(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォーターチャンネルまたはチャンネルボックスの一半を構成する断面コ字状のチャンネル材の突き合わせ面を研削加工する装置において、基台に形成され、チャンネル材をその両側の突き合わせ面が突出する状態で全長にわたり嵌合保持する凹溝部と、チャンネル材の全長にわたり形成され、前記凹溝部に嵌入したチャンネル材の溝部に嵌合する固定中子ブロックと、この固定中子ブロックを介し、上記チャンネル材を上記凹溝部の底部に押しつける押圧機構と、上記凹溝部の少なくとも一方の側壁を構成し、上記押圧機構により押し込まれたチャンネル材を側方から挟み込んでチャンネル材全長にわたり固定する固定機構と、固定されたチャンネル材の各突き合わせ面を研削する研削機を備えた加工ヘッドと、この研削機により上記チャンネル材の各突き合わせ面を研削させながら、上記加工ヘッドを上記チャンネル材の長手方向に移動させる移動機構とを備えたことを特徴とする原子燃料用チャンネル材の突き合わせ面研削加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＢＷＲ（沸騰水型）燃料集合体のウォーターチャンネルやチャンネルボックスを構成するチャンネル材に係り、このチャンネル材の突き合せ面を研削する研削加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＢＷＲ燃料集合体は、例えば高燃焼度用として使用されるものは、図４に示す如く多数の燃料棒２１の中心に太径のウォーターチャンネル２２を配設すると共に、これらを複数のスペーサ２３によって束ねて、上下部に夫々上部タイプレート２４と下部タイプレート２５とを取り付けた構造を有している。
【０００３】
上記ウォーターチャンネルは、図５（イ）（ロ）に示すように、ウォーターチャンネル２２の主体をなす長さ約４ｍのジルカロイ製の角筒部２６と、この角筒部２６の上下に夫々取着される上部端栓２７と下部端栓２８とを有している。
【０００４】
上記角筒部２６は、図６に示すように、コ字状断面の長尺のチャンネル材Ｃを１対、対向するように突き合わせて、この突き合わせ面Ｃ1 をＴＩＧまたはレーザーによって溶接することにより製作されている。
【０００５】
上記チャンネル材は、上記コ字状断面にプレス成形された後、上記溶接や溶接後の寸法精度を良好にするために上記突き合せ面の高さ寸法を精度よく均一にする必要があり、このことから上記突き合せ面の長手方向全域に研削加工が施される。
【０００６】
そこで、従来は、上記チャンネル材の研削加工をプラノミラー（Ｐｌａｎｏｍｉｌｌｅｒ）やプレーナ（平削り盤）などによって行っていたが、チャンネル材は上記の如く約４ｍもあることから、工作機械が大型化する等の問題があった。すなわち、図７に示すように、プレーナなどの大型工作機械でチャンネル材Ｃの突き合せ面の高さ研削を行った場合、チャンネル材Ｃの固定方法は、図７の様に平面に彫った溝２９にチャンネル材Ｃをはめ込み、その内側に固定中子３０を入れて数ケ所をクランプ３１で抑え、クランプボルト３２で締付、固定する。研削加工に際しては、チャンネル材Ｃを２本並行に固定しプレーナにより加工を行う。
その場合、クランプから出ているチャンネル材Ｃの突き合せ面の加工を終えると固定クランプ３１の締め替えを行い、もう一方の突き合せ面の研削加工を行わねばならないなど作業者がその都度固定クランプの締め替えを行わなければならず、作業効率及び加工精度の管理に問題がある。またプレーナは、研削部に対してチャンネル材が長手方向に送られる構成であるため、全長が約１０ｍと大型になると共に、設備費、ランニングコスト等が高く、従ってチャンネル材の研削加工単価も必然的に高くなり、量産対応に対しコスト面でも問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は叙上の如き実上に対処し、原子燃料用チャンネル材の突き合せ面研削加工装置に全く新規な構成を見出すことにより、従来の大型の装置から小型へと脱却すると共に、上記チャンネル材の研削加工の効率化ならびに高精度化を図ることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、上記目的に適合する本発明のチャンネル材の突き合わせ面研削装置の特徴は、ウォーターチャンネルまたはチャンネルボックスの一半を構成する断面コ字状のチャンネル材の突き合わせ面を研削加工する装置において、基台に形成され、チャンネル材をその両側の突き合わせ面が突出する状態で全長にわたり嵌合保持する凹溝部と、チャンネル材の全長にわたり形成され、前記凹溝部に嵌入したチャンネル材の溝部に嵌合する固定中子ブロックと、この固定中子ブロックを介し、上記チャンネル材を上記凹溝部の底部に押しつける押圧機構と、上記凹溝部の少なくとも一方の側壁を構成し、上記押圧機構により押し込まれたチャンネル材を側方から挟み込んでチャンネル材全長にわたり固定する固定機構と、固定されたチャンネル材の各突き合わせ面を研削する研削機を備えた加工ヘッドと、この研削機により上記チャンネル材の各突き合わせ面を研削させながら、上記加工ヘッドを上記チャンネル材の長手方向に移動させる移動機構とを備えたところにある。
【０００９】
【作用】
上記本発明の研削加工装置は、先ずチャンネル材を固定中子ブロックと共に凹溝部に入れ、押圧機構により凹溝部の底部に押しつけた状態で、固定機構によりチャンネル材を側方から挟むように固定する。
そして、上記押圧機構を解除し、上記凹溝部から突き出たチャンネル材の両側壁の突き合せ面を加工ヘッドの研削機により、研削機を移動させながら長手方向に順次研削加工する。
【００１０】
すなわち、上記本発明の研削加工装置においては、押圧機構と固定機構とにより凹溝部内にチャンネル材を正確に保持しながらも、側面からの固定によりチャンネル材の突き合せ面を左右両側壁ともに解放することができ、これにより１度の固定で上記両側壁の突き合せ面の同時研削加工が可能となる。
そして、上記本発明の装置では、チャンネル材に対して研削機を移動させる構成であるため、装置の全長はチャンネル材程度の従来の半分の長さにとどめることが可能である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、さらに添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
図１は本発明実施形態のウォーターチャンネル用チャンネル材の突き合せ面研削加工装置を示す斜視図、図２は同装置の要部を示す拡大図である。
【００１３】
上記実施形態の研削加工装置は、図１に示す如く、基台１と、この基台１に形成され、ジルカロイ製のチャンネル材Ｃをその両側の突き合せ面がやや突出する状態で嵌合保持する固定中子ブロック３と、この固定中子ブロック３を介し、チャンネル材Ｃを上記凹溝部２の底部２ａに押しつける押圧機構４と、上記凹溝部２の一方の側壁を構成し、上記押し込まれたチャンネル材Ｃを側方から挟み込んで固定する固定機構５と、固定されたチャンネル材Ｃの各突き合せ面を研削する研削機６を備えた加工ヘッド７と、上記研削機６によりチャンネル材Ｃの突き合せ面を研削させながら、上記加工ヘッド７をチャンネル材Ｃの長手方向に移動させる移動機構８とを備えている。
【００１４】
上記凹溝部２は、この例では基台１に横向きに形成されており、チャンネル材Ｃの全長に亘ってその外形を嵌合保持しうるよう形成されている。また、上記固定中子ブロック３もチャンネル材Ｃの全長に亘り形成され、チャンネル材Ｃの溝部に、図２に示す如くチャンネル材Ｃの両側をやや突出させた状態で嵌合される。
【００１５】
一方、上記押圧機構４は、図１、図２に示すように、前記凹溝部２と所定間隔をおいて対向するよう設置された複数のシリンダー９からなり、シリンダ軸９ａを図３に示すように突出させることにより前記固定中子ブロック３を介しチャンネル材Ｃを前記凹溝部２の底部２ａに押圧する。この際、前記固定機構５は図示の如く作動しない。
【００１６】
他方、上記固定機構５は、図２、図３に示すように、凹溝部２の一方の側壁を構成するクランププレート１０と、このクランププレート１０をチャンネル材Ｃを挿入しやすいように上方に持ち上げる複数のコイルスプリング１１と、クランププレート１０をコイルスプリング１１に抗して下方に下げ、このクランププレート１０と凹溝部２のもう一方の側壁２ｂとでチャンネル材Ｃを挟みつけて固定する複数のクランプシリンダー１２とによって構成されている。
【００１７】
すなわち、上記固定機構５のクランププレート１０は、前記押圧機構４のシリンダ軸９ａがチャンネル材Ｃを凹溝部２に押しつける際には図３の如く上昇しており、この押しつけ状態が続く中で下降してチャンネル材を挟着固定する。
そして、この固定が完了すると上記シリンダ軸９ａは図２の如く後退し、チャンネル材Ｃの突き合せ面前方を前記研削機６の回転加工刃１３が通れる状態に解放する。
【００１８】
また、前記加工ヘッド７は、チャンネル材Ｃの突き合せ面を同時に研削しうるようほぼ垂直に配設されたエンドミル等の回転加工刃１３と、この回転加工刃１３を回転させるスピンドルモータ１４とを備えている。
そして、前記移動機構８は、図１に示す如く前記凹溝部２と平行に設置された２本のレール部１５と、このレール部の間にやはり平行に設置されたボールネジ１６と、このボールネジ用ナットを有する中空ＡＣサーボモータ１７とを有している。前記加工ヘッド７は上記レール部１５上にスライド自在に載置され、この加工ヘッド７下部に固定された上記ナット付サーボモータ１７により、ボールネジ１６に沿って移動するようになっている。
この移動機構８は、チャンネル材Ｃが図１に示す如く凹溝部２に嵌められる際には、前記回転加工刃１３が邪魔にならないように、加工ヘッド７を装置の端部に移動させることができる。
【００１９】
なお、図１に示す１８はＮＣ制御盤であり、上記研削加工装置の研削加工速度、切込量等を高精度で数値制御すると共に、チャンネル材Ｃの押圧から固定、ならびに研削から固定解除までを全て自動で行う。
【００２０】
しかして、上記本発明実施形態の研削加工装置は、図３に示す如く先ずチャンネル材Ｃを固定中子ブロック３と共に凹溝部２に入れ、押圧機構４により凹溝部２の底部２ａに押しつける。そして、その状態で、図２に示す如く固定機構５によりチャンネル材Ｃを側方から挟むように固定する。
次に、図２に示すように上記押圧機構４を解除し、シリンダ軸９ａを後退させ、上記凹溝部２から突き出たチャンネル材Ｃの両側壁の突き合せ面を加工ヘッド７の研削機６により、図１に示すように研削機６を移動させながら長手方向に順次研削加工する。
【００２１】
すなわち、上記本発明実施形態の研削加工装置においては、押圧機構４と固定機構５との作用により凹溝部２内にチャンネル材Ｃを正確に保持しながらも、側面からの固定によりチャンネル材Ｃの突き合せ面を左右両側壁共に解放することができ、これにより１度の固定で上記両側壁の突き合せ面の同時研削加工が自動で可能となる。
そして、上記本発明の装置では、チャンネル材に対して研削機を移動させる構成であるため、装置の全長はチャンネル材Ｃの長さ程度におさまり、従来の半分の長さにとどめることが可能である。
【００２２】
以上、本発明の実施形態を説明したが、装置の凹溝部や固定中子ブロック等の大きさを変えることにより、チャンネルボックス用チャンネル材の突き合せ面研削装置としても使用することが可能である。また、上記実施形態では凹溝部を横向きとしたが、上向きや下向き等に形成することも可能である。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の原子燃料用チャンネル材の突き合わせ面研削加工装置は、ウォーターチャンネルまたはチャンネルボックスの一半を構成する断面コ字状のチャンネル材の突き合わせ面を研削加工する装置において、基台に形成され、チャンネル材をその両側の突き合わせ面が突出する状態で全長にわたり嵌合保持する凹溝部と、チャンネル材の全長にわたり形成され、前記凹溝部に嵌入したチャンネル材の溝部に嵌合する固定中子ブロックと、この固定中子ブロックを介し、上記チャンネル材を上記凹溝部の底部に押しつける押圧機構と、上記凹溝部の少なくとも一方の側壁を構成し、上記押圧機構により押し込まれたチャンネル材を側方から挟み込んでチャンネル材を全長にわたり固定する固定機構と、固定されたチャンネル材の各突き合わせ面を研削する研削機を備えた加工ヘッドと、この研削機により上記チャンネル材の各突き合わせ面を研削させながら、上記加工ヘッドを上記チャンネル材の長手方向に移動させる移動機構とを備えたものであり、上記押圧機構と固定機構との作用により凹溝部内にチャンネル材をその全長にわたり正確に密着して保持しながらも、上記固定機構の側面からの確実な固定によりチャンネル材の突き合わせ面を左右両側壁ともに解放することができ、これにより１度の固定で上記両側壁の突き合わせ面の同時研削加工を可能となし、更にチャンネル材の全域で静的に押圧されることでチャンネル材突き合わせ面の研削加工を高精度で極めて効率的に行なうことが可能で、しかもチャンネル材に対して研削機を移動させる構成であるため、装置の全長をチャンネル材の長さ程度におさめ、従来の半分の長さにとどめるとの顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態の原子燃料用チャンネル材の突き合せ面研削加工装置を示す斜視図である。
【図２】同装置の要部を示す拡大図である。
【図３】同装置の押圧部および固定部の作動状態を示す要部拡大図である。
【図４】ＢＷＲ燃料集合体の断面図である。
【図５】（イ）ウォーターチャンネルの正面図である。（ロ）同図（イ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】ウォーターチャンネルの作製状態を示す斜視図である。
【図７】従来の原子燃料用チャンネル材の突き合せ面研削加工装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  基台
２  凹溝部
２ａ  底部
２ｂ  側壁
３  固定中子ブロック
４  押圧機構
５  固定機構
６  研削機
７  加工ヘッド
８  移動機構
９  シリンダー
９ａ  シリンダ軸
１０  クランププレート
１１  コイルスプリング
１２  クランプシリンダー
１３  回転加工刃
１４  スピンドルモータ
１５  レール部
１６  ボールネジ
１７  中空ＡＣサーボモータ
１８  ＮＣ制御盤
Ｃ  チャンネル材
【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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