円筒構造物の上端部に機械加工を施す加工工具と、この加工工具と同一の高さおよび周方向位置に対応する配置で前記旋回フレームの内周側に設けられた加工工具指示用ターゲットと、前記円筒構造物の中心位置に設けられた測定ヘッド支持具と、この測定ヘッド支持具に支持されて前記ターゲットを前記旋回フレームの中心部から測定する測定ヘッドとを備えたことを特徴とする円筒構造物の機械加工装置を提供する。

本発明では、前記固定フレームは、前記円筒構造物に対する高さ位置を調整する手段として、固定フレームレベル調整脚を備える構成とする。

また、前記旋回フレームは、前記固定フレームレベル調整脚の高さを遠隔制御する手段として、無線通信用中継盤を備え、前記円筒構造物の外部に設置された制御装置による遠隔制御が可能とされる。

さらに、前記測定ヘッドは、前記測定ヘッド支持具により前記旋回フレームから独立して構成される。

本発明によれば、旋回フレームの内周側に設けられた加工工具指示用ターゲットを、円筒構造物の中心側に設けられた測定ヘッドにより測定することによって、旋回フレームの外側に設けられている加工工具の高さを周方向位置とともに測定することができる。したがって、例えばシュラウドサポートシリンダ等の円筒構造物を加工工具を持って加工しながら、その加工工具の加工高さ等をモニタリングすることができ、加工高さを間違えて加工する等の事態を防止できるうえ、加工高さを確認するための仕上げ前加工も不要になり、工事全体としての加工時間が短縮できるという効果が得られる。

以下、本発明に係る円筒構造物の機械加工装置の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本実施形態においては沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に新たな炉心シュラウドを設置するための準備工程として、円筒構造物であるシュラウドサポートシリンダの上端面に溶接用開先加工を施す作業を行う場合を説明する。

図１は装置全体の構成を示す縦断面図である。この図１に示すように、原子炉圧力容器１０１内には炉心シュラウドおよびジェットポンプ等が撤去され、シュラウドサポートシリンダ１０２、バッフルプレート１０３および炉底部から立上る複数の制御棒駆動機構ハウジング（ＣＲＤハウジング）１０４等が残されている。ここで、シュラウドサポートシリンダ１０２が、軸心を垂直にして原子炉圧力容器１０１に固定設置された円筒構造物であり、本実施形態による加工対象物となる。

本実施形態の機械加工装置１は基本構成部材として、固定フレーム２、旋回フレーム３、加工ヘッド４、加工工具５、加工工具指示用ターゲット６、測定ヘッド支持具７および測定ヘッド８を備えている。

固定フレーム２は機械加工装置１の基部を構成し、ＣＲＤハウジング１０４上に支持されて装置全体の荷重を支持するものであり、シュラウドサポートシリンダ１０２の内周側に固定配置されている。この固定フレーム２は上面が開口した円筒状をなしており、加工対象となる円筒構造物であるシュラウドサポートシリンダ１０２の略１／２の直径を有する円筒部２ａと、その下端に一体に設けられた円板状の底部２ｂとを有し、固定フレーム２の底部２ｂの中央位置には円形の上下貫通孔２ｃが形成されている。

この固定フレーム２の下端部周縁位置には、シュラウドサポートシリンダ１０２に対する高さ位置を調整する手段として、固定フレームレベル調整脚９を備えている。固定フレームレベル調整脚９は、固定フレーム２の底部２ｂ周縁から突出したブラケット２ｄにギアまたはシリンダ等の昇降機構１０を介して連結された縦長なロッド１１を有し、このロッド１１の下端に設けられたキャップ状の挿入部材１２がＣＲＤハウジング１０４の上端部内に挿入支持されている。そして、昇降機構１０を駆動することにより、固定フレーム２を上下方向に移動させて高さ位置を調整することができる。

また、固定フレーム２の外周面側には放射状に突出する複数本（例えば８本）の水圧シリンダ１３が設けてあり、これらの水圧シリンダ１３がシュラウドサポートシリンダ１０２に当接することにより、固定フレーム２の水平方向支持が行われるようになっている。

旋回フレーム３は、固定フレーム２に搭載されてュラウドサポートシリンダ１０２の中心線回りに旋回する水平部材３ａを有し、固定フレーム２上端のガイド部１４上にガイド部材１５を介して支持されている。そして、水平部材３ａ上に搭載された旋回モータ１７および回転部１８により、シュラウドサポートシリンダ１０２の中心周りに回転することができる構成となっている。また、旋回フレーム３の水平部材３ａ上には、固定フレームレベル調整脚９の高さを遠隔制御する手段として、無線通信用中継盤１９を備えており、この無線通信用中継盤１９を介し、シュラウドサポートシリンダ１０２の外部に設置された制御装置による遠隔制御が可能とされている。旋回フレーム３の中心部には上下方向に貫通する空間部３ｂが形成されている。

加工ヘッド４は、旋回フレーム３上に径方向に沿って設けられたレール２１上に移動可能に支持されており、加工工具５とその駆動部２２とを備えている。加工工具５は例えば鉛直軸心回りに回転する水平工具であり、シュラウドサポートシリンダ１０２の上端部に機械加工を施すことができる。加工ヘッド４には移動用モータ２３および加工位置調整用のハンドル機構２４が設けられている。そして、加工工具指示用ターゲット６は、加工工具５と同一の高さおよび周方向位置に対応する配置で旋回フレーム３の内周側に設けられている。

さらに、測定ヘッド支持具７は円筒構造物の中心位置に設けられた縦長なロッド状のものであり、その下端部に設けた位置決め用挿入部材２５をシュラウドサポートシリンダ１０２の中心位置に配置されたＣＲＤハウジング１０４ａの上端部に挿入することにより、固定支持されている。この測定ヘッド支持具７の上端は旋回フレーム３上に突出し、その突出した上端部に測定ヘッド８が設けられている。測定ヘッド８は測定ヘッド支持具７に支持されて、ターゲット６を旋回フレーム３の中心部から同一高さで測定する設定とされている。そして、上述のように、ターゲット６は加工工具５と同一の高さおよび周方向位置に対応する配置で旋回フレーム３の内周側に設けられていることから、測定ヘッド８によりターゲット６の高さ位置を測定することにより、加工工具５の高さを測定することができるようになっている。測定ヘッド８は、測定ヘッド支持具７により旋回フレーム３から独立して構成されており、旋回フレーム３とは干渉することなく配置、操作することができる。

図２は、測定者Ａが旋回フレーム３の一部を測定座３０として、測定作業を行う様子を示している。すなわち、測定者Ａは加工装置に設けられた測定場所で測定作業を行うことできる。

このように構成された本実施形態の機械加工装置１により、原子炉圧力容器１０１内に取付けられたシュラウドサポートシリンダ１０２の上端を加工することができ、機械加工装置１は装置固定機能を有する固定フレーム２と、シュラウドサポートシリンダ１０２を加工するための加工工５および加工ヘッド４を取付けた旋回フレーム３を備えて構成されるものである。また、固定フレーム２は固定フレームレベル調整脚９により水平レベルの調整が可能である。そして、測定ヘッド８によりターゲット６の高さおよび周方向位置を測定して加工工具５による円筒構造物１０２の加工高さ位置を加工前、加工中および加工後の少なくともいずれかにおいて測定可能となっている。なお、加工工具５の位置を正しく把握するために加工ヘッド４に目印をつけ、この目印を測定することにより高さを知ることができる。さらに、測定中に加工高さの調整が必要となった場合、機械加工装置１の水平レベルを調整するための固定フレームレベル調整脚９を有する。また、機械加工装置１の加工およびレベル調整作業を、装置に設けた無線制御用の盤を介して遠隔で操作することを可能としている。

本実施形態により、加工における高さ方向の基準は中央に位置する制御棒駆動機構ハウジング１０４であり、水準器を利用して垂直に据え付けられた測定装置本体にのせた測定ヘッド８を利用して加工ヘッド４に取付けられたターゲット１６を測定することにより現在の加工高さを知ることができる。すなわち、測定時に測定者は測定座に着座して作業を行うことが可能である。また、旋回フレームの旋回は旋回モータ１７により旋回し、制御は制御中継盤１９を利用して無線ＬＡＮにて遠隔操作が可能である。

このように構成された本実施形態において、機械加工装置１によりシュラウドサポートシリンダ１０２を加工しながら測定装置本体および測定ヘッドにて加工高さをモニタリングすることができる。

本実施形態によれば、加工高さを間違えて加工することがなくなるうえ、加工高さを確認するための仕上げ前加工が不要になり、加工時間が短縮できる等の作用効果が得られる。

なお、以上の実施形態では円筒構造物として、シュラウドサポートシリンダ１０２を適用し、その溶接開先加工について説明したが、本発明では円筒状をなす他の各種構成部材に対しても同様に適用することができる。

本発明の第１の実施形態による装置構成を示す縦断面図。 測定作用を示す説明図。

符号の説明

１ 機械加工装置
２ 固定フレーム
３ 旋回フレーム
４ 加工ヘッド
５ 加工工具
６ 加工工具指示用ターゲット
７ 測定ヘッド支持具
８ 測定ヘッド
９ 固定フレームレベル調整脚
１０ 昇降機構
１１ ロッド
１２ 挿入部材
１３ 水圧シリンダ
１４ ガイド部
１５ ガイド部材
１７ 旋回モータ
１８ 回転部
１９ 無線通信用中継盤
３０ 測定座
１０１ 原子炉圧力容器
１０２ 円筒構造物（シュラウドサポートシリンダ）
１０３ バッフルプレート
１０４ 制御棒駆動機構ハウジング（ＣＲＤハウジング）

Claims (4)

1. 軸心を垂直にして固定設置された円筒構造物の上端部を周方向に沿って機械加工する円筒構造物の機械加工装置であって、前記円筒構造物の内周側に固定配置される固定フレームと、この固定フレームに搭載されて前記円筒構造物の中心線回りに旋回する旋回フレームと、この旋回フレームに支持された加工ヘッドと、この加工ヘッドに設けられ前記円筒構造物の上端部に機械加工を施す加工工具と、この加工工具と同一の高さおよび周方向位置に対応する配置で前記旋回フレームの内周側に設けられた加工工具指示用ターゲットと、前記円筒構造物の中心位置に設けられた測定ヘッド支持具と、この測定ヘッド支持具に支持されて前記ターゲットを前記旋回フレームの中心部から測定する測定ヘッドとを備えたことを特徴とする円筒構造物の機械加工装置。
2. 前記固定フレームは、前記円筒構造物に対する高さ位置を調整する手段として、固定フレームレベル調整脚を備えている請求項１記載の円筒構造物の加工装置。
3. 前記旋回フレームは、前記固定フレームレベル調整脚の高さを遠隔制御する手段として、無線通信用中継盤を備え、前記円筒構造物の外部に設置された制御装置による遠隔制御が可能とされている請求項２記載の円筒構造物の加工装置。
4. 前記測定ヘッドは、前記測定ヘッド支持具により前記旋回フレームから独立して構成されている請求項１記載の円筒構造物の加工装置。

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