JPH0650350B2

JPH0650350B2 - 自動組立装置

Info

Publication number: JPH0650350B2
Application number: JP1304969A
Authority: JP
Inventors: パット・ファウスト・モレノ; ロバート・ホートン・ルイス; ロバート・グレン・マクイバーガン; ハロルド・ブレックレイ・キング・ジュニア
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1988-12-02
Filing date: 1989-11-27
Publication date: 1994-06-29
Anticipated expiration: 2009-06-29
Also published as: EP0372785A2; US4913707A; JPH02201191A; EP0372785A3

Description

【発明の詳細な説明】本発明は自動組立装置に関するものである。

発明の背景発電用原子炉は公知のエネルギー供給源である。ある種
の原子炉においては、適当な材料（たとえばジルコニウ
ム合金）製の密閉された被覆管中に酸化ウランおよび
（または）酸化プルトニウムを収容したものから成る燃
料棒が核燃料として使用される。一群のかかる燃料棒を
両端の開いた管状のチャネル内に収容することにより、
独立に着脱可能な燃料集合体または燃料バンドルが形成
される。概して直円柱の形状を成すようにして十分な数
のかかる燃料バンドルをマトリクス状に配列することに
より、核分裂反応を持続させることのできる炉心が形成
される。かかる炉心は、冷却材および中性子減速材とし
て役立つ液体（たとえば軽水）中に沈められた状態で設
置される。

典型的な燃料バンドルは、一群の互いに離隔した燃料棒
を上部タイプレートと下部タイプレートとの間に支持す
ることによって形成される。通例、かかる燃料棒は１０
フィートを越える長さおよび1/2インチ程度の直径を有
しており、かつ数分の１インチの間隔で互いに離隔して
いる。燃料棒に沿って適正な冷却材の流れを得るために
は、燃料棒を精密に制御された離隔状態に維持し、それ
によって原子炉運転時における湾曲および振動を防止す
ることが重要である。このような目的のため、複数の燃
料棒スペーサが燃料バンドルの長さ方向に沿って所定の
間隔で使用される。

かかる燃料バンドル用スペーサの設計に際しては、燃料
棒同士の間隔を保持すること、燃料バンドルの形状を保
持すること、燃料棒の熱膨張を可能にすること、燃料棒
の振動を制限すること、燃料バンドルの組立が容易であ
ること、スペーサと燃料棒との間の接触面積を最小にす
ること、通常荷重および異常荷重（たとえば地震荷重）
の作用下でスペーサの構造的健全性が維持されること、
冷却材の流れの変形および制限を最小にすること、耐熱
限界を最高にすること、寄生的中性子吸収を最少にする
こと、並びに自動化への変更費用を含めて製造費を最少
にすることを考慮する必要がある。

本発明の場合と同じ譲受人に譲渡されたマツナー(Matzn
er)等の米国特許第４５０８６７９号明細書中には、上
記のごとき設計上の問題点に対処し得る特異な構造を持
った燃料バンドル用スペーサが開示されている。それに
よれば、スペーサは一群の互いに接合された管状セルま
たはフェルールを周辺支持バンドによって包囲したもの
から成っている。各々のフェルールの内腔は、燃料バン
ドルを構成する燃料棒またはその他の細長い要素の通路
として役立つ。かかるフェルールは互いにスポット溶接
されると共に、周辺支持バンドに対してもスポット溶接
され、それによって構造強度の大きい集合体を形成して
いる。この場合、冷却材の流れ抵抗および寄生的中性子
吸収を低減させるためには、周辺支持バンドおよびフェ
ルールを形成するために使用される金属の厚さをできる
だけ小さくすればよい。中性子吸収はまた、中性子吸収
断面積の小さい材料を用いてフェルールおよび周辺支持
バンドを形成することによって一層低減させることがで
きる。

フェルールの内腔を貫通する燃料棒（またはその他の細
長い要素）は剛性突起と弾性部材との間において側方か
ら支持され、それによって中心に配置される。上記の剛
性突起はフェルールの上端および下端付近においてそれ
の側壁の一部を内方にくぼませることによって形成され
ていて、それにより突起間の軸方向距離を最大にして燃
料棒に対する支持力を高めている。かかる突起はまた、
突出面積を最小にして冷却材の流れの乱れをできるだけ
少なくするため、角方向に沿って離隔して配置されてい
る。

上記の弾性部材は、概して楕円形を成す連続した細長い
ループ状のばねから成っている。かかるばねは、１対の
互いに隣接したフェルールの側壁に設けられたＣ字形の
開口によって形成される互いに反対向きのタブによって
係留状態に保たれる結果、該ばねの２つの側面はそれぞ
れのフェルールの内腔に突出することになる。このよう
にして、１個のばねが２個のフェルールにおいて燃料棒
を角方向に沿って互いに離隔した２対の突起に対して押
付け、それによりフェルールの内腔中において燃料棒を
中心に配置するために役立つわけである。

典型的な大形原子炉の炉心は８００程度の燃料バンドル
を含み、各々の燃料バンドルは７個ものスペーサを含
み、かつ各々のスペーサは６０個以上もの燃料棒位置決
め用フェルールを含むことがある。このことからわかる
通り、上記のごとき構造を持った燃料棒スペーサを構成
する多数の部品のかなり複雑な組立は自動化された方式
に従って迅速に実施することが不可欠なのである。

本発明の目的の１つは、自動化された方式に従って燃料
バンドル用スペーサを迅速に組立てるための装置を提供
することにある。

また、個々の燃料棒位置決め用フェルールおよびばねを
適宜に取扱い、配置しかつ操作することによってフェル
ール対−係留ばねサブアセンブリを形成するために役立
つような上記のごとき自動組立装置を提供することも本
発明の目的の１つである。

更にまた、一連のフェルール対−係留ばねサブアセンブ
リをスペーサ組立状態に配置するために役立つような上
記のごとき自動組立装置を提供することも本発明の目的
の１つである。

更にまた、経済的に構成され、効率的に動作し、かつ長
い実用寿命期間にわたって高い信頼度を維持するような
上記のごとき自動組立装置を提供することも本発明の目
的の１つである。

本発明のその他の目的は、以下の説明を読めば自ら明ら
かとなろう。

発明の要約本発明に従えば、燃料バンドル用スペーサを組立てるた
めの自動組立装置が提供される。本発明の自動組立装置
は、１対の燃料棒位置決め用フェルールを順次に装着す
るための第１のステーション、燃料棒位置決め用のばね
を装着するための第２のステーション、１対のフェルー
ルに対してばねを係留状態で結合するための第３のステ
ーション、およびこうして得られたフェルール対−係留
ばねサブアセンブリをスペーサ組立ジグ中に装着するた
めの第４のステーションを含んでいる。これらのステー
ションは、回転可能に取付けられた送りテーブルの回り
において角方向に沿って離隔しながら配置されている。
このテーブルには、それぞれのステーションに同時に存
在するようにして複数の同等なフェルール取付具が担持
されている。フェルール装着ステーションはその位置に
あるフェルール取付具上に１対の適正に配置されたフェ
ルールを装着し、そしてテーブルはこのフェルール取付
具をばね装着ステーションに送る。そこにおいては、フ
ェルール対と予備結合状態を成すようにしてばねが自動
的に装着される。

次のばね係留ステーションにおいては、フェルール取付
具に取付けられたフェルール対を自動的に操作すること
により、フェルール対と結合した状態でばねが係留され
る。このようにしてフェルール取付具上に得られたフェ
ルール対一係留ばねサブアセンブリはテーブルによって
スペーサ組立ステーションに送られ、そこにおいてフェ
ルール取付具から取上げられてステーション組立ジグ中
の所定の位置に装着される。空き状態になったフェルー
ル取付具はテーブルによって再びフェルール装着ステー
ションに送られ、そして新しい１対のフェルールの装着
を受ける。このようにして、各々のフェルール取付具に
関する組立作業は４つのステーションによって時間位相
のずれた４つの連続する工程として実施されるのであ
る。

このように本発明は、構造上の特徴、要素の組合せ、お
よび部品の配列から成るものであって、それらはいずれ
も以下の説明中に詳述されている。また、本発明の範囲
は前記特許請求の範囲中に明記されている。

本発明の内容および目的は、添付の図面を参照しながら
以下の詳細な説明を読むことによって一層明確に理解さ
れよう。なお、全ての図面を通じて同じ構成部分は同じ
参照番号によって表わされている。

発明の詳細な説明第３および４図中に２０として示された本発明の自動組
立装置は、第１、１Ａおよび１Ｂ図に示されるごとく、
多数の燃料棒位置決め用フェルール２２をマトリクス状
に組立ててスペーサ２４を製造することを目的とする応
用例に関連して記載される。こうして得られたスペーサ
は、本発明の場合と同じ譲受人に譲渡されたマツナー(M
atzner)等の米国特許第４５０８６７９号明細書中に開
示されかつ第１図中に２３として図示されているような
燃料バンドルにおいて複数の燃料棒の相対位置を正確に
維持するために使用される。すなわち、各々のフェルー
ル２２の内腔は個々の燃料棒を挿入するための通路とし
て役立つ。マトリクス状に組立てられたフェルール群は
周辺支持バンド２８によって包囲されているが、最も外
側にあるフェルール２２と周辺支持バンド２８との接触
部は適当な手段（たとえば、上端および下端に位置する
スポット溶接部２９）によって接合されている。互いに
隣接したフェルール２２の接触部もスポット溶接部３１
によって接合されており、それにより剛性のスペーサ部
品集合体が形成されている。このような目的のために適
したレーザ溶接装置は、本発明の場合と同じ譲受人に譲
渡された「管理された環境中において部品集合体を自動
的に溶接するための装置」と称するマンシ−(Muncy)等
の同時係属米国特許出願第２７９０１０号明細書中に開
示されている。

フェルール２２の内腔中における各燃料棒の位置決めを
行うため、各々のフェルール２２の側壁の両端には正確
な高さを持った１対の突起３０が設けられている。これ
らの突起３０は、フェルール２２の側壁の一部を内方に
くぼませることによって形成される。このような目的の
ために適した成形装置は、本発明の場合と同じ譲受人に
譲渡された「自動成形装置」と称するキング(King)等の
同時係属米国特許出願第２７９００９号明細書中に開示
されている。各対のフェルールには連続ループ状の両面
ばね３２が取付けられているが、これは燃料棒を該フェ
ルール対の突起３０に対して押付けるために役立つ。そ
れにより、燃料棒は各フェルールの内腔中において中心
に配置されることになる。突起の高さを検査するための
自動化装置は、本発明の場合と同じ譲受人に譲渡された
「自動計測装置」と称するリーブズ(Reeves)等の同時係
属米国特許出願第２７９００８号明細書中に開示されて
いる。

各々のフェルールに対してばね３２を結合するため、第
２図に示されるごとく、各々のフェルール２２の側壁に
はＣ字形の開口３４が設けられている。かかるＣ字形の
開口３４は縦方向に伸びる中心穴３４ａおよびそれの両
端において円周方向に伸びるノッチ３４ｃから成ってい
て、それにより円周方向に沿って突出したタブ３４ｂが
形成されている。更にまた、フェルール２２の側壁には
突起３０の形成を容易にするために役立つ円周方向のス
リット３１が設けられていると共に、フェルール２２の
一端にはスリット３１およびＣ字形の開口３４の角方向
相対位置を示す基準点として役立つ基準ノッチ３３が設
けられている。フェルールの側壁中にこれらの開口を形
成するための自動化装置は、本発明の場合と同じ譲受人
に譲渡された「薄肉管状部品に複雑な形状の開口を機械
加工するための装置」と称するマンシー(Muncy)等の同
時係属米国特許出願第２７９００７号明細書中に開示さ
れている。先ず最初に、それぞれの中心穴３４ａ同士が
整列しながら向かい合うようにして２個のフェルールが
並置される。次いで、第２Ａ図に示されるごとく、整列
した中心穴３４ａの内部にばね３２が配置され、そして
フェルールが反対方向に回転させられる。その結果、そ
れぞれのタブ３４ｂがばね３２の内部に反対方向から進
入する。このようにして、ばね３２はフェルール対の協
力によって閉鎖されたノッチ３４ｃの内部に係留される
ことになる。このようなフェルールの連結方法は、前述
の米国特許第４５０８６７９号明細書中に記載されてい
る。

第３および４図に示された自動組立装置２０は、自動化
された流れ作業方式に従い、適正に配置された１対のフ
ェルール２２を順次に装着し、各々のフェルール対にば
ね３２を装着し、このばね３２を用いてフェルール対を
連結してサブアセンブリを形成し、そしてかかるサブア
センブリから第１Ａ図に示されたマトリクス状または
「鶏卵コンテナ」状のスペーサを組立てるために役立つ
ものである。第３図の平面図に見られるごとく、自動組
立装置２０は回転テーブル３６を含んでいて、このテー
ブル３６はフェルール装着ステーション３８、ばね装着
ステーション４０、ばね係留ステーション４２およびス
ペーサ組立ステーション４４の間を順次に移動する。こ
のテーブル３６には４個の同等なフェルール取付具４６
が担持されている。これらのフェルール取付具４６は９
０゜の角間隔をもって配置されており、従って同時に各
ステーションの位置を占める。このように、フェルール
対一係留ばねサブアセンブリを用いてスペーサ２４を組
立てる作業はテーブル３６上において４つの工程に分け
て実施される。従って、ステーション４４において各々
のサブアセンブリがスペーサ２４中に組込まれる時、ス
テーション４２、４０および３８においては別のフェル
ール対がそれぞれの組立工程を受けていることになる。

第５および６図に関連して説明すれば、４個のフェルー
ル取付具４６の各々は１対のポスト５０および５２を取
付けるための取付具ブロック４８を含んでいる。ポスト
５２は１対の案内棒５３上に取付けられていて、空気圧
シリンダ５４の作用により、ポスト５０と並置された
（図示のごとき）近接位置とポスト５０から離れた離隔
位置との間で直線運動を行うことができる。第９図に見
られるごとく、各ポスト上にフェルール２２が装着され
るのはポスト５２がポスト５０に対して離隔位置にある
場合である。取付具ブロック４８には１対のマニピュレ
ータアーム５６が回転可能に取付けられていて、その各
々は密接状態で一方のポスト５０または５２を部分的に
取巻く弓形の凹所５７を有している。これらの凹所５７
の内面に設けられた突出部５８は突起３０の形成によっ
てフェルール下端の外周面に生じたくぼみにはまり込む
結果、アーム５６はフェルール２２に係合してそれを駆
動することができる。アーム５６にはヨーク５９が設け
られていて、それは取付具ブロック４８に滑動可能に取
付けられた丸棒６１に担持されたピン６０と係合してい
る。その結果、これらの丸棒６１を往復させることによ
り、ステーション４４においてはそれぞれのポスト上で
フェルール２２を回転させてばね３２を係留することが
できると共に、ステーション３８においてはアーム５６
を復帰させ、それによってそれぞれの中心穴３４ａ同士
が整列しながら向かい合った状態で装着される１対のフ
ェルールを受入れることが可能となる。

やはり第５および６図に関連して説明すれば、特に第６
図に最も良く示されるごとく、固定ポスト５０には縦方
向に伸びる空所６２が設けられており、そして取付具ブ
ロック４８に取付けられたスライダ６５上に担持された
直立状態のブレード６４がその中に収容されている。空
気圧シリンダ６６がスライダ６５を往復させると、ブレ
ード６４が図示された後退位置とばね位置決め用の前進
位置との間で移動する。ポスト５２には、縦方向に伸び
る浅いノッチ６７が設けられている。ブレード６４およ
びノッチ６７の対向面は、ばね３２の輪郭に対応した形
状を有している。ブレード６４が後退位置にある場合、
空所６２は開いており、従ってステーション４０におい
て挿入されるばね３２を受入れることができる。挿入さ
れたばね３２は、ポスト５２から空所６２内に突出した
止め６８上に支持される。空気圧シリンダ６６がブレー
ド６４を前進位置に移動させると、ばね３２は整列した
中心穴３４ａをくぐってほぼ中央の位置を占めることに
なる。その結果、アーム５６がフェルール２２を回転さ
せればばね３２が係留されるわけである。ブレード６４
にはノッチ６９が設けられているが、これはブレード６
４が前進位置に移動した場合に止め６８を受入れるため
に役立つことが理解されよう。なお、フェルール取付具
４６の枢要点にはセンサ７０が設置されていて、それに
よりフェルール取付具４６の様々な動作が監視される。

フェルール装着ステーション３８について詳しく述べれ
ば、第７および８図に示されるごとく、一連のフェルー
ル２２は振動ボウルフィーダのごとき適当な部品供給装
置（図示せず）から傾斜管７２を通して順次に供給さ
れ、そして支持構造物７５に滑動可能に取付けられたシ
ャットル７４の位置に到達する。このシャットル７４が
空気圧シリンダ７６によって作動されると、供給管７２
を出た各々のフェルール２２は横方向に移動させられ
る。その結果、フェルール２２は互いに近接しながら平
行かつ傾斜した状態で取付けられた１対の細長いローラ
７８上に支持される。これらのローラ７８が電動機８０
によって逆回転状態で駆動される結果、それらの上に支
持されたフェルールは一方向に回転することになる。

第２図に関連して前記に記載された通り、各フェルール
の一端には半円形の基準ノッチ３３が設けられている。
この基準ノッチ３３は、成形工程において、Ｃ字形の開
口３４に対する突起３０の位置を正確に決定するために
使用される角方向基準点として役立つものである。さ
て、第７および８図に示されたローラ７８がフェルール
を回転させる一方、該フェルールは重力の作用下でロー
ラ７８の間に直立したピン８４に向かって前進する。第
７図に示されるごとく、フェルールの前端が基準ノッチ
３３を有するならば、ピン８４は迅速にそれを発見し、
そしてその中にはまり込む。その場合、センサ８６がフ
ェルールの前端を観察し、そしてピン８４が基準ノッチ
３３を発見したかどうかを判定する。ピン８４が基準ノ
ッチ３３を発見した場合には、空気圧シリンダ８８がピ
ン８４を後退させる結果、フェルールは逆回転するロー
ラ７８上に支持されながら更に前進を続ける。

他方、ピン８４が基準ノッチ３３を発見し得ない場合
（すなわち、基準ノッチ３３がフェルールの後端に存在
する場合）には、フェルールの前後を逆転させなければ
ならない。このような縦方向の置換えを行うために逆転
機構が設けられているが、それには支持構造物７５によ
って回転可能に支持されたセクタ歯車９２に一端を取付
けたＵ字形のアーム９０が含まれている。セクタ歯車９
２は、空気圧シリンダ９４の作用下で往復運動を行うよ
うにして支持構造物７５に滑動可能に取付けられたラッ
ク９３とかみ合っている。アーム９０の自由端はシンブ
ル９５を担持しているが、このシンブル９５は通常はロ
ーラ７８上に支持されたフェルールの後方に位置し、そ
して該フェルールの中心軸と整列している。センサ８６
によってフェルールの置換えが指示されると、空気圧シ
リンダ９４が作動されてラック９３を運動させることに
より、アーム９０は下流側に旋回し、それと共にピン８
４が後退させられる。その結果、フェルールがローラ７
８上を前進すると、シンブル９５はノッチなしの前端か
らフェルールの内部に滑り込むことになる。次に、空気
圧シリンダ９４がラック９３を逆方向に運動させてアー
ム９０を旋回させると、フェルールは前後の逆転した状
態でローラ７８上に落下する。このようにして、フェル
ールは前端に基準ノッチ３３を有するような状態に置換
えられるわけである。ピン８４は後退したままであるか
ら、フェルールは回転するローラ７８上に前進し続け
る。

後退可能なピン８４の下流側には、第７図に見られるご
とく、空気圧シリンダ１００の作用下で横方向に往復運
動を行うようにして支持構造物７５に滑動可能に取付け
られた振り分けシャットル９８が設置されている。圧縮
ばね１０１の作用により、このシャットル９８はローラ
７８によって供給される各フェルールを空所９９内に受
入れることのできる静止位置に置かれている。空気圧シ
リンダ１００がシャットル９８をその静止位置から前後
に往復させることにより、空所９９内に受入れられたフ
ェルールは並列状態にある１対のシュート１０２中に交
互に投入されることになる。シャットル７４および９８
の動作を協調させるために設置されたフェルール検出セ
ンサ（図示せず）の作用により、各フェルールがシャッ
トル９８内に受入れられると、シャットル７４が供給管
７２内の次のフェルールをローラ７８上に移動させる。

シュート１０２内のフェルールは下方に導かれ、そして
第９、１０および１１図中に１０４として示された装着
ヘッドに到達する。先ず最初に、フェルールは逃がし止
め機構１０６の位置に並んで待機する。この逃がし止め
機構１０６は、第１０図に示されるごとく、空気圧シリ
ンダ１１０の作用下で往復運動を行う板１０８を含んで
いる。それにより、シュート１０２の下端の出口に通じ
る１対の並列状態の通路１１６の内部において１対のフ
ェルール止め１１２および１１４の位置を様々に制御す
ることができる。これらのフェルール止めは、１回に１
対ずつのフェルールを整列・装着機構１２０に送り出す
ように動作する。

整列・装着機構１２０は、第９および１１図に示される
ごとく、互いに独立したヨーク１２４に回転可能に取付
けられかつ互いに独立した電動機１２６によって駆動さ
れる１対の向かい合ったローラ１２２を含んでいる。ヨ
ーク１２４は、互いに独立した空気圧シリンダ１３０の
作用下で往復運動を行うようにして案内ブロック１２８
に滑動可能に取付けられている。ローラ１２２の下端に
はフランジ１２３が設けられていて、それらは逃がし止
め機構１０６から送り出された１対のフェルールに対す
る位置決め用の停止手段として役立つ。ヨーク１２４に
よって担持された位置決めばね１３２（第９図）が装着
ブロック１３４に対して作用を及ぼすことにより、フェ
ルールはローラ１２２の外周面に接触することなしに降
下してフランジ１２３に突き当たる。装着ブロック１３
４はまた、第１１図中に最も良く示されるごとく、両端
の中間に位置する転心１３７において旋回可能に取付け
られた１対のアーム１３６をも支持している。これらの
アーム１３６の（図中における）下端は位置決めくさび
１３８を担持していて、それらは転心１３７よりも下方
の位置においてアーム１３６に逆向きの作用を及ぼす圧
縮ばね１３９によって外向きの力を受けている。その結
果、フランジ１２３によって下端を支持されたフェルー
ルは位置決めくさび１３８によってローラ１２２の外周
面に押付けられる。なお、１対のフェルールの降下時に
はそれらの運動を妨げないようにするため、空気圧シリ
ンダ１４０を作動してそれのプランジャ１４１の円錐形
先端をアーム１３６の（図中における）上端間に割り込
ませることにより、位置決めくさび１３８同士が互いに
接近させられる。１対のフェルールがフランジ１２３に
突き当たるまで降下すれば、プランジャ１４１は後退さ
せられ、従って位置決めくさび１３８は該フェルールを
ローラ１２２に押付ける。ローラ用の電動機１２６が作
動されると、フェルールはそれらの外周面上に位置決め
くさび１３８を載せた状態でそれぞれの中心軸の回りに
回転する。回転するフェルールの中心軸の位置は支持ロ
ーラ１４３によって維持される。位置決めくさび１３８
の寸法は、フェルールのＣ字形開口３４の中心穴３４ａ
内にはまり込むように決定されている。各々の位置決め
くさび１３８が中心穴３４ａを発見した場合、ばね１３
９が引起こすアーム１３６の運動がセンサ１４２によっ
て感知される。その結果、センサ１４２は信号を送って
対応するローラ用電動機１２６を停止させる。第１１図
からわかる通り、フェルールの回転が位置決めくさび１
３８によって止められた場合、１対のフェルールはそれ
ぞれの中心穴３４ａが互いに整列しながら向かい合うよ
うな角方向向きを示す。次いで、空気圧シリンダ１３０
が作動される結果、ローラ１２２が後退すると共に、フ
ランジ１２３がフェルールの下端から離れる。その場
合、フェルールはアーム１３６および位置決めくさび１
３８を介して作用する圧縮ばね１３９によって装着ブロ
ック１３４の弓形表面１４４に対して弾性的に押付けら
れる結果、上記のごとくにして達成されたフェルールの
所要の角方向向きが維持される。この時点において、空
気圧シリンダ１４６が作動されて装着ブロック１３４を
下方に移動させる結果、フェルールはテーブル３６によ
ってフェルール装着位置３８に送られていたフェルール
取付具４６（第５図）のポスト５０および５２上に装着
されることになる。

再び第３および４図に関連して説明すれば、１対の静止
カム１５０および１５２が互いに重なり合った状態でテ
ーブル３６の中心に取付られていると共に、１対の空気
弁１５４および１５６が各々のフェルール取付具４６の
内側においてテーブル３６に取付けられている。これら
の空気弁には、カム１５０および１５２のそれぞれに追
従する作動器１５５および１５７が装備されている。第
３図からわかる通り、カム１５０にはロープ１５１が設
けられていて、それが空気弁作動器１５５に出会うと空
気弁１５４が切換えられ、それによってフェルール取付
具４６の空気圧シリンダ５４が作動される。その結果、
ポスト５２は第５図に示されたようなポスト５０との近
接位置から後退することになる。第３図に示されるごと
く、ローブ１５１はテーブル３６の逆時計回りの回転方
向（矢印３７）に沿って見てスペーサ組立ステーション
４４を僅かに越えた位置からフェルール装着ステーショ
ン３８を僅かに越えた位置にまでわたって存在してい
る。従って、各々のフェルール取付具４６がスペーサ組
立ステーション４４を離れると、ポスト５２はポスト５
０から引離され、そしてこれらのポストは第９図に示さ
れた所要の離隔位置を占める。その結果、これらのポス
トは装着ブロック１３４によって保持された２個のフェ
ルールと整列するから、装着ブロック１３４が降下して
適正な角方向向きを有するフェルールをこれらのポスト
上に装着することが可能となる。テーブル３６が更に1/
4回転だけ送られる際には、フェルール取付具４６がフ
ェルール装着ステーション３８を離れると、それの空気
弁作動器１５５がローブ１５１の後縁を滑り降りる。す
ると、空気圧シリンダ５４が作動されてポスト５２をポ
スト５０との近接位置に移動させる。その結果、フェル
ールの中心穴３４ａ同士が互いに近接して向かい合った
状態となり、従ってばね装着ステーション４０において
ばね３２を挿入する準備が整ったことになる。

カム１５２上のローブ１５３は、各々のフェルール取付
具４６（第５図）のブレード位置決め用空気圧シリンダ
６６の作動を制御するものである。やはり第３図に示さ
れるごとく、このローブ１５３は逆時計回りの方向に沿
って見てばね装着ステーション４０を僅かに越えた位置
からばね係留ステーション４２を僅かに越えた位置にま
でわたって存在している。空気弁作動器１５７がローブ
１５３に出会うまでは、空気弁１５６が対応するフェル
ール取付具４６の空気圧シリンダ６６を作動することに
より、ブレード６４は第６図に示された後退位置を占め
ている。ばね装着ステーション４０においてフェルール
取付具４６のポスト５０に設けられた空所６２内にばね
３２が挿入された後、フェルール取付具４６がばね装着
ステーション４０を離れると、空気弁作動器１５７がロ
ーブ１５３に出会う。すると、このフェルール取付具４
６に対応した空気弁１５６が空気圧シリンダ６６を作動
する。その結果、ブレード６４はポスト５２に向かって
移動して互いに向かい合ったフェルールの中心穴３４ａ
の内部にばね３２を配置する。フェルール取付具４６が
ばね係留ステーション４２を離れると、空気弁作動器１
５７はローブ１５３の後縁を滑り降り、従ってこのフェ
ルール取付具のブレード６４は後退する。その際には、
ばね３２はフェルール対の閉鎖されたノッチ３４ｃの内
部に係留されているから、ブレード６４の後退はばね３
２に影響を及ぼさないことが理解されよう。

ばね装着ステーション４０は、第１２図に示されるごと
く、振動ボウルフィーダのごとき適当な連続部品供給装
置（図示せず）から伸びる傾斜管１６０を含んでいて、
それにより一連のばね３２が装着ヘッド１６２に供給さ
れる。かかるばね３２は、ばね装着ステーション４０の
位置にあるフェルール取付具４６の直上において支持部
材１６５に取付けられた装着ヘッド１６２中に設けられ
た通路１６４内に並んで待機する。先頭のばね３２は、
図示のごとく最も左側の位置にあるシャットル１６６に
よって止められている。往復運動を行い得るようにして
装着ヘッド１６２に取付けられたシャットル１６６が空
気圧シリンダ１６８の作用下で右方へ移動すると、先頭
のばね３２がシャットル１６６に設けられた垂直な空所
１６９内に取込まれる。次いで、シャットル１６６が左
方へ移動すると、空所１６９は装着ヘッド１６２の開口
１７０と整列する。次に、空気圧シリンダ１７２が作動
されてプランジャ１７３を伸ばすと、ばね３２は空所１
６９から開口１７０を通って押出される。その結果、ブ
レード６４の後退によって開いているポスト５０の空所
６２（第６図）内にばね３２が挿入されることになる。
空気圧シリンダ１７２のプランジャ１７３が後退した
後、次のフェルール取付具４６がばね装着ステーション
４０に到達すると、シャットル１６６は次のばね３２を
取込むための動作を行う。

フェルール取付具４６がばね係留ステーション４２に到
達すると、上記のごとく、装着されたばね３２はポスト
５２に向かってブレード６４が移動することによってフ
ェルールの整列した中心穴３４ａの内部に配置される。
ばね係留ステーション４２においては、第３および４図
に示されるごとく、回転テーブル３６の下方に位置しか
つそれの外周を越えて広がっている静止プラットホーム
１７８上に空気圧シリンダ１７６が取付けられている。
ばね係留ステーション４２にはまた、テーブル３６の上
方においてプラットホーム１７８に取付けられたデッキ
１８０によってもう１個の空気圧シリンダ１８２が担持
されている。第３〜５図に関連して述べれば、空気圧シ
リンダ１７６のプランジャ１７７および空気圧シリンダ
１８２のプランジャの（下方に伸びる）延長部１８３は
作動時において丸棒６１（第５図）の対応する末端と係
合するように配置されている。その結果、丸棒６１が同
時に押されてアーム５６を旋回させると、ポスト５０お
よび５２上のフェルールは反対方向に回転することにな
る。このようにして、フェルールのタブ３４ｂ（第２
図）がばね３２の内部に反対方向から進入する結果、ば
ね３２は閉鎖状態となったノッチ３４ｃの内部に係留さ
れる。ばね係留ステーション４２はまた、デッキ１８０
に取付けられた追加の空気圧シリンダ１８６を含むこと
が好ましい。この空気圧シリンダ１８６の垂直方向に伸
びるプランジャは支持パッド１８７を担持している。こ
の支持パッド１８７は空気圧シリンダ１７６および１８
２がもたらすフェルールの回転に際して該フェルールの
上端を軽く支持し、それによって該フェルールの軸方向
移動を防止するために役立つ。

次に、係留ばねを伴ったフェルール対を担持するフェル
ール取付具４６はテーブル３６によってスペーサ組立ス
テーション４４に送られる。その際には、上記のごと
く、ばね位置決め用ブレード６４の後退が起こる。スペ
ーサ組立ステーション４４は、第１３および１４図に示
されるごとく、この位置にあるフェルール取付具４６か
らフェルール対−係留ばねサブアセンブリを取上げてそ
れをスペーサ組立ジグ１９２中に装着するための取上げ
・装着機構１９０を含んでいる。取上げ・装着機構１９
０は、アーム１９６を軸線１９５に沿って垂直に往復さ
せかつ軸線１９５の回りにおいてアーム１９６を水平に
回転させる運搬台１９４を含んでいる。アーム１９６の
一端には、フェルール取付具４６からサブアセンブリを
取上げるように構成されたつかみ金具２００を垂直に往
復させるように働く空気圧シリンダ１９８が取付けられ
ている。動作に際しては、運搬台１９４がアーム１９６
を持上げ、そしてスペーサ組立ステーション４４の位置
にあるフェルール取付具４６によって支持されたサブア
センブリとつかみ金具２００とが垂直方向に沿って整列
するような位置にまで回転させられる。次いで空気圧シ
リンダ１９８が作動されると、つかみ金具２００が往復
してフェルール取付具４６からサブアセンブリを取上げ
る。次に、アーム１９６を軸線１９５の回りに回転させ
ると、つかまれたサブアセンブリは旋回してスペーサ組
立ジグ１９２の上方の位置に到達する。そこで再び空気
圧シリンダ１９８を作動することにより、サブアセンブ
リはスペーサ組立ジグ１９２中に装着される。

第１Ａ図に示されるごとく「鶏卵コンテナ」状にスペー
サを組立てるためには、各々のフェルール対をスペーサ
組立ジグ１９２中の相異なる位置に装着しなければなら
ないことが理解されよう。かかる目的を達成するため、
スペーサ組立ジグ１９２は精密な三軸位置決めテーブル
２０２に固定されている。このテーブル２０２は、互い
に直交するＸおよびＹ軸に沿ってスペーサ組立ジグ１９
２を直線的に移動させると共に、垂直なＺ軸の回りにそ
れを回転させるようにプログラムされている。このよう
にして、スペーサ組立ジグ１９２中に各々のフェルール
対が装着された後、隣接する空き位置に次のフェルール
対が装着されるようにテーブル２０２はスペーサ組立ジ
ク１９２を移動させるのである。第１４図に示されるご
とく、スペーサ組立ジグ１９２には多数の直立したポス
ト１９３が設けられている。これらのポスト１９３は、
スペーサ組立ジグ１９２の全体にわたって一連のフェル
ール対−係留ばねサブアセンブリを正確な位置に装着す
るための案内手段として役立つ。

再び第３および４図に関連して説明すれば、フェルール
取付具４６がスペーサ組立ステーション４４からフェル
ール装着ステーション３８に送られる際には、前述のご
とくにカム１５０の作用でポスト５２がポスト５０から
引離される。フェルール装着ステーション３８に到達す
ると、プラットホーム１７８上に取付けられた空気圧シ
リンダ２１０およびデッキ１８０に取付けられた空気圧
シリンダ２１２が丸棒６１（第５図）に作用してアーム
５６を旋回させることにより、それぞれの中心穴３４ａ
同士が向かい合うようにして１対のフェルールを互いに
離隔したポスト５０および５２上に装着することが可能
となる。

このようにして、上記のごとき目的（以上の説明から明
らかとなる目的を含む）が効果的に達成されることが理
解されよう。また、本発明の範囲から逸脱することな
く、本明細書中に記載された構造に様々な変更を加える
こともできる。それ故、上記の説明中に述べられた全て
の事項は例示的なものと解すべきであって、本発明の範
囲を制限するものと解すべきではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は燃料バンドルの部分切欠き立面図、第１Ａ図は
第１図の燃料バンドルにおいて使用されるスペーサの平
面図、第１Ｂ図は第１Ａ図のスペーサの部分断面側面
図、第２図は第１Ａおよび１Ｂ図のスペーサにおいて使
用される燃料棒位置決め用フェルールの部分切欠き立面
図、第２Ａ図は第１Ａおよび１Ｂ図のスペーサに含まれ
るフェルール対−係留ばねサブアセンブリの水平断面
図、第３図は第１Ａおよび１Ｂ図のスペーサを組立てる
ために役立つ自動組立装置の平面図、第４図は第３図の
装置の側面図、第５図は第３および４図の装置において
使用されるフェルール取付具の平面図、第６図は第５図
中の線６−６に関する断面図、第７図は第３および４図
の装着に含まれるフェルール装着ステーションの一部分
の平面図、第８図は第７図中の線８−８に関する断面
図、第９図は第３および４図の装置に含まれるフェルー
ル装着ステーションの別の部分の立面図、第１０図は第
９図中の線１０−１０に関する断面図、第１１図はフェ
ルール装着ステーションの第９図に示された部分の底面
図、第１２図は第３および４図の装置において使用され
るばね装着ステーションの部分断面立面図、第１３図は
第３および４図の装置において使用されるスペーサ組立
ステーションの立面図、そして第１４図は第１３図のス
ペーサ組立ステーションの平面図である。図中、２０は自動組立装置、２２はフェルール、２４は
スペーサ、２６は燃料棒、２８は周辺支持バンド、３０
は突起、３１はスリット、３２はばね、３３は基準ノッ
チ、３４はＣ字形開口、３４ａは中心穴、３４ｂはタ
ブ、３４ｃはノッチ、３６は回転テーブル、３８はフェ
ルール装着ステーション、４０はばね装着ステーショ
ン、４２はばね係留ステーション、４４はスペーサ組立
ステーション、４６はフェルール取付具、４８は取付具
ブロック、５０および５２はポスト、５３は案内棒、５
６はマニピュレータアーム、５７は凹所、５８は突出
部、５９はヨーク、６０はピン、６１は丸棒、６２は空
所、６４はブレード、６５はスライダ、６６は空気圧シ
リンダ、６７はノッチ、７２は傾斜管、７４はシャット
ル、７５は支持構造物、７６は空気圧シリンダ、７８は
ローラ、８０は電動機、８４はピン、８６はセンサ、８
８は空気圧シリンダ、９０はＵ字形アーム、９２はセク
タ歯車、９３はラック、９５はシンブル、９８は振り分
けシャットル、９９は空所、１００は空気圧シリンダ、
１０２はシュート、１０４は装着ヘッド、１０６は逃が
し止め機構、１１６は通路、１２０は整列・装着機構、
１２２はローラ、１２３はフランジ、１２４はヨーク、
１２６は電動機、１２８は案内ブロック、１３０は空気
圧シリンダ、１３４は装着ブロック、１３６はアーム、
１３７は転心、１３８は位置決めくさび、１３９は圧縮
ばね、１４０は空気圧シリンダ、１４２はセンサ、１４
６は空気圧シリンダ、１５０および１５２は静止カム、
１５１および１５３はローブ、１５４および１５６は空
気弁、１５５および１５７は作動器、１６０は傾斜管、
１６２は装着ヘッド、１６６はシャットル、１６８は空
気圧シリンダ、１６９は空所、１７０は開口、１７２お
よび１７６は空気圧シリンダ、１７８はプラットホー
ム、１８０はデッキ、１８２および１８６は空気圧シリ
ンダ、１８７は支持パッド、１９０は取上げ・装着機
構、１９２はスペーサ組立ジグ、１９４は運搬台、１９
６はアーム、１９８は空気圧シリンダ、２００はつかみ
金具、そして２０２は三軸位置決めテーブルを表わす。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ロバート・グレン・マクイバーガンアメリカ合衆国、ノース・カロライナ州、ウィルミントン、ロング・リーフ・エーカーズ・ドライブ、411番 (72)発明者ハロルド・ブレックレイ・キング・ジュニアアメリカ合衆国、ノース・カロライナ州、ライツビル、アイランド・ドライブ、10番 (56)参考文献特開昭61−193096（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】(A)送りテーブル、(B)角方向に沿って互い
に離隔した状態で前記テーブルに固定されかつそれぞれ
１対のフェルールを受入れるように構成された複数の同
等なフェルール取付具、(C)前記テーブルにより前記フ
ェルール取付具が順次に送られるステーションであっ
て、この位置にあるフェルール取付具上に１対のフェル
ールを所定の配置状態で装着するために役立つフェルー
ル装着ステーション、(D)前記テーブルにより前記フェ
ルール装着ステーションから前記フェルール取付具が順
次に送られるステーションであって、この位置にあるフ
ェルール取付具上にばねを装着すると共に、該フェルー
ル取付具上に取付けられた１対のフェルールと予備結合
状態を成すように前記ばねを配置するために役立つばね
装着ステーション、(E)前記テーブルにより前記ばね装
着ステーションから前記フェルール取付具が順次に送ら
れるステーションであって、前記１対のフェルールおよ
び前記ばねを操作することにより、前記１対のフェルー
ルに対して前記ばねを係留状態で結合して成るサブアセ
ンブリを形成するために役立つばね係留ステーション、
並びに(F)前記テーブルにより前記ばね係留ステーショ
ンから前記フェルール取付具が順次に送られるステーシ
ョンであって、この位置にあるフェルール取付具から前
記サブアセンブリをスペーサ組立ジグ中の所定位置に移
動させるために役立つスペーサ組立ステーションから成
っていて、前記フェルール取付具は前記テーブルにより
前記スペーサ組立ステーションから再び前記フェルール
装着ステーションへ順次に送られ、かつ各種のステーシ
ョンの動作はそれぞれの位置にあるフェルール取付具に
関して実質的に同時に行われることを特徴とする、燃料
バンドル用スペーサを組立てるための自動組立装置。
【請求項２】前記フェルール取付具の各々には前記フェ
ルール装着ステーションによって装着される１対のフェ
ルールをそれぞれ取付けるために役立つ１対の直立した
ポストが含まれる請求項１記載の自動組立装置。
【請求項３】前記フェルール取付具の各々には前記ポス
ト上に取付けられた１対のフェルールとそれぞれ係合し
得る互いに独立した回転可能なマニピュレータが含ま
れ、かつ前記ばね係留ステーションには前記マニピュレ
ータを回転させることにより前記ポスト上において前記
フェルールを一定量だけ回転させて前記サブアセンブリ
を形成するための手段が含まれる請求項２記載の自動組
立装置。
【請求項４】前記フェルール取付具の各々が有する一方
のポストには前記ばね装着ステーションによって挿入さ
れたばねを受入れるための空所が設けられており、かつ
前記フェルール取付具の各々には前記マニピュレータに
よるフェルールの回転に先立って該フェルール取付具に
取付けられた１対のフェルールとの結合位置に前記ばね
を移動させるため前記空所内に設けられたばね位置決め
要素が含まれる請求項３記載の自動組立装置。
【請求項５】各フェルールの側壁には縦方向に伸びる中
心穴とその両端において円周方向に伸びるノッチとから
成るＣ字形の開口およびそれによって形成された円周方
向に伸びるタブが設けられており、各ばねがループ状の
両面ばねであり、前記フェルール装着ステーションには
前記ポスト上に装着される１対のフェルールについてそ
れぞれの中心穴が互いに向かい合いかつ前記一方のポス
トに設けられた前記空所と整列するように該フェルール
の角方向位置決めを行うための手段が含まれ、かつ前記
ばね位置決め要素が前記１対のフェルールの前記中心穴
の内部においてほぼ中央の位置を占める前記結合位置に
前記ばねを移動させる結果、前記マニピュレータが前記
１対のフェルールを互いに反対方向に一定量だけ回転さ
せると、前記タブが前記ばねの内部に反対方向から進入
することにより、前記１対のフェルールの前記ノッチ内
に前記ばねが係留されて前記サブアセンブリが形成され
る請求項４記載の自動組立装置。
【請求項６】前記フェルール取付具の各々が有する一方
のポストが他方のポストに対する離隔位置と近接位置と
の間で運動し得るように取付けられていると共に、前記
フェルール装着ステーションが該フェルール取付具上に
１対のフェルールを装着するのに先立って前記一方のポ
ストを前記離隔位置に移動させ、かつ前記ばね装着ステ
ーションが前記空所内にばねを挿入するのに先立って前
記一方のポストを前記近接位置に移動させるための手段
が含まれる請求項５記載の自動組立装置。
【請求項７】前記フェルール取付具の各々には前記ばね
位置決め要素の位置決めを行うための第１の作動器およ
び前記離隔位置と前記近接位置との間で前記一方のポス
トを移動させるための第２の作動器が含まれると共に、
前記テーブルの送りと協調させながら前記第１および第
２の作動器の動作を制御するための手段が含まれる請求
項６記載の自動組立装置。
【請求項８】前記ばね係留ステーションには、この位置
にあるフェルール取付具に取付けられた１対のフェルー
ルの上端を支持することにより、前記マニピュレータが
前記フェルールを回転させる際に前記ポスト上における
前記フェルールの軸方向位置を維持するために役立つ手
段が含まれる請求項７記載の自動組立装置。
【請求項９】前記フェルール装着ステーションには、こ
の位置にあるフェルール取付具の前記マニピュレータを
それぞれのフェルール装着位置に復帰させることによ
り、それぞれの中心穴同士が互いに向かい合った状態で
１対のフェルールを前記ポスト上に装着することを可能
にする手段が含まれる請求項７記載の自動組立装置。
【請求項１０】前記スペーサ組立ステーションには、前
記スペーサ組立ジグを支持するための位置決めテーブル
およびこの位置にあるフェルール取付具から前記サブア
センブリを取上げかつ前記位置決めテーブルによる前記
スペーサ組立ジグの配置によって決定される前記スペー
サ組立ジグ中の様々な位置に前記サブアセンブリを装着
するための移送機構が含まれる請求項７記載の自動組立
装置。
【請求項１１】前記フェルール装着ステーションには、
各フェルールに所定の縦方向配置状態を付与するために
役立つ第１の手段、１対の平行な列を成すようにフェル
ールを配列するための第２の手段、および前記列の各々
から１個ずつ１対のフェルールを受入れかつこの位置に
あるフェルール取付具上への装着に先立ってそれぞれの
中心穴同士が互いに向かい合った角方向向きを示すよう
に前記フェルールを配置するために役立つ第３の手段が
含まれる請求項５記載の自動組立装置。
【請求項１２】前記フェルール装置ステーションの前記
第１の手段がフェルールの一端に設けられた基準ノッチ
を利用しながら各フェルールに前記縦方向配置状態を付
与する請求項１１記載の自動組立装置。
【請求項１３】前記フェルール装着ステーションの前記
第３の手段には、各フェルールをそれの中心軸の回りに
おいて独立に回転させるための１対の互いに独立したロ
ーラ、および各フェルールの外周面に押付けられる１対
の互いに独立した位置決め要素が含まれていて、前記位
置決め要素はこの位置にあるフェルール取付具上への１
対のフェルールの装着に先立ち前記Ｃ字形の開口内には
まり込んで前記フェルールの回転を止めることによって
それぞれの中心穴同士が互いに向かい合った角方向向き
を示すように前記フェルールを配置する請求項１２記載
の自動組立装置。
【請求項１４】前記フェルール取付具の各々が有する一
方のポストが他方のポストに対する離隔位置と近接位置
との間で運動し得るように取付けられていると共に、前
記フェルール装着ステーションが該フェルール取付具上
に１対のフェルールを装着するのに先立って前記一方の
ポストを前記離隔位置に移動させ、かつ前記ばね装着ス
テーションが前記空所内にばねを挿入するのに先立って
前記一方のポストを前記近接位置に移動させるための手
段が含まれる請求項１３記載の自動組立装置。
【請求項１５】前記フェルール取付具の各々には前記ば
ね位置決め要素の位置決めを行うための第１の作動器お
よび前記離隔位置と前記近接位置との間で前記一方のポ
ストを移動させるための第２の作動器が含まれると共
に、前記テーブルの送りと協調させながら前記第１およ
び第２の作動器の動作を制御するための手段が含まれる
請求項１４記載の自動組立装置。
【請求項１６】前記第１および第２の作動器を制御する
前記手段には、１対の静止カム、前記フェルール取付具
の各々と所定の位置関係をもって前記テーブルに担持さ
れかつ前記カムに追従する１対の互いに独立したカム従
節、並びに前記カム従節の各々により支配されて対応す
るフェルール取付具の前記第１および第２の作動器の動
作を制御するための互いに独立した制御要素が含まれる
請求項１５記載の自動組立装置。
【請求項１７】前記スペーサ組立ステーションには、前
記スペーサ組立ジグを支持するための位置決めテーブル
およびこの位置にあるフェルール取付具から前記サブア
センブリを取上げかつ前記位置決めテーブルによる前記
スペーサ組立ジグの配置によって決定される前記スペー
サ組立ジグ中の様々な位置に前記サブアセンブリを装着
するための移送機構が含まれる請求項１５記載の自動組
立装置。
【請求項１８】前記ばね係留ステーションには、この位
置にあるフェルール取付具に取付けられた１対のフェル
ールの上端を支持することにより、前記マニピュレータ
が前記フェルールを回転させる際に前記ポスト上におけ
る前記フェルールの軸方向位置を維持するために役立つ
手段が含まれる請求項１７記載の自動組立装置。
【請求項１９】前記フェルール装着ステーションには、
この位置にあるフェルール取付具の前記マニピュレータ
をそれぞれのフェルール装着位置に復帰させることによ
り、それぞれの中心穴同士が互いに向かい合った状態で
１対のフェルールを前記ポスト上に装着することを可能
にする手段が含まれる請求項１８記載の自動組立装置。