JPH0751947A - 縦型管体の作業装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】細く長い縦型管体の内面を遠隔操作により放電
加工が可能な装置を提供することにある。 【構成】放電加工部と、放電電極を駆動する上部駆動部
と、これらを上下から調心する２つの調心部と、それら
機構部を案内する案内部ごと周方向と軸方向駆動する下
部駆動部と、廃液と加工残渣を回収する廃液回収部と、
電気系統，水系統，空気系統を中継する中継部と、放電
電圧を制御する放電電源部と、各駆動部を駆動制御する
駆動制御部とから構成される。 【効果】細く長い縦型管体の任意の位置を遠隔操作によ
り放電加工できる。また電極の消耗量を少なくできかつ
加工範囲を広くできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原子炉圧力容器等に設
けられている縦型管体を放電加工する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の放電加工装置としては、特開昭59
−64222 号のように原子炉炉内機器等の溶接部の除去の
ため、電極を筒状の本体に収容して遠隔操作による放電
加工をすることで、作業者の放射線被爆を防止してい
た。

【０００３】また特開昭63−34024 号のように、原子炉
圧力容器の炉内構造物である上部格子板の面取りのた
め、これと電極ホルダ間に電位を与えて放電加工すると
ともに、この発生屑を水噴射及び回収機構で回収してい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では次の
ような課題があった。

【０００５】（１）細く長い縦型管体のように遠隔から
の操作ができかつ装置を小型化するのが困難であった。

【０００６】（２）放電加工する体積が少ない場合は電
極の消耗は問題にならないが、加工する体積が多くなる
と電極の消耗量も多くなるので、目的の加工精度が得ら
れない。

【０００７】さらに消耗量が多くなると局部的な消耗が
起こり易くなり、電極形状も大きく変形するので、目的
の形状に加工ができなくなる。

【０００８】（３）放電加工する電極の送りは深さ方向
であるので、加工する形状は電極形状に依存し、１回の
放電加工で除去する範囲は電極の大きさに限定される。

【０００９】従って、本発明の目的は、細く長い縦型管
体に適用できかつ遠隔操作が可能な放電加工装置であっ
て、その電極の消耗量を少なくできるとともに放電加工
のできる範囲を自由に選択でき、かつ広くできる様にす
ることである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】放電電圧を一定にするた
め電極を消耗量と加工量に応じて電極を送る手段と、電
極の消耗を少なくするため電極を自転させる手段と、加
工範囲と加工深さを任意に変えるため、電極を含む機構
部を縦型管体内面の周方向と軸方向に駆動できる手段と
を設ける。

【００１１】

【作用】機構部を上下方向に積層配置，分散配置するこ
とにより細く長い縦型管体に適用できかつ遠隔操作を可
能にする。

【００１２】また放電加工装置電極の消耗量に応じて電
極を送るので安定した放電電圧が得られる。

【００１３】また電極を自転させることにより放電位置
を変えて電極の消耗を電極全面に分散させることができ
る。さらに電極を縦型管体の周方向と軸方向に駆動する
ことにより、縦型管体内面の任意の範囲を目的の深さに
加工することができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を原子炉圧力容器に付属する縦
型管体のうち、ＣＲＤハウジングに適用した場合の一実
施例について説明する。

【００１５】図１から本発明の装置構成を説明すると、
ＣＲＤハウジング４の管内に挿入されて放電加工する放
電加工部１２、放電電極を駆動する上部駆動部１１、放
電部を管内に調心するための上下の調心部１４，１３、
装置を管に倣わせるためのベローズ等のフレキシブルジ
ョイント部１５、装置本体とアクセス部を連結する連結
部１０、水中放電加工による加工残渣と廃液を回収する
廃液回収部１７、管内に挿入された部分を軸方向と周方
向に駆動する下部駆動部１８、電気系統，給水系統等を
連結部内に案内するための中継部１６、放電の高周波電
圧を印加，制御する電源部１９及び各駆動部１１，１８
を駆動制御する駆動制御部２０から構成される。

【００１６】さらに本発明の放電加工装置を詳細に説明
すれば、図２は原子炉圧力容器の主要部を示したもの
で、胴体部１にフランジ７，８を介して上鏡部２が取り
付けられ、また胴体部１の下部に溶接構造によって下鏡
部３が取り付けられる。

【００１７】さらに下鏡部３にはＣＲＤハウジング４と
ＩＣＭハウジング（図示せず）が溶接構造で垂直に取り
付けられる。

【００１８】図１は本発明の装置をＣＲＤハウジングに
適用した例で、ＣＲＤハウジング４は長さが約４ｍあ
り、外径約１６０mm，内径約１２３mmの縦型管体で、下
部にはＣＲＤロッドを固定するフランジ５が取り付けら
れている。

【００１９】このＣＲＤハウジング４は下鏡部３にスタ
ブ６を介して溶接されている。

【００２０】本発明の装置を取り付ける前にＣＲＤロッ
ドを抜き出し、ＣＲＤハウジング内を空にしておく。

【００２１】フランジ５に廃液回収部１７と下部駆動部
１８をボルト２７を介して取り付けた後、放電加工部１
２等を連結した連結部１０を管内に挿入し、所定の高さ
に位置決めしてから下部駆動部１８内で連結部１０をク
ランプする。

【００２２】次の準備作業は電源部１９からの放電電源
用のケーブル２４，２１をそれぞれ中継部１６，フラン
ジ５に接続し、他方の駆動制御部２０からのケーブル２
５，２８も中継部１６，下部駆動部１８のそれぞれに接
続する。

【００２３】また給水系のパイプ２３と空気圧系のパイ
プ２２も中継部１６に接続する。

【００２４】放電加工部１２の詳細は、図３に示すよう
にシャフト４１を中心に回転可能に取り付けられる電極
３０があり、モータ３８からの回転力をギヤ３９を介し
てシャフト４１に伝導させることにより電極３０を回転
できる。

【００２５】電極３０には給電用のスライド板３１が接
触し、ケーブル２４の先端が接続される。

【００２６】したがってシャフト４１とスライド板３１
の間は電気的に絶縁されている。

【００２７】これら電極３０等を支持するためのホルダ
３２があり、このホルダ３２はスライダ３３と一体にな
って電極３０をＣＲＤハウジング４の半径方向に移動で
きる。

【００２８】この駆動は駆動部１１内に設置してあるモ
ータ３６の回転力をギヤ３５を介してネジ４０を回転さ
せスライダ３３を移動させる。

【００２９】スライダ３３にはネジ４０と並行してシャ
フト４６が両端で支持板３４に固定されているので、ス
ライダ３３は円滑に移動できる。

【００３０】この移動量はネジ４０，モータ３６等の回
転数をエンコーダ（図示せず）で検出することにより知
ることができる。

【００３１】電極３０（＋極）は、このスライダ３３に
よってＣＲＤハウジング４内面に近付けることにより、
ＣＲＤハウジング４の下部フランジには（−極）が接続
されているので放電を開始する。

【００３２】この放電加工は水中で行うために事前に電
極３０近傍に純水が供給されている。

【００３３】この給水はＣＲＤハウジング４の下部から
パイプ２２を介して供給され、複数のノズル穴４５から
電極３０とＣＲＤハウジング４内面の間に向け、内面の
円周方向に沿って流し、加工残渣とともにＣＲＤハウジ
ング４下部から取り出される。

【００３４】加工液の余分なものはオーバフロー管３７
からＣＲＤハウジング４の下部に流され管内の液面を一
定に保つとともにモータ３８の防水をする。

【００３５】放電加工する場合の電極３０の動作は、電
極３０を回転させながらＣＲＤハウジング４内面との放
電電圧を一定電圧に制御（放電電圧と放電間隔は比例す
る）して、図１に示した下部駆動部１８で円周方向に駆
動して全周を放電加工する。これを繰り返すことにより
内面の深さ方向の加工ができる。

【００３６】もちろん加工目的に応じてその範囲に見合
って周方向に駆動できる。

【００３７】さらに図１に示した下部駆動部１８で軸方
向に駆動することにより、ＣＲＤハウジング４内面を軸
方向にも放電加工できる。

【００３８】放電加工深さの測定は電極近傍に取り付け
たギャップセンサ（図示せず）で、加工前の値を基準に
ある加工間隔でギャップを測定し、加工深さを測定す
る。

【００３９】なお図４のパイプ２３は上部の調心部１４
のエアシリンダ駆動のための空気圧供給用である。

【００４０】図３のＡ〜Ａを示すと図４になる。

【００４１】ＣＲＤハウジング４内に挿入された放電加
工部にはシャフト４１を中心に回転する電極３０とこれ
に給電するためのスライド板３１とこれを支持し電極３
０を半径方向に移動させるホルダ３２が配置されてい
る。

【００４２】また給水用のパイプ２２とオーバフロー管
３７と空気圧用のパイプ２３も配置されている。

【００４３】さらに電極３０をＣＲＤハウジング４の半
径方向に送り出すための開口部４２が設けてある。

【００４４】ＣＲＤハウジング４の内面を精度良く加工
するためには電極３０を内面に調心して取り付ける必要
がある。

【００４５】このため図１に示すように放電加工部１２
の上下に調心部１４，１３を取り付け、放電加工部１２
の偏心を防止する。

【００４６】上下の調心部１４，１３の構造は同じであ
るので上部の調心部１４の構造を図５に示す。

【００４７】調心部１４にはエアシリンダ６５があり下
部から供給された空気圧によって動作する。

【００４８】挿入時はロッド６３がスプリング６２によ
り伸長した状態にあり、支持具６４にリンク６１の一方
が固定されているので、両リンク６１の角度が大きくな
り車輪６０は調心部１４内に収納される。

【００４９】調心する場合は遠隔操作による空気圧でエ
アシリンダ６５のロッド６３を収縮させてリンク６１の
角度を小さくすることにより、車輪６０をＣＲＤハウジ
ング４の内面に押しつける。

【００５０】このリンク６１と車輪６０は周方向に分散
して取り付けてあり、通常は３か所により調心する。

【００５１】次に図１に示すようにＣＲＤハウジング４
下部に取り付けられる下部駆動部１８の詳細構造につい
て説明する。

【００５２】上部の放電加工部１２等が取り付けられた
連結部１０は下部駆動部１８内で固定され、ＣＲＤハウ
ジング４の周方向と軸方向に駆動できる。

【００５３】図６に示すように連結部１０は内部を貫通
し、上部の放電加工部１２が位置決めされた後にスライ
ダ５０に取り付けられたクランプバー５３によって固着
される。

【００５４】固着方法はクランプバー５３はヒンジ５５
を中心に回転できロックネジ５４を回転させて固着す
る。

【００５５】逆に連結部１０を上下に移動自在にする場
合は、ロックネジ５４を逆回転させればクランプバー５
３をヒンジ５５を中心に開放できる。

【００５６】連結部１０を固着して周方向に駆動する場
合は、スライダ５０に固定したモータ５１を回転させて
ギヤを回し、クランプバー５３と一体のギヤ５２を回転
させると、クランプバー５３とスライダ５０は回転自在
に取り付けられているので連結部１０を周方向に回転で
きる。

【００５７】また連結部１０を軸方向に駆動する場合
は、下部駆動部１８のケースに取り付けられたモータ５
６を回転させ、ギヤ５７を介して連結したネジ５８を回
転することにより、シャフト５９に沿ってスライダ５０
を上下に移動できる。

【００５８】また周方向と軸方向の移動量は、モータ５
１，５６の回転数或いはギヤ５２，５７の回転数をエン
コーダ等（図示せず）で検出することにより測定でき
る。

【００５９】さらにモータ５１，５６のケーブル２９は
下部駆動部１８から外部に取り出されてケーブル２８を
介して図１の駆動制御部２０に接続される。

【００６０】次に図１の廃液回収部１７の内部構造は図
７に示すように連結部１０が貫通してＣＲＤハウジング
４の下部フランジ５に取り付けられる。

【００６１】連結部１０に沿って上部から落下してきた
加工残渣を含んだ廃液は廃液回収部１７の内部からパイ
プ１６１を介して図１の廃液タンク２６に回収される。

【００６２】図７に示すように廃液は外部への漏れを防
ぐためＯリング６２，６４によってシールする。

【００６３】すなわちフランジ５とのシール用のＯリン
グ６２と、連結部１０とのシール用のＯリング６４であ
る。

【００６４】また廃液回収部１７を貫通した複数の穴１
６０によりボルト２７を利用して下部駆動部１８ととも
にＣＲＤハウジング４の下部フランジ５に取り付ける。

【００６５】図３ではオーバフロー管３７を利用して自
由液面をつくる方法について説明したがこれに限定され
るものではなく、例えばモータ３８を上部の調心部１４
内に収納し、回転軸をＯリングでシールし、シャフト４
１と連結すれば全体を水没した状態にできる。

【００６６】勿論この場合は給水量と排水量を制御して
常に水浸状態を保つ必要があることは言うまでもない。

【００６７】放電電極を回転型電極で説明したがこれだ
けに限定されるものではなく、例えば局部的な放電加工
や特殊な形状の放電加工の場合は、回転型電極よりその
形状に合った電極の方が有利になる。

【００６８】この場合の例を図８から説明する。

【００６９】図８は放電加工部１２と上部駆動部１１を
示したもので、電極７０は電気絶縁板７１を介してスラ
イダ３３に連結している。

【００７０】またケーブル２４を介して電圧が電極７０
に印加される。スライダ３３はモータ３６の回転力がギ
ヤ３５を介してネジ４０に伝えられることにより移動
し、電極７０の形状に合った放電加工をする。

【００７１】この放電電圧の制御は、スライダ３３の動
きにより制御される。この場合も予めパイプ２２の穴４
５から純水を流しておきＣＲＤハウジング４内を水で満
たしてある。

【００７２】この場合の下部駆動部は、放電加工中の駆
動よりも放電加工前の電極の周方向と軸方向の位置決め
に利用される。

【００７３】回転型電極をＣＲＤハウジングの周方向に
回転させることで説明したが、目的によっては軸方向に
回転させることもできる。また電極を（＋）極にし、Ｃ
ＲＤハウジングを（−）極で説明したが、この極性を目
的に応じて逆にしても目的を達成することができる。

【００７４】また本実施例では純水中の放電加工につい
て説明したが目的によっては油等の他の液体中でも適用
できる。

【００７５】本発明をＣＲＤハウジングに適用すること
で説明したが、他の縦型管体、例えば、中性子計測用の
ＩＣＭハウジングにも同様に適用できることは言うまで
もない。

【００７６】全駆動部をＣＲＤハウジング４の管体内に
配置した例について図９から説明すると、放電加工部１
２とその電極を半径方向に駆動する駆動部１１と、その
前後に配置される上下の調心部１４，１３と、管体の曲
がりに対応するためのフレキシブルジョイント部１５
と、軸方向の駆動部８０と、周方向の駆動部９０及びこ
れらを支持する連結部１０が内部に挿入される。連結部
１０はフランジ５にボルト２７で固定された図６と同じ
クランプ方式の着脱部７９に支持される。

【００７７】また廃液回収部１７もフランジ５に支持さ
れる。

【００７８】各駆動部は駆動制御部２０から制御され、
放電加工部１２には電源部１９から高周波電圧が印加さ
れる。

【００７９】管内に挿入される軸方向の駆動部８０の詳
細は図１０に示すようにモータ８１で回転軸８５を回転
させると、これと連結したナット８８が回転し、ナット
８８と噛み合うネジ８６とシャフト８４が支持板８７と
スライドして管の軸方向に移動する。

【００８０】すなわちこの先端に連結した上部の機構部
を軸方向に移動できる。

【００８１】また回転はギヤ８３を介してエンコーダ８
２にも伝えられ移動量が検出される。

【００８２】管内に挿入される周方向の駆動部９０の詳
細を図１１に示すようにモータ９１の回転をギヤ９２を
介してシャフト９３に伝え、さらにギヤ９６を介して上
部の駆動部につながる回転軸９７を管の周方向に駆動す
る。

【００８３】またシャフト９３には別のギヤ９４があ
り、この回転をエンコーダ９５に伝えて周方向の位置を
検出する。

【００８４】本実施例によれば、次のような効果があ
る。

【００８５】（１）ＣＲＤハウジング等のように細く長
い縦型管体内面の放電加工が遠隔操作で容易にできる。

【００８６】（２）電極を遠隔操作で周方向，軸方向及
び半径方向に駆動できるので、目的に応じて加工範囲，
加工深さを自由に選択して放電加工ができる。

【００８７】（３）電極を回転させることにより、電極
の局部的な消耗を防止できるので放電加工範囲を広くで
きるし、加工精度も向上する。

【００８８】また放電位置が常に移動するので、加工残
渣が除去し易くなり放電性能が安定する。

【００８９】（４）放電加工部を上下に設けた調心部の
遠隔操作により、管内に調心して取り付けできるので、
加工精度が向上する。

【００９０】また管内への取り付け時と取り外し時は、
調心部を収縮させることができるので、取り付け，取り
外し作業が容易になり、作業時間が短縮できる。

【００９１】（５）管内に挿入した案内管にフレキシブ
ルジョイントを設けたことにより、管の曲がりに応じて
屈曲することができる。

【００９２】（６）加工残渣を外部に容易に取り出すこ
とができる。

【００９３】（７）下部駆動部に設けたクランプ機構に
より、放電加工部を目的の高さに自由に設定できる

【００９４】

【発明の効果】本発明によれば、細く長い縦型管体に適
用できかつ遠隔操作により管体の内面を放電加工でき
る。

【００９５】また電極の消耗量を少なくできるとともに
その加工位置を自由に選択できかつ加工範囲も広くでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による装置の全体構成を示す部分断面図
である。

【図２】原子炉圧力容器の断面図である。

【図３】本発明による装置の放電加工部の部分断面図で
ある。

【図４】図３のＡ〜Ａ矢視断面図である。

【図５】本発明による装置の調心部内部の側面図であ
る。

【図６】本発明による装置の下部駆動部の側面を示す部
分断面図である。

【図７】本発明による装置の廃液回収部の側面の部分断
面図である。

【図８】本発明による装置の放電加工部の変形例を示す
側面の部分断面図である。

【図９】本発明による装置の他の変形例の全体構成を示
す部分断面図である。

【図１０】本発明による装置の管内に挿入した軸方向駆
動部の部分断面図である。

【図１１】本発明による装置の管内に挿入した周方向駆
動部の部分断面図である。

【符号の説明】

４…ＣＲＤハウジング、５…フランジ、１０…連結部、
１１…上部駆動部、１２…放電加工部、１３，１４…調
心部、１５…フレキシブルジョイント部、１６…中継
部、１７…廃液回収部、１８…下部駆動部、１９…電源
部、２０…駆動制御部、２２，２３…パイプ、３０…電
極、３１…スライド板、３３，５０…スライダ、３６，
３８，５１，５６…モータ、４１，５９…シャフト、４
５…ノズル穴、５３…クランプバー、５８…ネジ、６１
…リンク、６５…エアシリンダ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古川 秀康 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 志村 孝夫 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】縦型管体内部に設置される放電電極と、該
   放電電極近傍を液浸状態にする給液機構部と、該縦型管
   体内部に設置されて該放電電極を半径方向に駆動する駆
   動部Ａと、該放電電極と該駆動部Ａの上下に配置される
   複数の調心機構と、該縦型管体内部に設置される各機構
   部を該縦型管体内部の周方向と軸方向に駆動しかつ該機
   構部を着脱する駆動部Ｂと、該縦型管体内部の廃液を外
   部に取り出す廃液回収部と、該放電電極と該縦型管体の
   間に高周波電圧を印加する電源部と、該各駆動部Ａ，Ｂ
   を遠隔から駆動制御する駆動制御部とから構成されるこ
   とを特徴とする縦型管体の作業装置。
2. 【請求項２】請求項１において、下部調心機構の下側に
   フレキシブルジョイントを配置したことを特徴とする縦
   型管体の作業装置。
3. 【請求項３】請求項１において、放電電極を回転型と
   し、これを管体の周方向に回転できる駆動部を設けたこ
   とを特徴とする縦型管体の作業装置。
4. 【請求項４】請求項１において、加工深さを測定するた
   めのギャップセンサを放電電極近傍に設けたことを特徴
   とする縦型管体の作業装置。
5. 【請求項５】縦型管体の加工位置の近傍に設置される放
   電電極と、該放電電極近傍を液浸状態にする給液機構部
   と、該縦型管体内部に設置されて該放電電極を半径方向
   に駆動する駆動部Ａと、該放電電極と該駆動部Ａの上下
   に配置される複数の調心機構と、上記各機構部を該縦型
   管体内の周方向と軸方向に駆動する駆動部Ｂとで構成し
   た挿入部を該縦型管体内部に配置するとともに、該縦型
   管体下部に設置される該管体内部の廃液を外部に取り出
   す廃液回収部と、該挿入部の該縦型管体の下部への着脱
   部と、該放電電極と該縦型管体の間に高周波電圧を印加
   する電源部と、該各駆動部Ａ，Ｂを遠隔から駆動制御す
   る駆動制御部とから構成されることを特徴とする縦型管
   体の作業装置。