(57)【要約】【課題】簡単かつ小型の装置で、鉛直上下方向に配置された上穴と下穴の水平方向の相対位置を正確に測定可能な穴位置測定装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、穴位置測定装置は、下げ振りと、下げ振りに下端が固定される下げ振り糸１２と、下げ振り糸１２の上端が固定され、上穴１の開口縁に支持される糸固定部材１１と、を備え、糸固定部材１１における上穴１の開口縁に支持される部分が一つの球面上に位置し、この球面の中心位置に下げ振り糸１２の上端が固定されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部構造物に形成された上穴と下部構造物に形成された下穴とが鉛直上下方向に配置され、前記上穴と前記下穴との水平方向の相対位置を測定する穴位置測定装置であって、
下げ振りと、
前記下げ振りに下端が固定される下げ振り糸と、
前記下げ振り糸の上端が固定され、前記上穴の開口縁に支持される糸固定部材と、を備え、
前記糸固定部材における前記上穴の開口縁に支持される部分が一つの球面上に位置し、この球面の中心位置に前記下げ振り糸の上端が固定されていることを特徴とする穴位置測定装置。
【請求項２】
前記糸固定部材は、前記上穴の開口縁に支持される部分が球面状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の穴位置測定装置。
【請求項３】
前記上穴が横断面円形に形成され、
前記糸固定部材は、前記上穴の開口縁に支持される部分が少なくとも３本の曲線アームに形成され、これら少なくとも３本の曲線アームが周方向に間隔をおいて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の穴位置測定装置。
【請求項４】
前記下穴の開口縁に、上面が前記下げ振りと対向する方向に支持される下げ振り位置確認部材と、
前記下げ振り位置確認部材に設けられ、前記下穴の中心に対する前記下げ振りの位置を確認するための基準点と、を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の穴位置測定装置。
【請求項５】
前記下げ振り位置確認部材は、前記下穴の開口縁に支持される部分が球面状に形成され、この球面の中心を通る平面に前記基準点が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の穴位置測定装置。
【請求項６】
上部構造物に形成された上穴と下部構造物に形成された下穴とが鉛直上下方向に配置され、前記上穴と前記下穴との水平方向の相対位置を測定する穴位置測定装置であって、
レーザ発振器と、
前記レーザ発振器に下端が固定されて前記レーザ発振器から照射されるレーザ光が下向きになるように前記レーザ発振器を吊り下げる吊り下げ糸と、
前記吊り下げ糸の上端が固定され、前記上穴の開口縁に支持される糸固定部材と、を備え、
前記糸固定部材における前記上穴に支持される部分が一つの球面上に位置し、この球面の中心位置に前記吊り下げ糸の上端が固定されていることを特徴とする穴位置測定装置。
【請求項７】
前記下穴の開口縁に、上面が前記レーザ発振器と対向する方向に支持される位置確認部材と、
前記位置確認部材に設けられ、前記レーザ発振器のレーザ光を検出するレーザ検出器と、を備えることを特徴とする請求項６に記載の穴位置測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、鉛直方向に対して上下に配置された機器や装置などの構造物に形成された上穴と下穴の水平方向の相対位置を測定する穴位置測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、台座に機器を据え付ける場合は、台座の穴と装置の穴との水平方向の相対位置を互いに調整して位置合わせすることがある。しかしながら、穴の中心には、基準となる参照点が存在しないため、台座の穴と機器の穴にそれぞれ位置測定装置を設置して各穴の中心位置を測定している。
【０００３】
この場合に適用する穴位置測定装置としては、例えば特許文献１に記載された芯出し装置がある。この芯出し装置は、下げ振りである中心表示具の下ろす位置を穴の中心とするため、中心表示具を下ろす操作部から測定対象穴の周囲部に向って角度変更可能な３本のアームを掛止させ、中心表示具を下ろす部分の位置決めを行っている。
【０００４】
また、特許文献２に記載された据付け芯位置測定装置では、上下の穴の芯位置を測定するため、上の穴の位置から吊り下げられる下げ振りと、下の穴の位置に設置したターゲットを１つの装置として構成している。この装置は、上記下げ振り及び上記ターゲットを収納した筒体を上下の穴に嵌め込む構造としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１９６３８７号公報
【特許文献２】特開２００６−１９４７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した特許文献１の装置は、アームを開閉するリンク機構を有するため、装置が複雑化する問題がある。また、特許文献１の装置は、リンク機構が設けられているため、可動部を有する。この可動部には、遊びが設けられていることから、小径の穴に対する位置決め精度が低下する。その結果、特許文献１の装置は、測定精度が低いという問題がある。
【０００７】
また、特許文献２の装置は、下げ振り及び上記ターゲットを収納した筒体を上下の穴に嵌め込む構造であることから、装置が長尺化するとともに、大型化するという問題もある。
【０００８】
本発明の実施形態が解決しようとする課題は、簡単かつ小型の装置で、鉛直上下方向に配置された上穴と下穴の水平方向の相対位置を正確に測定可能な穴位置測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の実施形態に係る穴位置測定装置は、上部構造物に形成された上穴と下部構造物に形成された下穴とが鉛直上下方向に配置され、前記上穴と前記下穴との水平方向の相対位置を測定する穴位置測定装置であって、下げ振りと、前記下げ振りに下端が固定される下げ振り糸と、前記下げ振り糸の上端が固定され、前記上穴の開口縁に支持される糸固定部材と、を備え、前記糸固定部材における前記上穴の開口縁に支持される部分が一つの球面上に位置し、この球面の中心位置に前記下げ振り糸の上端が固定されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の実施形態に係る穴位置測定装置は、上部構造物に形成された上穴と下部構造物に形成された下穴とが鉛直上下方向に配置され、前記上穴と前記下穴との水平方向の相対位置を測定する穴位置測定装置であって、レーザ発振器と、前記レーザ発振器に下端が固定されて前記レーザ発振器から照射されるレーザ光が下向きになるように前記レーザ発振器を吊り下げる吊り下げ糸と、前記吊り下げ糸の上端が固定され、前記上穴の開口縁に支持される糸固定部材と、を備え、前記糸固定部材における前記上穴に支持される部分が一つの球面上に位置し、この球面の中心位置に前記吊り下げ糸の上端が固定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の実施形態によれば、簡単かつ小型の装置で、鉛直上下方向に配置された上穴と下穴の水平方向の相対位置を正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る穴位置測定装置の第１実施形態を設置した原子炉内構造物を示す立断面図である。
【図２】図１の糸固定具を示す立面図である。
【図３】図１の穴位置測定装置における位置確認具を示す立面図である。
【図４】図３の位置確認具を示す斜視図である。
【図５】本発明に係る穴位置測定装置の第２実施形態の全体構成を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る穴位置測定装置の第３実施形態の全体構成を示す斜視図である。
【図７】第３実施形態の制御系を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明に係る穴位置測定装置の各実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
（第１実施形態）
図１は本発明に係る穴位置測定装置の第１実施形態を設置した原子炉内構造物を示す立断面図である。図２は図１の糸固定具を示す立面図である。図３は図１の穴位置測定装置における位置確認具を示す立面図である。図４は図３の位置確認具を示す斜視図である。
【００１５】
なお、本実施形態は、沸騰水型原子炉の炉心シュラウドの交換時に制御棒駆動機構ハウジング（以下、ＣＲＤハウジングという。）の穴と炉心支持板の穴との位置合せをするために穴の水平方向の相対位置を測定する例である。
【００１６】
図１に示すように、原子炉圧力容器５内には、上部格子板６が炉心シュラウド４に取り付けられている。上部格子板６と炉心支持板３との間には、図示しない燃料集合体が設置されている。この燃料集合体の核反応は、制御棒を燃料間に挿入することにより制御される。この制御棒の挿入を円滑に行うためには、制御棒駆動機構（ＣＲＤ）を収納するＣＲＤハウジング２を炉心支持板３に対して高い芯位置精度で据え付ける必要がある。
【００１７】
そのため、本実施形態は、上部構造物である炉心支持板３の穴１と下部構造物であるＣＲＤハウジング２の穴２ａとの水平方向の相対位置を測定するようにしている。本実施形態では、炉心支持板３の穴１が上穴に相当し、ＣＲＤハウジング２の穴２ａが下穴に相当する。穴１及び穴２ａは、鉛直上下方向に配置されている。穴１及び穴２ａは、横断面円形に形成されている。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態の穴位置測定装置は、糸固定部材としての糸固定具１１と、下げ振り糸１２と、下げ振り３１と、下げ振り位置確認部材としての位置確認具２１とを備える。
【００１９】
糸固定具１１は、炉心支持板３の穴１の開口縁に支持される。この糸固定具１１には、下げ振り３１が下げ振り糸１２を介して吊り下げられる。すなわち、下げ振り糸１２の上端は、糸固定具１１に固定される。下げ振り３１は、下げ振り糸１２の下端に固定される。
【００２０】
糸固定具１１は、図２に示すように例えばステンレス鋼から一体に成形されている。糸固定具１１は、円形の厚板に形成された胴部１５と、胴部１５の下方で下向きに凸の球面状に形成された球面座１６とを備える。糸固定具１１は、胴部１５及び球面座１６に下げ振り糸１２が挿通する段付開口部１７が形成されている。この段付開口部１７は、下側中央に開口し、胴部１５の穴径より球面座１６の穴径を大きくしてある。段付開口部１７には、糸固定具１１の上面に開口する糸挿通孔１８が連通している。この糸挿通孔１８は、下げ振り糸１２が挿通可能な径に設定され、その下端を球面座１６の球面中心Ｏとしている。
【００２１】
糸固定具１１は、炉心支持板３の穴１の開口縁に球面座１６で支持されている。すなわち、糸固定具１１は、穴１の開口縁に支持される部分が一つの球面上に位置している。この球面座１６の球面中心Ｏは、糸挿通孔１８の下端に位置していることから、下げ振り糸１２の上端は、糸挿通孔１８の下端、すなわち球面座１６の球面中心Ｏに固定されている。下げ振り糸１２は、例えば合成樹脂製の釣り糸や金属線が用いられる。
【００２２】
位置確認具２１は、図３に示すように上面が下げ振り３１と対向する方向になるようにＣＲＤハウジング２の穴２ａの開口縁に支持される。位置確認具２１は、糸固定具１１と同様に、例えばステンレス鋼により一体に成形される。位置確認具２１は、下げ振り３１の先端の位置を目視により確認するものである。
【００２３】
具体的には、位置確認具２１は、図４に示すように穴２ａの中心に対する下げ振り３１の位置を確認するために基準点２５が設けられている。位置確認具２１は、穴２ａに支持される穴取り合い部２２が球面状に形成されている。基準点２５は、この球面の中心を通り上向きでほぼ水平な平面２４に設けられている。すなわち、基準点２５は、位置確認具２１の上面に設けられている。
【００２４】
基準点２５は、例えば１ｍｍピッチで、Ｘ方向及びＹ方向に示された座標軸の原点とすることができる。したがって、本実施形態は、基準点２５に対する下げ振り３１の先端位置をＸ方向及びＹ方向から目視により確認することで、炉心支持板３の穴１とＣＲＤハウジング２の穴２ａとの水平方向の相対的な位置ずれを測定することができる。
【００２５】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００２６】
このように構成される糸固定具１１では、図２〜図４に示すように下げ振り糸１２が球面座１６の球面中心Ｏから吊り下げられているため、炉心支持板３の穴１に対して糸固定具１１の設置角度が傾斜したとしても、吊り下げられた下げ振り３１の位置は、常に穴１の中心軸からずれることはなく、糸固定具１１を容易に設置することが可能となる。その結果、下げ振り３１は、穴１の中心軸から常に正確に吊り下げられる。
【００２７】
また、位置確認具２１は、穴２ａに支持される穴取り合い部２２が球面状に形成されている。この球面の中心を通る平面２４に基準点２５が設けられている。そのため、穴取り合い部２２の球面中心は、基準点２５と一致している。したがって、位置確認具２１の穴２ａへの設置に際して、位置確認具２１が傾斜して設置されたとしても、基準点２５が穴２ａの中心軸位置からずれることがなくなる。その結果、下げ振り３１による位置確認が正確かつ容易になる。
【００２８】
このように本実施形態によれば、下げ振り糸１２が球面座１６の球面中心Ｏから吊り下げられているため、下げ振り３１は、炉心支持板３の穴１の中心軸から常に正確に吊り下げられる。したがって、本実施形態によれば、簡単かつ小型の装置で、鉛直上下方向に配置された炉心支持板３の穴１とＣＲＤハウジング２の穴２ａとの水平方向の相対位置を正確に測定することができる。
【００２９】
なお、本実施形態では、上穴が炉心支持板３の穴１であり、その穴１の横断面を円形に形成した場合について説明したが、これに限らず例えば上穴が横断面正方形に形成した場合についても適用可能である。
【００３０】
（第２実施形態）
図５は本発明に係る穴位置測定装置の第２実施形態の全体構成を示す斜視図である。なお、前記第１実施形態と同一又は対応する部分には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。その他の実施形態も同様とする。
【００３１】
図５に示すように、上部構造物５３には上穴５１が形成されている。また、下部構造物５４には、下穴５２が形成されている。上穴５１及び下穴５２は、鉛直上下方向に配置されている。上穴５１及び下穴５２は、横断面円形に形成されている。
【００３２】
図５に示すように、本実施形態の穴位置測定装置は、糸固定部材としての３本の糸固定アーム４１，４２，４３と、下げ振り糸１２と、下げ振り３１と、下げ振り位置確認部材としての位置確認具２１とを備える。
【００３３】
３本の糸固定アーム４１，４２，４３は、板状に形成され、それぞれ周方向に間隔をおいて配置されている。３本の糸固定アーム４１，４２，４３は、それぞれ上穴５１の開口縁に支持される曲線アーム４１ａ，４２ａ，４３ａが形成されている。３本の糸固定アーム４１，４２，４３の接合部４４には、下げ振り３１が下げ振り糸１２を介して吊り下げられる。すなわち、下げ振り糸１２の上端は、接合部４４に固定される。下げ振り３１は、下げ振り糸１２の下端に固定される。
【００３４】
３本の糸固定アーム４１，４２，４３は、それぞれ上穴５１の開口縁に支持される曲線アーム４１ａ，４２ａ，４３ａ部分が一つの球面上に位置している。この球面の中心位置は、下げ振り糸１２の上端が固定される接合部４４である。
【００３５】
なお、下部構造物５４の下穴５２の開口縁に支持される位置確認具２１は、図３及び図４と同様の構成であるので、その説明を省略する。
【００３６】
このように構成される３本の糸固定アーム４１，４２，４３は、下げ振り糸１２が曲線アーム４１ａ，４２ａ，４３ａが形成する球面の中心、つまり接合部４４から吊り下げられている。そのため、上穴５１に対して３本の曲線アーム４１ａ，４２ａ，４３ａの設置角度が傾斜したとしても、吊り下げられた下げ振り３１の位置は、常に上穴５１の中心からずれることはなくなる。したがって、３本の糸固定アーム４１，４２，４３を容易に設置することが可能となるとともに、下げ振り３１を上穴５１の中心から常に正確に吊り下げることができる。
【００３７】
このように本実施形態によれば、前記第１実施形態の効果に加え、糸固定部材として３本の糸固定アーム４１，４２，４３を用いたことにより、測定対象の穴が大きくなった場合においても、穴位置測定装置の物量を少なくすることができる。そのため、装置の軽量化が図れるとともに、装置の取扱い及び設置作業が容易になる。
【００３８】
なお、本実施形態は、糸固定部材を３本の糸固定アーム４１，４２，４３により構成したが、３本に限らず４本以上の糸固定アームで構成してもよい。
【００３９】
（第３実施形態）
図６は本発明に係る穴位置測定装置の第３実施形態の全体構成を示す斜視図である。図７は第３実施形態の制御系を示すブロック図である。
【００４０】
前記第１、第２実施形態では、上穴と下穴との水平方向の相対的な位置ずれを測定するために下げ振り及び基準点などを用いたが、本実施形態では、レーザ発振器及びレーザ検出器を用いている。
【００４１】
図６に示すように、本実施形態も前記第２実施形態と同様に、上部構造物５３に上穴５１が形成され、下部構造物５４に下穴５２が形成されている。
【００４２】
３本の糸固定アーム４１，４２，４３は、前記第２実施形態と同様に、上穴５１の開口縁に支持される曲線アーム４１ａ，４２ａ，４３ａ部分が一つの球面上に位置している。この球面の中心位置は、下げ振り糸１２の上端が固定される接合部４４である。
【００４３】
下げ振り糸１２の下端には、レーザ発振器４５が固定されている。具体的には、下げ振り糸１２は、レーザ発振器４５から照射されるレーザ光が下向きになるようにレーザ発振器４５を吊り下げる。このレーザ発振器４５には、例えば炭酸ガスレーザが使用される。
【００４４】
位置確認部材としての位置確認具２１Ａは、上面がレーザ発振器４５と対向する方向になるように下穴５２の開口縁に支持される。位置確認具２１Ａは、前記第１実施形態の位置確認具２１と同様に、例えばステンレス鋼により一体に成形される。
【００４５】
位置確認具２１Ａには、図６に示すように下穴５２の中心に対するレーザ発振器４５のレーザ光の位置を確認するためにレーザ検出器４６が設けられている。位置確認具２１Ａは、下穴５２に支持される穴取り合い部２２が球面状に形成されている。レーザ検出器４６は、この球面の中心を通る平面２４に設けられている。すなわち、レーザ検出器４６は、位置確認具２１Ａの上面に設けられている。
【００４６】
本実施形態の制御系は、図７に示すように上記レーザ検出器４６の他、検出信号処理部４７と、出力部４８とを備える。
【００４７】
レーザ検出器４６は、例えばＣＣＤイメージセンサ又はＣＭＯＳイメージセンサを備えたカメラが適用される。
【００４８】
検出信号処理部４７は、レーザ検出器４６で検出した上穴５１の中心位置を示す検出信号を処理する。具体的には、検出信号処理部４７は、カメラコントロールユニットが用いられ、Ｘ方向及びＹ方向の座標軸を示す信号におけるレーザ光の位置を示す信号に処理される。
【００４９】
出力部４８は、Ｘ方向及びＹ方向を示す座標軸を示す信号におけるレーザ光の位置を示す信号を入力し、表示部に座標軸に対するレーザ光の位置を例えば液晶表示装置などの表示部に画像表示する。これにより、下穴５２の中心位置に対する上穴５１の中心位置のずれを測定することができる。
【００５０】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００５１】
このように構成される３本の糸固定アーム４１，４２，４３は、下げ振り糸１２が曲線アーム４１ａ，４２ａ，４３ａが形成する球面の中心、つまり接合部４４から吊り下げられている。そのため、上穴５１に対して３本の曲線アーム４１ａ，４２ａ，４３ａの設置角度が傾斜したとしても、吊り下げられたレーザ発振器４５の位置は、常に上穴５１の中心からずれることはなくなる。したがって、３本の糸固定アーム４１，４２，４３を容易に設置することが可能となるとともに、レーザ発振器４５を上穴５１の中心から常に正確に吊り下ろすことができる。
【００５２】
また、位置確認具２１Ａは、下穴５２に支持される穴取り合い部２２が球面状に形成されている。この球面の中心を通る平面２４にレーザ検出器４６が設けられている。そのため、穴取り合い部２２の中心は、レーザ検出器４６の検出領域内にある。したがって、位置確認具２１Ａの下穴５２への設置に際して、位置確認具２１Ａが傾斜して設置されたとしても、レーザ検出器４６が下穴５２の中心位置からずれることがなくなる。その結果、レーザ検出器４６によるレーザ光の検出が正確かつ容易になる。
【００５３】
さらに、レーザ検出器４６によって検出されたレーザ光は、検出信号処理部４７によりＸ方向及びＹ方向の座標軸を示す信号におけるレーザ光の位置を示す信号に処理される。出力部４８は、この信号を表示部に画像表示する。
【００５４】
このように本実施形態によれば、上穴５１の位置の検出するためにレーザ発振器４５及びレーザ検出器４６を用いている。そのため、レーザ検出器４５からの検出信号を出力することで、遠隔で監視することが可能となる。したがって、本実施形態によれば、鉛直上下方向に配置された上穴５１と下穴５２の水平方向の相対位置を測定するために、位置確認具２１Ａの近傍に作業員が近づかなくても、位置測定が可能となる。
【００５５】
なお、本実施形態は、レーザ検出器４５にＣＣＤイメージセンサ又はＣＭＯＳイメージセンサを備えたカメラを用いた例について説明したが、これに限らずレーザ検出器４５にポジションセンシングデバイス（ＰＳＤ）を用い、検出信号処理部４７ではＸ方向及びＹ方向の座標軸の中心からの偏差に応じた電圧を出力するようにしてもよい。
【００５６】
以上のように本発明の各実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００５７】
例えば、上記各実施形態では、上穴の開口縁に支持される糸固定部材として球面座１６が形成された糸固定具１１と、曲線アーム４１ａ，４２ａ，４３ａが形成された３本の糸固定アーム４１，４２，４３を用いた例について説明したが、これらの形状に限らず、上穴の開口縁に支持される部分が一つの球面上に少なくとも３つ位置するものであれば、他の形状のものであってもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１…穴、２…ＣＲＤハウジング、２ａ…穴、３…炉心支持板、４…炉心シュラウド、５…原子炉圧力容器、６…上部格子板、１１…糸固定具（糸固定部材）、１２…下げ振り糸、１５…胴部、１６…球面座、１７…段付開口部、１８…糸挿通孔、２１…位置確認具（下げ振り位置確認部材）、２１Ａ…位置確認具（下げ振り位置確認部材）、２２…穴取り合い部、２４…平面、２５…基準点、３１…下げ振り、４１…糸固定アーム（糸固定部材）、４１ａ…曲線アーム、４２…糸固定アーム（糸固定部材）、４２ａ…曲線アーム、４３…糸固定アーム（糸固定部材）、４３ａ…曲線アーム、４４…接合部、４５…レーザ発振器、４６…レーザ検出器、４７…検出信号処理部、４８…出力部、５１…上穴、５２…下穴、５３…上部構造物、５４…下部構造物、Ｏ…球面中心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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