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技術 構造物の角度測定装置及び方法並びに胴本体に対するフィンの組立装置及び方法

出願人 三菱重工業株式会社
発明者 石田誠松元繁片木佑樹朝尾祐貴
出願日 2018年2月28日 (2年0ヶ月経過) 出願番号 2018-035572
公開日 2019年9月12日 (6ヶ月経過) 公開番号 2019-152446
状態 未査定
技術分野 光学的手段による測長装置 自動組立
主要キーワード 角度算出装置 固定用ネジ穴 鈍角側 形状特徴点 溶接作業位置 横倒し状態 鋭角側 位置情報検出装置
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (7)

課題

構造物角度測定装置及び方法並びに胴本体に対するフィン組立装置及び方法において、構造物の支持状態を高精度に計測すると共に、胴本体の支持状態に基づいて胴本体に対してフィンを高精度に組付ける。

解決手段

胴本体21における3個の特徴点としてのネジ穴43b−1,43b−2,23a−1の位置情報を検出するネジ穴検出装置位置情報検出装置)102と、ネジ穴検出装置102が検出した3個のネジ穴43b−1,43b−2,23a−1の位置情報に基づいて予め設定された基準角度傾斜角度θ)に対する胴本体21の角度を算出する制御装置角度算出装置)103とを設けている。

概要

背景

原子力発電プラント原子炉などで発生した放射性廃棄物は、放射性物質収納容器収納され、貯蔵施設再処理施設などに搬送され、貯蔵または再処理される。このような放射性物質収納容器は、上部が開口した底付き円筒形状をなす胴部と、この胴部の上部に固定される蓋部とから構成される。そして、この胴部は、胴本体の外周側に伝熱フィン周方向所定間隔で複数溶接により固定され、その外側に外筒が溶接により固定されており、胴本体と外筒との間に中性子遮蔽材充填されて構成されている。

この放射性物質収納容器を構成する胴部は、胴本体の外周側に複数の伝熱フィンが周方向に所定間隔で溶接により固定され、その外側に外筒が固定されている。この伝熱フィンは、胴本体の外周部における所定の位置に溶接する必要がある。そのため、従来、胴本体を横倒し状態ターニングローラ上に支持し、このターニングローラにより胴本体を所定角度ずつ回動して位置決め、この位置決めした位置で伝熱フィンの溶接作業を実施している。なお、伝熱フィンの組立装置としては、下記特許文献1に記載されたものがあり、溶接ロボット位置補正装置としては、下記特許文献2に記載されたものがある。

概要

構造物角度測定装置及び方法並びに胴本体に対するフィンの組立装置及び方法において、構造物の支持状態を高精度に計測すると共に、胴本体の支持状態に基づいて胴本体に対してフィンを高精度に組付ける。胴本体21における3個の特徴点としてのネジ穴43b−1,43b−2,23a−1の位置情報を検出するネジ穴検出装置位置情報検出装置)102と、ネジ穴検出装置102が検出した3個のネジ穴43b−1,43b−2,23a−1の位置情報に基づいて予め設定された基準角度傾斜角度θ)に対する胴本体21の角度を算出する制御装置角度算出装置)103とを設けている。

目的

本発明は、上述した課題を解決するものであり、構造物の支持状態を高精度に計測する構造物の角度測定装置及び方法、並びに、胴本体の支持状態に基づいて胴本体に対してフィンを高精度に組付ける胴本体に対するフィンの組立装置及び方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

構造物における複数の特徴点位置情報を検出する位置情報検出装置と、前記位置情報検出装置が検出した前記複数の特徴点の位置情報に基づいて予め設定された基準角度に対する前記構造物の角度を算出する角度算出装置と、を備えることを特徴とする構造物の角度測定装置

請求項2

前記構造物は、円筒形状をなし、前記角度算出装置は、前記基準角度に対する前記構造物の中心線の角度を算出することを特徴とする請求項1に記載の構造物の角度測定装置。

請求項3

前記複数の特徴点は、前記構造物における軸方向の一方側にある第1特徴点及び第2特徴点と、前記構造物における軸方向の他方側にある第3特徴点とから構成されることを特徴とする請求項2に記載の構造物の角度測定装置。

請求項4

前記複数の特徴点は、前記構造物における軸方向の一端面に形成された第1ネジ穴及び第2ネジ穴と、前記構造物における軸方向の他端面に形成された第3ネジ穴とから構成されることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の構造物の角度測定装置。

請求項5

前記複数の特徴点は、前記複数の特徴点の距離の合計長さが最長となる位置に設定されることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の構造物の角度測定装置。

請求項6

構造物における複数の特徴点の位置情報を検出する工程と、前記複数の特徴点の位置情報に基づいて予め設定された基準角度に対する前記構造物の角度を算出する工程と、を有することを特徴とする構造物の角度測定方法

請求項7

円筒形状をなす胴本体を横倒し状態で回転自在に支持する回転支持装置と、前記胴本体に設けられた複数の形状特徴点の位置情報を検出する位置情報検出装置と、前記位置情報検出装置が検出した前記複数の形状特徴点の位置情報に基づいて予め設定された基準角度に対する前記胴本体の角度を算出する角度算出装置と、前記胴本体の外周面におけるフィン取付位置に伝熱フィンを固定するフィン固定装置と、前記角度算出装置の算出結果に基づいて前記フィン固定装置による前記フィン取付位置を補正する制御装置と、を備えることを特徴とする胴本体に対するフィンの組立装置

請求項8

前記回転支持装置は、水平方向に対して所定角度傾斜した前記胴本体の外周面を転動自在に支持する複数の第1支持ローラ及び第2支持ローラと、鉛直方向の下方側に位置する前記胴本体の端面を転動自在に支持する第3支持ローラとを有することを特徴とする請求項7に記載の胴本体に対するフィンの組立装置。

請求項9

横倒し状態で胴本体を回転自在に支持する工程と、前記胴本体に設けられた複数の形状特徴点の位置情報を検出する工程と、前記複数の形状特徴点の位置情報に基づいて予め設定された基準角度に対する前記胴本体の角度を算出する工程と、前記基準角度に対する前記胴本体の角度に基づいて前記胴本体の外周面におけるフィン取付位置にフィンを固定する工程と、を有することを特徴とする胴本体に対するフィンの組立方法

請求項10

前記胴本体を水平方向に対して所定角度傾斜した横倒し状態で、前記胴本体の外周面におけるフィン取付位置にフィンを固定することを特徴とする請求項9に記載の胴本体に対するフィンの組立方法。

技術分野

0001

本発明は、例えば、放射性廃棄物収納して搬送や貯蔵を行う放射性物質収納容器において、胴本体の外周部に溶接により伝熱フィンを固定するために、この胴本体の傾斜角度を測定する構造物角度測定装置及び方法、また、胴本体に対するフィン組付ける胴本体に対するフィンの組立装置及び方法に関するものである。

背景技術

0002

原子力発電プラント原子炉などで発生した放射性廃棄物は、放射性物質収納容器に収納され、貯蔵施設再処理施設などに搬送され、貯蔵または再処理される。このような放射性物質収納容器は、上部が開口した底付き円筒形状をなす胴部と、この胴部の上部に固定される蓋部とから構成される。そして、この胴部は、胴本体の外周側に伝熱フィンが周方向所定間隔で複数溶接により固定され、その外側に外筒が溶接により固定されており、胴本体と外筒との間に中性子遮蔽材充填されて構成されている。

0003

この放射性物質収納容器を構成する胴部は、胴本体の外周側に複数の伝熱フィンが周方向に所定間隔で溶接により固定され、その外側に外筒が固定されている。この伝熱フィンは、胴本体の外周部における所定の位置に溶接する必要がある。そのため、従来、胴本体を横倒し状態ターニングローラ上に支持し、このターニングローラにより胴本体を所定角度ずつ回動して位置決め、この位置決めした位置で伝熱フィンの溶接作業を実施している。なお、伝熱フィンの組立装置としては、下記特許文献1に記載されたものがあり、溶接ロボット位置補正装置としては、下記特許文献2に記載されたものがある。

先行技術

0004

特開2016−159303号公報
特開2008−152355号公報

発明が解決しようとする課題

0005

ところで、胴本体を横倒し状態でターニングローラ上に支持したとき、ターニングローラにより支持された胴本体が水平方向に沿って支持されることが好ましい。しかし、ターニングローラの設置床面の形状や水平度、ターニングローラの設置状態などにより胴本体が水平方向に沿って精度良く支持されているとは限らない。胴本体が正しく支持されていないと、ターニングローラの外周部に対して伝熱フィンを適正位置に溶接することが困難となり、胴本体の製造精度が低下してしまうという課題がある。

0006

本発明は、上述した課題を解決するものであり、構造物の支持状態を高精度に計測する構造物の角度測定装置及び方法、並びに、胴本体の支持状態に基づいて胴本体に対してフィンを高精度に組付ける胴本体に対するフィンの組立装置及び方法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

0007

上記の目的を達成するための本発明の構造物の角度測定装置は、構造物における複数の特徴点位置情報を検出する位置情報検出装置と、前記位置情報検出装置が検出した前記複数の特徴点の位置情報に基づいて予め設定された基準角度に対する前記構造物の角度を算出する角度算出装置と、を備えることを特徴とするものである。

0008

従って、位置情報検出装置が構造物における複数の特徴点の位置情報を検出し、角度算出装置が複数の特徴点の位置情報に基づいて基準角度に対する構造物の角度を算出することから、構造物に別途角度を検出するためのマークを設ける必要がなく、構造物の支持状態を高精度に計測することができる。

0009

本発明の構造物の角度測定装置では、前記構造物は、円筒形状をなし、前記構造物角度算出装置は、前記基準角度に対する前記構造物の中心線の角度を算出することを特徴としている。

0010

従って、構造物角度算出装置が基準角度に対する構造物の中心線の角度を算出することから、構造物の支持状態を高精度に計測することができる。

0011

本発明の構造物の角度測定装置では、前記複数の特徴点は、前記構造物における軸方向の一方側にある第1特徴点及び第2特徴点と、前記構造物における軸方向の他方側にある第3特徴点とから構成されることを特徴としている。

0012

従って、複数の特徴点として、構造物の一方側にある第1特徴点及び第2特徴点と他方側にある第3特徴点を設定することから、第1特徴点及び第2特徴点と第3特徴点構造物との距離が長くなり、構造物の支持状態を高精度に計測することができる。

0013

本発明の構造物の角度測定装置では、前記複数の特徴点は、前記構造物における軸方向の一端面に形成された第1ネジ穴及び第2ネジ穴と、前記構造物における軸方向の他端面に形成された第3ネジ穴とから構成されることを特徴としている。

0014

従って、複数の特徴点として、構造物の一端面に形成された第1ネジ穴及び第2ネジ穴と他端面に形成された第3ネジ穴を設定することから、構造物に別途角度を検出するためのマークを設ける必要がなく、構造物の支持状態を容易に計測することができる。

0015

本発明の構造物の角度測定装置では、前記複数の特徴点は、前記複数の特徴点の距離の合計長さが最長となる位置に設定されることを特徴としている。

0016

従って、複数の特徴点を互いに遠く離れた位置に設定することから、構造物の支持状態を高精度に計測することができる。

0017

また、本発明の構造物の角度測定方法は、構造物における複数の特徴点の位置情報を検出する工程と、前記複数の特徴点の位置情報に基づいて予め設定された基準角度に対する前記構造物の角度を算出する工程と、を有することを特徴とするものである。

0018

従って、構造物における複数の特徴点の位置情報に基づいて基準角度に対する構造物の角度を算出することから、構造物に別途角度を検出するためのマークを設ける必要がなく、構造物の支持状態を高精度に計測することができる。

0019

また、本発明の胴本体に対するフィンの組立装置は、円筒形状をなす胴本体を横倒し状態で回転自在に支持する回転支持装置と、前記胴本体に設けられた複数の形状特徴点の位置情報を検出する位置情報検出装置と、前記位置情報検出装置が検出した前記複数の形状特徴点の位置情報に基づいて予め設定された基準角度に対する前記胴本体の角度を算出する角度算出装置と、前記胴本体の外周面におけるフィン取付位置に伝熱フィンを固定するフィン固定装置と、前記角度算出装置の算出結果に基づいて前記フィン固定装置による前記フィン取付位置を補正する制御装置と、を備えることを特徴とするものである。

0020

従って、胴本体を横倒し状態で回転支持装置に回転自在に支持し、位置情報検出装置が胴本体における複数の形状特徴点の位置情報を検出し、角度算出装置が複数の形状特徴点の位置情報に基づいて基準角度に対する胴本体の角度を算出し、フィン固定装置が胴本体の外周面におけるフィン取付位置に伝熱フィンを固定するとき、制御装置が算出した胴本体の角度に基づいてフィン固定装置によるフィン取付位置を補正する。そのため、構造物の支持状態を高精度に計測することができ、胴本体の支持状態に基づいて胴本体に対してフィンを高精度に組付けることができる。

0021

本発明の胴本体に対するフィンの組立装置では、前記回転支持装置は、水平方向に対して所定角度傾斜した前記胴本体の外周面を転動自在に支持する複数の第1支持ローラ及び第2支持ローラと、鉛直方向の下方側に位置する前記胴本体の端面を転動自在に支持する第3支持ローラとを有することを特徴としている。

0022

従って、回転支持装置は、3個の支持ローラにより胴本体を所定角度傾斜した状態で回転自在に支持することから、回転支持装置が胴本体を所定角度ずつ回動してフィン取付位置に位置決めし、フィン固定装置が胴本体のフィン取付位置に伝熱フィンを固定するとき、胴本体における軸方向の位置ずれを防止することができ、胴本体の支持状態に基づいて胴本体に対してフィンを高精度に組付けることができる。

0023

また、本発明の胴本体に対するフィンの組立方法は、横倒し状態で胴本体を回転自在に支持する工程と、前記胴本体に設けられた複数の形状特徴点の位置情報を検出する工程と、前記複数の形状特徴点の位置情報に基づいて予め設定された基準角度に対する前記胴本体の角度を算出する工程と、前記基準角度に対する前記胴本体の角度に基づいて前記胴本体の外周面におけるフィン取付位置にフィンを固定する工程と、を有することを特徴とするものである。

0024

従って、胴本体の支持状態を高精度に計測することができ、胴本体の支持状態に基づいて胴本体に対してフィンを高精度に組付けることができる。

0025

本発明の胴本体に対するフィンの組立方法では、前記胴本体を水平方向に対して所定角度傾斜した横倒し状態で、前記胴本体の外周面におけるフィン取付位置にフィンを固定することを特徴としている。

0026

従って、胴本体を所定角度ずつ回動してフィン取付位置に位置決めし、胴本体のフィン取付位置に伝熱フィンを固定するとき、胴本体における軸方向の位置ずれを防止することができ、胴本体の支持状態に基づいて胴本体に対してフィンを高精度に組付けることができる。

発明の効果

0027

本発明の構造物の角度測定装置及び方法によれば、構造物の支持状態を高精度に計測することができる。また、胴本体に対するフィンの組立装置及び方法によれば、胴本体の支持状態に基づいて胴本体に対してフィンを高精度に組付けることができる。

図面の簡単な説明

0028

図1は、本実施形態の胴本体に対する構造物の角度測定装置が適用されたフィンの組立装置を表す正面概略図である。
図2は、フィンの組立装置を表す側面概略図である。
図3は、胴本体の角度測定方法を説明するための概略図である。
図4は、本実施形態の胴本体に対するフィンの組付方法を表すフローチャートである。
図5は、放射性物質収納容器を表す縦断面図である。
図6は、放射性物質収納容器を表す水平断面図である。

実施例

0029

以下に添付図面を参照して、本発明に係る構造物の角度測定装置及び方法並びに胴本体に対するフィンの組立装置及び方法の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

0030

図5は、放射性物質収納容器を表す縦断面図、図6は、放射性物質収納容器を表す水平断面図である。

0031

本実施形態において、図5及び図6に示すように、放射性物質収納容器としてのキャスク11は、胴部12と蓋部13とバスケット14とを有している。胴部12は、胴本体21の上部に開口部22が形成され、下部に底部(閉塞部)23が形成された円筒形状をなしている。胴本体21は、内部にキャビティ24が設けられ、このキャビティ24は、その内面がバスケット14の外周形状に合わせた形状となっている。バスケット14は、例えば、使用済燃料集合体である放射性物質(図示略)を個々に収納するセルを複数有している。胴本体21は、下部に底部23が溶接結合または一体成形されており、この胴本体21及び底部23は、γ線遮蔽機能を有する炭素鋼製鍛造品となっている。

0032

胴部12は、胴本体21の外周側に所定の隙間を空けて外筒25が配設されており、胴本体21の外周面と外筒25の内周面との間に熱伝導を行う銅や鋼製の伝熱フィン26が周方向に所定間隔で複数溶接されている。そして、胴部12は、胴本体21と外筒25との空間部に水素を多く含有する高分子材料中性子遮蔽機能を有するボロンまたはボロン化合物を含有したレジン中性子遮蔽体)27が充填されている。

0033

また、胴部12は、底部23の下側に所定の隙間を空けて底板28が連結されており、底部23と底板28との空間部にレジン(中性子遮蔽体)29が設けられている。また、胴部12は、側面部にトラニオン30が固定されている。

0034

蓋部13は、一次蓋31と、二次蓋32と、三次蓋33とを有している。一次蓋31は、胴部12における胴本体21の開口部22に対して着脱可能に取付けられる。二次蓋32は、一次蓋31の外側で開口部22に対して着脱可能に取付けられる。三次蓋33は、二次蓋32の外側で開口部22に対して着脱可能に取付けられる。一次蓋31は、キャビティ24側の負圧を維持してキャビティ24内に充填されたガス漏洩を防ぐと共に、キャビティ24内に収納された放射性物質から出る放射線(γ線)を遮蔽する。また、一次蓋31は、二次蓋32側にレジン(中性子遮蔽体)が設けられている。二次蓋32は、一次蓋31との間に大気に対して加圧された圧力監視境界を有し、一次蓋31からのガスの漏洩を阻止すると共に、キャビティ24側の圧力を担保する。三次蓋33は、二次蓋32を外部の衝撃から防御する。

0035

胴部12は、胴本体21の開口部22の内周部に3個の段部41,42,43が設けられている。第1段部41は、第1座面部41aを有し、第1座面部41aに複数のネジ穴41bが胴本体21の周方向に等間隔で形成されている。第2段部42は、第1段部41よりも開口部22の外側に位置し、第2座面部42aを有し、第2座面部42aは、複数のネジ穴42bが胴本体21の周方向に等間隔で形成されている。第3段部43は、第2段部42よりも開口部22の外側に位置し、第3座面部43aを有し、第3座面部43aは、複数のネジ穴43bが胴本体21の周方向に等間隔で形成されている。

0036

一次蓋31は、第1段部41に嵌合し、第1座面部41aに密着する。そして、ボルト51が一次蓋31を貫通してネジ穴41bに螺合することで、一次蓋31は、胴本体21の開口部22における第1段部41に固定される。二次蓋32は、第2段部42に嵌合し、第2座面部42aに密着する。そして、ボルト52が二次蓋32を貫通してネジ穴42bに螺合することで、二次蓋32は、胴本体21の開口部22における第2段部42に固定される。三次蓋33は、第3段部43に嵌合し、第3座面部43aに密着する。そして、ボルト53が三次蓋33を貫通してネジ穴43bに螺合することで、三次蓋33は、胴本体21の開口部22における第3段部43に固定される。

0037

また、キャスク11は、搬送時に、蓋部13側と胴部12の底部23側に緩衝体61,62がそれぞれ取付けられる。キャスク11は、蓋部13側に緩衝体61が着脱自在に装着され、胴部12の底部23に緩衝体62が着脱自在に装着される。そのため、胴部12は、底部23の外周部側の底面に複数のネジ穴23aが周方向に所定間隔で設けられている。

0038

このように構成されたキャスク11にて、胴部12は、胴本体21の外周側に複数の伝熱フィン26が周方向に所定間隔で溶接により固定され、その外側に外筒25が溶接により固定され、胴本体21と外筒25と各伝熱フィン26との間にレジン27が充填されて構成されている。

0039

本実施形態の角度測定装置(構造物の角度測定装置)は、横倒し状態で支持された胴本体21の傾斜角度を自動的に計測するものであり、フィンの組立装置(胴本体に対するフィンの組立装置)は、胴本体21の外周面に複数の伝熱フィン26を周方向に所定間隔で自動的に組付けるものである。

0040

図1は、本実施形態の胴本体に対する構造物の角度測定装置が適用されたフィンの組立装置を表す正面概略図、図2は、フィンの組立装置を表す側面概略図、図3は、胴本体の角度測定方法を説明するための概略図である。

0041

本実施形態において、図1及び図2に示すように、角度測定装置100Aは、回転支持装置101と、ネジ穴検出装置(位置情報検出装置)102と、制御装置(角度算出装置)103とを備えている。また、フィンの組立装置100Bは、回転支持装置101と、ネジ穴検出装置(位置情報検出装置)102と、制御装置(角度算出装置)103と、フィン搬送装置(フィン固定装置)104と、フィン溶接装置(フィン固定装置)105とを備えている。この場合、ネジ穴検出装置102は、回転支持装置101に支持された胴本体21の軸方向の一方側と他方側に配置され、フィン搬送装置104とフィン溶接装置105は、回転支持装置101に支持された胴本体21の水平方向における一側方側に配置されている。なお、フィン搬送装置104とフィン溶接装置105を2組設け、回転支持装置101に支持された胴本体21の両側方側に配置してもよい。

0042

回転支持装置101は、例えば、ターニングローラであって、胴本体21を横倒し状態で回転自在に支持するものである。支持台111は、下部に複数の脚部112により床面113に設置されており、上部に複数の支持ローラ114,115,116が回転自在に支持されている。第1支持ローラ114は、水平方向に沿う回転軸心を有し、胴本体21における開口部22側に水平方向で且つ胴本体21の径方向(以下、X方向)に所定間隔をあけて2個配置されている。各第1支持ローラ114は、胴本体21の大径部21aの外周面を転動自在に支持するものであり、第1移動装置117によりX方向に接近離反可能となっている。

0043

第2支持ローラ115は、水平方向に沿う回転軸心を有し、胴本体21における底部23側にX方向に所定間隔をあけて2個配置されている。各第2支持ローラ115は、胴本体21の底部23の外周面を転動自在に支持するものであり、第2移動装置118により水平方向で且つ胴本体21の軸方向(以下、Y方向)に移動可能となっている。即ち、各第2支持ローラ115は、第2移動装置118により各第1支持ローラ114に対してY方向に接近離反可能となっている。4個の支持ローラ114,115は、胴本体21の外周面を4点で支持することで、胴本体21を横倒し状態で回転自在に支持することができる。また、各支持ローラ114,115は、駆動装置119が駆動連結されており、駆動装置119により各支持ローラ114,115を正転駆動及び逆転駆動することができる。

0044

第3支持ローラ116は、鉛直方向に沿う回転軸心を有し、胴本体21における底部23側に1個配置されている。第3支持ローラ116は、胴本体21の底部23の底面を転動自在に支持するものである。

0045

各第1支持ローラ114は、支持する胴本体21の外形の大きさに合わせて第1移動装置117によりX方向に移動する。各第2支持ローラ115は、支持する胴本体21における軸方向の長さに合わせて第2移動装置118によりY方向に移動する。そして、各第1支持ローラ114の間隔を調整することで、大径部12a側が底部23側より鉛直方向の上方に位置するように、胴本体21の中心線Oが水平線Hに対して所定の傾斜角度θだけ傾斜した状態に維持することができる。このとき、第3支持ローラ116は、胴本体21の底部23の底面を転動自在に支持することで、胴本体21におけるY方向の移動を阻止している。

0046

ネジ穴検出装置102は、胴本体21における軸方向の一端部における第3段部43の第3座面部43aに設けられた複数のネジ穴(三次蓋固定用ネジ穴)43bと、胴本体21における軸方向の他端部における底部23の底面に設けられた複数のネジ穴(緩衝体固定用ネジ穴)23aを検出するものである。ネジ穴検出装置102は、作業用ロボットであって、アーム121(121a,121b)の先端部にCCDカメラ122(122a,122b)が装着されて構成されている。ネジ穴検出装置102は、アーム121a,121bを作動してCCDカメラ122a,122bを所定の位置に移動する。CCDカメラ122aは、回転支持装置101に支持された胴本体21の大径部21a側に配置され、ネジ穴43bが設けられた第3座面部43aを撮影し、撮影画像二値化処理することでネジ穴43bの中心位置を検出する。即ち、CCDカメラ122aが撮影した画像を二値化処理すると、ネジ穴43bの内部が黒色となり、外部(第3座面部43a)が白色となり、ネジ穴43bの輪郭が認識されることから、このネジ穴43bの輪郭からネジ穴43bの3次元方向の中心位置(中心点)を検出することができる。第3座面部43aにおけるネジ穴43bの中心点を3次元座標として検出する。即ち、ネジ穴43bの中心点は、予め設定された基準点基準座標)に対するX方向とY方向とZ方向(鉛直方向)の3次元座標として表示される。

0047

また、CCDカメラ122bは、ネジ穴23aが設けられた底部23の底面を撮影し、撮影画像を二値化処理することでネジ穴23aの中心位置を検出する。即ち、CCDカメラ122aが撮影した画像を二値化処理すると、ネジ穴23aの内部が黒色となり、外部(底部の底面)が白色となり、ネジ穴23aの輪郭が認識されることから、このネジ穴23aの輪郭からネジ穴23aの3次元方向の中心位置(中心点)を検出することができる。この場合、ネジ穴検出装置102は、底部23における底面のネジ穴23aの中心点を3次元座標として検出する。即ち、ネジ穴23aの中心点は、予め設定された基準点(基準座標)に対するX方向とY方向とZ方向(鉛直方向)の3次元座標として表示される。

0048

制御装置103は、ネジ穴検出装置102が検出した複数の形状特徴点としてのネジ穴43b,23aの位置情報(3次元座標)に基づいて予め設定された基準角度に対する胴本体21の中心線Oの角度を算出する。ここで、複数の形状特徴点とは、胴本体21における軸方向の一端部における第3段部43の第3座面部43aに設けられた2個のネジ穴43bと、胴本体21における軸方向の他端部における底部23の底面に設けられた1個のネジ穴23aである。

0049

図3に示すように、第1形状特徴点は、胴本体21の第3段部43に設けられた第1ネジ穴43b−1であり、第2形状特徴点は、胴本体21の第3段部43に設けられた別の第2ネジ穴43b−2であり、第3形状特徴点は、胴本体21の底部23の底面に設けられた第3ネジ穴23a−1である。3個の特徴点としてのネジ穴43b−1,43b−2,23a−1は、互いの距離の合計長さが最長長さとなる位置のものを選択することが好ましい。この3個のネジ穴43b−1,43b−2,23a−1の中心位置の3次元座標に基づいて三角測量の手法を用いて胴本体21の角度を計測する。

0050

本実施形態では、図1から図3に示すように、胴本体21は、回転支持装置101の各支持ローラ114,115,116により大径部12a側が底部23側より鉛直方向の上方に位置するように、胴本体21の中心線Oが水平線Hに対して所定の傾斜角度θだけ傾斜した状態に保持される。本実施形態にて、この傾斜角度θは、胴本体21の形状や大きさに応じた基準角度として設定されている。なお、水平方向に沿う傾斜角度θ=0度を基準角度として設定してもよい。制御装置103は、ネジ穴検出装置102が検出した3個の形状特徴点としてのネジ穴43b−1,43b−2,23a−1の位置情報(3次元座標)に基づいてこの胴本体21の基準角度(傾斜角度θ)に対する胴本体21の中心線Oの角度を算出する。

0051

即ち、第1移動装置117により各第1支持ローラ114を移動することで、胴本体21の中心線Oが所定の傾斜角度θとなるように調整しても、胴本体21や回転支持装置101の製造誤差、回転支持装置101の設置状態などにより胴本体21の角度を高精度に調整することは困難である。そのため、制御装置103は、3個の形状特徴点としてのネジ穴43b−1,43b−2,23a−1の位置情報(3次元座標)に基づいて胴本体21の実際の傾斜角度を算出し、基準角度(傾斜角度θ)と実際の傾斜角度との偏差を算出する。即ち、胴本体21が基準角度(傾斜角度θ)に支持されたときの3個の形状特徴点としてのネジ穴43b−1,43b−2,23a−1の基準位置情報(3次元座標)と、ネジ穴検出装置102が検出した3個の形状特徴点としてのネジ穴43b−1,43b−2,23a−1の実際の位置情報(3次元座標)とを比較し、両者のずれ量から傾斜角度の偏差を算出する。

0052

なお、本実施形態では、ネジ穴43bを検出するものとしてCCDカメラ122(122a,122b)を適用したが、この構成に限定されるものではなく、ネジ穴43bの3次元位置を検出することができるものであればよい。例えば、超音波センサ赤外線センサレーザセンサなどを適用してもよい。また、本実施形態では、構造物としての胴本体21の特徴点として、ネジ穴43b,23aを適用したが、別のネジ穴41b,42bでもよく、また、トラニオン30などであってもよい。

0053

フィン搬送装置104は、伝熱フィン26を保持し、フィン取付角度に位置決めされた胴本体21の外周面におけるフィン取付位置にこの伝熱フィン26を搬送するものである。このフィン搬送装置104は、作業用ロボットであって、アーム131の先端部に吸着保持部132が装着されて構成されている。フィン搬送装置104は、アーム131を作動して吸着保持部132が保管場所としてのストッカにある伝熱フィン26を吸着し、この伝熱フィン26を胴本体21の長手方向に沿った姿勢とし、胴本体21のフィン取付位置まで搬送し、この伝熱フィン26の一側部をフィン取付位置に接触させた状態で支持する。

0054

フィン溶接装置105は、フィン取付位置でフィン搬送装置104に保持された伝熱フィン26を胴本体21の外周面に溶接するものである。フィン溶接装置105は、作業用ロボットであって、アーム141の先端部に溶接トーチ142が装着されて構成されている。フィン溶接装置105は、アーム141を作動して溶接トーチ142の先端部を伝熱フィン26の一側部と胴本体21の外周面が接触する位置の近傍に移動し、伝熱フィン26を胴本体21の外周面に溶接する。

0055

制御装置103は、回転支持装置101とネジ穴検出装置102とフィン搬送装置104とフィン溶接装置105に接続され、制御可能となっている。制御装置103は、ネジ穴検出装置102から検出結果が入力される。制御装置103は、ネジ穴検出装置102の検出結果に基づいて回転支持装置101とフィン搬送装置104とフィン溶接装置105とを駆動制御する。即ち、制御装置103は、ネジ穴検出装置102の検出結果に基づいて回転支持装置101により胴本体21を回動してフィン取付角度に位置決めすることができる。

0056

具体的に、複数のネジ穴43bに対する胴本体21の外周面の周方向におけるフィン取付位置が予め規定されている。即ち、フィン溶接装置105の溶接トーチ142が伝熱フィン26を胴本体21の外周面に溶接する作業位置は、常時同じ位置に設定されており、胴本体21を回動することで、胴本体21のフィン取付位置を溶接トーチ142による溶接作業位置に位置決めする。そのため、制御装置103は、特定のネジ穴43bを予め設定された検出位置に移動することで、このネジ穴43bに対応するフィン取付位置を溶接作業位置に移動し、胴本体21をフィン取付角度に位置決めする。

0057

また、胴本体21は、ネジ穴検出装置102が検出する基準位置としての位置決め用穴44が設けられている。この位置決め用穴44は、三次蓋33を胴部12に固定するときに位置合わせ用として使用されるものである。制御装置103は、この位置決め用穴44を検出することで、位置決め用穴44と複数のネジ穴43bとの位置関係から、複数のネジ穴43bの位置、つまり、胴本体21の回転位相を認識する。なお、この基準位置は、位置決め用穴44に限定されるものではなく、別の部材でもよく、また、別途、基準位置となる部材をマグネットやボルト溶接などにより固定して構成してもよい。

0058

更に、制御装置103は、ネジ穴検出装置102の検出結果に基づいてフィン搬送装置104による伝熱フィン26の搬送位置と、フィン溶接装置105による伝熱フィン26の溶接位置を補正することができる。具体的に、胴本体21の基準角度(傾斜角度θ)に対する胴本体21のフィン取付位置が予め規定されている。制御装置103は、ネジ穴検出装置102が検出した3個の形状特徴点としてのネジ穴43b−1,43b−2,23a−1の位置情報(3次元座標)に基づいて胴本体21の中心線Oの角度を算出する。制御装置103は、胴本体21の基準角度(傾斜角度θ)と胴本体21の実際の傾斜角度との偏差を算出する。そして、制御装置103は、傾斜角度の偏差に基づいてフィン搬送装置104による伝熱フィン26の搬送位置と、フィン溶接装置105による伝熱フィン26の溶接位置を補正する。ここで、フィン取付位置(伝熱フィン26の搬送位置、伝熱フィン26の溶接位置)を補正するとは、胴本体21の外周面における周方向及び軸方向の伝熱フィン26の位置を補正すること、胴本体21の外周面における軸方向に対する伝熱フィン26の角度を補正することを含むものである。

0059

以下、本実施形態の胴本体の角度測定方法並びに胴本体に対するフィンの組立方法について、詳細に説明する。図4は、本実施形態の胴本体に対するフィンの組立方法を表すフローチャートである。

0060

本実施形態の胴本体の角度測定方法は、胴本体21における3個の特徴点としてのネジ穴43b−1,43b−2,23a−1の位置情報を検出する工程と、3個のネジ穴43b−1,43b−2,23a−1の位置情報に基づいて予め設定された基準角度(傾斜角度θ)に対する胴本体21の角度を算出する工程とを有する。

0061

また、胴本体に対するフィンの組立方法は、横倒し状態で胴本体21を回転自在に支持する工程と、胴本体21に設けられた3個の形状特徴点としてのネジ穴43b−1,43b−2,23a−1の位置情報を検出する工程と、3個のネジ穴43b−1,43b−2,23a−1の位置情報に基づいて予め設定された基準角度(傾斜角度θ)に対する胴本体21の角度を算出する工程と、胴本体21の角度に基づいて胴本体21の外周面におけるフィン取付位置に伝熱フィン26を固定する工程とを有する。このとき、胴本体21を水平方向に対して所定角度傾斜した横倒し状態で、胴本体21の外周面におけるフィン取付位置に伝熱フィン26を固定する。

0062

図1及び図2図4に示すように、胴本体21は、上部に三次蓋33を固定するための複数のネジ穴43bが設けられると共に、底部23に緩衝体61を固定するための複数のネジ穴23aが固定されている。そして、胴本体21は、外周面に伝熱フィン26が溶接により固定されるが、回転支持装置101上で基準角度(傾斜角度θ)に支持された胴本体21の外周面における伝熱フィン26の取付位置が予め設定されている。即ち、フィン搬送装置104とフィン溶接装置105は、胴本体21に対して複数の伝熱フィン26の搬送位置及び溶接位置が常時同じ位置となっている。そのため、胴本体21に設けられた複数のネジ穴43bの位置と胴本体21の外周面におけるフィン搬送位置及びフィン取付位置との位置関係を予め規定しておく。

0063

また、制御装置103は、ネジ穴検出装置102が検出した3個の形状特徴点としてのネジ穴43b−1,43b−2,23a−1の位置情報(3次元座標)に基づいて胴本体21の中心線Oの角度を算出する。そして、制御装置103は、胴本体21の基準角度(傾斜角度θ)と胴本体21の実際の傾斜角度との偏差を算出しておく。

0064

そして、ステップS11にて、クレーン(図示略)を用いて胴本体21を搬送し、この胴本体21を横倒し状態で回転支持装置101の上に載置し、各支持ローラ114,115,116により基準角度(傾斜角度θ)で傾斜した状態で回転自在に支持する。ステップS12にて、制御装置103は、回転支持装置101を駆動制御することで胴本体21を回転する。ステップS13にて、ネジ穴検出装置102のCCDカメラ122は、胴本体21の上部を撮影しており、制御装置103は、CCDカメラ122の撮影結果に基づいて位置決め用穴44を検出する。ステップS14にて、制御装置103は、ネジ穴検出装置102と回転支持装置101を用いて位置決め用穴44が水平位置に位置するように、胴本体21を所定角度だけ回転する。即ち、まず、CCDカメラ122を胴本体21の水平位置に移動し、回転支持装置101により胴本体21を回転し、CCDカメラ122が位置決め用穴44を撮影した位置で胴本体21の回転を停止する。

0065

制御装置103は、胴本体21の位置決め用穴44を検出し、且つ、位置決め用穴44が水平位置に移動することで、位置決め用穴44と各ネジ穴43bとの位置関係から、各ネジ穴43bの位置を認識することができる。ステップS15にて、制御装置103は、ネジ穴検出装置102を駆動制御し、CCDカメラ122を溶接対応位置に移動する。ステップS16にて、制御装置103は、胴本体21を回動し、CCDカメラ122が所定の伝熱フィン26に対応するネジ穴43bを検出した位置で停止する。

0066

そのため、CCDカメラ122が伝熱フィン26に対応するネジ穴43bを検出したときに胴本体21の回転を停止することで、伝熱フィン26を溶接するフィン取付位置をフィン搬送位置及びフィン溶接位置に位置決めすることができる。ステップS17にて、CCDカメラ122を3個の特徴点としてのネジ穴43b−1,43b−2,23a−1に対応する位置に順に移動する。そして、ステップS18にて、CCDカメラ122により各ネジ穴43b−1,43b−2,23a−1を撮像する。

0067

そして、ステップS19にて、制御装置103は、CCDカメラ122が撮像した各ネジ穴43b−1,43b−2,23a−1の撮像結果に基づいて胴本体21の傾斜角度を算出する。即ち、制御装置103は、胴本体21の基準角度(傾斜角度θ)と胴本体21の実際の傾斜角度との偏差を算出する。ステップS20にて、制御装置103は、算出した傾斜角度の偏差に基づいてフィン搬送装置104による伝熱フィン26の搬送位置と、フィン溶接装置105による伝熱フィン26の溶接位置の補正量を算出する。

0068

そして、ステップS21にて、伝熱フィン26の仮溶接を実施する。即ち、フィン搬送装置104が伝熱フィン26を把持してフィン取付位置に移動し、フィン溶接装置105の溶接トーチ142が伝熱フィン26の鋭角側から溶接する。このとき、制御装置103は、ステップS20で算出した溶接位置の補正量を加味してフィン搬送装置104とフィン溶接装置105を駆動制御する。

0069

ステップS22にて、胴本体21に対して全ての伝熱フィン26の仮溶接が完了したかどうかを判定する。ここで、胴本体21に対して全ての伝熱フィン26の仮溶接が完了していないと判定(No)されたら、ステップS15に戻って前述した作業を繰り返し実施する。一方、ステップS22にて、胴本体21に対して全ての伝熱フィン26の仮溶接が完了したと判定(Yes)されたら、伝熱フィン26の仮溶接を完了し、続いて、同様の方法で、胴本体21に対して各伝熱フィン26の本溶接を実施する。伝熱フィン26の本溶接は、フィン溶接装置105の溶接トーチ142により伝熱フィン26の鋭角側と鈍角側の両方から実施する。

0070

このように本実施形態の構造物の角度測定装置にあっては、胴本体21における3個の特徴点としてのネジ穴43b−1,43b−2,23a−1の位置情報を検出するネジ穴検出装置(位置情報検出装置)102と、ネジ穴検出装置102が検出した3個のネジ穴43b−1,43b−2,23a−1の位置情報に基づいて予め設定された基準角度(傾斜角度θ)に対する胴本体21の角度を算出する制御装置(角度算出装置)103とを設けている。

0071

従って、ネジ穴検出装置102が胴本体21における3個のネジ穴43b−1,43b−2,23a−1の位置情報を検出し、制御装置103が3個のネジ穴43b−1,43b−2,23a−1の位置情報に基づいて基準角度(傾斜角度θ)に対する胴本体21の角度を算出することから、胴本体21に別途角度を検出するためのマークを設ける必要がなく、三角測量の手法を用いて胴本体21の角度を計測することから、胴本体21の支持状態を高精度に計測することができる。

0072

本実施形態の構造物の角度測定装置では、制御装置103は、円筒形状をなす胴本体21の中心線Oの角度を算出する。胴本体21の支持状態を高精度に計測することができる。

0073

本実施形態の構造物の角度測定装置では、複数の特徴点として、胴本体21における軸方向の一方側にある第1ネジ穴43b−1及び第2ネジ穴43b−2と、胴本体21における軸方向の他方側にある第3ネジ穴23a−1を設けている。従って、第1ネジ穴43b−1及び第2ネジ穴43b−2と第3ネジ穴23a−1との距離が長くなり、胴本体21の支持状態を高精度に計測することができる。また、複数の特徴点として、胴本体21に形成されている各ネジ穴43b−1,43b−2,23a−1を用いることから、胴本体21に別途角度を検出するためのマークを設ける必要がなく、胴本体21の支持状態を容易に計測することができる。

0074

本実施形態の構造物の角度測定装置では、3個の各ネジ穴43b−1,43b−2,23a−1の位置を各ネジ穴43b−1,43b−2,23a−1の距離の合計長さが最長となる位置に設定している。従って、複数のネジ穴43b−1,43b−2,23a−1を互いに遠く離れた位置に設定することから、胴本体21の支持状態を高精度に計測することができる。

0075

また、本実施形態の構造物の角度測定方法にあっては、胴本体21における3個のネジ穴43b−1,43b−2,23a−1の位置情報を検出する工程と、各ネジ穴43b−1,43b−2,23a−1の位置情報に基づいて予め設定された基準角度(傾斜角度θ)に対する胴本体21の角度を算出する工程とを有する。

0076

従って、胴本体21に別途角度を検出するためのマークを設ける必要がなく、三角測量の手法を用いて胴本体21の角度を計測することから、胴本体21の支持状態を高精度に計測することができる。

0077

また、本実施形態の胴本体に対するフィンの組立装置にあっては、円筒形状をなす胴本体21を横倒し状態で回転自在に支持する回転支持装置101と、胴本体21に設けられた3個のネジ穴43b−1,43b−2,23a−1の位置情報を検出するネジ穴検出装置102と、3個のネジ穴43b−1,43b−2,23a−1の位置情報に基づいて予め設定された基準角度(傾斜角度θ)に対する胴本体21の角度を算出する制御装置103と、胴本体21の外周面におけるフィン取付位置に伝熱フィン26を固定するフィン固定装置としてのフィン搬送装置104及びフィン溶接装置105とを設け、制御装置103は、胴本体21の角度に基づいてフィン取付位置を補正する。

0078

従って、胴本体21を横倒し状態で回転支持装置101に回転自在に支持し、ネジ穴検出装置102が胴本体21における3個のネジ穴43b−1,43b−2,23a−1の位置情報を検出し、制御装置103が各ネジ穴43b−1,43b−2,23a−1の位置情報に基づいて基準角度(傾斜角度θ)に対する胴本体21の角度を算出し、フィン搬送装置104が伝熱フィン26をフィン取付位置に搬送し、フィン溶接装置105が伝熱フィン26をフィン取付位置に溶接するとき、制御装置103が胴本体21の角度に基づいてフィン取付位置を補正する。そのため、胴本体21の支持状態を高精度に計測することができ、胴本体21の支持状態に基づいて胴本体21に対して伝熱フィン26を高精度に組付けることができる。

0079

本実施形態の胴本体に対するフィンの組立装置では、回転支持装置101として、水平方向に対して所定の傾斜角度θだけ傾斜した胴本体21の外周面を転動自在に支持する複数の第1支持ローラ114及び第2支持ローラ115と、鉛直方向の下方側に位置する胴本体21の底面を転動自在に支持する第3支持ローラ116とを設けている。従って、3個の支持ローラ114,115,116により胴本体21を傾斜角度θだけ傾斜した状態で回転自在に支持することから、胴本体21を所定角度ずつ回動してフィン取付位置に位置決めし、胴本体21のフィン取付位置に伝熱フィン26を固定するとき、胴本体21における軸方向の位置ずれを防止することができ、胴本体21の支持状態に基づいて胴本体21に対してフィンを高精度に組付けることができる。

0080

また、本実施形態の胴本体に対するフィンの組立方法にあっては、横倒し状態で胴本体21を回転自在に支持する工程と、胴本体21に設けられた3個のネジ穴43b−1,43b−2,23a−1の位置情報を検出する工程と、3個のネジ穴43b−1,43b−2,23a−1の位置情報に基づいて予め設定された基準角度(傾斜角度θ)に対する胴本体21の角度を算出する工程と、胴本体21の角度に基づいて胴本体21の外周面におけるフィン取付位置にフィンを固定する工程とを有する。

0081

従って、胴本体21の支持状態を高精度に計測することができ、胴本体21の支持状態に基づいて胴本体に対してフィンを高精度に組付けることができる。

0082

本実施形態の胴本体に対するフィンの組立方法では、胴本体21を水平方向に対して所定の傾斜角度θだけ傾斜した横倒し状態で、胴本体21の外周面におけるフィン取付位置に伝熱フィン26を固定している。従って、胴本体21を所定角度ずつ回動してフィン取付位置に位置決めし、胴本体21のフィン取付位置に伝熱フィン26を固定するとき、胴本体21における軸方向の位置ずれを防止することができ、胴本体21の支持状態に基づいて胴本体21に対してフィンを高精度に組付けることができる。

0083

なお、上述した実施形態では、胴本体21を所定の傾斜角度θだけ傾斜した横倒し状態で外周面に伝熱フィン26を固定するように構成したか、胴本体21を水平な横倒し状態で外周面に伝熱フィン26を固定するように構成してもよい。

0084

また、上述した実施形態では、基準角度に対する構造物の軸方向に沿う中心線の角度を算出するように構成したが、基準角度に対する構造物の外周面の軸方向に沿う線の角度や基準角度に対する構造物の径方向沿う線の角度などを算出するように構成してもよい。

0085

また、上述した実施形態では、本発明の構造物の角度測定装置として、キャスク11の胴体21の角度を測定するものとして説明したが、この構成に限定されるものではなく、熱交換器の胴体などの角度を測定する装置などを適用してもよい。更に、構造物としてキャスク(放射性物質収納容器)11の胴本体21を適用したが、熱交換器の胴体などを適用してもよい。

0086

11キャスク(放射性物質収納容器)
12胴部
13 蓋部
14バスケット
21 胴本体(構造物)
22 開口部
23 底部(閉塞部)
23aネジ穴(形状特徴点)
24キャビティ
25外筒
26伝熱フィン
27,29レジン
28底板
30トラニオン
31 一次蓋
32 二次蓋
33 三次蓋
41 第1段部
41a 第1座面部
41b ネジ穴
42 第2段部
42a 第2座面部
42b ネジ穴
43 第3段部
43a 第3座面部
43b ネジ穴(形状特徴点)
44位置決め用穴(基準位置)
51,52,53ボルト
101回転支持装置
102 ネジ穴検出装置
103制御装置(角度算出装置)
104フィン搬送装置
105 フィン溶接装置
114 第1支持ローラ
115 第2支持ローラ
116 第3支持ローラ
117 第1移動装置
118 第2移動装置
119駆動装置
122,122a,122bCCDカメラ
132吸着保持部
142 溶接トーチ

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