JPS614911A - 核燃料ペレツトの寸法測定方法及びその装置 - 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、円柱状の核燃料ペレットの直径や高さ等の寸
法を測定する方法及びその装置に関する。

〔従来技術とその問題点〕

核燃料ペレット（以下ペレットと略す）は円柱状をなす
もので、その直径や高さ等の寸法は、精密測定が要求さ
れ、特にその直径に対しては、１ミクロンオーダの高精
度な測定が要求される。ところが、従来、上記寸法は、
サンプルペレットのひとつずつに対して直読式のマグネ
スケールを用いて測定していた。このため、ブロックゲ
ージ等の平面度や直角度の不良等によるペレットの位置
決め精度の不良、また、測定子の原点位置不要や測定子
先端部の形状不良等による測定器自体の不良が避けられ
ず、これらｌこよる誤差の発生を最少限に押えるために
自動測定を行なう際には多大な労力と時間を費やさなけ
ればならないと共に、測定器等の機械部分の仕上げ精度
を極力高める必要があり、しかも、達成精度は数ミクロ
ンから数十ミクロンしか現実には期待できなかった。ま
た、ペレットの全周に亘る寸法の測定が精度保証上実施
困難であるという不具合があった。

〔発明の目的〕

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ペレット
の寸法を任意の点において精密測定することができ、特
にその直径を極めて高い精度で測定することができるペ
レットの寸法測定方法及びその装置を提供することを目
的とする。

〔発明の構成〕

上記目的を達成するために、本発明の方法は、寸法が既
知の基準ペレットを周方向に回転させながらその寸法を
測定し、その測定値と既知の寸法とを対応させる変換係
数を求め、次に、被測定物となる核燃料ペレットを周方
向に回転させながらその寸法を測定し、その測定値を上
記変換係数によって補正するようにしたもので、また、
装置を。

ペレットを周方向に回転させるペレット回転手段と、こ
のペレット回転手段により回転せしめられるペレットの
寸法を測定する測定器と、上記回転手段及び測定器を制
御すると共に測定器で得られた寸法の測定値を補正する
コンピュータとで構成したものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の装置の一実施例を図面に基づいて説明す
る。

第５図ないし第７図は１本発明に係る寸法測定装置１を
一構成要素とするペレットＰの寸法密度測定装置Ａを示
すもので、ペレッ＋−ｐの重量を測定する自動計測天秤
等の重量測定器２と上記寸法測定装置１が、搬入コンベ
ア３の終端に設けられたサンプリングケー（台４と、搬
出コンベア５の始端に設けられた搬出ケース台６との間
に配設さｎ、かつ、上記サンプリングケース台４と重量
測定器２、重量測定器２と寸法測定装置１、及び寸法測
定装置１走搬出ケ一ス台６との間に、超硬フィンガーを
備えたマイクロロボット７．８．９がそれぞれ設けられ
る一方、上記各機器類には、それらを総括的に制御する
と共に測定した寸法と重量からペレットＰの密度を算定
する図示しないマイクロコンピュータが付設され′Ｃ成
る。そして。

複数のペレットＰが収納されているサンプリングケース
１０が搬入コンベア３によりサンプリングケース台４上
に搬入さｎてくると、マイクロロボット７が作動して、
そのサンプリングケース１０内のベレッ）Ｐがひとつず
つつ彼み上げられて重量測定器２へ移載され、その重量
が測定されると共に、重量測定が終了するき今度はマイ
クロロボット８が作動してそのペレットＰは寸法測定装
置１に移載され、後述の機構でその寸法が測定されるよ
うになっており、この寸法測定装ｆ１と上記重量測定器
２で測定された寸法と重１：の測定値が上記マイクロコ
ンピュータに入力されてペレットＰの密度が演算される
仕組みになっている。また。

重量と寸法の測定が終了したペレッｌ−Ｐは、次いでマ
イクロロボット９により搬出ケース台６上め搬出ケース
１１に順次収納され、所定数に達したところで搬出ケー
ス１１ごと搬出コンベア５によって次工程へ送給される
ように構成されている。

一方、第１図ないし第４図は、本発明に係る上記寸法測
定装置１の一実施例を示すもので、ステンレス鋼により
形成された一対のフリーローラ１２ａ、１２ｂが所定間
隔をあけて細線を互いに平行にして回転自在に配設され
、才た、この一対のフリーローラ１２ａ、１２ｂの近傍
には、接触抵抗が大で弾性変形のないポリウレタン等の
材料で外周面が形成され、駆動装置により、上記一対の
フリーローラ１２ａ、１２ｂの中間点を通る水平軌道ｍ
に沿って移動せしめられる七共に所定の周方向に一定速
度（２〜４　ｒｐｍ）で回転せしめられるキャプスタン
ローラ１３が、’１（ＢｉｔＪをフリーローラ１２ａ、
１２ｂの軸線に平行にして配設される一方、これらフリ
ーローラ１２ａ、１２ｂとキャプスタンローラ１３とで
囲まれる空間の下方には、超硬金属で形成された円板状
のベースプレート１４が固定して水平に設けられている
。そして、上記マイクロロボット８によって上記ｉｔ測
定器２から移載されてきたペレットＰは、その軸線を上
下方向に向けたまオ上記ベースプレート１４上に載置さ
れ、キャプスタンローラ１３ｊこよって、フリーローラ
１２ａ、１２ｂに押し付けられると共に所定方向に一定
速度で回転せしめられるようになっており、上記フリー
ローラ１２ａ、１２ｂ、キャプスタンローラ１３等がペ
レット回転手段１５を構成している。

さらに、上記ペレット回転手段１５の側傍には、該ペレ
ット回転手段１５（こよって回転せしめられるペレット
Ｐの直径を測定するデジタルダイヤルゲージ（測定器）
１６が、一方のフリーローラ１２ａとペレットＰの中心
線上に位置して設けられ、かつ、その上方には、上記ペ
レットＰの高さを測定するデジタルダイヤルゲージ（測
定器）１７が設けられている。これらデジタルダイヤル
ゲージ１６％　１７は、いずれもペレッ）Ｐの端面直角
度を測定する機能も具備し、超硬金属製の例えば３朋径
の可動測定子を備えたもので、その測定子移動速度は４
０ａｍ／分、測定精度は１ミクロンないし５ミクロン程
度のものでよく、また、一方の直径測定用のデジタルダ
イヤルゲージ１６は、その支持腕１６ａが第４図に示す
ように、上下方向に移動せしめられるようになっており
、これによりペレットＰの所定高さにおける直径が全周
に亘って自在に測定できるようになっている。そして、
上記デジタルダイヤルゲージ１６，１７は寸法密度測定
装置Ａの上記マイクロコンピュータにより、上記ペレッ
ト回転手段１５と共にその作動が制御されると共に、そ
の測定値は該マイクロコンピュータにより後述の方法で
補正されるように構成されている。

またさらに、上記ペレット回転手段１５の近傍には、ペ
レットＰの載置位置に向けて光を発する発光用光電管１
８と、この発光用光電管ｘｓｊ）らの光を受ける受光用
光電管１９とが同一軸線上に設けられ、受光用光電管１
９は図示しない制御器を介して上記マイクロコンピュー
タに接続すれており、ペレッ）Ｐが上記ベースプレート
１４上に位置したとき、また、上記フリー・−５１２ａ
、１２ｂに押し付けられたとき、該ペレットＰが自ｌ動
的に検知されてその位置の確認がなされる構造になって
いる。

なお、上記フリーローラ１２ａ、１２ｂは必要に応じて
随時交換できる構造とされている。

次に１本発明の方法について説明する。

本発明の方法にあっては、先ず、あらかじめ高精度に測
定され、所定の点における寸法が分っている複数の基準
ペレッ）Ｐを用意し、そのひとつずつの寸法を上記構成
の寸法測定装置１で測定していく。そして、その測定結
果から検量線を引き、測定値き既知の寸法とを対応させ
る変換係数を求める。次に、被測定物となるペレットＰ
の寸法を順次寸法測定装置１で測定していき、その測定
値を上記変換係数によって補正して高精度な寸法を算出
する。

ここで、上記基準ペレットＰの寸法測定及び変換係数の
算出、被測定物となるペレットＰの寸法測定及びその補
正は、寸法密度測定装置Ａを統括的に制御すると共に測
定した寸法上重量から密度を算定する上記マイクロコン
ピュータによって全て自動的になされる。すなわち、基
準ペレットＰもしくは被測定物となるペレットＰがベー
スプレート１４上に載置さｎて光電管１８．１９により
検知されると、キャプスタンローラ１３がこれをフリー
ローラ１２ａ、１２ｂに押し付ける。そして、光電管１
８．１９がこのペレットＰを再確認すると、各デジタル
ダイヤルゲージ１６．１７の測定子が静かにペレットＰ
の外周面及び上面にそれぞれ当てられる。次いで、キャ
プスタンローラ１３が一定速度で第３図における矢印の
如く回転してペレットＰが同速度で回転されると共に、
直径測定用のデジタルダイヤルゲージ１６の測定子が第
４図に示すａ点からｄ点まで移動していき、これにより
、ペレットＰの所定の高さにおける直径及び外周面の直
角度が全周面に亘って測定され、また、高さ測定用のデ
ジタルダイヤルゲージ１７によりペレットＰの高さ及び
上面の直角度が測定される。そして、その測定値を基に
上部変換Ｕが求められたり、補正がなされ、さらに密度
計算も行なわれる。

また、寸法測定装置１は、 （１）各フリーローラ１２！、１２ｂの外周筒の平行度
、表面の精密仕上げ、 （２）各フリーローラ１２ａ、１２ｂのベースプレート
１４に対する直角度、 （３）高さ測定用のデジタルダイヤルゲージ１７の測定
子のベースプレート１４に対する直角度、（４）直径測
定用のデジタルダイヤルゲージ１６の測定子のベースプ
レート１４に対する平行度、及びその支持腕１６ａの上
下移動線のベースプレート１４に対する直角度 の各々に関して誤差が全く生じないようにこれを製作す
ることは事実上不可能であり、さらに、温度上昇による
熱膨張や使用に伴う摩耗等によっても誤差が生じる。し
かし、上記変換係数は、これらの精度への影響因子を具
体的に数値化したパラメータであり、この変換係数を用
いて補正するか、ら、ペレッ）Ｐの寸法測定値の精度は
大幅に高まる。したがって、従来のように測定器の精度
を無理に高めなくても、十分な精度の測定結果が得られ
る。このため、高精度な測定器の製作が不要になり、費
用が大幅に低減される。

なお、上記において基準ペレッｌ−Ｐによる変換係数の
算出は、被測定物となるペレットＰの寸法を測定する前
に一度行なっておけばよいが、ベレッ）Ｐの寸法測定中
でも、精度に影響すると思われる程度゛の外部温度の変
化があったときは、再びこれを行うのが好ましく、また
、装置の各部分の摩耗等による精度の低下を防ぐために
定期的にこれを行なうようにすれば一層好ましい。

また、従来、ペレッ）Ｐの寸法のみならずその重量及び
密度も手作業により測定されており、作業能率が悪かっ
たが、前述のような寸法密度測定装置Ａによれば全てが
自動的になされるので、極めて効率がよく、測定時間の
短縮が可能となると共に１人件費が大幅に節減できる。

さらに、上記においては、測定器としてデジタルダイヤ
ルゲージ１６，１７を用いたが、レーザ等を利用した光
学的測定器等、他の形式のものによってもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、寸法が既知の基準ペレ
ットを回転手段により周方向に回転させながらその寸法
を測定器で測定し、その測定値と既知の寸法とを対応さ
せる変換係数を求め、次に、被測定物となるペレットを
同じく回転手段により周方向に回転させながら測定器で
その寸法を測定し、その測定値を上記変換係数によって
補正するようにしたものであるから、装置自体の製作に
際して避けられない誤差及び熱膨張、摩耗等による誤差
等に影響されることなくペレットの寸法を高精度に測定
することができ、また、ペレットの任意の点における寸
法を極めて容易に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の装置の一実施例を示すも
ので、第１図は平面図、第２図は側面図、第３図は要部
の斜視略図、第４図は第３図のＩＶＶｌｖ矢視図である
。また、第５図ないし第７図は寸法密度測定装置を示す
もので、第５図は平面図、第６図は第５図のＶｌ　−Ｖ
ｌ矢視図、第７図は同Ｖ＋ｔ−■矢視図である。 １・・・・・・核燃料ペレットの寸法測定装置、Ｐ・・
・・・・核燃料ペレット、１２ａ、１２ｂ・・・・・・
フリーローラ、１３・・・・・・キャプスタンローラ、
１５・・・・・・ペレット回転手段、１６・・・・・・
デジタルダイヤルゲージ（測定器）、１７・・・・・・
デジタルダイヤルゲージ（測定器）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）寸法が既知の円柱状の基準核燃料ペレットを周方
   向に回転させながらその寸法を測定し、その測定値と既
   知の寸法とを対応させる変換係数を求め、次に、被測定
   物となる核燃料ペレットを周方向に回転させながらその
   寸法を測定し、その測定値を上記変換係数によって補正
   することを特徴とする核燃料ペレットの寸法測定方法。
2. （２）円柱状の核燃料ペレットを周方向に回転させるペ
   レット回転手段と、このペレット回転手段により回転せ
   しめられる核燃料ペレットの寸法を測定する測定器と、
   上記回転手段及び測定器を制御すると共に測定器で得ら
   れた寸法の測定値を補正するコンピュータとから成るこ
   とを特徴とする核燃料ペレットの寸法測定装置。