JPH0366571A - 大型ナット着脱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は大型のナツトを着脱する装置に係り、特に原子
炉圧力容器に用いるナツトの着脱に好適な着脱装置に関
する。

〔従来の技術〕

原子炉圧力容器は、第１１図に示すように上鏡１と胴体
２をスタンドボルト３により接続し、圧力容器全体を密
閉するように構成されている。第１２図はスタッドボル
ト３による上鏡ｌと胴体２の接続状態の詳細を示す。ス
タッドボルト３は、第１２図に示すように胴体２の胴体
フランジ２Ａとスタッドボルト３のねじ部３Ａにより接
続し、その上面より突出し、上鏡フランジＬＡに形成さ
れた貫通孔ＩＢを貫通して上鏡フランジＩＡより上に他
端のねじ部３Ｂが突出している。このねじ部３Ｂにナツ
ト４およびワッシャ５を介してスタッドボルト３で上鏡
１と胴体２を接続している。

このスタッドボルト３は、上鏡フランジＩＡの円周方向
にナツト４およびワッシャがほとんど接触する程度に近
接されて多数配置されている。ナツト４およびワッシャ
５は円筒状をしており、ナツト４にはそれを回して緩め
るための溝４Ａがその上端部に放射状に形成されており
、ワッシャ５には第５図に示すように溝５Ａが形成され
ている。

原子炉圧力容器では燃料交換のため年１回の定期検査時
に上鏡１の間、閉が行われ、上鏡ｌを開くときには、ス
タッドボルト３に取り付けられているナツト４およびワ
ッシャ５を全数取り外して上鏡１を取り除き、上鏡１を
閉じる時はナツト４゜ワッシャ５をスタッドボルト３に
取り付けて上鏡ｌを締め付ける。

従来、これらのナツト、ワッシャの着脱作業は手作業で
行われてきたが作業者の被曝低減および被！ｌｌ環境下
での作業時間の短縮の必要性から遠隔自動にて、これら
の作業を行うナツト、ワッシャの着脱装置が開発され実
用に供せられている。

この着脱装置として、第１４図および第１５図に示すも
のがある。（特開昭６２−７９９７５号公報）この着脱
装置は第１３図に示すような原子炉圧力容器の上鏡ｌに
架台９で固定された円環上の軌道１０に沿って旋回方向
に走行するステーション１１から昇降用アーム１２によ
り吊り下げて使用される。なお、第１３図（Ｂ）に示す
１３はボルト清掃装置、１４はスタッドテンショナであ
るが、ボルト清掃装置１３．スタッドテンショナ１４の
説明はここでは省く、第１４図の着脱装置はナツト４．
ワッシャ５を掴んだ状態を示し、第１５図はナツト４．
ワッシャ５を掴む以前の状態を示す。着脱装置８でスタ
ッドボルト３に螺合しているナツト４とワッシャ５とを
取り外す場合、まず最初に以下の動作によりナット４お
よびワッシャ５を把持する。すなわち、第１３図に示す
ステーション１１の旋回方向および半径方向への移動に
より、装置の中心軸を目的とするスタッドボルト３の中
心軸と一致させる０次に第１３図（Ｂ）のモータ６８に
より第１３図、第１４図および第１５図の昇降用アーム
１２を駆動し、ナット着脱装置８全体を一定のストロー
クだけナツト４側へ降下させる。

この場合、ナット着脱装置８全体が一定のストロークで
下降するが、それ以降は第１５図の昇降用アーム１２．
モータ１５、モータ取付板１６゜支持板１７．ナツト１
８および固定軸１９Ａからなる部材（以下、上部部材と
いう）は固定されて移動しない。そして、この上部部材
以外の部分がエアシリンダ２２の作動によって第１５図
から第１４図の状態に下降する。このときの降下量は、
第１３図（Ｂ）に示すモータ６８に取り付けられたロー
タリエンコーダ６９で計測される。また、ナツト着脱装
置８のナツト回転駆動部２４は、予め巻下げておき、チ
ャック２７は開いておく。

第１５図において、モータ１５を時計方向に回転すると
可動軸１９Ｂとナラ）１Ｂとの噛み合せによって、第１
５図における上記した上部部材以外の部分が第１５図の
状態より第１４図に示す状態に下降して、回転用つめ２
９がナツト４の上面に当接し第１５図における上記した
上部部材以外の部分が停止する。

そして、モータ１５を左、右に追して、回転用つめ２９
がナツト４の溝４Ａに嵌るまで回転させる。

その後に、エアシリンダ２２のエアを抜いてスプリング
３２でチャック２７を第１４図に示すように閉じる。（
チャック２７の係止用つめ２７Ａでワッシャ５の溝５Ａ
をつかむ） しかる後、モータ１５を左回転させてナツト４をスタッ
ドボルト３からはずす。（スタッドボルト３からナツト
４を緩める） ところで、ナツト４には第１５図に示すように回転用つ
め２９が入り込む溝４Ａがナツト４に数ヶ設けられてお
り、回転用つめ２９がこの溝４Ａに入った時に、係止用
つめ２７Ａが、ワッシャ５の溝５Ａに入る位置関係とな
っている。通常、ナツト４の溝４Ａの位置と回転用つめ
２９の位置は一致しないので、ナツト着脱装置８を降下
させた時、回転用つめ２９が常時ナツト４の溝４Ａに嵌
り込むとは限らず、このために回転用つめ２９広ナツト
４の上端に乗り上げる状態となることがある。この場合
においても、昇降用アーム１２は回転用つめ２９がナツ
ト４の７１４Ａに装着される位置まで降下する。そのた
め、回転用つめ２９が付設されているナツト回転駆動部
２４は昇降アーム１２と共に下降する固定軸Ｃ回転はす
るが、昇降しない軸）１９Ａに対しスプライン構造上を
摺動しながら相対的に上昇する。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来のナツト着脱装置は、ナツト４の上下方向の位
置のずれについて考慮がされておらず、下記の問題があ
った。

ナツト４を係止するために、ナツト着脱装置８をナツト
４に押し付ける際、ナツト着脱装置８の移動量（ストロ
ーク量）は、常に一定である。このため第１３図のスタ
ッドテンショナ１４によりナツト４を謹めすぎ、ナツト
４がワッシャ５から浮き上ってナツト４が余分に上昇し
た位置にあつた場合は、ナツト４が浮き上っている距離
だけ縮み量が過剰となり、その押付力による回転用つめ
２９と、ナツト４とＯＫＷ力がモータ１５の回転トルク
より大きくなり、モータ１５が回転不能になる場合があ
る。また、ナツト４が回転用つめ２９と同じ位置関係の
まま回動し、ナツト４の溝４Ａと回転用つめ２９を係止
することができない場合が生じる。

反対に軌道１０からの同一ストロークでナツト着脱装置
８を移動させても回転用つめ２９がナツト４あるいはナ
ツト４の溝４Ａに届かずにナツト４が相対的に余分に下
の位置にある場合には、チャック２７の係上用つめ２７
Ａがワッシャ５の溝５Ａの位置まで達しないことがあり
得る。

本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、ナ
ツトとナツト着脱装置との間の位置関係が充分に対応し
ない場合にも、常に安定してナツトの着脱が可能な大型
ナツトの着脱装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段］ 上記した目的は、ナツトの上端面の溝に係合して、ナツ
トを回動させるナツト回動部材とナツト面とのボルト軸
心方向の位置関係を検出し、この検出結果を基にナツト
回動部材がナツト溝に係合するように回動部材のボルト
軸心方向における移動量を制御する手段を設けることに
よって達成される。

〔作用〕

ナツト回動部材の例えばナツト回転用つめがナツトに接
触した位置から、所定の距離（ナツトの溝の深さに相当
する距離）だけ、ナツト回動部材がナツト側に移動した
時点で信号を出力し、この信号が出力されたときにナツ
ト回動部材のナット側への移動が停止する。

したがって、ナツト回動部材とナットとの位置関係にか
かわらず、ナツト回動部材はナットに対し同じ位置で停
止する。この結果、ナ・ノド回動部材の、例えばナツト
回転用つめとナツトとの摩擦力は常に一定に保たれ、ナ
ット回動部材をナツト側に移動させるためのモータのト
ルク不足やす・ントがナツト回転用つめに追従して回動
する現象は解消される。

また、ナツト回動部材がナツトに付設されるワッシャの
溝に係合してワッシャをボルトから取り外すチャックを
有し、このチャックとナツト回転用つめの位置関係が予
め設定されている場合、チャックがワッシャの溝に達し
ない現象も解消される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の大型ナツトの着脱装置の一実施例を示
す断面図、第２図は第１図におけるナツト回転駆動部を
含む下部詳細図、第３図（Ａ）、（Ｂ）はその要部状態
図、第４図は第１図におけるナツト把持機構部の斜視図
、第５図は本発明の大型ナツトの着脱装置が適用される
ナツト、ワッシャの斜視図である。なお、第１図におい
て、（）内の数字は第１４図及び第１５図に示す符号に
相当し、第２図の右側はチャックがワンシャ溝に係止し
ている状態、第２図の左側はチャックが開脚している状
態を示している。

この大型ナツトの着脱装置は、第１図に示すように昇降
用アーム４０に取り付けられたモータ取付板４２にモー
タ４１が搭載され、モータ４１の出力軸４３はギア４４
を貫通してスプライン軸４５に接続されている。ギア４
６はギア４４に噛合すると共にボールスクリュー軸４７
に接続され、ボールスクリュー軸４７の回転によりボー
ルナツト４９、ベアリングを介してスプラインハブ５０
及びスプラインハブ５０に接続されたナツト回転駆動部
６０を上下方向に駆動する。エアシリンダ５２を取り付
けたエアシリンダ固定板５１面上には、センサ５３が設
置されている。エアシリンダ５１の先端部には、リング
５４が設けられ、リング５５及びベアリング５６を介し
てリング５７をスプリング５８の付勢力に抗して下方に
移動できる構造となっている。リング５７には、その下
面の周方向に所定の間隔で複数個の板５９が固定されて
いる。そして、第３図に示すようにチャック６１の内面
側に固定されると共に穴の上部側になるにつれて半径方
向内側に傾斜した楕円穴６１Ａが形成され、内部に角柱
状の空間部を有する収納部６１Ｂに板５９が遊嵌され、
また、板５９の側面に固定されたピン５９Ａが楕円穴６
１Ａに遊嵌されている。したがって、チャック６１は手
反５９の上下方向の移動に伴い、円筒６５に対して支点
６５Ａを中心に揺動可能となっている。

前記スプラインハブ５０には回転軸６２が接続固定され
、回転軸６２にはスプライン軸６３が接続固定されてい
る。スプライン軸６３にはセンサ５３の設置位置に対応
して検出体４８が設けられスプラインハブ６６がその軸
方向に摺動自在に設けられ、スプラインハブ６６とエア
シリンダ固定板５１との間はベアリングが配設されてい
る。このスプラインハブ６６にリング５７が固着される
と共にスプラインハブ６６に円筒６５が連設されており
、この円筒６５とリング５７との間にスプリング５８が
装着されている。また、円筒６５とスプライン軸６３の
下端部との間に圧縮スプリング６７が装着され、円筒６
５に対する上下方向の復元力を付与するようになってい
る。

更に昇降用アーム４０は第１０図に示す制御装置７０か
らの指令によって回転量が制御される駆動モータ６８に
よって昇降自在となっており、駆動モータ６８の出力軸
と同軸にロータリエンコーダ６９が取り付けられ、駆動
モータ６８の回転量、即ち昇降用アーム４０の上下方向
の移動量によるナツト着脱装置８の上下方向の移動量が
計測できるようになっている。

次に上記した大型ナツトの着脱装置の作用について説明
する。

第１３図（Ａ）（Ｂ）に示すステーション１１の旋回及
び半径方向の移動によって着脱装置８の中心軸を、ナツ
ト４．ワッシャ５を掴もうとするスタッドボルト３の中
心軸と一致させる。このとき、ナツト回転駆動部６０は
予め巻き上げ、チャック６１は開いた状態となっている
。

次に第１３図（Ａ）（Ｂ）に示す駆動モータ６８の駆動
により昇降用アーム４０によって着脱装置８全体を下降
させる０着脱装置８全体が下降してナツト回転用つめ６
４がナツト４に接すると、ナツト回転用つめ６４．案内
板３１及び円筒６５とこの円筒６５に連接されたスプラ
インハブ６６、このスプラインハブ６６に固定又はベア
リングを介して接続されたリング５１．エアシリンダ５
２゜リング５４．リング５５．リング５７．板５９゜チ
ャック６１等は一体となって停止する。

一方、昇降用アーム４０．モータ４１．　モータ取付Ｆ
ｉ４２．モータ出力軸４３．ギヤ４４．スプライン軸４
５．ギヤ４６．ボールスクリュー軸４７、ポールナツト
４９．スプラインハブ５０．ナツト駆動部６０．スプラ
イン軸６３は下降を続ける。

したがって、ナツト回転駆動部６０等の下降は停止して
も、スプライン軸６３を含む装置上部は下降を続けるた
めに、スプライン軸６３等のナツト回転駆動部６０はリ
ンク５１に対して相対的に下降する。このため、第６図
に示すようにナツト回転駆動部６０に設けられた検出体
４８がセンサ５３の検出範囲内に入り、第７図に示すよ
うに検出体４８の検出部４８Ａを検出する。センサ５３
からの検出信号は、第１０図に示す制御［装置７０に人
力され、制御装置７０からの指令信号によって駆動モー
タ６８が停止する。

制御装置ｆｆ１７０には、回転用つめ６４がナツト４の
上端に接触して停止したときのナツト回転駆動部６０の
ストロークよりも大きく、回転用つめ６４がナツト４の
溝４Ａに入り込んだ状態で回転用つめ６４とナツト４が
接触して停止したときのナツト回転駆動部６０のストロ
ークよりも小さい値が設定値として入力されており、駆
動モータ６８が停止し、ナツト回転駆動部６０が停止し
た位置のストロークと設定値を比較する。比較の結果、
ナツト回転駆動部６０が停止した位置のストロークが、
設定値よりも小さい場合、回転用つめ６４がナツト４の
溝４Ａに係止していないと判断さ札制御装置７０から駆
動モータ４１に対し、回転指令信号が出力され、駆動モ
ータ４１は低速で回転し、第８図に示すようにナット回
転用つめ６４はナツト４上を回転し、第９図に示すよう
にナツト４の溝４Ａに係止する。

このとき、ナツト回転用つめ６４のナツト４に対する押
付力は、ナツト回転用つめ６４がナツト４の上端に接触
した後、センサ５３が作動するまでのナツト回転駆動部
６０のストロークで決定されるため、常に一定の値とな
り、ナツト４の位置変化やナツト着脱装置８の取付位置
の変化等による押付力の過小又は過大がなくなり、ナツ
ト回転用つめ６４を確実にナツト４の溝４Ａに係止させ
ることができる。

その後、エアシリンダ５２のピストンを上方に動かすと
、ピストン先端部のリング５４のリング５５に対する押
圧作用が解除され、スプリング５７及び圧縮スプリング
６７の付勢力によってリング５５は坂５９と共に上方に
移動する。この結果、第３図に示すように板５９に固定
されたビン５９Ａが楕円穴６１の上端に当接し、チャッ
ク６１を閉してワッシャ５の溝５Ａに係止させる。

また、比較の結果、ナット回転駆動部６０のストローク
が設定値よりも大きい場合、ナツト回転用つめ６４がナ
ツト４の溝４Ａに係止していると判断され、エアシリン
ダ５２のピストンを上方に動かし、上記同様の機構によ
りチャック６１を閉じてワッシャ５の溝５Ａに係止させ
る。

このように本発明の大型ナツトの着脱装置においては、
ナツト４が浮き上がっていても、あるいはナツト着脱装
置８の取付位置が上方にずれていても、第８図に示すよ
うにナツト回転用つめ６４がナツト４の溝４Ａに乗り上
げていても、センサ５３が検出体４８の検出部４８Ａを
検出するまで、スプラインハブ６６と同期して昇降する
下部側部材中のナット回転用つめ６４が下降するのでナ
ット４を必要以上に押し付けることがなく、モータ４１
の回転によってナツト４の溝４Ａにナツト回転用つめ６
４を嵌合することができる。

また、ナツト着脱装置８の取付位置が上方に位置ずれし
ている場合にもナツト４にナツト回転用つめ６４が突き
当るまで下降し、その後にセンサ５３により検出体４８
の検出部４８Ａを検出するまで下降す゛るので、ナツト
４．ワッシャ５の位置に関係なくナツト着脱装置８を確
実に下降でき、チャック６１によってナツト４．ワッシ
ャ５を掴むことができる。

上記した実施例では、センサ５３をエアシリンダ固定＋
ｆｆ１５１面上に設置し、検出体４８の検出部４８Ａを
ナツト回転駆動部６０中のスプライン軸６３に設けた例
を示したが、センサ５３をエアシリンダ固定板５１以外
のスプラインハブ６６と一体的に昇降する部材に設け、
検出部４８Ａをスプライン軸６３と一体的に昇降する他
の部材側に設けてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、ナツト着脱装置と着脱の
対象となるナツトとの間の位置関係が変化しても常に安
定して確実にナツトを掴むことができるので、例えば原
子力圧力容器のスタンドボルトに螺合するナツトの着脱
作業を高い信頼性で自動化することができ、かつ作業者
の被曝低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の大型ナツトの着脱装置の一実施例を示
す断面図、第２図は第１図におけるナツト回転駆動部を
含む下部詳細図、第３図は（Ａ〉。 （Ｂ）はその要部状態図、第４図は第１図におけるナツ
ト把持機構部の斜視図、第５図は本発明の大型ナツトの
着脱装置が適用されるナツト、ワッシャの斜視図、第６
図及び第７図は第１図のＡ部詳細図、第８図及び第９図
は各々第６図及び第７図に対応するナツト着脱装置とナ
ツト、ワッシャの位置関係を示す説明図、第１０図は本
発明におけるナツト着脱装置の昇降用モータの制御Ｉ糸
系統第１１図は原子力圧力容器の断面図、第１２図は第
１１図のＡ部拡大断面図、第１３図（Ａ）は本発明に係
る大型ナツトの着脱装置を設置した自動ナツト着脱装置
の平面図、第１３図（Ｂ）は第１３図（Ａ）の側面図、
第１４図及び第１５図は従来の大型ナツトの着脱装置に
おけるナツト、ワッシャの把持状態を示す断面図である
。 ４・・・・・・ナツト、４Ａ・・・・・・溝、５・・・
・・・ワッシャ、５Ａ・・・・・・溝、３１・・・・・
・案内板、４０・・・・・・昇降用アーム、４１・・・
・・・モータ、４３・・・・・・モータ出力軸、４５・
・・・・・スプライン軸、４７・・・・・・ボールスク
リュー軸、４８・・・・・・検出体、４８Ａ・・・・・
・検出部、５０・・・・・・スプラインハブ、５２・・
・・・・エアシリンダ、５３・・・・・・センサ、５４
・・・・・・リング、５５・・・・・・リング、５６・
・・・・・リング、５８・・・・・・スプリング、５９
・・・・・・板、６０・・・・・・ナツト回転駆動部、
６１・・・・・・チャック、６２・・・・・・回転軸、
６３・・・・・・スプライン軸、６４・・・・・・ナツ
ト回転用つめ、６５・・・・・・円筒、６６・・・・・
・スプラインハブ、６７・・・・・・スプリング、６８
・・・・・・モータ、６９・・・・・・ロータリエンコ
ーダ、７０・・・・・・制御装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ボルトに螺合し、その上端面に溝を有する大型の
   ナットをボルトの軸中心方向側からナット側に移動し、
   前記溝に係合してナットを回動させるナット回動部材を
   備えたものにおいて、前記ナット回動部材とナット面と
   のボルト軸心方向の位置関係を検出し、この検出結果を
   基にナット回動部材の溝係合部が前記ナットの溝に係合
   するように前記回動部材のボルト軸心方向における移動
   量を制御する手段を設けたことを特徴とする大型ナット
   の着脱装置。
2. （２）前記ナット回動部材が、ボルトの軸心方向に駆動
   モータを介して昇降自在に設けられたスプライン軸と、
   該スプライン軸に嵌合されたスプラインハブと同期して
   スプライン軸に対して昇降自在に設けられ、ナットの溝
   に係合される係合部を備え、前記スプライン軸の位置を
   検出する検出部と、その検出結果に基づいて前記駆動モ
   ータによるスプライン軸のボルト軸心方向の移動量を制
   御する制御部とを有することを特徴とする請求項（１）
   記載の大型ナットの着脱装置。