JPS61229480A

JPS61229480A - 原子燃料棒の上部端栓装着溶接装置

Info

Publication number: JPS61229480A
Application number: JP7139985A
Authority: JP
Inventors: Masanori Ito; 正徳伊藤; Osamu Shimoda; 下田　收; Hidenori Hanami; 花見　英徳
Original assignee: Shimadzu Corp; Mitsubishi Metal Corp; Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corp
Current assignee: Shimadzu Corp; Mitsubishi Metal Corp; Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corp
Priority date: 1985-04-03
Filing date: 1985-04-03
Publication date: 1986-10-13
Anticipated expiration: 2005-04-03
Also published as: JPH0244628B2

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】（イ）技術分野本発明社原子炉用燃料棒の製造工程のうち、前記燃料棒
にスプリングを挿入し、上部端栓を圧入して周囲を溶接
密閉する装置の改良に関する。

（ロ）従来技術従来のこの種装置は、人手による補助作業を必要とした
半自動作業を含むものであった。即ち従来のものは、チ
ャッキング操作、スイッチ操作、スプリング挿入、圧入
位置決め等に手動部分を残したままの半自動化装置であ
ったため、作業者は常時グローブボートから手を入れて
作業をしなければなら々かった。また、各装置は夫々、
単独の機能しか有しをいため各工程毎にその機能に合わ
せた専用の装置を必要とし、これら各専用装置間の連絡
のために複雑な搬送機構を用いなければならなかった。

（＾）目　的本発明は上記欠点を除き、１つの機構で同程類の作業、
を兼ね行なわせるようにして機構の簡素化を計るととも
に、従来の人手作業を自動化した原子燃料棒の上部端栓
装着、溶接装置を提供することを目的とする０（ニ）構　成上記目的を達成するため本発明の構成は、一端に下部端
栓ａを気密に装着したステンレススチール製または通気
性を有する仮端栓ｄを着脱可能に装着された燃料棒りを
把持し、かつ１回転駆動される第１チャック部１０と、
該第１チャック部に対し接近離反可能とされ、前記仮端
栓ｄを抜き取って下方へ落下させ、次いで上方の上部端
栓供給装置５０より上部端栓ｆを受取る第２チャック部
２０と、該チャック部２０が仮端栓ｄを抜き取った後に、スプリ
ングＣを前記パイプｂ内に挿入するスプリング供給部３
０と、前記スプリングｅが挿入されたパイプｂに対し前記第２
チャック部２０が接近し、上部端栓ｆを圧入した後、前
記第、第２チヤツク蔀の内１Ｍ１５．２５が回転して前
記上部端栓ｆを周回溶接するようにした溶接トーチ支持
部４０とを含むことである。

（ホ）突施例以下、本発明を図面に示す一実施例にもとづいて説明す
る。

原子燃料棒は第１（ａ）図に示す如く、一端に下部端１
１ａを気密に装着した金属被覆管たるステンレスパイプ
ｂ内にスプリング１１スヘーサｊおよび酸化ウラン等の
複数のベレツ）Ｃが装填され、このパイプをの他端に通
気性を有する板端１１ｄを着脱可能に装着されて半完成
状態とされる。

この半完成状態の原子燃料棒りは第２図に示される本発
明装置において、前記板端栓ｄを除去シ、第１　（ｂ）
図示のようにスプリングｅが挿入され、本格的な上部端
栓ｆが装着され、周回溶接が行なわれた後、本発明外の
装置を用いて脱ガスおよびＨｅ置換処理が行なわれて燃
料棒Ｈが完成する。

しかして、本願発明の装置は、第２図の如く前記半完成
状態の燃料棒りを把持し、回転駆動される第１チャック
部１０と、前記半完成状態の燃料棒りから板端栓ｄを抜
きとって廃棄し、端栓マガジン６０から上部端１１ｆを
受取って燃料棒ケースｂに圧入するとともに燃料棒の位
置決めを行うための第２チャック部２０と、該チャック
部２０が板端栓ｄを抜きとつ九侠のケースｂ内へスプリ
ングｅを挿入するためのスプリング供給部３０と、上部
端栓ｆが圧入された燃料棒りを回転させながらケースｂ
と上部端栓ｆとの接合部ｇ（第１図（ｂ）示）を周回溶
接するための溶接トーチ支持部４０とを含む。

前記第１チャック部ｌＧは第２図ないし第４図に示され
る如く、燃料棒を着脱可能としたチャック本体１１と、
その外周に取付けられたチャック開閉レバー１２と、該
レバーの開閉操作をするためのレバー開閉駆動部材１８
と、該レバー開閉駆動部材を支持し、かつ、前記チャッ
ク本体１１と同心の固定外筒１４と、該固定外筒の内側
にベアリング１６を介して回転自在とされ、先端に前記
チャック本体１１がとりつけられるとともに燃料棒を挿
通可能とされた内筒１５と、該内筒を回転させる内筒回
転部材１７とを有する。前記レバー開閉駆動部材１Ｂは
、固定外筒１４に立設されたスタンド１３ａにとりつけ
られたエアシリンダ１（ｂ％該エアシリンダの上部に一
体形成された摺動用ガイド１８Ｃ１ピストン棒１８ｄに
固定された摺動棒１８ｅ１該摺動棒に固定された立上り
片１８ｆ１および、該立上り片の一端に連結棒ｌａｇを
経て連結されるとともに前記チャック開閉レバー１２の
上端部に外嵌された作動ブロック１８ｈとからなる。ま
た、内筒回転部材１７は、図示外の減速機付電動機等に
より回転が付与される駆動軸１７ａから、駆動プーリ１
７ｂ、ベルト１７Ｃを経て被駆動デー’）１７ｄが回転
され、更にプツＶユ１７ｅを介して内筒１５に回転を伝
導する構造となっている。

次に第２チャック部２０は、第２図、第５図および第６
図に示される如く、燃料棒の板端栓ｄや上端部ｆを把持
するためのチャック本体２１と、該チャック本体の外周
に取付けられたチャック開閉レバー２２と、該レバーを
開閉操作するレバー開閉駆動部材２Ｂと、該レバー開閉
駆動部材を支持し、かつ、前記チャック本体２１と同心
の固定外筒２４と、該固定外筒の内側に回転自在とされ
、前記チャック本体２１を先端に取付けた内筒２５と、
前記チャック本体２１の水平方向位置を変更する前後進
駆動部材２６と、前記チャック本体２１の向きを水平、
鉛直上方および鉛直下方へ転回指向させる指向変換部材
２７と、該指向変換部材によりチャック本体２１を所定
方向に向けたまま固定するようにした指向固定部材２８
と、板端１ｄを持つ燃料棒の接近を感知してその接近を
所定位置に停止される燃料棒感知部材２９とを有する。

チャック本体２１はレバー開閉駆動部材２３によるチャ
ック開閉レバー２２が揺動することＫより開閉自在とさ
れる。レバー開閉駆動部材２８はエアシリンダ２８ａの
作動により、摺動棒２８ｂを動かし、該摺動棒と固定さ
れた作動ブロック２８ｃを水平方向に移動させることＫ
よって前記チャック開閉レバー２２を揺動させる機構と
されている。チャック本体２１は締付ポルト２５ａＫよ
り内筒２５に固定される。

前後進駆動部材２６は、前記第１チャック部１０に対し
、第２チャック部２０がフレーム２上を前後進して接近
、離反させる機能を持つ。

即ち、前後進駆動部材２６は前記フレーム２のガイド棒
２ａに沿って摺動可能な摺動フレーム２６ａと、回転が
付与されるめねじ付ドライブシャフト２６ｂと、該シャ
フト２６ｂＫ螺合されて前後進する雄ねじ棒２６ｃと、
該雄ねじ棒の一端に設けられ九緩衝機１１２６ｄとが組
付けられてなる。前記めねじ付ドライブシャフト２６ｂ
は水平方向へは移動せす、雄ねじ棒２６ｃは回転しない
。前記緩衝機１１２６ｄは内蔵する皿はねによって、板
端栓ｄが燃料棒から抜けた瞬間、および端栓ｆが燃料棒
に圧入された瞬間のショックを和らげる役目をする。

また、指向変換部材２７は、外筒２４に水平指向を規準
として第６図Ｆで示す俯仰方向へ少なくとも各９０度転
回するよう構成される。この転回は、外筒２４の直径方
向に沿い水平に突設され、両端を前記摺動フレーム２６
ａから立設された直立片２６ｅＫ支承された回転軸２７
ａを軸として行なわれる。そして、この回転軸２７ａの
一方端には被駆動ギヤ２７ｂが装着され、該ギヤはモー
タ２７ｃの起動により減速機２７ｄ、駆動ギヤ２７ｅを
介して回転される。

指向固定部材２８はチャック本体２１を所定の方向へ向
けて固定させる構造を有し、外筒２４の一側に装着され
た補助板２８ａと、該補助板のピン六にピン２８ｂを挿
脱するようＫしたソレノイド２８Ｃ，レバー２８ｄから
なる。前記ピン２８ｂはコイルばね２８ｅによって通常
時に突出する方向へ付勢されている。

チャック本体２１が水平方向に向いたときの外筒２４の
下側には、リミットスイッチ２９ａと、それに対向して
外向きに設けられたストッパ２９ｂとからなる燃料棒感
知部材２９がブラケット２９ｄを介して設けられている
。前記ストッパ２９ｂは進退自在にガイド２９ｃを介し
て摺動可能に支持され、反スイッチ側へ弾撥付勢されて
いる。

次いで、前記第２チャック部２０へ上部端栓ｆを供給す
る装置を説明する。第１０図において、上部端栓供給装
置５０はディスク５２０周縁に沿って同一円周上に多数
の端栓ホルダ５８が設けられたマガジン５１と、前記デ
ィスク５２を間欠回転させるための駆動部５４と、下端
がグ：゛Ｉシャ５５ａどなったピストン棒５５を上下動
させる端冷落し部５６とを備える。５８はモータ、５９
ａ、５９ｂは歯車である。

前記端栓ホルダ５８には端栓仮保持部材が取付けられる
。該端栓仮保持部材としてはエンドレスのコイルばね５
７が用いられ、該コイルばねは各端栓ホルダ５８のディ
スク半径方向外側面に接する。そして各端栓＊ルダ５８
には前記コイルばねと接する部分にスリブ）５８ａが穿
設されている。そして、前記コイルばね５７はこれらス
リブ）５８ａに連続して弾撥装着されている。また、前
記ピストン棒５５と前記第２チャック部のチャック本体
２１とは該本体２１が上を向いたとき、端栓ホルダ５２
の周回円軌跡を挾む上下鉛直線上に設けられている。

次にスプリング供給部８Ｇは、第２図示の如く、第２チ
ャック部２０が摺接移動するフレーム２の何方に設けら
れ、その構造は第８図および第９図に示される。スプリ
ング供給部３０は図示の如く、水平方向に長いコイルス
でリングｅの多数を上下方向に並列姿勢で一列に並べて
貯溜するマガジン３１と、該マガジン内のスプリングの
最下部のものとその上側のものとの間に設けられたシャ
ッタ３２と、前記最下部のスプリングを水平方向に長い
状態のまま受けとるスプリング受３３と、該スプリング
受をその長さ方向に対し水平直角方向に進退させるスプ
リング受進退部材３４と、前記スプリング受３３がスプ
リングマガジン３１の直下から前方へ進出しているとき
前記マガジン３１内の最下部のスプリングが落下するの
を防ぐ仕切板３７と、前記スプリング受３３内のスプリ
ングｅをその軸方向一方へ送るためのスプリング送９部
材３３とを有する。前記シャッタ３２は自動的に開閉し
てスプリングｅを１個宛スプリング受３３へ供給する。

該スプリング受３３は上部の仕切板３７とともに前記第
２チャック部２０の前後進経路上へスプリング受進退部
材３４によって進出可能とされている。即ち、スプリン
グ受進退部材３４は進退手段を備えた進退駆動棒３４ａ
と、ガイド８６を介して摺動するガイド棒３４ｂとから
なり、該部材３４は連結板８６により前記スプリング受
３３、仕切板３７と実質的一体に結合されている。仕切
板３７の下面には該仕切板を支承するため回転自在な仕
切仮受ローフ３７ａが設けられている。

スプリング送り部材３３は、モータ３３１１の回転を可
撓軸Ｊｌ１８ｂにより受けて回転するねじ棒３３ｃがそ
のねじ山でスプリングｅのコイル部分を引っかけ、ねじ
棒の回転にともないスプリングｅをその長さ方向（第８
図左方）に沿い移動させる構造とされる。

更に、第２図に示すように、スプリングｅが挿入された
パイプｂＫ対して第２チャック部２０が接近し、上部端
１ｊｋｆを圧入した後、前記ケースｂと上部端栓ｆとを
周回溶接するための溶接トーチ支持部４０が設けられる
。該溶接トーチ支持部４０は、エアシリンダ等のトーチ
移動機構４１によりトーチ４２の位置、高さが調整され
る。溶接に際しては、前記第２チヤツク１０の内筒１５
を回転させて燃料棒りをゆっくりと周回させて行なう。

以上の構造においてその作動頗様を説明する。

前記半完成状態の原子燃料棒りが、第１チャック部１０
の内筒１５内に貫挿されて第２図左方から右方へ送給さ
れる。該燃料棒りの送給は図示外のワーク送り機構によ
り、チャック本体１１が開かれた状態で行なわれる。そ
して、該燃料棒りの進行方向前方には、チャック本体２
１を上向き指向した姿勢の第２チャック部２０が所定位
置で時期する。従って、第１１　（ａ）図に示される如
く、前記燃料棒りは対向する第２チャック部２０のスト
ッパ２９ｂを押し、該ストッパがリミットスイッチ２９
ａに接触し九時点で前記ワーク送り機構を停止させ、燃
料棒りの板端栓引抜きのための適正位置が確保される。

板端栓ｄの引抜きは、第１チャック部のチャック本体（
以下第１チャック本体という］１１を閉じ、前記第２チ
ャック部のチャック本体（以下第２チャック本体という
）２１を前記指向変換部２７の作動によって水平指向さ
せて行なう。

第１１Φ）図のように、第２チャック本体２１はチャッ
ク開閉レバー２２の作動により開かれ、前後進駆動部材
２６が起動されて前進し、板端＄１ｄを掴んで引抜き元
の位置へ後退する。板端栓ｄを掴んだｔまの第２チャッ
ク本体２１は鉛直下方へ指向され、該チャック本体を開
いて前記板端栓ｄを回収ボックスに落下投棄する。この
後、チャック本体２１は再び水平指向に戻り前進するが
、このとき第１チャック本体１１が開かれ、前記第２チ
ャック本体２１の先端面によって前記燃料棒りを溶接ト
ーチ４２の位置まで押し戻す（第１１　（Ｃ）図）。そ
して、第１チャック本体１１が閉じられ、燃料棒りを固
定把持する。次いで、第２チャック本体２１は後進が付
与されながら上方指向して停止し、上方の端栓マガジン
５１から押下げ供給される上部端栓ｆを受取り把持する
。

上記第２チャック本体２１が上部端ｌＱｆを受取ってい
る間にスプリング供給部３０による燃料棒りへのスプリ
ングｅの供給が行なわれる。

マガジン３１に貯溜されたスプリングｅはシャッタ３２
が開かれ下部の１個だけがその長さ方向を水平状態とし
たままスプリング受３３に落下載置される。該スプリン
グ受３３はスプリング受進退部材３４の作動によって水
平状態を維持したまま、載置スプリングｅの軸が前記燃
料棒りの軸と一致するまで進出する。次に、スプリング
送り部材３３のモータ３３ａが回転を始めねじ棒３３ｃ
が回転すると、スプリングｅは徐々に第１チャック部１
０側へ送られ、前記姿勢で固定されている燃料棒りのケ
ースｂ内へ挿入される。この挿入が終れば、空のスプリ
ング受３３は後退し、尤の位置に復帰して次の指令まで
時期する。

次いで、第１１　（ｄ）図に示されるように、上部端栓
ｆを受取った第２チャック本体２は水平指向に変換され
、前進運動が付与されて前記スプリング挿入済の燃料棒
りに上部端栓ｆを圧入する。

第２チャック部２０は上記の作動中、各指向完了毎の指
向固定のため、指向固定部材２８のピン２８ｂが作動す
る。

上部端栓ｆの圧入を終えた燃料棒ｈｔｉ第１チャック部
１０の内局回転部材１７が起動して第２チャック部２０
の内筒２６とともに回転する。

溶接トーチ４２がトーチ移動機構４１の作動によって接
近し、燃料棒のケースｂと上部端栓ｆとの接合部ｇ（第
１　（ｂ）図示）を周回接合する。

なお、燃料棒りはその後、同一ラインに設けられた脱ガ
ス室および冷却室（図示せず）において、前記端１１ｆ
Ｋ穿設された小孔ｍを介してＨｅガス置換が行なわれ、
最後に該小孔ｍの開放端部ｋを加圧溶接して完成品とな
る。

本発明によると、第２チャック部２０は回転が付与され
る雌ねじ付ドライブシャフト２６ｂと、該シャフトに螺
合される雄ねじ棒２６ｃとの組合せくより任意位置で高
精度の位置決めができ、該位置決めと摺動、回転、首振
り作用との併用により燃料棒の供給位置決め、溶接位置
決め、板端栓ｄの抜取抄と廃棄および上部端栓ｆの受取
抄と圧入等の作業を一つの機構で実施できる。即ち、供
給燃料棒の停止、板端栓の抜が同一機構を用いて連続か
つ自動で実施されるのである。

（へ）効果本発明は以上の如く構成されるので、装置全体が単純化
されて簡素となり、従来の人手作業が自動化されたこと
により作業者の負担が大幅に軽減されるなどの効果が得
られた。

【図面の簡単な説明】

第１　（ａ）　、　（ｂ）図は製造β程を説明するため
の燃料棒断面図、第２図は本発明装置の一実施例を示す
平面図、第８図は第１チャック部の平面図であり第４図
はその一部切欠正面図、第５図は第２チャック部の平面
図であって第６図はその一部切欠正面図、第７図は第２
チャック部の要部斜視図、第８図はスプリング供給部の
正面図、第９図は第８図の■−■断面図、第１０図は上
部端栓供給装置の縦断面図、第１１　（ａ）　、　（ｂ
）　、　（ｃ）　、　（ｄ）図は夫々、燃料棒の位置決
め態様を示す正面図である。Ｈ・・・燃料棒（完成品）、ｈ・・・半完成状態燃料棒
ｂ・・・ケース、ｄ・・・板端栓、ｆ・・・上部端栓、
１０・・・第１チャック部、１１・−チャック本体、１
２−チャック開閉レバー、１８−レバー開閉駆動部材、
１４・−外筒、１５−内筒、１７−内筒回転部材、２０
−・・第２チャック部、２１−チャック本体、２２−チ
ャック開閉レバー、２８−レバー開閉駆動部材、２４・
−外筒、２５・・・内筒、２６・−前後進駆動部材、２
７・−指向変換部材、２８−指向固定部材、２９−燃料
棒感知部材、３０−スプリング供給に材ａをマガジン、
３３・−スプリング受、３４・−スプリング受進退部材
、３３−・スプリング送り部材、４０−・溶接トーチ支
持部、４１・・・トーチ移動機構、４２・−溶接トーチ
、５０・・・上部端栓供給装置、５１一端栓マガジン、
５　Ｂ　・・・ディスク、５３−・端栓ホルダ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一端に下部端栓ａを気密に蓋着したステンレスス
チール製またはジルコニウム合金製または非鉄合金製パ
イプｂ内に酸化ウランまたは混合酸化物原子燃料等のペ
レットｃが装着され、このパイプをの他端に通気性を有
する仮端栓ｄを着脱可能に装着された燃料棒ｈを把持し
、かつ、回転駆動される第１チャック部１０と、該第１
チャック部に対し接近離反可能とされ、前記仮端栓ｄを
抜き取つて下方へ落下させ、次いで上方の上部端栓供求
装置５０より上部端栓ｆを受取る第２チャック部２０と
、該第２チャック部２０が仮端栓ｄを抜きとつた後に、
スプリングｅを前記パイプｂ内に挿入するスプリング供
給部３０と、前記スプリングｅが挿入されたパイプｂに対し前記第２
チャック部２０が接近し、上部端栓ｆを圧入した後、前
記第１，第２チャック部の内筒１５，２５が回転して前
記上部端栓ｆを周回溶接するようにした溶接トーチ支持
部４０とを含むことを特徴とする原子燃料棒の上部端栓
装着溶接装置。
（２）第１チャック部１０は、燃料棒を着脱するチャッ
ク本体１１と、該チャック本体の外周に取付けられたチ
ャック開閉レバー１２と、該レバーの開閉操作をするレ
バー開閉駆動部材１８と、該レバー開閉駆動部材を支持
し、かつ、前記チャック本体１１と同心の固定外筒１４
と、該固定外筒の内側に回転自在とされ、燃料棒を挿通
するようにされた内筒１５と、該内筒を回転させる内筒
回転部材１７とを有する特許請求の範囲第１項記載の原
子燃料棒の上部端栓装着溶接装置。
（３）第２チャック部２０は、燃料棒上部端栓ｆを着脱
するチャック本体２１と、該チャック本体の外周に取付
けられたチャック開閉レバー２２と、該レバーを開閉操
作するレバー開閉駆動部材２８と、該レバー開閉駆動部
材を支持し、かつ、前記チャック本体２１と同心の固定
外筒２４と、該固定外筒の内側に回転自在とされ、前記
チャック本体２１を先端に取付けた内筒２５と、前記チ
ャック本体２１の水平方向位置を変更する前後進駆動部
材２６と、前記チャック本体２１の向きを水平、鉛直上
方および鉛直下方へ転回指向させる指向変換部材２７と
、該指向変換部材によりチャック本体２１を所定方向に
向けたまま固定するようにした指向固定部材２８と、仮
端栓ｄを持つ燃料棒ｈの接近を感知してその接近を停止
させる燃料棒感知部材２９とを含む特許請求の範囲第１
項記載の原子燃料棒の上部端栓装着溶接装置。
（４）スプリング供給部３０は、水平方向に長いコイル
スプリングｅの多数を上下方向に一列に並べて貯溜する
マガジン３１と、該マガジン内のスプリングの最下部の
ものとその上側のものとの間に設けられたシャッタ３２
と、前記最下部のスプリングを水平方向に長い状態のま
ま受けとるスプリング受３３と、該スプリング受をその
長さ方向に対し水平直角方向に進退させるスプリング受
進退部材３４と、前記スプリング受３３がスプリングマ
ガジン３１の直下から前方へ進出しているとき前記マガ
ジン３１内の最下部のスプリングが落下するのを防ぐ仕
切板３７と、前記スプリング受３３内のスプリングをそ
の軸方向一方へ送るためのスプリング送り部材３８とを
有する特許請求の範囲第１項記載の原子燃料棒の上部端
栓装着溶接装置。
（５）上部端栓供給装置５０はディスク５２の周縁に沿
つて多数の端栓ホルダ５３が設けられた端栓マガジン５
１と、前記ディスクを間欠回転させるための駆動部５４
と下端がプッシヤ５５ａとなつたピストン棒５５を上下
動させる端栓落し部５６とを備え、前記端栓ホルダ５８
には端栓仮保持部材が取付けられ、前記ピストン棒５５
とチャック２１とは端栓ホルダ５３の周回円軌跡を挾ん
で上下鉛直線上に設けられている特許請求の範囲第１項
記載の原子燃料棒の上部端栓装着溶接装置。