JP6482297B2

JP6482297B2 - 工具及び加工方法

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Publication number: JP6482297B2
Application number: JP2015014698A
Authority: JP
Inventors: 弘将大西; 太郎佐伯; 正彦片平
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2015-01-28
Filing date: 2015-01-28
Publication date: 2019-03-13
Anticipated expiration: 2035-01-28
Also published as: JP2016137555A

Description

本発明は、工具及び加工方法に関する。

加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）は、原子炉の出力を調整する制御棒と、制御棒を駆動する制御棒駆動装置（ＣＲＤＭ：control rod drive mechanism）とを備えている。制御棒駆動装置は、原子炉容器の上部に配置される。制御棒駆動装置は、制御棒を炉心に挿入する動作及び制御棒を炉心から抜去する動作を行う。制御棒は、中性子を吸収する制御材を含む。制御棒は、炉心で生成される中性子を吸収して、中性子数を調整することによって、原子炉の出力を調整する。

制御棒駆動装置として、磁気ジャッキ型制御棒駆動装置が知られている。磁気ジャッキ型制御棒駆動装置は、制御棒駆動軸を間欠的に保持可能なラッチ機構と、ラッチ機構を収容するラッチハウジングとを備えている。ラッチ機構は、電磁力を利用して、制御棒駆動軸を軸方向に駆動する。

ラッチ機構の周囲に配置されるラッチハウジングと、制御棒駆動軸の周囲に配置されるロッドハウジングとを有する磁気ジャッキ型制御棒駆動装置の一例が特許文献１に開示されている。ラッチハウジング及びロッドハウジングは両方とも筒状部材である。ラッチハウジングの内径は、ロッドハウジングの内径よりも大きい。

特開平１０−３１９１６４号公報

特許文献１においては、ラッチハウジングとロッドハウジングとは溶接により一体化される。ラッチハウジングに相当する部分とロッドハウジングに相当する部分とを単一の筒状部材で製造する場合がある。その場合、単一の筒状部材に、大径部と大径部よりも内径が小さい小径部とが形成される。筒状部材を内径加工するとき、旋盤を使ったボーリング加工（なかぐり加工）が実施される場合がある。ボーリング加工においては、ボーリングバーと呼ばれる工具が使用される。ボーリングバーによって、筒状部材の内面が加工される。

ボーリングバーは、シャフト部材と、シャフト部材の先端に接続される先端子とを有する。先端子は、バイト（刃）を含む。シャフト部材の剛性が不足すると、加工において先端子が振動する可能性がある。先端子が振動した状態で筒状部材の内面が加工されると、製造される筒状部材の品質が低下する可能性がある。

本発明の態様は、剛性の不足が抑制され、加工精度の低下が抑制される工具及び加工方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に従えば、筒状部材の内面を加工するための工具であって、バイトを含む先端子と、前記先端子が接続されるシャフト部材と、を備え、前記シャフト部材は、前記先端子が接続される先端部を有する本体部と、前記本体部の基端部に配置され、旋盤の固定装置に固定される被固定部と、を含み、前記シャフト部材の中心軸と直交する面内において、前記基端部は、曲線の第１輪郭の第１外形を有し、前記先端部は、曲線の第２輪郭の第２外形を有し、前記面内の第１軸と平行な方向の前記第１外形を示す第１寸法は、前記第１軸と直交する前記面内の第２軸と平行な方向の前記第１外形を示す第２寸法よりも大きく、前記第２寸法は、前記第１軸と平行な方向の前記第２外形を示す第３寸法及び前記第２軸と平行な方向の前記第２外形を示す第４寸法よりも大きく、又は、前記第４寸法と等しく、前記先端部と前記基端部との間の前記本体部の中間部の外面は、前記第１輪郭と前記第２輪郭とを結ぶ曲面を含む、工具が提供される。

本発明の第１の態様によれば、第１寸法は、第２寸法よりも大きく、第２寸法は、第３寸法及び第４寸法よりも大きく又は第４寸法と等しく、先端部と基端部との間の中間部の外面は、第１輪郭と第２輪郭とを結ぶ曲面を含む。これにより、本体部の基端部及び中間部の第１軸と平行な方向の寸法は、本体部の基端部及び中間部の第２軸と平行な方向の寸法よりも大きい。そのため、第１軸と平行な方向の本体部の剛性が高くなる。したがって、本体部に第１軸と平行な方向の力が作用しても、バイトを含む先端子の振動が抑制される。したがって、加工精度の低下が抑制され、製造される筒状部材の品質の低下が抑制される。

本発明の第１の態様において、前記バイトは、前記本体部の外面から前記第２軸と平行な方向に突出するように配置されてもよい。

これにより、バイトには第１軸と平行な方向の力が加わる。バイトに第１軸と平行な方向の力が加わり、本体部に第１軸と平行な方向の力が作用しても、バイトを含む先端子の振動が抑制される。したがって、加工精度の低下が抑制される。また、工具を筒状部材に挿入する動作が円滑に行われる。

本発明の第１の態様において、前記筒状部材の内面と前記バイトとが接触した状態で、前記筒状部材が回転され、前記筒状部材の大径部と小径部との境界部の内面の加工において、前記第２軸と平行な方向に移動されてもよい。

これにより、先端子の振動の発生が抑制された状態で、境界部の加工を精度良く行うことができる。また、加工において、筒状部材と本体部との干渉が抑制される。

本発明の第１の態様において、前記第１外形は、楕円形でもよい。

これにより、剛性が高い本体部を円滑に製造することができる。

本発明の第１の態様において、前記面内において、前記中間部の少なくとも一部の外形は、楕円形でもよい。

本発明の第１の態様において、前記第２寸法と前記第４寸法とは等しく、前記第１寸法は、前記第３寸法よりも大きくてもよい。

これにより、第２軸と平行な方向の本体部の大径化を抑制しつつ、剛性が高い本体部を得ることができる。

本発明の第１の態様において、前記第３寸法と前記第４寸法とは、等しくてもよい。

これにより、先端部の大径化が抑制される。

本発明の第１の態様において、前記第２外形は、真円形でもよい。

これにより、先端部の大径化を抑制しつつ、剛性が高い本体部を円滑に製造することができる。

本発明の第２の態様に従えば、筒状部材の内面を加工する加工方法であって、前記筒状部材は、第１長さの大径部と、境界部を介して前記大径部と結ばれ、前記第１長さよりも短い第２長さの小径部と、を含み、第１の態様の工具を、前記小径部の端部に配置された開口から前記筒状部材の内部空間に挿入する工程と、前記本体部の外面から前記第２軸と平行な方向に突出するように配置される前記バイトと前記筒状部材の内面とを接触させる工程と、前記筒状部材を回転しながら、前記工具を前記第２軸と平行な方向に移動する工程と、を含む、加工方法が提供される。

本発明の第２の態様によれば、少なくとも第１軸と平行な方向の剛性の不足が抑制された工具を使って、加工精度の低下を抑制しつつ、筒状部材の内面を加工することができる。

本発明の第２の態様において、前記筒状部材は、原子炉に設けられ、上下方向に移動する制御棒駆動軸を間欠的に保持するラッチ機構を収容するラッチハウジングを含み、前記境界部及び前記境界部に隣接する前記大径部の一部分の少なくとも一方は、前記ラッチ機構を保持する嵌め合い部を含み、前記工具を使って、前記境界部の内面及び前記大径部の前記一部分の内面を加工してもよい。

これにより、高い加工精度が要求されるラッチハウジングの嵌め合い部を、高い加工精度で加工することができる。

本発明の態様によれば、剛性の不足が抑制され、加工精度の低下が抑制される工具及び加工方法が提供される。

図１は、本実施形態に係る制御棒駆動装置を備える原子炉の一例を示す概略図である。図２は、本実施形態に係る制御棒駆動装置の一部を示す断面図である。図３は、本実施形態に係るラッチハウジングの一例を示す断面図である。図４は、本実施形態に係る工具の一例を示す斜視図である。図５は、本実施形態に係る工具のシャフト部材の一例を示す側面図である。図６は、本実施形態に係る工具のシャフト部材の一例を示す側面図である。図７は、本実施形態に係る基端部の一例を示す断面図であって、図４のＡ−Ａ線断面矢視図に相当する。図８は、本実施形態に係る先端部の一例を示す断面図であって、図４のＢ−Ｂ線断面矢視図に相当する。図９は、本実施形態に係る中間部の一例を示す断面図であって、図４のＣ−Ｃ線断面矢視図に相当する。図１０は、本実施形態に係る先端部の一例を示す断面図である。図１１は、本実施形態に係る先端部の一例を示す断面図である。図１２は、本実施形態に係る基端部の一例を示す断面図である。図１３は、本実施形態に係る工具を用いる筒状部材の加工方法の一例を模式的に示す図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

図１は、本実施形態に係る制御棒駆動装置１２５を備える原子炉１００の一例を示す概略図である。図１に示す原子炉１００は、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）となっている。本実施形態に係る原子炉１００において、圧力容器として設けられる原子炉容器１０１は、原子炉容器本体１０２と、原子炉容器本体１０２の上部に装着されて原子炉容器本体１０２に対して開閉可能な原子炉容器蓋１０３とを備える。原子炉容器本体１０２は、一次冷却系で用いる冷却水である一次冷却水としての軽水を給排水する入口ノズル１０４及び出口ノズル１０５が形成されている。

入口ノズル１０４及び出口ノズル１０５の下方には、ほぼ円筒形の形状で形成される炉心槽１１０が設けられている。炉心槽１１０は、その上部が上部炉心板１１１に連結されている。炉心槽１１０は、その下部が下部炉心板１１２に連結されている。

炉心槽１１０の上方には、上部炉心支持板１１３が固定されている。上部炉心支持板１１３は、複数の炉心支持ロッド１１４が吊り下げて設けられ、この炉心支持ロッド１１４を介して上部炉心板１１１が吊り下げて支持されている。下部炉心板１１２は、原子炉容器本体１０２の内面に対して複数のラジアルキー１１５により位置決め保持されている。

炉心１２０は、炉心槽１１０と上部炉心板１１１と下部炉心板１１２とにより構成される。炉心１２０は、多数の燃料集合体１２１が配置される。燃料集合体１２１は、制御棒１２２が挿入可能に構成されている。制御棒１２２は、複数の上端がまとめられて制御棒クラスタ１２３とされている。上部炉心板１１１は、上部炉心支持板１１３を貫通する多数の制御棒クラスタ案内管１２４に支持されている。制御棒クラスタ案内管１２４は、制御棒クラスタ１２３を案内する。制御棒駆動装置１２５から延出された制御棒駆動軸１４０が、制御棒クラスタ案内管１２４内を通って制御棒クラスタ１２３に繋がり、燃料集合体１２１まで延出されている。

出口ノズル１０５に連通する部分は、上部プレナム１３１として形成されている。下部炉心板１１２と、原子炉容器本体１０２の下部で球面状の閉塞されている部分の内面とで形成される半球状の空間は、下部プレナム１３２として形成されている。入口ノズル１０４と下部プレナム１３２とに連通する部分は、ダウンカマー部１３３として形成されている。

核分裂性物質に対して核分裂反応させる場合には、原子炉容器蓋１０３に設けられた制御棒駆動装置１２５によって燃料集合体１２１への制御棒１２２の挿入量を調節する。これにより、炉心１２０内での核分裂反応を制御する。

図２は、本実施形態に係る制御棒駆動装置１２５の一部を示す断面図である。制御棒駆動装置１２５は、原子炉１００に設けられる。制御棒駆動装置１２５は、制御棒駆動軸１４０を移動する。制御棒駆動装置１２５は、制御棒駆動軸１４０の中心軸と平行な方向（上下方向）に、制御棒駆動軸１４０を移動する。制御棒駆動軸１４０が上下方向に移動することにより、制御棒クラスタ１２３を介して制御棒駆動軸１４０に接続されている制御棒１２２が上下方向に移動する。

制御棒駆動装置１２５は、制御棒駆動軸１４０をガイドする駆動軸ガイド管１６１と、制御棒駆動軸１４０を間欠的に保持して移動可能なラッチ機構１４６と、制御棒駆動軸１４０を上下方向に移動する駆動機構１５２とを備えている。制御棒駆動軸１４０の表面に、複数の周溝１４０ａが設けられている。

ラッチ機構１４６は、固定つかみラッチ支持管１４１と、制御棒駆動軸１４０の複数の周溝１４０ａのうちいずれか一つの周溝１４０ａに配置可能な固定つかみラッチ１４２と、固定つかみラッチ１４２に連結される固定つかみラッチリンク１４３と、固定つかみプランジャ１４４と、固定つかみラッチリンク１４３及び固定つかみプランジャ１４４を介して固定つかみラッチ１４２を駆動する固定つかみコイル１４５と、を有する。ラッチ機構１４６は、固定つかみラッチ１４２が周溝１４０ａに配置されることによって、制御棒駆動軸１４０を保持する。

駆動機構１５２は、制御棒駆動軸１４０の複数の周溝１４０ａのうちいずれか一つの周溝１４０ａに配置可能な可動つかみラッチ１４７と、可動つかみラッチ１４７に連結される可動つかみラッチリンク１４８と、可動つかみプランジャ１４９と、可動つかみラッチリンク１４８及び可動つかみプランジャ１４９を介して可動つかみラッチ１４７を駆動する可動つかみコイル１５０と、可動つかみラッチリンク１４８及び可動つかみプランジャ１４９を上下方向に移動させる上げコイル１５１と、を有する。駆動機構１５２は、可動つかみラッチ１４７が周溝１４０ａに配置されることによって、制御棒駆動軸１４０を保持する。制御棒駆動軸１４０が可動つかみラッチ１４７に保持された状態で、上げコイル１５１の作動により可動つかみラッチリンク１４８及び可動つかみプランジャ１４９が上下方向に移動することにより、制御棒駆動軸１４０は、上下方向に移動する。

ラッチ機構１４６は、上下方向に移動する制御棒駆動軸１４０を間欠的に保持する。制御棒駆動軸１４０がラッチ機構１４６に保持されることによって、上下方向に関する制御棒駆動軸１４０の位置が決定される。

また、制御棒駆動装置１２５は、固定つかみコイル１４５に励磁される固定つかみ磁極１５３と、可動つかみコイル１５０に励磁される可動つかみ磁極１５４と、上げコイル１５１に励磁される上げ磁極１５５とを有する。また、制御棒駆動装置１２５は、リターンスプリング１５６Ａ、リターンスプリング１５６Ｂ、及びリターンスプリング１５６Ｃを有する。

固定つかみコイル１４５により固定つかみ磁極１５３が消磁されると、固定つかみラッチ１４２が制御棒駆動軸１４０の周溝１４０ａの外側に移動する。可動つかみコイル１５０により可動つかみ磁極１５４が励磁されると、可動つかみラッチ１４７が制御棒駆動軸１４０の周溝１４０ａの内側に配置される。可動つかみラッチ１４７が周溝１４０ａの内側に配置された状態で、上げコイル１５１により上げ磁極１５５が励磁されると、可動つかみ磁極１５４及び可動つかみラッチ１４７は、可動つかみコイル１５０と一緒に、リターンスプリング１５６Ａの付勢力に抗して、上げ磁極１５５側に移動する。これにより、制御棒駆動軸１４０は、周溝１４０ａの１ピッチ分だけ上昇する。

固定つかみコイル１４５により固定つかみ磁極１５３が励磁されると、固定つかみラッチ１４２が制御棒駆動軸１４０の周溝１４０ａの内側に配置される。可動つかみコイル１５０により可動つかみ磁極１５４が消磁され、上げコイル１５１により上げ磁極１５５が消磁されると、可動つかみラッチ１４７が制御棒駆動軸１４０の周溝１４０ａの外側に移動する。これにより、リターンスプリング１５６Ａの付勢力で、可動つかみ磁極１５４及び可動つかみラッチ１４７が、可動つかみコイル１５０と一緒に、下降する。

可動つかみコイル１５０により可動つかみ磁極１５４が励磁され、可動つかみラッチ１４７が制御棒駆動軸１４０の周溝１４０ａの内側に配置された後、固定つかみコイル１４５により固定つかみ磁極１５３が消磁され、固定つかみラッチ１４２が制御棒駆動軸１４０の周溝１４０ａの外側に配置される。固定つかみラッチ１４２が制御棒駆動軸１４０の周溝１４０ａの外側に配置された状態で、可動つかみコイル１５０により可動つかみ磁極１５４が励磁されると、可動つかみラッチ１４７が制御棒駆動軸１４０の周溝１４０ａの内側に配置される。可動つかみラッチ１４７が周溝１４０ａの内側に配置された状態で、上げコイル１５１により上げ磁極１５５が励磁されると、可動つかみ磁極１５４及び可動つかみラッチ１４７は、可動つかみコイル１５０と一緒に、リターンスプリング１５６Ａの付勢力に抗して、上げ磁極１５５側に移動する。これにより、制御棒駆動軸１４０は、周溝１４０ａの１ピッチ分だけ上昇する。

制御棒駆動装置１２５は、制御棒駆動装置ハウジング１６０を備えている。制御棒駆動装置ハウジング１６０は、制御棒駆動軸１４０を内装する駆動軸ガイド管１６１と、駆動軸ガイド管１６１の外周の一部を囲むように配置され、ラッチ機構１４６を収容するラッチハウジング１６２と、駆動機構１５２を収容するコイルハウジング１６５と、駆動軸ガイド管１６１の上端を閉塞するキャップ１６３（図１参照）と、を備えている。

ラッチハウジング１６２の下端は、原子炉容器蓋１０３に貫通して溶接された円筒状の管台１６４に連結される。駆動軸ガイド管１６１は、ラッチハウジング１６２の上端から挿入されてラッチハウジング１６２に連結される。そして、制御棒駆動軸１４０が故障した場合を想定し、制御棒駆動軸１４０を取り出すため、管台１６４及びラッチハウジング１６２、ラッチハウジング１６２及び駆動軸ガイド管１６１、駆動軸ガイド管１６１及びキャップ１６３は、相互にネジ結合により分離自在に連結されている。

ラッチハウジング１６２は、大径部１６２Ａと、大径部１６２Ａよりも内径が小さい小径部１６２Ｂと、大径部１６２Ａと小径部１６２Ｂとの境界部１６２Ｃと、を有する。境界部１６２Ｃ及び境界部１６２Ｃに隣接する大径部１６２Ａの一部分は、ラッチ機構１４６を保持する嵌め合い部４０として機能する。ラッチ機構１４６の少なくとも一部が、ラッチハウジング１６２の嵌め合い部４０に嵌まることによって、ラッチ機構１４６がラッチハウジング１６２に固定される。

図３は、本実施形態に係るラッチハウジング１６２の一例を示す断面図である。ラッチハウジング１６２は、筒状部材である。図３に示すように、ラッチハウジング１６２は、中心軸ＡＸｈの周囲に配置される。ラッチハウジング１６２は、大径部１６２Ａと、大径部１６２Ａよりも内径が小さい小径部１６２Ｂと、大径部１６２Ａと小径部１６２Ｂとの境界部１６２Ｃと、を有する。小径部１６２Ｂは、境界部１６２Ｃを介して、大径部１６２Ａと結ばれる。

上述したように、境界部１６２Ｃ及び境界部１６２Ｃに隣接する大径部１６２Ａの一部分は、ラッチ機構１４６を保持する嵌め合い部４０として機能する。なお、嵌め合い部４０は、境界部１６２Ｃに隣接する小径部１６２Ｂの一部分を含んでもよい。境界部１６２Ｃ、大径部１６２Ａの一部分、及び小径部１６２Ｂの一部分の少なくとも一つが、嵌め合い部４０として機能してもよい。

中心軸ＡＸｈと平行な方向に関して、ラッチハウジング１６２の大径部１６２Ａは、第１長さＬ１を有する。小径部１６２Ｂは、第２長さＬ２を有する。境界部１６２Ｃは、第３長さＬ３を有する。第２長さＬ２は、第１長さＬ１よりも短い。第３長さＬ３は、第１長さＬ１及び第２長さＬ２よりも短い。

また、ラッチハウジング１６２は、大径部１６２Ａの端部に配置された第１開口１７１と、小径部１６２Ｂの端部に配置された第２開口１７２と、を有する。

中心軸ＡＸｈと直交する面内において、大径部１６２Ａは、円形である。中心軸ＡＸｈと直交する面内において、小径部１６２Ｂは、円形である。中心軸ＡＸｈと直交する面内において、境界部１６２Ｃは、円形である。中心軸ＡＸｈと直交する面内において、第１開口１７１は、円形である。中心軸ＡＸｈと直交する面内において、第２開口１７２は、円形である。大径部１６２Ａの内径は、小径部１６２Ｂの内径よりも大きい。第１開口１７１は、第２開口１７２よりも大きい。

中心軸ＡＸｈと平行な面内において、境界部１６２Ｃの内面は、大径部１６２Ａから小径部１６２Ｂに向かって中心軸ＡＸに近付くように傾斜する。境界部１６２Ｃの内径は、大径部１６２Ａから小径部１６２Ｂに向かって徐々に小さくなる。

図４は、本実施形態に係る工具１の一例を示す斜視図である。図５は、本実施形態に係る工具１の一部を示す側面図である。図６は、本実施形態に係る工具１の一部を示す側面図である。

以下の説明においては、適宜、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。所定面内の一方向をＸ軸方向、所定面内においてＸ軸と直交する方向をＹ軸方向、所定面と直交する方向をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸を中心とする回転（傾斜方向）をθＸ方向、Ｙ軸を中心とする回転（傾斜方向）をθＹ方向、Ｚ軸を中心とする回転（傾斜方向）をθＺ方向とする。ＸＹ平面は、Ｘ軸及びＹ軸を含み、Ｚ軸と直交する。ＸＺ平面は、Ｘ軸及びＺ軸を含み、Ｙ軸と直交する。ＹＺ平面は、Ｙ軸及びＺ軸を含み、Ｘ軸と直交する。図５は、工具１の一部を＋Ｚ側から見た図である。図６は、工具１の一部を−Ｘ側から見た図である。

図４、図５、及び図６に示すように、工具１は、バイト２を含む先端子３と、先端子３が接続されるシャフト部材４とを備える。工具１は、筒状部材の内径加工に使用されるボーリングバーを含む。工具１は、筒状部材の内面を加工するための工具である。旋盤を使って筒状部材のボーリング加工（なかぐり加工）を実施するとき、工具１が使用される。工具１によって、筒状部材の内面が加工される。本実施形態においては、工具１を使って、ラッチハウジング１６２の内面が加工される。

先端子３は、シャフト部材４に着脱可能に接続される。ボルト部材のような固定部材１０により、先端子３は、シャフト部材４に固定される。固定部材１０による固定が解除されることにより、先端子３は、シャフト部材４から外される。図５及び図６は、先端子３が外されたシャフト部材４を示す図である。

シャフト部材４は、中心軸ＡＸｂを有する。図４、図５、及び図６において、中心軸ＡＸｂは、Ｙ軸と平行である。中心軸ＡＸｂは、ＸＺ平面と直交する。

シャフト部材４は、先端子３が接続される先端部７を有する本体部５と、本体部５の基端部８に配置され、旋盤の固定装置に固定される被固定部６と、を含む。本体部５と被固定部６とは、一体である。本体部５と被固定部６とは、単一部材である。

シャフト部材４は、先端部７と、基端部８と、先端部７と基端部８との間の中間部９とを含む。先端部７は、先端子３が取り付けられる先端面を含む。基端部８は、被固定部６と固定される。

図７は、本実施形態に係る基端部８の一例を示す断面図であって、図４のＡ−Ａ線断面矢視図に相当する。図８は、本実施形態に係る先端部７の一例を示す断面図であって、図４のＢ−Ｂ線断面矢視図に相当する。図９は、本実施形態に係る中間部９の一例を示す断面図であって、図４のＣ−Ｃ線断面矢視図に相当する。

図４、図５、図６、図７、図８、及び図９に示すように、シャフト部材４の中心軸ＡＸｂと直交するＸＺ面内において、基端部８は、第１輪郭の第１外形を有する。先端部７は、第２輪郭の第２外形を有する。図７に示すように、基端部８の第１外形の第１輪郭は、曲線である。図８に示すように、先端部７の第２外形の第２輪郭は、曲線である。

図７に示すように、ＸＺ平面内において、Ｘ軸方向の基端部８の第１外形の寸法は、第１寸法Ｄ１である。ＸＺ平面内において、Ｘ軸方向と直交するＺ軸方向の基端部８の第１外形の寸法は、第２寸法Ｄ２である。Ｘ軸方向の第１外形を示す第１寸法Ｄ１は、Ｚ軸方向の第１外形を示す第２寸法Ｄ２よりも大きい。

図８に示すように、ＸＺ平面内において、Ｘ軸方向の先端部７の第２外形の寸法は、第３寸法Ｄ３である。ＸＺ平面内において、Ｘ軸方向と直交するＺ軸方向の先端部７の第２外形の寸法は、第４寸法Ｄ４である。本実施形態において、第３寸法Ｄ３と第４寸法Ｄ４とは、等しい。

本実施形態において、第２寸法Ｄ２は、第３寸法Ｄ３及び第４寸法Ｄ４と等しい。第２寸法Ｄ２と第４寸法Ｄ４とは等しく、第１寸法Ｄ１は、第３寸法Ｄ３よりも大きい。

本実施形態において、ＸＺ平面内における基端部８の第１外形は、楕円形である。ＸＺ平面内における先端部７の第２外形は、真円形である。

すなわち、本実施形態において、基端部８は、先端部７よりも太い。Ｚ軸方向に関する基端部８の寸法（第２寸法Ｄ２）と先端部７の寸法（第４寸法Ｄ４）とは等しく、Ｘ軸方向に関する基端部８の寸法（第１寸法Ｄ１）は、先端部７の寸法（第３寸法Ｄ３）よりも大きい。

なお、第２寸法Ｄ２は、第３寸法Ｄ３及び第４寸法Ｄ４よりも大きくてもよい。

中間部９の外面は、基端部８の第１外形の第１輪郭と、先端部７の第２外形の第２輪郭とを結ぶように配置される。中間部９の外面の少なくとも一部は、曲面を含む。

図９に示すように、ＸＺ平面内において、Ｘ軸方向の中間部９の第３外形の寸法は、第５寸法Ｄ５である。ＸＺ平面内において、Ｘ軸方向と直交するＺ軸方向の中間部９の第３外形の寸法は、第６寸法Ｄ６である。

本実施形態において、第６寸法Ｄ６は、第２寸法Ｄ２と等しい。第５寸法Ｄ５は、第３寸法Ｄ３よりも大きく、第１寸法Ｄ１よりも小さい。

ＸＺ平面内において、中間部９の少なくとも一部の外形は、楕円形である。図９に示す例では、ＸＺ平面内において、中間部９は、楕円形の＋Ｘ側の一部及び−Ｘ側の一部を切り欠いた形状である。

中間部９の少なくとも一部において、中間部９の第５寸法Ｄ５が、基端部８の第１寸法Ｄ１と等しくてもよい。中間部９の少なくとも一部において、中間部９の第５寸法Ｄ５が、基端部８の第１寸法Ｄ１よりも小さく、先端部７の第３寸法Ｄ３よりも大きくてもよい。中間部９の少なくとも一部において、中間部９の第５寸法Ｄ５が、先端部７の第３寸法Ｄ３と等しくてもよい。

中間部９の少なくとも一部において、中間部９の第６寸法Ｄ６が、基端部８の第２寸法Ｄ２と等しくてもよい。中間部９の少なくとも一部において、中間部９の第６寸法Ｄ６が、基端部８の第２寸法Ｄ２よりも小さく、先端部７の第４寸法Ｄ４よりも大きくてもよい。中間部９の少なくとも一部において、中間部９の第６寸法Ｄ６が、先端部７の第４寸法Ｄ４と等しくてもよい。

図１０は、先端部７の別の例を示す図である。図１０に示すように、ＸＺ平面内において、先端部７は、真円形でなくてもよい。図１０に示すように、先端部７は、第３寸法Ｄ３が第４寸法Ｄ４よりも大きい長円形状でもよい。図１０に示す例においても、基端部８の第２寸法Ｄ２は、第４寸法Ｄ４と等しい、又は、第３寸法Ｄ３及び第４寸法Ｄ４よりも大きい。

図１１は、先端部７の別の例を示す図である。図１１に示すように、ＸＺ平面内において、先端部７の第２輪郭は、直線を含んでもよい。図１１に示すように、先端部７は、丸みを帯びた角を有する四辺形でもよい。図１１に示す例においても、基端部８の第２寸法Ｄ２は、第４寸法Ｄ４と等しい、又は、第３寸法Ｄ３及び第４寸法Ｄ４よりも大きい。

図１２は、基端部８の別の例を示す図である。図１２に示すように、ＸＺ平面内において、基端部８は、楕円形でなくてもよい。また、図１２に示すように、ＸＺ平面内において、基端部８の第１輪郭は、直線を含んでもよい。図１２に示すように、基端部８は、丸みを帯びた角を有する四辺形でもよい。図１２に示す例においても、基端部８の第１寸法Ｄ１は、第２寸法Ｄ２よりも大きい。

次に、本実施形態に係る工具１を用いてラッチハウジング１６２の内面を加工する加工方法の一例について、図１３を参照しながら説明する。図１３は、本実施形態に係る工具１を用いるラッチハウジング１６２の加工方法の一例を模式的に示す図である。

ラッチハウジング１６２の内面を加工するために、ラッチハウジング（筒状部材）１６２が旋盤の回転装置２０に保持される。また、工具１が旋盤の固定装置３０に保持される。工具１の被固定部６が、固定装置３０に固定される。

旋盤は、工具１を使って、ラッチハウジング１６２のボーリング加工（なかぐり加工）を実施する。工具１によって、ラッチハウジング１６２の内面が加工される。

回転装置２０は、ラッチハウジング１６２の大径部１６２Ａの外面を保持した状態で、中心軸ＡＸｈを中心にラッチハウジング１６２を回転可能である。本実施形態において、ラッチハウジング１６２は、回転装置２０によって中心軸ＡＸｈを中心にθＹ方向に回転する。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に関するラッチハウジング１６２の位置は固定される。回転装置２０は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に関するラッチハウジング１６２の位置を固定した状態で、ラッチハウジング１６２をθＹ方向に回転させる。

固定装置３０は、工具１の被固定部６を保持した状態で、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向の少なくとも１つの方向に移動する。工具１は、回転しない。

本実施形態において、工具１は、ラッチハウジング１６２の小径部１６２Ｂの端部に配置された第２開口１７２から、ラッチハウジング１６２の内部空間に挿入される。シャフト部材４の本体部５の少なくとも一部が第２開口１７２及び小径部１６２Ｂの内部空間に配置された状態で、ラッチハウジング１６２の内面と工具１のバイト２とが接触する。ラッチハウジング１６２の内面と工具１のバイト２とが接触した状態で、ラッチハウジング１６２が中心軸ＡＸｈを中心に回転する。これにより、工具１のバイト２によってラッチハウジング１６２の内面が加工される。

このように、本実施形態においては、シャフト部材４の本体部５の少なくとも一部が第２開口１７２及び小径部１６２Ｂの内部空間に配置された状態で、ラッチハウジング１６２が回転され、ラッチハウジング１６２の内面の少なくとも一部がバイト２で加工される。

図４及び図１３に示すように、本実施形態において、バイト２は、本体部５の外面からＺ軸方向に突出するように配置される。本実施形態において、バイト２は、本体部５から＋Ｚ方向に突出するように配置される。

本体部５の外面からＺ軸方向に突出するように配置されるバイト２とラッチハウジング１６２の内面とを接触させた状態で、ラッチハウジング１６２が回転されることによって、ラッチハウジング１６２の内面の少なくとも一部が加工される。本実施形態においては、工具１を使って、少なくとも、境界部１６２Ｃの内面及び境界部１６２Ｃに隣接する大径部１６２Ａの一部分の内面が加工される。すなわち、本実施形態においては、工具１を使って、少なくとも、嵌め合い部４０が加工される。

上述のように、本実施形態においては、ＸＺ平面内において、工具１は、固定装置３０により、Ｚ軸方向に移動される。一方、工具１は、Ｘ軸方向には移動されない。すなわち、本実施形態においては、ラッチハウジング１６２の大径部１６２Ａと小径部１６２Ｂとの境界部１６２Ｃの内面の加工において、工具１は、Ｚ軸方向に移動される。工具１は、Ｘ軸方向に移動されない。

旋盤は、バイト２とラッチハウジング１６２の内面とが接触した状態で、ラッチハウジング１６２を回転しながら、工具１をＺ軸方向に移動する。これにより、ラッチハウジング１６２の内径が調整される。固定装置３０がＹ軸方向に移動することにより、Ｙ軸方向に関するラッチハウジング１６２とバイト２との相対位置が変化する。これにより、バイト２は、小径部１６２Ｂの内面の少なくとも一部、境界部１６２Ｃの内面、及び大径部１６２Ａの内面の少なくとも一部を加工することができる。

嵌め合い部４０は、ラッチ機構１４６を保持する部分である。そのため、嵌め合い部４０の加工において、高い加工精度が要求される。

嵌め合い部４０を加工する場合、大径部１６２Ａの端部に配置された第１開口１７１からラッチハウジング１６２の内部空間に工具１を挿入して、バイト２と嵌め合い部４０の内面とを接触させる方法と、小径部１６２Ｂの端部に配置された第２開口１７２からラッチハウジング１６２の内部空間に工具１を挿入して、バイト２と嵌め合い部４０の内面とを接触させる方法とが考えられる。

上述のように、本実施形態において、大径部１６２Ａの第１長さＬ１は、小径部１６２Ｂの第２長さＬ２よりも長い。そのため、大径部１６２Ａの端部に配置された第１開口１７１からラッチハウジング１６２の内部空間に工具１を挿入して、バイト２と嵌め合い部４０の内面とを接触させる方法の場合、シャフト部材４の本体部５の長さを長くする必要がある。本体部５の長さが長いと、バイト２を用いる嵌め合い部４０の加工において、バイト２を含む先端子３の振動（自励振動のような振動）が発生する可能性が高くなる。先端子３の振動の抑制のために、本体部５の長さに応じて、本体部５の太さを太くする方策が考えられる。一般に、「（本体部５の長さ）／（本体部５の太さ）」の値が１０以下になるように工具１が設計されると、先端子３の振動が抑制されると言われている。しかし、大径部１６２Ａの第１長さＬ１及び大径部１６２Ａの内径は、予め決められている値である。そのため、先端子３の振動の抑制のために、本体部５の太さを太くしようとすると、第１開口１７１から工具１を挿入できない可能性が高くなる。

本実施形態においては、小径部１６２Ｂの端部に配置された第２開口１７２からラッチハウジング１６２の内部空間に工具１を挿入して、バイト２と嵌め合い部４０の内面とを接触させる。小径部１６２Ｂの第２長さＬ２は、大径部１６２Ａの第１長さＬ１よりも短い。そのため、シャフト部材４の本体部５の長さが短くても、バイト２を嵌め合い部４０の内面に接触させることができる。シャフト部材４の本体部５の長さを短くすることができるので、先端子３の振動の抑制のために、シャフト部材４の本体部５を過剰に太くしなくても済む。シャフト部材４の本体部５を太くしなくても済むので、第２開口１７２からラッチハウジング１６２の内部空間に工具１を挿入して、その工具１のバイト２を嵌め合い部４０の内面に接触させることができる。

また、本実施形態においては、バイト２は、本体部５の外面からＺ軸方向に突出するように配置され、ラッチハウジング１６２を回転させながら、工具１はＺ軸方向に移動する。回転するラッチハウジング１６２の内面と、バイト２とが接触した場合、本体部５には、専ら、Ｘ軸方向の力が作用する。本実施形態においては、基端部８のＸ軸方向の第１寸法Ｄ１が、Ｚ軸方向の第２寸法Ｄ２よりも大きい。また、第２寸法Ｄ２は、先端部７のＸ軸方向の第３寸法Ｄ３及びＺ軸方向の第４寸法Ｄ４以上である。すなわち、Ｘ軸方向の中間部９及び基端部８の寸法（太さ）は、Ｚ軸方向の中間部９及び基端部８の寸法（太さ）よりも大きい。これにより、Ｘ軸方向の本体部５の剛性が高められている。そのため、加工においてラッチハウジング１６２の内面とバイト２とが接触し、先端部３及び本体部５にＸ軸方向の力が作用しても、Ｘ軸方向に関する本体部５の高い剛性により、バイト２を含む先端部３の振動の発生が抑制される。

また、Ｘ軸方向及びＺ軸方向の両方に関して中間部９及び基端部８の寸法を先端部７の寸法に対して大きくするのではなく、専ら、Ｘ軸方向に関する中間部９及び基端部８の寸法を先端部７の寸法に対して大きくし、Ｚ軸方向に関する中間部９及び基端部８の寸法を、先端部７の寸法とほぼ同等にすることにより、本体部５全体の大径化（巨大化）を抑制しつつ、剛性を高めたい方向のみについて本体部５の剛性を高めることができる。Ｘ軸方向に関する中間部９及び基端部８の大径化が実現され、Ｚ軸方向に関する中間部９及び基端部８の大径化が抑制されるので、Ｘ軸方向に関する本体部５の剛性を高めつつ、本体部５の少なくとも一部が第２開口１７２及び小径部１６２Ｂに配置された状態でＸＺ平面内における工具１とラッチハウジング１６２との相対移動を円滑に行うことができる。例えば、加工において、ラッチハウジング１６２と本体部５との干渉（接触）が抑制される。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１寸法Ｄ１は、第２寸法Ｄ２よりも大きく、第２寸法Ｄ２は、第３寸法Ｄ３及び第４寸法Ｄ４よりも大きい、又は、第４寸法Ｄ４と等しい。先端部７と基端部８との間の中間部９の外面は、第１輪郭と第２輪郭とを結ぶ曲面を含む。これにより、本体部５の基端部８及び中間部９のＸ軸方向の寸法は、本体部５の基端部８及び中間部９のＺ軸方向の寸法よりも大きくすることができる。そのため、Ｘ軸方向の本体部５の剛性を高めることができる。したがって、本体部５にＸ軸方向の力が作用しても、バイト２を含む先端子３の振動が抑制される。したがって、加工精度の低下が抑制され、製造されるラッチハウジング１６２の品質の低下が抑制される。

また、本実施形態によれば、バイト２は、本体部５の外面からＺ軸方向に突出するように配置される。これにより、ラッチハウジング１６２の内面は円滑に加工される。加工において、バイト２に力が加わり、本体部５にＸ軸方向の力が作用しても、バイト２を含む先端子３の振動が抑制される。したがって、加工精度の低下が抑制される。

また、本実施形態によれば、ラッチハウジング１６２の内面とバイト２とが接触した状態で、中心軸ＡＸｈを中心にラッチハウジング１６２が回転され、ラッチハウジング１６２の大径部１６２Ａと小径部１６２Ｂとの境界部１６２Ｃを含む嵌め合い部４０の内面の加工において、工具１は、Ｚ軸方向に移動される。これにより、先端子３の振動の発生が抑制された状態で、境界部１６２Ｃの加工を精度良く行うことができる。また、加工において、ラッチハウジング１６２と本体部５との干渉が抑制される。

また、本実施形態によれば、基端部８の第１外形は、楕円形である。これにより、剛性が高い本体部５を円滑に製造することができる。

また、本実施形態によれば、ＸＺ平面内において、中間部９の少なくとも一部の外形は、楕円形である。これにより、剛性が高い本体部５を円滑に製造することができる。

また、本実施形態によれば、第２寸法Ｄ２と第４寸法Ｄ４とは等しく、第１寸法Ｄ１は、第３寸法Ｄ３よりも大きい。これにより、Ｚ軸方向の本体部５の大径化を抑制しつつ、剛性が高い本体部５を得ることができる。

また、本実施形態によれば、第３寸法Ｄ３と第４寸法Ｄ４とは、等しい。これにより、先端部７の大径化が抑制される。

また、本実施形態によれば、先端部７の第２外形は、真円形である。これにより、先端部７の大径化を抑制しつつ、剛性が高い本体部５を円滑に製造することができる。

また、本実施形態によれば、工具１は、小径部１６２Ｂの端部に配置された第２開口１７２からラッチハウジング１６２の内部空間に挿入され、本体部５の外面からＺ軸方向に突出するように配置されるバイト２とラッチハウジング１６２の内面とを接触させ、ラッチハウジング１６２を回転しながら、工具１がＺ軸方向に移動する。これにより、少なくともＸ軸方向の剛性の不足が抑制された工具を使って、加工精度の低下を抑制しつつ、ラッチハウジング１６２の内面を加工することができる。また、工具１を小径部１６２Ｂ側からラッチハウジング１６２の内部空間に挿入する動作が円滑に行われる。

また、本実施形態によれば、ラッチハウジング１６２は、原子炉１００に設けられ、上下方向に移動する制御棒駆動軸１４０を間欠的に保持するラッチ機構１４６を収容する。境界部１６２Ｃ及び境界部１６２Ｃに隣接する大径部１６２Ａの一部分の少なくとも一方は、ラッチ機構１４６を保持する嵌め合い部４０を含む。その嵌め合い部４０は、高い加工精度を要求される。工具１を使って、嵌め合い部４０の内面を高い加工精度で加工することができる。

１工具
２バイト（刃）
３先端子
４シャフト部材
５本体部
６被固定部
７先端部
８基端部
９中間部
１０固定部材
２０回転装置
３０固定装置
４０嵌め合い部
１００原子炉
１０１原子炉容器
１０２原子炉容器本体
１０３原子炉容器蓋
１０４入口ノズル
１０５出口ノズル
１１０炉心槽
１１１上部炉心板
１１２下部炉心板
１１３上部炉心支持板
１１４炉心支持ロッド
１１５ラジアルキー
１２０炉心
１２１燃料集合体
１２２制御棒
１２３制御棒クラスタ
１２４制御棒クラスタ案内管
１２５制御棒駆動装置
１３１上部プレナム
１３２下部プレナム
１３３ダウンカマー部
１４０制御棒駆動軸
１４０ａ周溝
１４１固定つかみラッチ支持管
１４２固定つかみラッチ
１４３固定つかみラッチリンク
１４４固定つかみプランジャ
１４５固定つかみコイル
１４６ラッチ機構
１４７可動つかみラッチ
１４８可動つかみラッチリンク
１４９可動つかみプランジャ
１５０可動つかみコイル
１５１上げコイル
１５２駆動機構
１５３固定つかみ磁極
１５４可動つかみ磁極
１５５上げ磁極
１５６Ａリターンスプリング
１５６Ｂリターンスプリング
１５６Ｃリターンスプリング
１６０制御棒駆動装置ハウジング
１６１駆動軸ガイド管
１６２ラッチハウジング
１６２Ａ大径部
１６２Ｂ小径部
１６２Ｃ境界部
１６３キャップ
１６４管台
１６５コイルハウジング
１７１第１開口
１７２第２開口
ＡＸｂ中心軸
ＡＸｈ中心軸
Ｄ１第１寸法
Ｄ２第２寸法
Ｄ３第３寸法
Ｄ４第４寸法
Ｄ５第５寸法
Ｄ６第６寸法
Ｌ１第１長さ
Ｌ２第２長さ
Ｌ３第３長さ

Claims

筒状部材の内面を加工するための工具であって、
バイトを含む先端子と、
前記先端子が接続されるシャフト部材と、
を備え、
前記シャフト部材は、
前記先端子が接続される先端部を有する本体部と、
前記本体部の基端部に配置され、旋盤の固定装置に固定される被固定部と、を含み、
前記シャフト部材の中心軸と直交する面内において、前記基端部は、曲線の第１輪郭の第１外形を有し、前記先端部は、曲線の第２輪郭の第２外形を有し、
前記面内の第１軸と平行な方向の前記第１外形を示す第１寸法は、前記第１軸と直交する前記面内の第２軸と平行な方向の前記第１外形を示す第２寸法よりも大きく、
前記第２寸法は、前記第１軸と平行な方向の前記第２外形を示す第３寸法及び前記第２軸と平行な方向の前記第２外形を示す第４寸法よりも大きく、又は、前記第４寸法と等しく、
前記先端部と前記基端部との間の前記本体部の中間部の外面は、前記第１輪郭と前記第２輪郭とを結ぶ曲面を含む、
工具。
前記バイトは、前記本体部の外面から前記第２軸と平行な方向に突出するように配置される、
請求項１に記載の工具。
前記筒状部材の内面と前記バイトとが接触した状態で、前記筒状部材が回転され、
前記筒状部材の大径部と小径部との境界部の内面の加工において、前記第２軸と平行な方向に移動される、
請求項２に記載の工具。
前記第１外形は、楕円形である、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の工具。
前記面内において、前記中間部の少なくとも一部の外形は、楕円形である、
請求項３に記載の工具。
前記第２寸法と前記第４寸法とは等しく、
前記第１寸法は、前記第３寸法よりも大きい、
請求項４又は請求項５に記載の工具。
前記第３寸法と前記第４寸法とは、等しい、
請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の工具。
前記第２外形は、真円形である、
請求項７に記載の工具。
筒状部材の内面を加工する加工方法であって、
前記筒状部材は、第１長さの大径部と、境界部を介して前記大径部と結ばれ、前記第１長さよりも短い第２長さの小径部と、を含み、
請求項１に記載の工具を、前記小径部の端部に配置された開口から前記筒状部材の内部空間に挿入する工程と、
前記本体部の外面から前記第２軸と平行な方向に突出するように配置される前記バイトと前記筒状部材の内面とを接触させる工程と、
前記筒状部材を回転しながら、前記工具を前記第２軸と平行な方向に移動する工程と、
を含む、
加工方法。
前記筒状部材は、原子炉に設けられ、上下方向に移動する制御棒駆動軸を間欠的に保持するラッチ機構を収容するラッチハウジングを含み、
前記境界部及び前記境界部に隣接する前記大径部の一部分の少なくとも一方は、前記ラッチ機構を保持する嵌め合い部を含み、
前記工具を使って、前記境界部の内面及び前記大径部の前記一部分の内面を加工する、
請求項９に記載の加工方法。