(57)【要約】【課題】加工時間の短縮、品質の安定化・加工精度の向上を図ることができる原子燃料集合体用支持格子コーナー部の仕上加工方法ならびに装置を提供する。【解決手段】原子炉燃料集合体用支持格子のコーナー部の形状データを取得し、取得された形状データと、予め登録済のリファレンス支持格子形状データとの差に基づいて加工パスを算出し、算出された加工パスに基づいて仕上加工を行う原子炉燃料集合体用支持格子のコーナー部の仕上加工方法。原子炉燃料集合体用支持格子コーナー部の形状データを取得する形状計測手段と、形状計測手段により取得された形状データとリファレンス支持格子形状データとの差に基づいて加工パスを算出する加工パス算出手段と、加工パス算出手段を用いて算出された加工パスに基づいて仕上加工を行う仕上加工手段とを有している原子炉燃料集合体用支持格子のコーナー部の仕上加工装置。【選択図】    図１
2008164358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉燃料集合体用支持格子のコーナー部の形状データを取得し、取得された形状データと、予め登録済のリファレンス支持格子形状データとの差に基づいて加工パスを算出し、算出された加工パスに基づいて仕上加工を行うことを特徴とする原子炉燃料集合体用支持格子のコーナー部の仕上加工方法。
【請求項２】
仕上加工中のコーナー部の形状データを取得し、取得された形状データを前記加工パスの算出にフィードバックさせて、以降の仕上加工を行うことを特徴とする請求項１に記載の原子炉燃料集合体用支持格子のコーナー部の仕上加工方法。
【請求項３】
仕上加工中のコーナー部の形状データを取得し、取得された形状データが、現在の加工パスに基づいて予測される形状データと異なる場合、取得された形状データとリファレンス支持格子形状データとの差に基づいて新たな加工パスを算出し、算出された新たな加工パスに基づいて以降の仕上加工を行うことを特徴とする請求項２に記載の原子炉燃料集合体用支持格子のコーナー部の仕上加工方法。
【請求項４】
原子炉燃料集合体用支持格子コーナー部の形状データを取得する形状計測手段と、
前記形状計測手段により取得された形状データとリファレンス支持格子形状データとの差に基づいて加工パスを算出する加工パス算出手段と、
前記加工パス算出手段を用いて算出された加工パスに基づいて仕上加工を行う仕上加工手段と
を有していることを特徴とする原子炉燃料集合体用支持格子のコーナー部の仕上加工装置。
【請求項５】
仕上加工中のコーナー部の形状データを取得し、取得された形状データが、現在の加工パスに基づいて予測される形状データと異なる場合、取得された形状データとリファレンス支持格子形状データとの差に基づいて新たな加工パスを算出し、算出された新たな加工パスに基づいて以降の仕上加工を行う手段を、
さらに有することを特徴とする請求項４に記載の原子炉燃料集合体用支持格子のコーナー部の仕上加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉燃料集合体用支持格子のコーナー部の仕上加工方法および仕上加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉燃料集合体用支持格子（以下、単に「支持格子」という）は、ジルカロイ材等から成る薄帯板を組み合わせて得られるが、その支持格子のコーナー部（以下、単に「コーナー部」という）は、前記薄帯板を溶接（ＴＩＧ、抵抗及びレーザ等）して形成される。この溶接後、溶接部の溶け込みを手作業により仕上加工を施す必要がある。
【０００３】
これを図３および図４を用いて説明する。図３は、溶接後（仕上加工前）の支持格子のコーナー形状を示す図であり、図４は、仕上加工後の支持格子のコーナー形状を示す図である。図３に示すように、溶接によりコーナー部には溶け込みが発生している。そこで、その溶け込みを、辺１ｃに沿って、異形部分である１ａ，１ｂを研削除去して、図４に示す滑らかなＵ字状の辺１ｄの形状になるように、仕上加工を施す。
【０００４】
コーナー部の仕上加工方法として、従来は、ある基準となるリファレンス支持格子のコーナー形状を基に作成された数値データによって、ＮＣ制御装置で仕上加工を行っていた。
【０００５】
しかし、前記溶け込み箇所の溶け落ち深さと溶け落ち幅はばらついており、コーナー部の形状（即ち、仕上加工開始前の形状）を、各支持格子に対して一定とすることは困難であった。
【０００６】
仕上加工開始前の形状が、各支持格子に対して一定ではないため、従来のコーナー部の仕上加工方法では、仕上加工作業時に、加工負荷（支持格子および工具・研削刃物に対する負荷）が一定にならない、工具の磨耗等を考慮できない等の問題点があった。そのため、仕上加工後の形状にはバラツキが多く、品質の安定化・加工精度の向上を図るためには、人手による修正作業が必要となり、多大の加工時間を必要とした。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、従来のコーナー部の仕上加工における上記の問題点を解決し、加工時間の短縮、品質の安定化・加工精度の向上を図ることができる原子燃料集合体用支持格子のコーナー部の仕上加工方法ならびに装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記の課題に鑑み、鋭意研究の結果、コーナー部の仕上加工に際し、従来のリファレンス支持格子形状データのみに基づいて加工を制御するのではなく、各支持格子におけるコーナー部の形状データとリファレンス支持格子形状データとを比較して、最適な加工パスを算出し、算出された加工パスに基づいて仕上加工を行うことにより、加工精度の高い、品質の安定した最適なコーナー形状が短時間で得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
以下、各請求項の発明について説明する。
【０００９】
請求項１に記載の発明は、
原子炉燃料集合体用支持格子のコーナー部の形状データを取得し、取得された形状データと、予め登録済のリファレンス支持格子形状データとの差に基づいて加工パスを算出し、算出された加工パスに基づいて仕上加工を行うことを特徴とする原子炉燃料集合体用支持格子のコーナー部の仕上加工方法である。
【００１０】
ここで、リファレンス支持格子形状データとは、良好な加工完了後の形状データをいう。
本請求項の発明によれば、従来のコーナー部の仕上加工方法のように、ある基準となるリファレンス支持格子のコーナー形状を基に作成された数値データ（即ち、本発明における「リファレンス支持格子形状データ」）のみによって仕上加工を制御し、各支持格子の仕上加工前（溶接後）の形状を考慮しない方法に対し、各支持格子の仕上加工前（溶接後）の形状データを参照し、リファレンス支持格子形状データと比較することによって仕上加工を制御する方法であるため、加工精度の高い、品質の安定した最適なコーナー形状を得ることができる。
【００１１】
また、安定したコーナー形状を高精度に得ることができるため、人による作業を低減することができ、加工時間の短縮を図ることができる。
さらに、一連の作業を無人化することも可能であるため、支持格子に用いられるジルカロイ材のような活性金属が加工時に火花を多く発生させる危険性に対して、人への安全性への信頼性が高くなる。
【００１２】
コーナー部の形状データは、画像処理装置もしくは形状測定装置等の形状計測手段を用いて取得される。なお、画像処理装置においては、複数台のカメラを使用して、立体的な画像（ステレオ画像）を取得し、画像処理を行うことにより形状データを得る。また、形状測定装置としては、レーザ測長器等が例示される。
【００１３】
取得された形状データとリファレンス支持格子形状データとの差、および加工機に使用される研削工具における最適化された研削データとから、パーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」という）等の演算装置を用いて加工パスが算出される。算出された加工パスは、加工機へ送信される。加工機は、受信した加工パスに従って、加工を行う。なお、リファレンス支持格子形状データおよび最適化された研削データは、予め、前記演算装置等の記憶媒体に登録されている。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記の原子炉燃料集合体用支持格子コーナー部の仕上加工方法であって、
仕上加工中のコーナー部の形状データを取得し、取得された形状データを前記加工パスの算出にフィードバックさせて、以降の仕上加工を行うことを特徴とする原子炉燃料集合体用支持格子のコーナー部の仕上加工方法である。
【００１５】
本請求項に係る発明では、仕上加工中においても、コーナー部の形状データおよび加工データを取得し、取得された形状データを、加工機が受信している加工パスにフィードバックさせて、以降の仕上加工を行うため、自動的に追加工や修正を行うことができ、より加工精度の高い、品質の安定したコーナー形状を得ることができる。
【００１６】
また、本請求項に係る発明では、取得された形状データを加工機が受信している加工パスにフィードバックさせながら仕上加工を行っていくため、研削工具等加工工具の摩耗による加工誤差も自動的に補正して、仕上加工を行うことができる。さらに、仕上加工完了後のコーナー部の形状データを取得することにより、自動的に、リファレンス支持格子形状データと比較するため、仕上加工部の自動検査が可能となる。
【００１７】
仕上加工中の形状データに加え、本請求項に係る発明では、加工工具による加工データも取得される。この加工データをデータベース化することにより、加工工具の適切な交換時期を判断することや、加工工具の損傷を自動的に検出することが可能となり、支持格子の破損を防止できる。
【００１８】
具体的には、以下の２つの仕上加工方法が例示できる。
（第１の仕上加工方法）
仕上加工中、所定の時間毎に、コーナー部の形状データを取得し、取得された形状データとリファレンス支持格子形状データとの差に基づいて新たに加工パス（以下、新たに算出された加工パスを「第２の加工パス」といい、その時点で加工機が受信している加工パスを「第１の加工パス」という）を算出し、算出された第２の加工パスを第１の加工パスに置き換えて以降の仕上加工を行う仕上加工方法である。
【００１９】
この仕上加工方法では、仕上加工中のコーナー部の形状データを取得する度に、リファレンス支持格子形状データと比較して新たな加工パス（第２の加工パス）が算出されて、加工機へ送信される。加工機は、以降の仕上加工を、受信した第２の加工パスに従って行う。
なお、所定の時間としては、適宜設定すればよいが、常時（リアルタイム）であってもよい。
【００２０】
この仕上加工方法によれば、仕上加工前の形状にバラツキがあったとしても、自動的に追加工や再加工を行うことが可能となり、より加工精度の高い、品質の安定したコーナー形状を得ることができる。
【００２１】
（第２の仕上加工方法）
仕上加工中、所定の時間毎に、コーナー部の形状データを取得し、取得された形状データが、第１の加工パスに基づいて予測される形状データと異なる場合、取得された形状データとリファレンス支持格子形状データとの差に基づいて第２の加工パスを算出し、算出された第２の加工パスを第１の加工パスに置き換えて以降の仕上加工を行う仕上加工方法である。
【００２２】
この仕上加工方法では、仕上加工中のコーナー部の形状データを取得する度に、取得された形状データと第１の加工パスに基づいて予測される形状データとを比較し、両者が異なる（ズレが生じている）場合には、新たに加工パス（前記第２の加工パスに同じ）を算出して、加工機へ送信する。加工機は、以降の仕上加工を、受信した第２の加工パスに従って行う。
【００２３】
この仕上加工方法は、第１の仕上加工方法と異なり、必要に応じて（ズレが生じている場合のみ）加工機の加工パスを修正するため、少ない回数の加工パスの変更でよく、より短時間で、より加工精度の高い、品質の安定したコーナー形状を得ることができる。また、加工パスが変更されることにより、加工誤差や加工負荷を認識することができる。なお、所定の時間については、第１の仕上加工方法と同様、常時（リアルタイム）も含まれる。
【００２４】
請求項３に記載の発明は、前記の原子炉燃料集合体用支持格子コーナー部の仕上加工方法であって、
仕上加工中のコーナー部の形状データを取得し、取得された形状データが、現在の加工パスに基づいて予測される形状データと異なる場合、取得された形状データとリファレンス支持格子形状データとの差に基づいて新たな加工パスを算出し、算出された新たな加工パスに基づいて以降の仕上加工を行うことを特徴とする原子炉燃料集合体用支持格子のコーナー部の仕上加工方法である。
【００２５】
本請求項の発明は、前記した第２の仕上加工方法を規定するものである。
【００２６】
請求項４に記載の発明は、
原子炉燃料集合体用支持格子コーナー部の形状データを取得する形状計測手段と、
前記形状計測手段により取得された形状データとリファレンス支持格子形状データとの差に基づいて加工パスを算出する加工パス算出手段と、
前記加工パス算出手段を用いて算出された加工パスに基づいて仕上加工を行う仕上加工手段と
を有していることを特徴とする原子炉燃料集合体用支持格子のコーナー部の仕上加工装置である。
【００２７】
本請求項の発明は、請求項１の発明を装置の面より捉えたものである。
本発明に係る装置は、一連の仕上加工作業を無人化・自動化することが可能となるため、加工精度の高い、品質の安定したコーナー形状を短時間で得ることができ、また作業の安全性を高めることができる。
【００２８】
本発明に係る装置は、具体的には、形状計測手段としての画像処理装置もしくはその他の形状測定装置とその付属品（ＰＣ、カメラ、照明、レーザ測長器等）、加工パス算出手段としての演算装置（ＰＣ等）、仕上加工手段としての加工工具（研削工具、支持格子もしくは研削工具移動機構）、その他粉塵回収装置等より構成される。
なお、加工工具と支持格子の移動に関しては、ロボット等の稼働システムに研削工具を取り付ける「工具移動タイプ」、支持格子が固定された稼働システムが研削工具に対して移動する「支持格子移動タイプ」のどちらでもよい。
【００２９】
請求項５に記載の発明は、前記の原子炉燃料集合体用支持格子のコーナー部の仕上加工装置であって、
仕上加工中のコーナー部の形状データを取得し、取得された形状データが、現在の加工パスに基づいて予測される形状データと異なる場合、取得された形状データとリファレンス支持格子形状データとの差に基づいて新たな加工パスを算出し、算出された新たな加工パスに基づいて以降の仕上加工を行う手段を、
さらに有することを特徴とする原子炉燃料集合体用支持格子のコーナー部の仕上加工装置である。
【００３０】
本請求項の発明は、請求項３の発明を装置の面より捉えたものである。
【発明の効果】
【００３１】
本発明により、加工精度の高い、品質の安定した最適なコーナー形状を、短時間で得ることができる。また、人による修正作業を低減することができ、加工時間の短縮を図ることができる。さらに、支持格子に用いられるジルカロイ材のような活性金属は、加工時に火花を多く発生させ、危険性があるが、無人化することにより安全性への信頼性が高くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明を実施するための最良の形態につき、図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲において、以下の実施形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【００３３】
図１は、本発明に係る仕上加工装置の概念図である。
図１において、装置は、支持格子１、研削工具３１〜３４、支持格子１を移動するロボットアーム２０、研削工具３１〜３４を装着して研削加工する加工機３０、仕上加工前の支持格子形状を撮影するカメラ４１、研削中や研削後の支持格子のコーナー部の形状を映すカメラ４２、研削工具の磨耗状態を観察するカメラ４３、カメラ４１〜４３において得られた画像を処理して形状データとする画像処理装置（図示せず）、形状データを記憶し、加工パス算出等を行う演算装置（図示せず）、支持格子１を受け入れる受け入れコンベア(ストックエリア)１０、上部に載せた支持格子１を水平回転して位置決めする固定台１１、１２、加工後の支持格子１を搬出する搬出コンベア１３から構成されている。
【００３４】
支持格子１は、受け入れコンベア１０にて搬入される。搬入された支持格子１は、ロボットアーム２０にて、固定台１１に運ばれる。固定台１１は、水平回転するようになっており、支持格子１は、水平に回転して、カメラ４１にて、４つのコーナー（８箇所）の形状が撮影されて、画像処理装置により、形状データが取得される。次に、支持格子１は、再び、前記ロボットアーム２０にて、固定台１２に運ばれる。固定台１２も水平回転可能であり、かつ４箇所で位置決め固定ができるようになっている。先端に研削工具を着脱可能になっている加工機３０が、固定台１２上の支持格子１のコーナーを狙って対峙している。また、加工機３０の傍らには、数種の取り替え可能な研削工具３１〜３４が待機している。研削中や研削後のコーナー部の形状を映すカメラ４２も配備され、画像処理装置等により、形状データが取得されるようになっている。仕上加工が完了した支持格子１は、ロボットアーム２０にて搬出コンベア１３に運ばれ、搬出される。
【００３５】
図２は、本発明に係る仕上加工装置の加工フローである。
先ず、リファレンス画像（図４に示すような、良好に仕上加工が完了した支持格子のコーナー部の画像データ）の形状データ（リファレンス支持格子形状データ）を、オフラインで、演算装置の記憶媒体に登録する。
【００３６】
次に、ストックエリア（受け入れコンベア１０）に支持格子１をセットする。支持格子１は、ロボットアーム２０にて、固定台１１に運ばれる。ここで、支持格子個々の実際の加工前画像データの取得（カメラ４１を用いる）が行われ、画像処理装置により形状データが取得される。演算装置は、リファレンス支持格子形状データと形状データに基づいて、第１の加工パスの算出を行い、加工機３０の制御部（図示せず）に送信する。この間に、支持格子１は、再び、ロボットアーム２０にて、固定台１２に運ばれ、加工機３０の前で待機する。加工機３０は、受信した第１の加工パスに従って、支持格子１に研削加工を行う。
【００３７】
研削加工の間、カメラ４２がリアルタイムで加工画像を取得して、画像処理装置により形状データが取得される。演算装置は、取得された形状データと第１の加工パスに基づいて予測される形状データとを比較し、両者にズレが発生していた場合には、第２の加工パスの算出を行う。算出された第２の加工パスを、加工機３０に送信し、加工機３０は、受信した第２の加工パスを第１の加工パスと置き換えて、再加工を行う。両者にズレがなければ、そのまま加工を継続する。そして、加工完了後の形状データが、リファレンス支持格子形状データと一致していることを確認して、支持格子１は、ロボットアーム２０にて搬出コンベア１３に運ばれ、搬出される。
【００３８】
以上の操作が、ストックエリアにセットされた各支持格子に対して、順次行われることにより、最適な加工形状を有する高品質の支持格子を、安定して高精度で得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る仕上加工装置の概念図である。
【図２】本発明に係る仕上加工装置の加工フローである。
【図３】溶接後（仕上加工前）の支持格子のコーナー形状を示す図である。
【図４】仕上加工後の支持格子のコーナー形状を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１                支持格子
１ａ、１ｂ        溶接により発生した異形部分（仕上加工時に研削除去される部分）
１ｃ              仕上加工時に研削除去しない辺
１ｄ              仕上加工後の辺
１０              受け入れコンベア(ストックエリア)
１１、１２        固定台
１３              搬出コンベア
２０              ロボットアーム
３０              加工機
３１〜３４        研削工具
４１、４２、４３  カメラ
【図１】
2008164358.tif 000003
【図２】
2008164358.tif 000004
【図３】
2008164358.tif 000005
【図４】
2008164358.tif 000006