JP2007307613A - Apparatus and method for welding strap connections between inner grid straps of spacer grid using laser tool, and spacer grid manufactured using the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus and a method in which fine welding is possible, and the welded bead of each strap connection between inner grid straps can have a small size, the number of welding defects can be reduced, and the pressure drop of a cooling water can be reduced. <P>SOLUTION: An apparatus for welding strap connections between inner grid straps of a spacer grid of a nuclear fuel rod bundle and between inner and outer grid straps includes a pair of welding tools of a round bar shape which are separated from each other at a predetermined space, a connection piece interposed therebetween to connect the welding tools to each other, a laser beam instrument consisting of each optical fiber having an optical fiber connection part which is guided to an upper end of each welding tool to transmit laser beams, and a control unit comprising a supporting piece to be connected to a center of the connection piece of the laser beam instrument, a moving piece connected to the supporting piece, and a straight driving part connected to the moving piece. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置と溶接方法及びそれによって製造された支持格子に関するものである。より詳細には、レーザー器具を利用して支持格子の内部格子間を連続的または間欠的にシーム溶接することにより、支持格子の構造的強度増強と溶接後溶接材料が飛散する現象及び熱変形を減少させて、繊細な溶接が可能で支持格子間の溶接ビードサイズを小さく形成するだけではなく、溶接部位の欠陥を減少させて、冷却水の流動抵抗を減少させることにより冷却水の圧力降下を減少させることができる。これにより冷却水流動ポンプの負荷を減少させることができるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置と溶接方法及びそれによって製造された支持格子に関するものである。   The present invention relates to a support grid internal inter-grid welding apparatus and welding method using a laser tool, and a support grid manufactured by the welding method. More specifically, the structural strength of the support grid is increased, the phenomenon of welding material scattering and thermal deformation after welding by continuous or intermittent seam welding between the internal grids of the support grid using a laser device. Not only can the welding be reduced and the weld bead size between the support grids can be made smaller, but also the weld flow defects can be reduced and the flow resistance of the cooling water can be reduced by reducing the flow resistance of the cooling water. Can be reduced. The present invention relates to a support grid internal lattice welding apparatus and a welding method using a laser device capable of reducing the load of a cooling water flow pump, and a support grid manufactured thereby.

一般的に、支持格子は、スプリング及びディンプルが刻印された格子板を縦横に配列及び組み合わせて交差部位を溶接して核燃料棒束を支持及び固定するためのものである。   In general, the support grid is used to support and fix a bundle of nuclear fuel rods by arranging and combining grid plates engraved with springs and dimples vertically and horizontally and welding the intersections.

現在、商用的に供給されている支持格子は、縦横に配列及び組み合わせた格子板の交差点をスポット溶接で接合して使用しているが、交差点の溶接及び溶接品質が支持格子の構造的性能に大きい影響を及ぼしている。   Currently, commercially available support grids are used by joining the intersections of grid plates arranged and combined vertically and horizontally by spot welding, but the welding and welding quality of the intersections contribute to the structural performance of the support grid. It has a great influence.

このような、支持格子は交差点の溶接品質及び方法を改善することにより、構造的性能を向上させることができ、それにより核燃料の特性を大きく向上させることができる。   Such a support grid can improve the structural performance by improving the welding quality and method of the intersections, thereby greatly improving the characteristics of the nuclear fuel.

このような軽水炉燃料用支持格子は、基本的に内部格子板交差部、内部/外部格子板交
差部及び外部格子板の角の連結部の溶接構造を成していて、現在韓国国内の燃料生産業社で支持格子製造時に外部格子にレーザーを利用してスポット溶接を実施し、内部交差板交差点にスポット溶接を実施している。
Such a light water reactor fuel support grid basically has a welded structure of the inner grid plate intersection, the inner / outer grid plate intersection, and the corner joint of the outer grid plate. When manufacturing a support grid at an industrial company, spot welding is performed using a laser on the external grid, and spot welding is performed at the intersection of the internal crossing plates.

一方、現在遂行されている内部交差板のスポット溶接工程は、6ないし7スポットを利用したレーザー溶接からなるので、溶接後支持格子製品周辺に溶接によって溶接材料が飛散する現象が発生する問題点があった。   On the other hand, since the spot welding process of the inner crossing plate currently being performed consists of laser welding using 6 to 7 spots, there is a problem that the welding material scatters around the supporting grid product after welding. there were.

それだけではなく、スポット溶接工程時にレーザーで発生する高熱によって支持格子の寸法変更及び熱変形が発生し得るため、それにより追加的な補修作業が必要とされる問題点があった。   Not only that, the high heat generated by the laser during the spot welding process can cause dimensional changes and thermal deformation of the support grid, which necessitates additional repair work.

上述したように、核燃料棒を支持するように製作する従来技術による支持格子の内部格子板交差点の溶接方法は、図1に図示しているように、支持格子100の内部格子板140a、140b格子間連結部150で交差点溶接を利用して遂行できるが、このような溶接方法は溶接後
の溶接ビードのサイズが大きくて、繊細な溶接が不可能であり、サイズが大きな溶接ビードによって炉心内を流動する冷却水の圧力降下を招く深刻な問題点があった。
As described above, the method of welding the inner grid plate intersection of the support grid according to the prior art that is manufactured to support the nuclear fuel rods, as shown in FIG. 1, the inner grid plates 140a and 140b of the support grid 100 Intersection welding can be performed at the intermediate joint 150, but such a welding method has a large weld bead size after welding, making delicate welding impossible. There was a serious problem that caused the pressure drop of flowing cooling water.

このような既存の支持格子溶接方法は、スポット溶接を利用して溶接した後に溶接材料が飛散する現象及び熱変形が発生することにより繊細な溶接が不可能で、支持格子の交差点溶接ビードのサイズが大きくて冷却水の流動抵抗を大きくして窮極的に冷却水の圧力降下を深刻化させて、冷却水流動ポンプの負荷を増加させる要因になっていて、支持格子の構造強度増強及び深刻な圧力降下を改善するために、新しい支持格子溶接工法を開発する
必要がある。
In such existing support grid welding methods, the welding material scatters after the spot welding is used and thermal deformation occurs, so that delicate welding is impossible. Is a factor that increases the flow resistance of the cooling water by greatly increasing the flow resistance of the cooling water and increasing the cooling water flow pump load. In order to improve the pressure drop, a new support grid welding method needs to be developed.

そのための核心的な技術開発が、すなわち超精密レーザー及び光伝送器具を利用した溶接技術の開発である。すなわち、超精密レーザーを利用した支持格子溶接は、熱変形が少なく、繊細な溶接が可能で溶接部位が小さくて冷却水の圧力降下を減少させながらも支持格子の構造強度を大きく増加させることができる。   The core technology development for that purpose is the development of welding technology using ultra-precision laser and optical transmission equipment. In other words, support grid welding using ultra-precise lasers can greatly increase the structural strength of the support grid while reducing thermal cooling, reducing the cooling water pressure drop with less thermal deformation, enabling delicate welding and reducing the weld area. it can.

したがって、今後開発される溶接工法は、原子力発電所用核燃料開発に必須的な技術として、近いうちに多くの先進国で技術開発が活発に行われようとしている。   Therefore, the welding method to be developed in the future is an indispensable technology for the development of nuclear fuel for nuclear power plants, and technology development is being actively carried out in many advanced countries in the near future.

特に、支持格子の上端及び下端で施行している交差点スポット溶接方法は、溶接ビードが大きくて圧力降下がひどく、流動面積の減少をもたらして冷却水稼動ポンプの負荷を大きく増加させ、原子炉構造物の設計余裕度を減少させているのが実情で、核燃料棒束支持格子の機械/構造的安定性増強及び圧力降下減少のために新しい先端溶接技術の導入が必
要である。
In particular, the intersection spot welding method implemented at the upper and lower ends of the support grid has a large weld bead and a severe pressure drop, resulting in a decrease in the flow area and a large increase in the load of the cooling water operation pump. In fact, it is necessary to introduce new tip welding technology to increase the mechanical / structural stability and reduce the pressure drop of the nuclear fuel rod bundle support grid.

本発明は、前記の問題点を解決するために案出されたもので、レーザー器具を利用して支持格子の内部格子間を連続的または間欠的にシーム溶接することにより、支持格子の構造的強度増強と溶接後の溶接材料が飛散する現象及び熱変形を減少させて、繊細な溶接が可能で支持格子間の溶接ビードサイズを小さくするだけではなく、溶接部位の欠陥を減少させて、冷却水の流動抵抗を減少させることにより冷却水の圧力降下を減少させることができる。これにより冷却水流動ポンプの負荷を減少させることができるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置と溶接方法及びそれによって製造された支持格子を提供することを目的とする。   The present invention has been devised in order to solve the above-mentioned problems, and the structural structure of the support grid is obtained by continuously or intermittently seam welding between the internal grids of the support grid using a laser apparatus. Strengthening and reducing the phenomenon of welding material scattering and thermal deformation after welding, enabling delicate welding and not only reducing the weld bead size between support grids, but also reducing defects at the welded part and cooling By reducing the water flow resistance, the pressure drop of the cooling water can be reduced. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a support grid internal inter-grid welding apparatus and a welding method using a laser device capable of reducing the load of a cooling water flow pump, and a support grid manufactured thereby.

前記のような目的を果たすために本発明は、核燃料棒束の支持格子において内部格子板の格子間及び内部/外部格子板の格子間を溶接するための支持格子内部格子間溶接装置に
おいて、円形断面の棒状体(以下、円棒形状体とする)で、相互に所定間隔離隔した一対の溶接ツールと、前記各溶接ツールを相互に連結するためにその間に介在する連結片と、前記各溶接ツールの上端部に引き入れられてレーザーを伝送するための各光ファイバー連結部を有する光ファイバーからなるレーザー器具及び該レーザー器具の連結片中心部に連結される支持片と、該支持片に連結される移動片と、該移動片に連結される直線駆動部からなる制御部を含んでなることを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a support grid inner lattice welding apparatus for welding the lattices of the inner lattice plates and the lattices of the inner / outer lattice plates in the support lattice of the nuclear fuel rod bundle. A cross-section rod-shaped body (hereinafter referred to as a circular bar-shaped body), a pair of welding tools spaced apart from each other by a predetermined distance, a coupling piece interposed between the welding tools to interconnect the welding tools, and the welding A laser device comprising an optical fiber having each optical fiber connection portion for transmitting laser by being pulled into the upper end of the tool, a support piece connected to the central portion of the connection piece of the laser device, and a movement connected to the support piece It comprises a control unit comprising a piece and a linear drive unit connected to the moving piece.

前記溶接ツールは、印加されるレーザーを伝送するためにその内部上側に具備される整列レンズと、該整列レンズをパスしたレーザーを集束させるためにその下側に具備される集束レンズと、該集束レンズで集束されたレーザーを所定方向に伝送するためにその下側に具備されるプリズムを含んでなることが、好ましい。   The welding tool includes an alignment lens provided on an upper side thereof for transmitting an applied laser, a focusing lens provided on the lower side for focusing a laser passing through the alignment lens, and the focusing In order to transmit the laser focused by the lens in a predetermined direction, it is preferable to include a prism provided below the laser.

ここで、前記プリズムの位置及び角度は45°をなす。   Here, the position and angle of the prism form 45 °.

一方、前記溶接ツールの外周縁下側適所にプリズムを通じて伝送されるレーザーが通過するためのレーザー通過孔を貫通形成する。   On the other hand, a laser passage hole through which a laser beam transmitted through a prism passes is formed at a suitable position below the outer peripheral edge of the welding tool.

そして、前記溶接ツールの適所に少なくとも一つ以上のガスラインを具備し、前記ガスラインの端部がプリズムに近接した適所に連結される。   In addition, at least one gas line is provided at a proper position of the welding tool, and an end of the gas line is connected to a proper position close to the prism.

一方、前記溶接ツールは、印加されるレーザーを伝送させるためにその内部上側に具備される整列レンズと、該整列レンズをパスしたレーザーを集束させるためにその下側に具備される集束レンズと、該集束レンズで集束されたレーザーを所定方向に伝送させるためにその下側に具備される銅ミラーを含んでなる。   Meanwhile, the welding tool includes an alignment lens provided on an upper side of the welding tool for transmitting an applied laser, and a focusing lens provided on the lower side of the welding tool for focusing the laser that has passed the alignment lens. In order to transmit the laser focused by the focusing lens in a predetermined direction, a copper mirror provided below the laser is included.

ここで、前記銅ミラーの勾配角は110°をなす。   Here, the inclination angle of the copper mirror is 110 °.

一方、前記移動片は、上下方向に直線駆動可能に形成する。   On the other hand, the moving piece is formed so as to be linearly driven in the vertical direction.

合わせて、前記直線駆動部は水平方向に直線駆動可能に形成する。   In addition, the linear drive unit is formed so as to be capable of linear drive in the horizontal direction.

そして、前記支持格子を固定させるためにその上部面に格子形態の固定ホームを有する支持格子治具と、前記レーザー器具の溶接ツールを垂直方向に固定させるために多数個の案内孔を有する溶接ツール治具をさらに含む構成からなる。   A support grid jig having a grid-shaped fixing home on an upper surface thereof for fixing the support grid; and a welding tool having a plurality of guide holes for fixing the laser tool welding tool in a vertical direction. The structure further includes a jig.

一方、相互に所定間隔離隔した一対の溶接ツールと、前記各溶接ツールの間に介在して相互に連結する連結片と、前記各溶接ツールの適所に具備されてガスの供給を受けるガスラインと、レーザーを照射するための光ファイバー連結部を有する光ファイバーと、前記各溶接ツールの内部に下方向に整列レンズと集束レンズとプリズムを順次に有するレーザー器具、該レーザー器具の連結片中心部に連結される支持片と、該支持片に連結されて上下方向に直線運動可能に形成された移動片と、該移動片に連結されて水平方向に駆動可能に形成された直線駆動部を有する制御部、及び溶接ツール治具と支持格子治具とを含んでなるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置による溶接方法において、前記支持格子を支持格子治具に位置させて固定する工程、前記制御部の制御によってレーザー器具をx、y、z方向に駆動させて支持格子の内部格子間上部所定位置に位置させる工程、
前記制御部を調節して移動片を上、下方向に駆動させることにより溶接ツールを支持格子の内部格子間適所に挿入する工程、前記各溶接ツールの上端に光ファイバー連結部を通じて引き入れられる光ファイバーでレーザーが伝送される工程、前記光ファイバーを通じて伝送されるレーザーが前記各溶接ツールの内部上側に具備された整列レンズに照射される工程、該整列レンズに照射されたレーザーが整列されて透過した後、整列レンズの下側に具備された集束レンズに集束される工程、該集束レンズに集束されたレーザーがその下側に具備されたプリズムを通じて反射する工程、該プリズムを通じて伝送されて集束するレーザーによって支持格子の内部格子間にレーザー溶接が遂行される工程、を含んでなる。
On the other hand, a pair of welding tools spaced apart from each other by a predetermined distance, a connecting piece interposed between the welding tools and connected to each other, and a gas line provided at a proper position of each welding tool to receive gas supply An optical fiber having an optical fiber coupling part for irradiating a laser; a laser instrument sequentially having an alignment lens, a focusing lens and a prism in the inside of each welding tool; and coupled to a central part of a coupling piece of the laser instrument. A control unit having a support piece, a moving piece connected to the support piece and configured to be linearly movable in the vertical direction, and a linear drive unit connected to the moving piece and configured to be driven in the horizontal direction; And a welding method using an internal lattice welding apparatus using a laser tool including a welding tool jig and a support grid jig, the support grid is positioned on the support grid jig. Was a step of fixing, the step of positioning the laser instrument under the control of the control unit x, y, inside interstitial upper predetermined position of the support grid is driven in the z-direction,
A step of inserting the welding tool into a proper position between the inner grids of the supporting grid by adjusting the control unit to drive the moving piece upward and downward, a laser with an optical fiber drawn into the upper end of each welding tool through an optical fiber coupling unit Is transmitted, the laser transmitted through the optical fiber is irradiated on the alignment lens provided on the upper side of each welding tool, the laser irradiated on the alignment lens is aligned and transmitted, and then aligned. A step of focusing on a focusing lens provided on the lower side of the lens, a step of reflecting the laser focused on the focusing lens through a prism provided on the lower side of the lens, and a support grating by a laser transmitted and focused through the prism A step in which laser welding is performed between the inner grids.

ここで、前記支持格子の内部格子間に各溶接ツールの挿入及び引き入れ時に前記各溶接ツールが溶接ツール治具の案内孔にガイドされて垂直方向を維持しながら挿入される工程をさらに含んでなる。   Here, the method further includes a step of inserting each welding tool between the inner lattices of the support lattice while maintaining the vertical direction while being guided by the guide hole of the welding tool jig when the welding tool is inserted and pulled. .

一方、前記ガスラインに供給される保護ガスの排出によって支持格子試片の酸化を防止する工程をさらに含んでなる。   Meanwhile, the method further includes a step of preventing oxidation of the supporting grid specimen by discharging the protective gas supplied to the gas line.

前記支持格子の内部格子間に挿入された各溶接ツールが、支持格子の内部格子間を連続的または間欠的に溶接する工程をさらに含んでなることが好ましい。   Preferably, each welding tool inserted between the inner grids of the support grid further comprises a step of welding continuously or intermittently between the inner grids of the support grid.

ここで、レーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接方法によって製造される支持格子を含む。   Here, a support grid manufactured by a method of inter-grid welding between support grids using a laser device is included.

前記のような構成を有する本発明は、レーザー器具を利用して支持格子の内部格子間)
を連続的または間欠的にシーム溶接することにより、支持格子の構造的強度増強と溶接後
に溶接材料が飛散する現象及び熱変形を減少させて、繊細な溶接が可能で支持格子間の溶接ビードサイズを小さく形成するだけではなく、溶接部位の欠陥を減少させて、冷却水の流動抵抗を減少させることにより冷却水の圧力降下を減少させることができる。これにより冷却水流動ポンプの負荷を減少させることができ、経済性と安全性を向上させることができる等の効果を得ることができる。
(In the present invention having the configuration as described above, the internal lattice of the support lattice using a laser instrument)
Continuous or intermittent seam welding increases the structural strength of the support grid, reduces the phenomenon of welding material scattering and thermal deformation after welding, and enables delicate welding and the weld bead size between the support grids. In addition, the pressure drop of the cooling water can be reduced by reducing the flow resistance of the cooling water by reducing defects at the welding site. As a result, the load of the cooling water flow pump can be reduced, and effects such as improvement in economic efficiency and safety can be obtained.

以下、本発明による実施例を添付した例示図を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図2は、本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置を概略的に
示す図で、図3は本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置のレ
ーザー器具を概略的に示す断面図で、図4は本発明によるレーザー器具を利用した支持格
子内部格子間溶接装置の使用状態を概略的に示す図で、図5は本発明によるレーザー器具
を利用した支持格子内部格子間溶接装置が支持格子の内部格子間に位置してレーザー溶接する過程を概略的に示す断面図で、図6は、本発明によるレーザー器具を利用した支持格
子内部格子間溶接装置に適用される支持格子治具を概略的に示す斜視図で、図7は、本発
明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置に適用される溶接ツール治具を概略的に示す斜視図で、図8、図9、図10は、本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置を利用して支持格子の内部格子間を溶接する過程を概略的に示した図で、図11は、本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置の内部溶接方法を示す流れ図で、図12は、本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置によって支持格子の内部格子間の間が連続的に溶接された様子を概略的に示した図で、図13は、本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置によって支持格子の内部格子間の間が間欠的に溶接された様子を概略的に示した図である。
FIG. 2 is a view schematically showing a supporting grid internal interstitial welding apparatus using a laser device according to the present invention, and FIG. 3 is a schematic diagram showing a laser equipment of a supporting grid internal lattice welding apparatus using a laser device according to the present invention. FIG. 4 is a diagram schematically showing a use state of a support grid internal lattice welding apparatus using the laser device according to the present invention, and FIG. 5 is a diagram showing the inside of the support lattice using the laser device according to the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view schematically illustrating a process in which the interstitial welding apparatus is positioned between the internal grids of the support grid and performs laser welding. FIG. FIG. 7 is a perspective view schematically showing a welding tool jig applied to a support grid internal lattice welding apparatus using a laser device according to the present invention, Figure 8, Figure 9, FIG. 10 is a diagram schematically illustrating a process of welding the inner lattices of the support grid using the support lattice inner lattice welding apparatus using the laser device according to the present invention, and FIG. 11 is a diagram illustrating the laser device according to the present invention. FIG. 12 is a flow chart showing an internal welding method of a support grid internal lattice welding apparatus using a laser, and FIG. FIG. 13 is a diagram schematically showing a state in which the gap between the internal grids of the support grid is intermittently welded by the support grid internal grid welding apparatus using the laser apparatus according to the present invention. FIG.

図に示されているように、本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置1は、レーザー器具10と制御部30で構成される。   As shown in the figure, a supporting grid internal inter-grid welding device 1 using a laser device according to the present invention is composed of a laser device 10 and a control unit 30.

前記レーザー器具10は、円棒形状体で、相互所定間隔離隔した一対の溶接ツール10a、10bと前記各溶接ツール10a、10bを相互連結させるためにその間に介在する板形状の連結片11と前記各溶接ツール10a、10bの上端部に光ファイバー連結部12aを通じて引き入れ及び
連結されてレーザーを照射する光ファイバー12を含んで構成される。
The laser tool 10 is a rod-shaped body, a pair of welding tools 10a, 10b spaced apart from each other by a predetermined distance, and a plate-shaped connecting piece 11 interposed between the welding tools 10a, 10b to interconnect each other. Each welding tool 10a, 10b is configured to include an optical fiber 12 that is drawn into and connected to an upper end portion of the welding tool 10a, 10b through an optical fiber connection portion 12a to irradiate a laser.

ここで、前記各溶接ツール10a、10bは、光ファイバー連結部12aを通じてその上部に引
き入れ及び連結される光ファイバー12で照射されるレーザーを整列させるために内部上側に整列レンズ15を具備して、該整列レンズ15をパスしたレーザーを集束させるためにその下側に集束レンズ16を具備し、該集束レンズ16で集束されたレーザーを所定角度で屈折及び伝送させるためにその下側にプリズム17を具備する。
Here, each of the welding tools 10a and 10b includes an alignment lens 15 on the upper side in order to align the laser beam emitted from the optical fiber 12 drawn and connected to the upper part thereof through the optical fiber connection part 12a. A focusing lens 16 is provided on the lower side to focus the laser that has passed through the lens 15, and a prism 17 is provided on the lower side to refract and transmit the laser focused by the focusing lens 16 at a predetermined angle. .

本発明の実施例では、前記各溶接ツール10a、10bの内部に整列レンズ15と集束レンズ16を通じて整列されたレーザーがその下方に所定間隔離隔したプリズム17で反射して支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5bをレーザー溶接するように構成されているが
、外部から提供されて照射されるレーザーを透過及び集束させた後、伝送して支持格子3
の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5bをレーザー溶接することが容易であれば、前記各溶接ツール10a、10bの内部に具備されるプリズム17が凸面ミラーからなることも可能である。
In an embodiment of the present invention, the lasers aligned through the alignment lens 15 and the focusing lens 16 inside the welding tools 10a and 10b are reflected by the prism 17 spaced a predetermined distance below the laser beam and reflected by the internal grating plate of the support grating 3. 4a and 4b are configured to be laser-welded between the inner lattices 5a and 5b.
If it is easy to laser weld the inner lattice spaces 5a, 5b of the inner lattice plates 4a, 4b, the prism 17 provided in each of the welding tools 10a, 10b can be formed of a convex mirror. .

また、前記各溶接ツール10a、10bの内部に整列レンズ15と集束レンズ16とプリズム17を具備しているが、照射されるレーザーを集束した後、反射させて支持格子3の内部格子板4
a、4bの内部格子間5a、5bを溶接することが容易であれば、前記各レンズをその他の多様なレンズで構成することも可能である。
Each welding tool 10a, 10b includes an alignment lens 15, a focusing lens 16, and a prism 17, but after the irradiated laser is focused, it is reflected and reflected by the inner grid plate 4 of the support grid 3.
If it is easy to weld the inner lattices 5a and 5b of a and 4b, the lenses can be constituted by various other lenses.

ここで、前記プリズム17の位置及び角度は45°であることが好ましい。すなわち、前記各溶接ツール10a、10bの内部下側に位置するプリズム17は、前記整列レンズ15と集束レンズ16を通じて整列及び透過されたレーザーを伝送して支持格子3の内部格子板4a、4bの内
部格子間5a、5bを溶接する場合、照射及び伝送されるレーザーの溶接位置を正確に整列させるために前記プリズム17の位置及び角度を45°にすることが好ましい。
Here, the position and angle of the prism 17 are preferably 45 °. That is, the prisms 17 located in the lower side of the welding tools 10a and 10b transmit the laser beams aligned and transmitted through the alignment lens 15 and the focusing lens 16 to the inner grid plates 4a and 4b of the support grid 3. When welding the inner lattices 5a and 5b, it is preferable to set the position and angle of the prism 17 to 45 ° in order to accurately align the welding positions of the irradiated and transmitted laser.

本発明の実施例では、前記プリズム17の位置及び角度が45°になるように構成しているが、前記プリズム17で反射するレーザーを支持格子3の内部格子間5a、5bに正確に整列及
び照射させるためのプリズム17の位置はそれに限定されない。
In the embodiment of the present invention, the prism 17 is configured such that the position and angle of the prism 17 are 45 °. However, the laser reflected by the prism 17 is accurately aligned between the inner gratings 5a and 5b of the support grating 3. The position of the prism 17 for irradiation is not limited thereto.

一方、本発明の実施例では、前記溶接ツール10a、10bの内部に具備されるプリズム17が前記整列レンズ15と集束レンズ16から照射されるレーザーを集束した後、反射させて支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5bを溶接するように構成されているが、前記
プリズム17を銅ミラー(図示略)に代替して適用することも可能である。
On the other hand, in the embodiment of the present invention, the prism 17 provided in the welding tools 10a and 10b focuses the laser beams emitted from the alignment lens 15 and the focusing lens 16 and then reflects them to reflect the inside of the support grid 3. It is configured to weld the internal lattices 5a and 5b of the lattice plates 4a and 4b, but the prism 17 can be applied in place of a copper mirror (not shown).

ここで、前記銅ミラーの勾配角は、110°にすることが好ましい。   Here, the inclination angle of the copper mirror is preferably 110 °.

一方、前記各溶接ツール10a、10bの内部下側に具備する各プリズム17の方向は、相互に対称する。すなわち、支持格子3の内部格子間5a、5bをレーザー溶接する場合、伝送され
るそれぞれのレーザーで相互に対称の位置の内部格子間5a、5bレーザー溶接を実施するために、前記各溶接ツール10a、10bの内部下側に具備する各プリズム17が相互に対称する位置に配列する。
On the other hand, the directions of the prisms 17 provided on the lower side inside the welding tools 10a and 10b are symmetrical to each other. That is, when laser welding the inner grids 5a and 5b of the support grid 3, the respective welding tools 10a are used to perform laser welding between the inner grids 5a and 5b at symmetrical positions with each transmitted laser. 10b are arranged at positions symmetrical to each other.

本発明の実施例では、前記各溶接ツール10a、10bの内部下側に位置するプリズム17が、所定の角度に固定されることによりプリズム17の位置及び角度が不変的になっていて、レーザー溶接時に支持格子3の内部格子間5a、5bレーザー溶接位置を調節するために前記プ
リズム17が正確に配列されるように構成されている。
In the embodiment of the present invention, the prism 17 located inside the welding tools 10a and 10b is fixed at a predetermined angle, so that the position and angle of the prism 17 are invariable, and laser welding is performed. Sometimes the prisms 17 are arranged accurately in order to adjust the laser welding position between the inner grids 5a, 5b of the support grid 3.

一方、前記各溶接ツール10a、10bの外周縁下側適所に、プリズム17を通じて伝送されるレーザーがパスするための通過孔19を貫通形成する。   On the other hand, a through hole 19 for passing a laser beam transmitted through the prism 17 is formed in a suitable position below the outer peripheral edge of each welding tool 10a, 10b.

ここで、前記各溶接ツール10a、10bの適所に溶接ツール10a、10bの内部で保護ガスを供給するための少なくとも一つ以上のガスライン18を具備するが、前記ガスライン18の端部はプリズム17に近接した適所に連結される。すなわち、前記各溶接ツール10a、10bの外周縁適所に外部から流入するガスライン18をそれぞれ具備し、前記各ガスライン18の端部は前記各溶接ツール10a、10bの内部下側に具備されるプリズム17に近接するように連結される。   Here, at least one gas line 18 for supplying a protective gas inside the welding tools 10a and 10b is provided at appropriate positions of the welding tools 10a and 10b, and an end portion of the gas line 18 is a prism. Connected to the right place near 17 That is, each of the welding tools 10a, 10b is provided with gas lines 18 that flow from the outside at appropriate positions on the outer peripheral edge, and the ends of the gas lines 18 are provided on the lower inner sides of the welding tools 10a, 10b. It is connected so as to be close to the prism 17.

ここで、前記ガスライン18を通じて各溶接ツール10a、10bのプリズム17に流入する保護ガスは、アルゴン(Ar)からなる。   Here, the protective gas flowing into the prism 17 of each welding tool 10a, 10b through the gas line 18 is made of argon (Ar).

前記したように、前記各溶接ツール10a、10bにガスライン18が連結されて、前記ガスライン18を通じて保護ガスを供給するように成り立って支持格子3試片の酸化を防止する。   As described above, the gas line 18 is connected to each of the welding tools 10a and 10b, and the protective gas is supplied through the gas line 18 to prevent the support grid 3 specimen from being oxidized.

本発明の実施例では、前記ガスライン18を通じて各溶接ツール10a、10bの内部に保護ガスであるアルゴン(Ar)ガスを供給し、支持格子3試片の酸化を防止するように構成されて
いるが、前記支持格子3試片の酸化を防止することが容易であれば、前記ガスライン18を
通じてその他の多様な保護ガスを供給することも可能である。
In an embodiment of the present invention, argon (Ar) gas, which is a protective gas, is supplied to the inside of each welding tool 10a, 10b through the gas line 18 to prevent oxidation of the support grid 3 specimen. However, various other protective gases can be supplied through the gas line 18 as long as it is easy to prevent oxidation of the support grid 3 specimen.

また、本発明の実施例では、前記ガスライン18が、前記各溶接ツール10a、10bの外周縁適所に少なくとも一つ以上具備されているが、前記各ガスライン18を前記各溶接ツール10a、10bの内部に引き入れられるように設置することも可能である。   Further, in the embodiment of the present invention, at least one gas line 18 is provided at an appropriate position on the outer periphery of each welding tool 10a, 10b. However, each gas line 18 is connected to each welding tool 10a, 10b. It is also possible to install it so that it can be drawn inside.

前記制御部30は、前記レーザー器具10の連結片11の中心部に連結される板形状の支持片31と該支持片31の端部に連結される移動片33と該移動片33の端部に連結される直線駆動部35からなる。   The control unit 30 includes a plate-shaped support piece 31 connected to the central part of the connection piece 11 of the laser instrument 10, a moving piece 33 connected to the end of the support piece 31, and an end of the moving piece 33. It comprises a linear drive unit 35 connected to the.

ここで、前記移動片33は上下方向に駆動可能に、前記直線駆動部35は水平方向に駆動可能に形成する。すなわち、前記移動片33は支持格子3の内部格子間5a、5bをレーザー溶接
する場合、多数個の溶接ツール10a、10bを有するレーザー器具10を支持格子3の内部格子
間5a、5bに挿入及び引き入れさせるために上下方向に駆動するように形成し、前記直線駆動部35は支持格子3の内部格子間5a、5bをレーザー溶接する場合、多数個の溶接ツール10a、10bを有するレーザー器具10が支持格子3の内部格子間5a、5b上部に位置するように水平方向に駆動可能に形成する。
Here, the moving piece 33 can be driven in the vertical direction, and the linear drive unit 35 can be driven in the horizontal direction. That is, when the moving piece 33 performs laser welding between the inner lattices 5a and 5b of the support lattice 3, the laser tool 10 having a large number of welding tools 10a and 10b is inserted into the inner lattices 5a and 5b of the support lattice 3 and The linear drive unit 35 is formed so as to be driven in the vertical direction to be pulled in, and when the laser welding is performed between the inner grids 5a and 5b of the support grid 3, the laser device 10 having a plurality of welding tools 10a and 10b is provided. The support grid 3 is formed so as to be able to be driven in the horizontal direction so as to be positioned above the inner grids 5a and 5b.

前記のように、前記直線駆動部35の水平方向駆動及び前記移動片33の上下方向駆動によって前記レーザー器具10を支持格子3の上部に位置させて、前記支持格子3の上部に位置したレーザー器具10を支持格子3の内部格子間5a、5bに挿入及び引き入れられることにより
支持格子3の内部格子間5a、5bレーザー溶接が可能になる。
As described above, the laser instrument 10 is positioned above the support grid 3 by the horizontal drive of the linear drive unit 35 and the vertical drive of the movable piece 33, and is positioned above the support grid 3. By inserting and pulling 10 into and between the inner lattices 5a and 5b of the support lattice 3, laser welding between the inner lattices 5a and 5b of the support lattice 3 becomes possible.

本発明の実施例では、前記移動片33が上下方向に直線駆動可能に形成されているが、前記支持片31を上下方向に駆動可能に形成することも可能である。   In the embodiment of the present invention, the movable piece 33 is formed so as to be linearly driven in the vertical direction, but the support piece 31 can be formed so as to be driven in the vertical direction.

また、本発明の実施例では、前記移動片33が上下方向に直線駆動可能に形成されているが、前記移動片33が上下方向及び水平方向に直線駆動が可能に形成することも可能である。   In the embodiment of the present invention, the movable piece 33 is formed so as to be linearly driven in the vertical direction, but the movable piece 33 may be formed so as to be linearly driven in the vertical direction and the horizontal direction. .

ここで、本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置1は、支持
格子3を固定させるための支持格子治具50と支持格子3の内部格子間5a、5bに挿入及び引き入れられる各溶接ツール10a、10bの垂直方向案内及び各溶接ツール10a、10bの垂直方向位置を固定させるための溶接ツール治具70を含む。
Here, the supporting grid internal lattice welding apparatus 1 using the laser apparatus according to the present invention is inserted and pulled into the supporting lattice jig 50 for fixing the supporting lattice 3 and the internal lattices 5a and 5b of the supporting lattice 3. It includes a welding tool jig 70 for fixing the vertical guide of each welding tool 10a, 10b and the vertical position of each welding tool 10a, 10b.

そのために前記支持格子治具50は、板体形状体で、その上部面に支持格子3を位置及び
固定させるための固定ホーム51が多数個形成されて格子形態を成し、支持格子3の下側に
位置する。
For this purpose, the support grid jig 50 is a plate-shaped body, and a plurality of fixing homes 51 for positioning and fixing the support grid 3 are formed on the upper surface of the support grid jig 50 to form a grid shape. Located on the side.

ここで、前記支持格子治具50に形成される固定ホーム51の数は、支持格子3の単位スト
ラップ体(未図示)の数と対応するように形成することが好ましい。
Here, it is preferable that the number of the fixed homes 51 formed on the support grid jig 50 corresponds to the number of unit strap bodies (not shown) of the support grid 3.

そして、前記溶接ツール治具70は、直方体の形状体で、溶接ツール10a、10bを挿入するための支持格子3の内部格子間5a、5b空間と対応する数の案内孔71を貫通形成する。   The welding tool jig 70 has a rectangular parallelepiped shape, and has a number of guide holes 71 corresponding to the spaces 5a and 5b between the inner grids of the support grid 3 for inserting the welding tools 10a and 10b.

ここで、前記溶接ツール治具70の各案内孔71は、円筒形象に形成されて溶接ツール10a
、10bが挿入された後、垂直方向を維持するように形成されている。
Here, each guide hole 71 of the welding tool jig 70 is formed in a cylindrical shape to form the welding tool 10a.
, 10b is inserted to maintain the vertical direction.

前記したように、前記支持格子治具50と溶接ツール治具70によって、本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置1を通じた支持格子3の内部格子間5a、5b
溶接時、支持格子3の位置固定が容易で、溶接ツール10a、10bの挿入時、前記溶接ツール10a、10bが内部格子間5a、5bで常に垂直方向を維持しながら溶接する。
As described above, the internal grid 5a, 5b of the support grid 3 through the support grid internal grid welding device 1 using the laser apparatus according to the present invention by the support grid jig 50 and the welding tool jig 70.
During welding, the position of the support grid 3 can be easily fixed. When the welding tools 10a and 10b are inserted, the welding tools 10a and 10b are welded while always maintaining the vertical direction between the internal grids 5a and 5b.

以下、本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置を利用して、支持格子の内部格子間レーザー溶接方法を図4ないし図11を参照して説明する。   Hereinafter, a method for laser welding an inner lattice of a supporting grid using a supporting lattice inner lattice welding apparatus using a laser apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.

まず、作業者が前記支持格子3を支持格子治具50に位置させて固定する(S11)。ここで、前記支持格子3の下部面が支持格子治具50の各固定ホーム51に安着して固定される。   First, an operator positions and fixes the support grid 3 on the support grid jig 50 (S11). Here, the lower surface of the support grid 3 is seated and fixed to the fixed homes 51 of the support grid jig 50.

ここで、前記支持格子3の上部面に溶接ツール10a、10bを挿入して垂直方向を維持する
ための溶接ツール治具70を設置して(S11-1)、前記溶接ツール治具70に形成された各案内
孔71が支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5bに形成される空間と等しくなる
ように設置する。
Here, a welding tool jig 70 is installed on the upper surface of the support grid 3 to maintain the vertical direction by inserting the welding tools 10a and 10b (S11-1), and formed on the welding tool jig 70. The guide holes 71 are installed so as to be equal to the spaces formed between the inner lattices 5a and 5b of the inner lattice plates 4a and 4b of the support lattice 3.

そして、前記制御部30を制御して直線駆動部35を水平方向に駆動させて一対の溶接ツール10a、10bを具備したレーザー器具10を支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5b上部所定位置に位置させる(S12)。   Then, by controlling the control unit 30 to drive the linear drive unit 35 in the horizontal direction, the laser instrument 10 having a pair of welding tools 10a, 10b is provided between the inner lattices 5a of the inner lattice plates 4a, 4b of the support lattice 3. , 5b is positioned at a predetermined position (S12).

すなわち、前記制御部30を制御して直線駆動部35を、x、y、z方向に駆動させてレーザ
ー器具10の溶接ツール10a、10bを支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5b上部
に位置させる。
That is, the control unit 30 is controlled to drive the linear drive unit 35 in the x, y, and z directions so that the welding tools 10a and 10b of the laser tool 10 are spaced between the internal lattice plates 4a and 4b of the support lattice 3. Located at the top of 5a and 5b.

そして、前記制御部30を調節して移動片33を上下方向に直線駆動させて、一対の溶接ツール10a、10bを具備したレーザー器具10を支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a
、5bに挿入及び引き入れさせる(S13)。
Then, the control unit 30 is adjusted so that the moving piece 33 is linearly driven in the vertical direction, so that the laser device 10 including the pair of welding tools 10a and 10b is provided between the internal lattice plates 4a and 4b of the support lattice 3. 5a
, 5b is inserted and withdrawn (S13).

ここで、前記支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5bに各溶接ツール10a、10
bの挿入及び引き入れ時、前記各溶接ツール10a、10bが溶接ツール治具70の案内孔71にガイドされて垂直方向を維持しながら挿入される(S13-1)。
Here, each welding tool 10a, 10b is provided between the inner lattice plates 4a, 4b of the support lattice 3 between the inner lattices 5a, 5b.
When b is inserted and pulled, the welding tools 10a and 10b are guided by the guide holes 71 of the welding tool jig 70 and inserted while maintaining the vertical direction (S13-1).

次に、前記各溶接ツール10a、10bの上端に光ファイバー連結部12aを通じて引き入れ及
び設置された光ファイバー12にレーザーを伝送して(S14)、伝送されたレーザーが前記光
ファイバー12を通じて前記各溶接ツール10a、10bの内部上側に具備された整列レンズ15から照射される(S15)。
Next, a laser is transmitted to the optical fiber 12 drawn and installed through the optical fiber connection portion 12a at the upper end of each welding tool 10a, 10b (S14), and the transmitted laser is transmitted through the optical fiber 12 to each welding tool 10a, Irradiation is performed from the alignment lens 15 provided on the upper side of 10b (S15).

このように前記各溶接ツール10a、10bの上端に引き入れられる光ファイバー12を通じて照射されたレーザーが、整列レンズ15を透過しながら整列された後、前記整列レンズ15の下側に具備された集束レンズ16に集束されて(S16)、該集束レンズ16に集束されたレーザ
ーがその下側に具備されたプリズム17を通じて支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子
間5a、5b溶接部位に伝送されて集束する(S17)。
In this way, after the laser irradiated through the optical fiber 12 drawn into the upper ends of the welding tools 10a and 10b is aligned while passing through the alignment lens 15, the focusing lens 16 provided below the alignment lens 15 is provided. (S16), and the laser focused on the focusing lens 16 is transmitted to the internal lattice plates 4a and 4b of the support lattice 3 between the internal lattices 5a and 5b through the prism 17 provided on the lower side thereof. And converge (S17).

ここで、前記プリズム17を銅ミラー(図示略)に代替して適用する場合、前記整列レン
ズ15と集束レンズ16を通じて整列及び集束されたレーザーが、銅ミラーで反射して支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5b溶接部位に伝送されて集束しながら溶接する
Here, when the prism 17 is applied in place of a copper mirror (not shown), the laser that is aligned and focused through the alignment lens 15 and the focusing lens 16 is reflected by the copper mirror and is reflected by the internal grating of the support grating 3. The plates 4a and 4b are transmitted to the inter-lattice 5a and 5b welding sites and welded while converging.

ここで、前記銅ミラーの勾配角を110°にすることにより、レーザーを容易に溶接部位
に伝送することができる。
Here, by setting the inclination angle of the copper mirror to 110 °, the laser can be easily transmitted to the welding site.

このように前記プリズム17を通じて伝送されて集束するレーザーによって、支持格子3
の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5b相互に対向する各側面にレーザー溶接が遂行される(S18)。
The supporting grating 3 is thus transmitted by the laser transmitted through the prism 17 and focused.
Laser welding is performed on each side surface of the inner lattice plates 4a, 4b facing each other between the inner lattices 5a, 5b (S18).

前記したように、前記支持格子3の内部格子間5a、5bに挿入及び引き入れられた各溶接
ツール10a、10bを通じて照射及び集束される各々のレーザーが、支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5bの相互対向する各側面を同時にレーザー溶接することにより最
上の溶け込みを得ることができ、支持格子3の内部格子間5a、5b溶接強度を強固にできる
As described above, each laser irradiated and focused through the welding tools 10a and 10b inserted and drawn into the inner lattice 5a and 5b between the inner lattices of the support lattice 3 is applied to the inner lattice plates 4a and 4b of the support lattice 3. By performing laser welding simultaneously on the mutually opposing side surfaces of the inner lattices 5a and 5b, the highest penetration can be obtained, and the welding strength between the inner lattices 5a and 5b of the support lattice 3 can be strengthened.

ここで、前記支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5bに挿入及び引き入れら
れる各溶接ツール10a、10bは、支持格子3の内部格子間5a、5bを連続的または間欠的に溶
接する(S18-1)。すなわち、支持格子3の内部格子間5a、5bに挿入される各溶接ツール10a
、10bは、内部格子間5a、5b内を上方向から下方向または下方向から上方向に移動しなが
らレーザーを連続的に照射して支持格子3の内部格子間5a、5b全体を溶接したり、レーザ
ーを間欠的に照射して支持格子3の内部格子間5a、5bの所定部分のみを溶接する。
Here, each welding tool 10a, 10b inserted and pulled into the inner lattices 5a, 5b of the inner lattice plates 4a, 4b of the support lattice 3 is continuous or intermittent between the inner lattices 5a, 5b of the support lattice 3. (S18-1). That is, each welding tool 10a inserted into the inner lattice 5a, 5b of the support lattice 3
, 10b welds the entire inner lattice 5a, 5b of the supporting lattice 3 by continuously irradiating a laser while moving from the upper direction to the lower direction or from the lower direction to the upper direction within the inner lattice 5a, 5b. The laser is intermittently irradiated to weld only predetermined portions between the inner lattices 5a and 5b of the support lattice 3.

この時、前記支持格子3の内部格子間5a、5bに挿入されて連続的または間欠的に溶接す
る各溶接ツール10a、10bの上下方向移動速度は、等しくなるようにする。
At this time, the vertical movement speeds of the welding tools 10a and 10b inserted into the inner grids 5a and 5b of the support grid 3 and continuously or intermittently welded are made equal.

前記したような構造によって前記溶接ツール10a、10bを支持格子3の内部格子板4a、4b
の内部格子間5a、5bに挿入及び引き入れて、支持格子3の内部格子間5a、5b全体側面を連
続的にレーザー溶接したり、支持格子3の内部格子間5a、5bの上側、中間、下側等の所定
部分のみを間欠的にレーザー溶接したりすることができる。
With the structure as described above, the welding tools 10a and 10b are supported by the inner grid plates 4a and 4b of the support grid 3.
Are inserted and pulled into the inner grids 5a and 5b of the support grid 3, and the entire sides of the inner grid 5a and 5b of the support grid 3 are continuously laser welded, or the upper, middle and lower sides of the inner grid 5a and 5b of the support grid 3 Only a predetermined part such as the side can be intermittently laser-welded.

このように前記支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5b内部に挿入及び引き
入れられる各溶接ツール10a、10bが、内部格子間5a、5bを図12に図示されているように全体を連続的にレーザー溶接したり、図13に図示されているように内部格子間5a、5bを間欠的に特定部位のみを部分溶接したりして、支持格子3の内部格子間5a、5bを接合させる。
Thus, the welding tools 10a, 10b inserted and drawn into the inner lattices 5a, 5b of the inner lattice plates 4a, 4b of the support lattice 3 as shown in FIG. 12 show the inner lattices 5a, 5b. As shown in FIG. 13, the inner lattice 5a, 5b is intermittently partially welded only at a specific portion, as shown in FIG. Join 5b.

前記したように、前記支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5bをレーザー溶
接した後、支持格子3の残りの内部格子間を繰り返しレーザー溶接することにより、本発
明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置1を通じてレーザー溶接が
完了する。
As described above, after laser welding the inner lattices 5a, 5b of the inner lattice plates 4a, 4b of the support lattice 3, the laser between the remaining inner lattices of the support lattice 3 is repeatedly laser-welded. Laser welding is completed through the support grid internal interstitial welding device 1 using an instrument.

この時、前記光ファイバー12を通じてレーザーが照射される各溶接ツール10a、10bにガスライン18を通じて保護ガスが供給され、供給される保護ガスの排出によって支持格子試片の酸化を防止する(S17-1)。   At this time, a protective gas is supplied through the gas line 18 to each welding tool 10a, 10b irradiated with a laser through the optical fiber 12, and oxidation of the support lattice specimen is prevented by discharging the supplied protective gas (S17-1). ).

前記したように、前記ガスライン18を通じて供給される保護ガスが、レーザー溶接時に支持格子試片の酸化を防止する役目を担当するだけではなく、プリズム17を保護する役目も担当する。   As described above, the protective gas supplied through the gas line 18 is not only responsible for preventing oxidation of the support grid specimen during laser welding but also responsible for protecting the prism 17.

図14は、本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置の他の実施例を概略的に示した斜視図で、溶接ツールの構造を一部変更したものである。   FIG. 14 is a perspective view schematically showing another embodiment of a supporting grid internal interstitial welding apparatus using a laser device according to the present invention, in which the structure of a welding tool is partially changed.

図に示されたように、本実施例ではレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置1の溶接ツール10a、10b、10c、10d数を変えることにより支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5b、5c、5dの各側面、すなわち4方向を同時にレーザー溶接することを
可能にする。
As shown in the figure, in this embodiment, the internal grid plates 4a, 4b of the support grid 3 are changed by changing the number of welding tools 10a, 10b, 10c, 10d of the support grid internal grid welding apparatus 1 using a laser tool. It is possible to perform laser welding simultaneously on each side of the inner lattices 5a, 5b, 5c, 5d, that is, in four directions.

すなわち、円棒形状体に形成され、上端部に光ファイバー連結部12aを有する光ファイ
バー12が引き入れられて、その内部に整列レンズ15と集束レンズ16及びプリズム17を下方向に向かって順次に具備した溶接ツール10a、10 b、10c、10dが相互に所定間隔離隔して4個具備され、支持格子3の内部格子間5a、5b、5c、5dに挿入及び引き入れられる構造であ
る。
That is, a welding formed by forming a rod-shaped body, an optical fiber 12 having an optical fiber coupling portion 12a at the upper end thereof, and sequentially having an alignment lens 15, a focusing lens 16 and a prism 17 in the downward direction therein. Four tools 10a, 10b, 10c, and 10d are provided at a predetermined distance from each other, and are inserted into and pulled into the inner lattices 5a, 5b, 5c, and 5d of the support lattice 3.

前記したように、レーザー器具10が4個の溶接ツール10a、10b、10c、10dを有するよう
にすることで、支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5b、5c、5dに挿入及び引
き入れられる各溶接ツール10a、10b、10c、10dが内部格子間5a、5b、5c、5dの4方向を同
時にレーザー溶接することにより、支持格子3の内部格子間5a、5b、5c、5 dのレーザー溶接をより迅速かつ容易に遂行することができる。
As described above, the laser instrument 10 includes the four welding tools 10a, 10b, 10c, and 10d, so that the inner grids 5a, 5b, 5c, and 5d of the inner grid plates 4a and 4b of the support grid 3 are provided. Each welding tool 10a, 10b, 10c, 10d inserted and withdrawn into the inner lattice 5a, 5b, 5c, 5d between the inner lattice 5a, 5b, 5d, by simultaneously laser welding the inner lattice 5a, 5b, 5c, 5d laser welding can be performed more quickly and easily.

そのために前記各溶接ツール10a、10b、10c、10dは、連結片11によって相互に所定間隔離隔して連結され、前記各溶接ツール10a、10b、10c、10dから照射されるレーザーが支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5b、5c、5dの中心部に集中するように各溶接
ツール10a、10b、10c、10dの内部下側にプリズム17を具備する。
For this purpose, the welding tools 10a, 10b, 10c, and 10d are connected to each other by a predetermined distance from each other by a connecting piece 11, and laser beams emitted from the welding tools 10a, 10b, 10c, and 10d are applied to the support grid 3. A prism 17 is provided on the inner lower side of each welding tool 10a, 10b, 10c, 10d so as to be concentrated at the center of the inner lattices 5a, 5b, 5c, 5d of the inner lattice plates 4a, 4b.

本実施例でも前記溶接ツール10a、10b、10c、10dの内部下側に具備されるプリズム17を銅ミラー(図示略)に代替して適用することも可能で、この時にも前記銅ミラーの勾配角は110°にすることが好ましい。   Also in this embodiment, the prism 17 provided on the lower side inside the welding tools 10a, 10b, 10c, and 10d can be applied in place of a copper mirror (not shown). The angle is preferably 110 °.

一方、実施例では、前記レーザー器具10が4個の溶接ツール10a、10b、10c、10dを含ん
で構成されているが、前記レーザー器具10を16個の溶接ツールで構成することも可能であり、前記レーザー器具10の溶接ツール数は前記の個数に限定されない。
On the other hand, in the embodiment, the laser instrument 10 is configured to include four welding tools 10a, 10b, 10c, and 10d, but the laser instrument 10 may be configured to include 16 welding tools. The number of welding tools of the laser instrument 10 is not limited to the above number.

ここでも、図6、図7に図示しているように、支持格子3を固定させるために格子形態の
固定ホーム51を有する支持格子治具50と支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5b、5c、5dに挿入及び引き入れられる各溶接ツール10a、10b、10c、10dの垂直方向案内及
び各溶接ツール10a、10b、10c、10dの垂直方向位置を固定させるために多数個の案内孔71を有する溶接ツール治具70を含むことが好ましい。
Again, as shown in FIGS. 6 and 7, the inside of the support grid jig 50 having the grid-shaped fixing home 51 and the internal grid plates 4a and 4b of the support grid 3 to fix the support grid 3 Multiple to fix the vertical direction of each welding tool 10a, 10b, 10c, 10d and the vertical position of each welding tool 10a, 10b, 10c, 10d inserted and withdrawn into the interstitial 5a, 5b, 5c, 5d It is preferable to include a welding tool jig 70 having a guide hole 71.

以上で本発明の好ましい実施例を例示的に説明したが、本発明の範囲はこのような特定実施例にだけ限定されるものではなく、該当分野で通常の知識を有する者なら本発明の特許請求の範囲に記載された範疇内で適切に変更が可能であろう。   The preferred embodiments of the present invention have been described above by way of example. However, the scope of the present invention is not limited to such specific embodiments, and those having ordinary knowledge in the pertinent field can apply for the patent of the present invention. Appropriate modifications may be made within the scope of the claims.

以上で説明したように、前記のような構成を有する本発明は、レーザー器具を利用して支持格子の内部格子間を連続的または間欠的にシーム溶接することにより、支持格子の構造的強度増強と溶接後に溶接材料が飛散する現象及び熱変形を減少させ、繊細な溶接が可能で支持格子間の溶接ビードサイズを小さく形成するだけではなく、溶接部位の欠陥を減少させて、冷却水の流動抵抗を減少させることにより冷却水の圧力降下を減少させることができる。これにより冷却水流動ポンプの負荷を減少させることができ、経済性と安全性を向上させることができる等の効果を得ることができる。   As described above, according to the present invention having the above-described configuration, the structural strength of the support grid is enhanced by continuously or intermittently seam welding between the internal grids of the support grid using a laser device. In addition to reducing the phenomenon of welding material scattering and thermal deformation after welding, it is possible not only to form a small weld bead size between the support grids, but also to reduce defects at the welded part, thereby reducing the flow of cooling water. By reducing the resistance, the pressure drop of the cooling water can be reduced. As a result, the load of the cooling water flow pump can be reduced, and effects such as improvement in economic efficiency and safety can be obtained.

従来技術による核燃料棒束の支持格子間溶接装置を利用して核燃料棒束の支持格子内部格子間交差点溶接状態を概略的に示す図。The figure which shows roughly the intersection welding state between the support grid inside lattices of a nuclear fuel rod bundle using the support lattice welding apparatus of the nuclear fuel rod bundle by a prior art. 本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置を概略的に示す図。The figure which shows roughly the support grid internal lattice welding apparatus using the laser instrument by this invention. 本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置のレーザー器具を概略的に示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a laser device of a supporting grid internal inter-grid welding apparatus using the laser device according to the present invention. 本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置の使用状態を概略的に示す図。The figure which shows roughly the use condition of the support grid internal lattice welding apparatus using the laser instrument by this invention. 本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置が支持格子の内部格子間に位置してレーザー溶接する過程を概略的に示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a process of laser welding by a support grid internal lattice welding apparatus using a laser apparatus according to the present invention located between the internal lattices of a support lattice. 本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置に適用される支持格子治具を概略的に示す斜視図。The perspective view which shows schematically the support grid jig | tool applied to the support grid internal grid welding apparatus using the laser instrument by this invention. 本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置に適用される溶接ツール治具を概略的に示す斜視図。The perspective view which shows schematically the welding tool jig | tool applied to the support grid internal lattice welding apparatus using the laser instrument by this invention. 本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置を利用して支持格子の内部格子間を溶接する過程を概略的に示す図。The figure which shows schematically the process of welding between the internal grids of a support grid using the support grid internal grid welding apparatus using the laser instrument by this invention. 本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置を利用して支持格子の内部格子間を溶接する過程を概略的に示す図。The figure which shows schematically the process of welding between the internal grids of a support grid using the support grid internal grid welding apparatus using the laser instrument by this invention. 本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置を利用して支持格子の内部格子間を溶接する過程を概略的に示す図。The figure which shows schematically the process of welding between the internal grids of a support grid using the support grid internal grid welding apparatus using the laser instrument by this invention. 本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置の内部溶接方法を示す流れ図。The flowchart which shows the internal welding method of the support grid internal lattice welding apparatus using the laser instrument by this invention. 本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置によって支持格子の内部格子間の間が連続的に溶接された様子を概略的に示す図。The figure which shows roughly a mode that the space between the internal grids of a support grid was continuously welded by the support grid internal grid welding apparatus using the laser instrument by this invention. 本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置によって支持格子の内部格子間の間が間欠的に溶接された様子を概略的に示す図。The figure which shows roughly a mode that the space between the internal grids of a support grid was intermittently welded by the support grid internal grid welding apparatus using the laser instrument by this invention. 本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置の他の実施例を概略的に示す斜視図。The perspective view which shows schematically the other Example of the support grid internal lattice welding apparatus using the laser instrument by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1:レーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置、3:支持格子、4a、4b:内部格
子板、5a、5b、5c、5d:内部格子間、6:交差点スポット溶接ビード、10:レーザー器具、10a、10b、10c、10d:溶接ツール、11:連結片、12:光ファイバー、12a: 光ファイバー連結部、15:整列レンズ、16:集束レンズ、17:プリズム、18:ガスライン、19:通過孔、30:制御部、31:支持片、33:移動片、35:直線駆動部、50:支持格子治具 、51:固定ホーム、70:溶接
ツール治具、71:案内孔。
1: Support grid internal interstitial welding equipment using laser equipment, 3: Support grid, 4a, 4b: Internal grid plate, 5a, 5b, 5c, 5d: Internal grid, 6: Cross spot welding bead, 10: Laser Instruments, 10a, 10b, 10c, 10d: Welding tool, 11: Connecting piece, 12: Optical fiber, 12a: Optical fiber connection, 15: Alignment lens, 16: Focusing lens, 17: Prism, 18: Gas line, 19: Pass Hole: 30: control unit, 31: support piece, 33: moving piece, 35: linear drive unit, 50: support grid jig, 51: fixed home, 70: welding tool jig, 71: guide hole.

Claims (15)

核燃料棒束の支持格子3において、内部格子板4a、4bの格子間及び内部/外部格子板の格子間を溶接するための支持格子内部格子間溶接装置1において、円棒形状体(円形断面の棒状体)で、相互に所定間隔離隔した一対の溶接ツール10a、10bと、前記各溶接ツール10a、10bを相互に連結するためにその間に介在する連結片11と、前記各溶接ツール10a、10bの
上端部に引き入れられてレーザーを伝送させるための光ファイバー連結部12aを有する各
光ファイバー12からなるレーザー器具10、及び前記レーザー器具10の連結片11中心部に連結される支持片31と、該支持片31に連結される移動片33と、該移動片33に連結される直線駆動部35からなる制御部30を含んでなることを特徴とするレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置。
In the support grid 3 of the nuclear fuel rod bundle, in the support grid internal lattice welding apparatus 1 for welding the lattices of the internal lattice plates 4a, 4b and the lattices of the internal / external lattice plates, A pair of welding tools 10a, 10b spaced apart from each other by a predetermined distance, a connecting piece 11 interposed between the welding tools 10a, 10b to connect the welding tools 10a, 10b, and the welding tools 10a, 10b. A laser device 10 comprising optical fibers 12 having an optical fiber connection portion 12a for being transmitted to the upper end of the laser device, and a support piece 31 connected to the central portion of the connection piece 11 of the laser device 10, and the support A supporting grid internal inter-grid welding apparatus using a laser instrument, comprising: a moving piece 33 coupled to the piece 31; and a control unit 30 comprising a linear drive unit 35 coupled to the moving piece 33.
前記溶接ツール10a、10bが、印加されるレーザーを伝送させるためにその内部上側に具備される整列レンズ15と、該整列レンズ15をパスしたレーザーを集束させるためにその下側に具備される集束レンズ16と、該集束レンズ16で集束されたレーザーを所定方向に伝送させるためにその下側に具備されるプリズム17を含んでなることを特徴とする、請求項1
に記載のレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置。
The welding tool 10a, 10b includes an alignment lens 15 provided on the upper side thereof for transmitting an applied laser, and a focusing device provided on the lower side thereof for focusing the laser passing through the alignment lens 15. 2. The lens 16 and a prism 17 provided below the lens 16 for transmitting the laser beam focused by the focusing lens 16 in a predetermined direction.
A support grid internal interstitial welding apparatus using the laser apparatus described in 1.
前記プリズム17の位置及び角度が、45°であることを特徴とする、請求項2に記載のレ
ーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置。
3. The supporting grid internal lattice welding apparatus using a laser device according to claim 2, wherein the prism 17 has a position and an angle of 45 °.
前記溶接ツール10a、10bの外周縁下側適所にプリズム17を通じて伝送されるレーザーが通過するためのレーザー通過孔19を貫通形成することを特徴とする、請求項2に記載のレ
ーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置。
The laser instrument according to claim 2, wherein a laser passage hole 19 is formed through the laser beam transmitted through the prism 17 at a position below the outer peripheral edge of the welding tool 10a, 10b. Support grid internal interstitial welding equipment.
前記溶接ツール1 0a、10bの適所に少なくとも一つ以上のガスライン18を具備し、該ガ
スライン18の端部がプリズム17に近接した適所に連結されることを特徴とする、請求項2
に記載のレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置。
The welding tools 10a and 10b are provided with at least one or more gas lines 18 at appropriate positions, and ends of the gas lines 18 are connected to appropriate positions close to the prism 17.
A support grid internal interstitial welding apparatus using the laser apparatus described in 1.
前記溶接ツール10a、10bが、印加されるレーザーを伝送させるためにその内部上側に具備された整列レンズ15と、該整列レンズ15をパスしたレーザーを集束させるためにその下側に具備された集束レンズ16と、前記集束レンズ16で集束されたレーザーを所定方向に伝送させるためにその下側に具備された銅ミラーを含んでなることを特徴とする、請求項1
に記載のレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置。
The welding tool 10a, 10b includes an alignment lens 15 provided on the upper side thereof for transmitting an applied laser, and a focusing device provided on the lower side thereof for focusing the laser passing through the alignment lens 15. The lens 16 and a copper mirror provided on the lower side of the lens 16 in order to transmit the laser focused by the focusing lens 16 in a predetermined direction.
A support grid internal interstitial welding apparatus using the laser apparatus described in 1.
前記銅ミラーの勾配角が、110°であることを特徴とする、請求項6に記載のレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置。   7. The support grid internal inter-grid welding apparatus using a laser device according to claim 6, wherein the copper mirror has an inclination angle of 110 °. 前記移動片33が、上下方向に直線駆動可能に形成されることを特徴とする、請求項1に
記載のレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置。
2. The support grid internal lattice welding apparatus using a laser device according to claim 1, wherein the moving piece 33 is formed so as to be linearly driven in the vertical direction.
前記直線駆動部35が、水平方向に直線駆動可能に形成されることを特徴とする、請求項1に記載のレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置。   2. The support grid internal lattice welding apparatus using a laser device according to claim 1, wherein the linear drive unit 35 is formed to be capable of linear drive in a horizontal direction. 前記支持格子3を固定させるためにその上部面に格子形態の固定ホーム51を有する支持
格子治具50と、前記レーザー器具10の溶接ツール10a、10bを垂直方向に固定させるために多数個の案内孔71を有する溶接ツール治具70をさらに含む構成からなることを特徴とする、請求項1に記載のレーザーを利用した支持格子内部格子間溶接装置。
In order to fix the support grid 3, a support grid jig 50 having a grid-shaped fixing home 51 on the upper surface thereof, and a plurality of guides for fixing the welding tools 10a and 10b of the laser apparatus 10 in the vertical direction. 2. The laser-supported inter-lattice interstitial welding apparatus according to claim 1, further comprising a welding tool jig 70 having holes 71.
相互に所定間隔離隔した一対の溶接ツール10a、10bと、前記各溶接ツール10a、10bの間
に介在して相互に連結させる連結片11と、前記各溶接ツール10a、10bの適所に具備されてガスの供給を受けるガスライン18と、レーザーを照射するための光ファイバー連結部12a
を有する光ファイバー12と、前記各溶接ツール10a、10bの内部に下方向に整列レンズ15と集束レンズ16とプリズム17を順次に有するレーザー器具10、該レーザー器具10の連結片11中心部に連結される支持片31と、該支持片31に連結されて上下方向に直線運動可能に形成された移動片33と、該移動片33に連結されて水平方向に駆動可能に形成された直線駆動部35を有する制御部30、及び溶接ツール治具と支持格子治具を含む構成からなるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置による溶接方法において、
前記支持格子3を支持格子治具50に位置させて固定する工程(S11)、
前記制御部30の制御によってレーザー器具10をx、y、z方向に駆動させて支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5b上部所定位置に位置させる工程(S12)、
前記制御部30を調節して移動片33を上下方向に駆動させて溶接ツール10a、10bを支持格子3の内部格子間5a、5b適所に挿入させる工程( S13)、
前記各溶接ツール10a、10bの上端に光ファイバー連結部12aを通じて引き入れられる光フ
ァイバー12でレーザーを伝送する工程(S14)、
前記光ファイバー12を通じて伝送されたレーザーが前記各溶接ツール10a、10bの内部上側に具備された整列レンズ15から照射される工程(S15)、
前記整列レンズ15で照射されたレーザーが整列されて透過した後、整列レンズ15の下側に具備された集束レンズ16に集束する工程(S16)、
前記集束レンズ16に集束されたレーザーがその下側に具備されたプリズム17を通じて反射する工程(S17)、
前記プリズム17を通じて伝送されて集束されたレーザーによって支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5bにレーザー溶接が遂行される工程(S18)、
を含んでなることを特徴とするレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置による溶接方法。
A pair of welding tools 10a and 10b spaced apart from each other by a predetermined distance, a connecting piece 11 interposed between the welding tools 10a and 10b and connected to each other, and the welding tools 10a and 10b are provided at appropriate positions. Gas line 18 that receives gas supply, and optical fiber connection 12a for laser irradiation
An optical fiber 12, a laser tool 10 having an alignment lens 15, a focusing lens 16, and a prism 17 sequentially in the inside of each of the welding tools 10 a and 10 b, and a connecting piece 11 at the center of the laser tool 10. A support piece 31, a moving piece 33 connected to the support piece 31 so as to be linearly movable in the up-and-down direction, and a linear drive unit 35 connected to the moving piece 33 and capable of being driven in the horizontal direction. In a welding method by a support grid internal inter-grid welding apparatus using a laser instrument comprising a control unit 30 and a welding tool jig and a support grid jig,
The support grid 3 is positioned and fixed to the support grid jig 50 (S11),
A step of driving the laser instrument 10 in the x, y and z directions under the control of the control unit 30 to position the inner lattice plates 4a and 4b between the inner lattice plates 5a and 5b of the support lattice 3 at predetermined positions (S12),
Adjusting the control unit 30 to drive the moving piece 33 in the vertical direction and inserting the welding tools 10a, 10b between the inner grids 5a, 5b of the support grid 3 (S13),
A step of transmitting a laser with the optical fiber 12 drawn through the optical fiber connecting portion 12a to the upper end of each welding tool 10a, 10b (S14),
A step of irradiating a laser beam transmitted through the optical fiber 12 from an alignment lens 15 provided on the upper side of each welding tool 10a, 10b (S15),
After the laser beams emitted from the alignment lens 15 are aligned and transmitted, the laser beam is focused on the focusing lens 16 provided on the lower side of the alignment lens 15 (S16),
The step of reflecting the laser beam focused on the focusing lens 16 through the prism 17 provided on the lower side thereof (S17),
A step (S18) in which laser welding is performed between the inner lattices 5a and 5b of the inner lattice plates 4a and 4b of the support lattice 3 by the laser transmitted and focused through the prism 17;
A welding method using an interstitial inter-grid welding device using a laser device, characterized by comprising:
前記支持格子3の内部格子間5a、5bに各溶接ツール10a、10bの挿入及び引き入れ時に前
記各溶接ツール10a、10bが溶接ツール治具70の案内孔71にガイドされて垂直方向を維持しながら挿入される工程(S13-1)、をさらに含んでなることを特徴とする、請求項11に記載
のレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置による溶接方法。
While the welding tools 10a, 10b are inserted and pulled into the inner grids 5a, 5b of the support grid 3, the welding tools 10a, 10b are guided by the guide holes 71 of the welding tool jig 70 while maintaining the vertical direction. 12. The welding method using the interstitial inter-grid welding device using a laser device according to claim 11, further comprising an insertion step (S13-1).
前記ガスライン18に供給される保護ガスの排出によって支持格子試片の酸化を防止する工程(S17-1)をさらに含んでなることを特徴とする、請求項11に記載のレーザー器具を利
用した支持格子内部格子間溶接装置による溶接方法。
The laser apparatus according to claim 11, further comprising a step (S17-1) of preventing oxidation of the support lattice specimen by discharging a protective gas supplied to the gas line 18. Welding method using interstitial welding equipment inside support grid.
前記支持格子3の内部格子間5a、5bに挿入された各溶接ツール10a、10bが支持格子3の内部格子間5a、5bを連続的または間欠的に溶接する工程(S18-1)をさらに含んでなることを
特徴とする、請求項11に記載のレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置による溶接方法。
Each welding tool 10a, 10b inserted in the inner grid 5a, 5b of the support grid 3 further includes a step (S18-1) of welding the inner grid 5a, 5b of the support grid 3 continuously or intermittently. 12. A welding method using a support grid internal lattice welding device using the laser device according to claim 11, wherein the welding method is performed by using the laser device according to claim 11.
請求項11または、請求項14に記載のレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接方法によって製造されることを特徴とする支持格子。   15. A support grid manufactured by a method for inter-grid welding of a support grid using the laser device according to claim 11 or 14.
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