JP2969434B2 - Welding method of outer joint of water channel square tube in boiling water reactor fuel assembly and its welding equipment - Google Patents
Welding method of outer joint of water channel square tube in boiling water reactor fuel assembly and its welding equipmentInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は沸騰水型原子炉用燃
料集合体のうち、高燃焼度用として採択されている燃料
集合体にあって、その構成部材であるウォータチャンネ
ルの端栓等と、四角形や六角形に形成されているウォー
タチャンネル角管とを、突き合せ状態として、その溶接
外周面を、TIGまたはレーザ溶接手段などにより溶接
するための溶接方法と、これを実施するために供し得る
溶接装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel assembly for a boiling water reactor, which has been adopted for high burn-up, and which includes a water channel end plug and the like. A welding method for welding the outer peripheral surface of a square or hexagonal water channel square tube with a TIG or laser welding means or the like, and providing a welding method for performing the same. It relates to a welding device to be obtained.
【0002】[0002]
【従来の技術】既知の如く沸騰水型原子炉用燃料集合体
aは、図6に例示の通り、上部タイプレートbと下部タ
イプレートcとの間に、多数本の燃料要素dとウォータ
チャンネルeとが、所要複数のスぺーサfによって離間
状態にて縦装保持された構成をもっている。ここで、上
記のウォータチャンネルeとしては、従来丸型と称され
たものが用いられ、これは上部端栓e1 と下部端栓e2
とを夫々ウォータチャンネル丸管e3 の上下各端に突き
合せ、この状態で溶接手段により連着されたものであ
る。2. Description of the Related Art As is known, as shown in FIG. 6, a fuel assembly a for a boiling water reactor has a large number of fuel elements d and a water channel between an upper tie plate b and a lower tie plate c. e is vertically mounted and held apart by a plurality of required spacers f. Here, the above water channel e, those called conventional round is used, which is the upper end plug e 1 and the lower end plug e 2
Preparative butt up and down each end of the respective water channel round tube e 3, in which is communicated deposited by welding means in this state.
【0003】上記従前の丸型による場合、その溶接を行
う際には、溶接トーチや光学加工ヘッド等における溶接
用ヘッドの位置を、微動調整した後にあって固定し、こ
れに、上部端栓e1 とウォータチャンネル丸管e3 との
突き合せにより形成された溶接外周面を臨装した上で、
当該上部端栓e1 とウォータチャンネル丸管e3 とを一
体にして、その軸心を中心に回動させるようにしてい
る。このようにすれば、当該回動に際し、溶接用ヘッド
と上記溶接外周面との離間距離である溶接間隔は、当然
一定に保持されるから、回動源であるモータ等の電気制
御で等速回転を行うようにしさえすれば、満足すべき溶
接結果が得られることになる。In the case of the conventional round type, when performing welding, the position of a welding head in a welding torch, an optical processing head, or the like is adjusted after fine adjustment and fixed. After mounting the outer peripheral surface of the weld formed by butting the 1 and the water channel round tube e 3 ,
And the upper end plug e 1 and the water channel round tube e 3 so as to be integrated, and so as to rotate about the axis thereof. By doing so, the welding interval, which is the distance between the welding head and the outer peripheral surface of the welding during the rotation, is naturally kept constant. As long as the rotation is performed, satisfactory welding results will be obtained.
【0004】しかし、この種燃料集合体の高燃焼度化に
伴い、近年図7に示す如き角型のウォータチャンネル1
が用いられるようになっており、この場合には、同図に
明示の如く上部端栓2に、まず接続丸管4を上位溶接部
3aにて丸溶接し、さらに、この接続丸管4に接続部材
5の上端口を、下位溶接部3bにて丸溶接すると共に、
当該接続部材5の下端角口を、四角形とか六角形に形成
されたウォータチャンネル角管6の上端角口に対し、上
位角口溶接部6aにて角溶接するよう構成され、当該ウ
ォータチャンネル角管6の下端角口には、下部端栓7の
上端角口が、下位角口溶接部6bにて角溶接されてい
る。However, with the increase in burnup of this kind of fuel assembly, in recent years, a rectangular water channel 1 as shown in FIG.
In this case, the connection round pipe 4 is first round-welded to the upper end plug 2 at the upper welding portion 3a as shown in FIG. The upper end of the connecting member 5 is round-welded at the lower welding portion 3b,
The lower end corner of the connection member 5 is configured to be square-welded to the upper end corner of a square or hexagonal water channel square tube 6 at an upper square mouth welding portion 6a. The lower end corner of the lower end plug 7 is square-welded with the upper end corner of the lower end plug 7 at the lower corner mouth welding portion 6b.
【0005】従って、角型のウォータチャンネル1にあ
っては、上記のように上位角口溶接部6aと下位角口溶
接部6bとの二箇所で、TIGまたはレーザ溶接を行う
ことになるが、これまでのこの種溶接手段によるとき
は、図7の(B)に示されている四角管の場合である
と、その平面部6cと左右の両円弧状コーナ部6dとか
らなる一辺面毎に溶接作業を行い、当該作業を四回繰り
返して行うようにしている。Therefore, in the rectangular water channel 1, TIG or laser welding is performed at the two places of the upper square mouth weld 6a and the lower square mouth weld 6b as described above. In the case of the square pipe shown in FIG. 7B, the conventional welding means of this kind is used for each side face composed of the flat portion 6c and the left and right circular arc-shaped corner portions 6d. A welding operation is performed, and the operation is repeated four times.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従って、上記従来例に
よるときは、連続的な溶接作業ができないため、その作
業性が極めて悪いだけでなく、前記の円弧状コーナ部6
dなどにあっては、どうしても溶接作業のオーバラップ
部分が生じ、この結果、不必要にウォータチャンネル角
管6や接続部材5、そして下部端栓7に対しての過剰入
熱が与えられることになり、望ましくない熱影響を増す
ことになって、このことが溶接欠陥などの発生原因とな
り易く、また溶接箇所により、溶接深さなどが不均一と
なってしまうことから、前記の生産効率上の問題だけで
なく、品質上の問題も指摘されている。Therefore, according to the above-mentioned conventional example, continuous welding work cannot be performed, so that not only the workability is extremely poor, but also the arc-shaped corner portion 6 described above.
In the case of d, etc., an overlapped portion of the welding work is inevitably generated, and as a result, excessive heat input to the water channel square pipe 6, the connecting member 5, and the lower end plug 7 is unnecessarily given. This increases the undesirable thermal effect, which is likely to cause welding defects and the like, and, depending on the welding location, the welding depth and the like become non-uniform. Not only problems but also quality problems have been pointed out.
【0007】本発明は上記従来技術の難点に鑑み検討さ
れたもので、請求項1に係る溶接方法にあっては、ウォ
ータチャンネル角管と溶接部材とを衝当状態としたま
ま、一体に回転させるのであるが、この際均一な回転速
度で周回させるのではなく、溶接外周面を、平面部と円
弧状コーナ部といった所要数の溶接ゾーンに分割して、
当該各溶接ゾーン毎に、前記の回転速度を予め設定して
おく。そして、これらの各回転速度設定値に対応して、
前説の溶接用ヘッドにつき、ベクトル制御中央処理装置
を用いることで、その溶接間隔と溶接外周面に対する首
振り角度と、そして、同じく溶接外周面に対する相対速
度とが、常に一定に保持されるようベクトル制御により
調整変位させるようにし、これにより、上記ベクトル制
御中央処理装置に所定のプログラムソフトを付与してお
くことで、ウォータチャンネル角管の連続回転によっ
て、自動的に高精度な高速溶接を行い得るようにすると
共に、オーバーラップ部などの問題をも解消して、極め
て品質の優れた溶接製品を提供しようとするのが、その
目的である。The present invention has been made in view of the above-mentioned disadvantages of the prior art, and in the welding method according to the first aspect, the water channel square tube and the welding member are integrally rotated while being kept in contact with each other. In this case, instead of rotating at a uniform rotation speed, the welding outer peripheral surface is divided into a required number of welding zones such as a plane portion and an arc-shaped corner portion,
The rotation speed is set in advance for each welding zone. And, corresponding to each of these rotational speed setting values,
By using the vector control central processing unit for the welding head described above, the vector is set so that the welding interval, the swing angle with respect to the welding outer peripheral surface, and also the relative speed with respect to the welding outer peripheral surface are always kept constant. By performing the adjustment displacement by control, and by providing predetermined program software to the vector control central processing unit, high-precision high-speed welding can be automatically performed by continuous rotation of the water channel square tube. It is an object of the present invention to provide a welded product having extremely excellent quality while also solving the problem of the overlap portion and the like.
【0008】さらに、請求項2に係る溶接装置によると
きは、上記の溶接方法により説示した通り、所要数に分
割した各溶接ゾーンにつき、夫々の回転速度設定値を入
力しておくベクトル制御中央処理装置によって、溶接部
材を保持するチャッキング従動回転機構が付設されてお
り、かつ、ウォータチャンネル角管を回転自在に保持す
るワーク用チャッキング回転駆動機構と、溶接用ヘッド
を溶接外周面から遠近自在に変動可能な溶接間隔調整機
構と、上記溶接用ヘッドを溶接外周面に沿って、所定の
角度だけ首振り自在とした溶接用ヘッド首振り角度調整
機構とを制御可能に構成することで、同上溶接方法を支
障なく円滑に実施しようとするのが、その目的である。Further, in the case of the welding apparatus according to the second aspect, as described by the above welding method, the vector control central processing for inputting the respective rotation speed set values for each of the required number of divided welding zones. A chucking driven rotation mechanism for holding the welding member is provided by the device, and a chucking rotation drive mechanism for the work that rotatably holds the water channel square tube, and a welding head that can be freely moved from the outer peripheral surface of the welding. By controlling the welding interval adjustment mechanism that can be changed to the above and the welding head swing angle adjustment mechanism that enables the welding head to swing freely by a predetermined angle along the welding outer peripheral surface, The aim is to carry out the welding method smoothly without hindrance.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、請求項1によるときは、ウォータチャンネ
ル角管と溶接部材とを、同一軸線上にあって、夫々の各
溶接端が衝当状態に保持されるようにして溶接外周面を
形成し、当該軸線を回転軸心として、所定方向へ連続し
て1回転させるに際し、ベクトル制御中央処理装置によ
って、ウォータチャンネル角管の前記溶接外周面を、所
要数に分割して得た各溶接ゾーン毎に、夫々入力した回
転速度設定値に基づき回転駆動させると共に、前記の溶
接外周面に臨装された溶接機の溶接用ヘッドについて
は、上記のベクトル制御中央処理装置により、前記の各
回転速度設定値に対応して、当該溶接用ヘッドを前記溶
接外周面から遠近方向へ変位自在なるよう制御すると共
に、前記回転軸心と直交方向へ溶接外周面に沿って首振
り自在なるよう制御することで、前記の溶接用ヘッド
を、常に溶接外周面からの溶接間隔と、当該溶接外周面
に対する首振り角度と、同じく溶接外周面との相対速度
とが、一定に保持されるようにしたことを特徴とする沸
騰水型原子炉用燃料集合体におけるウォータチャンネル
角管外周接合部の溶接方法を提供しようとしている。According to the present invention, in order to achieve the above object, according to the first aspect, the water channel square tube and the welding member are coaxially arranged, and each of the welding ends is provided. The welding outer peripheral surface is formed so as to be held in an abutting state, and the vector control central processing unit performs the welding of the water channel square tube by making a single rotation continuously in a predetermined direction with the axis as a rotation axis. For each welding zone obtained by dividing the outer peripheral surface into a required number, while rotating based on the rotational speed set value inputted respectively, and for the welding head of the welding machine mounted on the welding outer peripheral surface. The vector control central processing unit controls the welding head so that it can be displaced in the perspective direction from the welding outer peripheral surface in accordance with each of the rotation speed setting values, and the rotation axis and the rotation axis. By controlling to be able to swing freely along the welding outer peripheral surface in the intersecting direction, the welding head is always kept at a welding interval from the welding outer peripheral surface and a swing angle with respect to the welding outer peripheral surface. And a method of welding a water channel square tube outer peripheral joint in a fuel assembly for a boiling water reactor, wherein the relative speed with respect to the water channel is maintained constant.
【0010】さらに、請求項2にあっては、基台には、
ウォータチャンネル角管が、その軸線を回転軸心として
第1動力源により回転自在なるよう保持されるワーク用
チャッキング回転駆動機構と、当該ウォータチャンネル
角管と同一軸線上にあって、当該ウォータチャンネル角
管の溶接端に衝当することで、溶接外周面が形成される
よう溶接部材を保持するチャッキング従動回転機構と、
上記の溶接外周面に臨装された溶接機の溶接用ヘッド
を、当該溶接外周面から遠近方向へ第2動力源により変
動自在なるよう駆動する溶接間隔調整機構と、上記溶接
用ヘッドを、前記ワーク用チャッキング回転駆動機構の
回転軸心と直交方向にして、かつ溶接外周面に沿い第3
動力源により首振り自在とした溶接用ヘッド首振り角度
調整機構と、上記のワーク用チャッキング回転駆動機構
と溶接間隔調整機構そして溶接用ヘッド首振り角度調整
機構とに接続されて、ウォータチャンネル角管の溶接外
周面を所要数に分割して得た各溶接ゾーン毎に、夫々ウ
ォータチャンネル角管の各回転速度が設定されると共
に、当該回転速度に対応して溶接用ヘッドが、常に溶接
外周面に対する溶接間隔と、首振り角度および相対速度
を一定に保持するための計算式が付与されるベクトル制
御中央処理装置とが具備されていることを特徴とする沸
騰水型原子炉用燃料集合体におけるウォータチャンネル
角管外周接合部の溶接装置を提供しようとしている。[0010] Further, according to claim 2, the base includes:
A chucking rotary drive mechanism for a work in which a water channel square tube is rotatably held by a first power source with its axis as a rotation axis; and a water channel square tube on the same axis as the water channel square tube. A chucking driven rotation mechanism that holds the welding member so that a welding outer peripheral surface is formed by abutting against the welding end of the square pipe,
A welding interval adjusting mechanism for driving a welding head of a welding machine mounted on the outer peripheral surface of the welding machine so as to be movable by a second power source in a perspective direction from the outer peripheral surface of the welding, and the welding head; In the direction perpendicular to the rotation axis of the chucking rotation drive mechanism for the workpiece, and
The water channel angle is connected to the welding head swing angle adjusting mechanism, which can be swung by a power source, the chucking rotation drive mechanism for work, the welding interval adjusting mechanism, and the welding head swing angle adjusting mechanism. Each rotation speed of the water channel square tube is set for each welding zone obtained by dividing the welding outer peripheral surface of the pipe into a required number, and the welding head is always set to the welding outer circumference in accordance with the rotation speed. A fuel assembly for a boiling water reactor, comprising: a vector control central processing unit to which a welding interval with respect to a surface, and a calculation formula for keeping a swing angle and a relative speed constant are provided. To provide a welding device for a water channel square tube outer peripheral joint in the above.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】本発明に係る請求項1の溶接方法
を説示するに先立ち、請求項2の溶接装置につき図1乃
至図3により詳記すると、基台10にはワーク用チャッ
キング回転駆動機構11、チャッキング従動回転機構1
2、溶接間隔調整機構13、そして溶接用ヘッド首振り
角度調整機構14が設けられていると共に、上記チャッ
キング従動回転機構12を除く、残余の三機構11、1
3、14は、所望適所に設けられたベクトル制御中央処
理装置15に接続されて、その出力により夫々後述の如
く制御されるよう構成されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Prior to the description of the welding method according to the first aspect of the present invention, a welding apparatus according to a second aspect will be described in detail with reference to FIGS. Drive mechanism 11, chucking driven rotation mechanism 1
2, a welding interval adjusting mechanism 13, and a welding head swing angle adjusting mechanism 14 are provided, and the remaining three mechanisms 11, 1 excluding the chucking driven rotation mechanism 12 are provided.
Numerals 3 and 14 are connected to a vector control central processing unit 15 provided at a desired place, and are configured to be controlled by outputs thereof as described later.
【0012】まず、上記ワーク用チャッキング回転駆動
機構11につき詳記すると、図2に示されているモータ
等による第1動力源11aと、これにより回転されるチ
ャッキング部11bとからなっており、ウォータチャン
ネル角管6が、その軸線を図1の例ではY軸方向にて、
チャッキング部11bにより着脱自在なるよう保持さ
れ、上記の第1動力源11aによって、上記軸線を回転
軸心11cとして回転駆動できるようになっており、図
2にあって、11dは第1動力源11aのモータ用ケー
ブル、11eは減速機、11fは伝動用プーリ、11g
は伝動ベルトで、これらの伝動部材によりチャッキング
部11bに回転が伝達され、11hはチャッキング部1
1bの回転受承ベアリング、11iはチャッキング用エ
ア導入管を示している。First, the work chucking rotation drive mechanism 11 will be described in detail. The work chucking rotation drive mechanism 11 includes a first power source 11a such as a motor shown in FIG. 2 and a chucking section 11b rotated by the first power source 11a. The water channel square tube 6 has its axis lined in the Y-axis direction in the example of FIG.
The chucking portion 11b is detachably held by the chucking portion 11b, and can be rotationally driven by the first power source 11a about the axis as the rotation axis 11c. In FIG. 2, 11d denotes the first power source. 11a motor cable, 11e reduction gear, 11f transmission pulley, 11g
Is a transmission belt, the rotation of which is transmitted to the chucking portion 11b by these transmission members, and 11h is the chucking portion 1b.
Reference numeral 1b denotes a rotation receiving bearing, and 11i denotes a chucking air introduction pipe.
【0013】上記のワーク用チャッキング回転駆動機構
11に装填されたウォータチャンネル角管6は、その溶
接端を溶接用空所16まで延出させておき、この溶接用
空所16を介して、前記の接続部材5とか下部端栓7で
ある溶接部材17を保持するための前記チャッキング従
動回転機構12が臨装固設されている。これに着脱自在
なるよう装填した接続部材17は、前記回転軸心11c
と同軸となり、図示の移送用エアシリンダ12aを稼動
することで、当該溶接部材17を前記Y軸方向へ前後進
させることができ、当該移送操作によって溶接部材17
の溶接端を、前記チャッキング部11bにより保持され
たウォータチャンネル角管6の溶接端に衝当状態とする
ことができ、この結果前記の第1動力源11aを稼動さ
せることで、溶接部材17はウォータチャンネル角管6
と共に回転し得ることになる。The water channel square tube 6 loaded in the above-mentioned chucking rotary drive mechanism 11 for a workpiece has its welding end extended to a welding space 16, and through the welding space 16, The chucking driven rotation mechanism 12 for holding the connection member 5 and the welding member 17 serving as the lower end plug 7 is provided in a fixed manner. The connecting member 17 which is loaded so as to be detachable therefrom is connected to the rotation axis 11c.
By operating the illustrated transfer air cylinder 12a, the welding member 17 can be moved back and forth in the Y-axis direction.
Can be brought into contact with the welding end of the water channel square tube 6 held by the chucking portion 11b. As a result, the first power source 11a is operated, so that the welding member 17 Is a water channel square tube 6
Can rotate with it.
【0014】ここで、前記の溶接用空所16は、図示例
の場合、溶接用チャンバ18内に形成するようにしてお
り、これには上面壁側にあって、溶接トーチや光学加工
ヘッド等である後に詳記の溶接用ヘッド14aが、装入
可能なるよう開口部18aを開設しており、具体例とし
ては、当該溶接用チャンバ18の上面壁と前面壁とがア
クリル樹脂により透明であり、図示しないスライド溝に
より着脱自在なるよう形成されると共に、両側面壁はス
テンレス製により夫々形成されている。さらに、この溶
接用チャンバ18内の溶接用空所16内には、図示した
通りArガスやHeガスをシールドガス導入パイプ18
bにより、下方から吹き込み、溶接製品の品質を向上さ
せるようにしている。In the illustrated example, the welding space 16 is formed in a welding chamber 18, which is located on the upper wall side and includes a welding torch, an optical processing head, and the like. An opening 18a is opened so that the welding head 14a described later can be inserted. As a specific example, the upper wall and the front wall of the welding chamber 18 are transparent with acrylic resin. Are formed so as to be detachable by slide grooves (not shown), and both side walls are formed of stainless steel. Further, in the welding space 16 in the welding chamber 18, Ar gas and He gas are filled with a shielding gas introduction pipe 18 as shown in the figure.
By b, it blows in from below and improves the quality of a welding product.
【0015】次に、前掲溶接間隔調整機構13と溶接用
ヘッド首振り角度調整機構14とにつき説示すると、こ
れら両調整機構13、14は、図2にあって左右方向
(Y軸方向)へ、第1ハンドル19aと第1クランプ1
9bとにより、基台10に対して所定位置までスライド
調整することができ、かつ、上記溶接用ヘッド首振り角
度調整機構14は、第2ハンドル20aと第2クランプ
20bとにより、同じく図2にあって上下方向(X軸方
向)へ溶接間隔調整機構13に対して、所定位置までス
ライド調整を行い得るようにしてあり、このような調整
によって、前掲溶接用ヘッド14aを、前記の如くウォ
ータチャンネル角管6の溶接端と溶接部材17の溶接端
とを衝当させることで形成される溶接外周面21に指向
臨装できるようにしてある。Next, the welding interval adjusting mechanism 13 and the welding head swing angle adjusting mechanism 14 will be described. These adjusting mechanisms 13 and 14 are arranged in the left-right direction (Y-axis direction) in FIG. First handle 19a and first clamp 1
9b, the slide adjustment can be performed to a predetermined position with respect to the base 10, and the welding head swing angle adjusting mechanism 14 can also be adjusted to the position shown in FIG. 2 by the second handle 20a and the second clamp 20b. In addition, slide adjustment can be performed to a predetermined position with respect to the welding interval adjusting mechanism 13 in the vertical direction (X-axis direction), and by such adjustment, the welding head 14a can be moved to the water channel as described above. The welding end of the square tube 6 and the welding end of the welding member 17 are caused to collide with each other so that the welding outer peripheral surface 21 formed by the collision can be oriented and mounted.
【0016】そして、上記の溶接間隔調整機構13は、
そのサーボモータ等による第2動力源13aを稼動する
ことにより、立装状態のZ軸方向である昇降用回転軸1
3bが回動し、これによって、前記の溶接用ヘッド首振
り角度調整機構14が昇降動自在に制御されるように構
成されているから、このことにより、前記の溶接用ヘッ
ド14aは、前記の溶接外周面21に対して、遠近方向
へ変動自在である。ここで、図中13cは、第2動力源
13aに接続されたモータ用ケーブルを示す。The welding interval adjusting mechanism 13 is
By operating the second power source 13a by the servo motor or the like, the elevating rotary shaft 1 in the Z-axis direction in the standing state is operated.
3b is rotated so that the welding head swinging angle adjustment mechanism 14 is controlled to be able to move up and down. Accordingly, the welding head 14a is configured as described above. With respect to the welding outer peripheral surface 21, it can be changed in the distance direction. Here, 13c in the figure indicates a motor cable connected to the second power source 13a.
【0017】上記の溶接用ヘッド首振り角度調整機構1
4として開示の実施例につき以下詳記すると、図3に示
す通り、前記の昇降用回転軸13bの回転により昇降動
自在なるよう構成された昇降基体14bには、図1、図
2に明示のモータ等による第3動力源14cにより減速
機14dを介して回動される駆動伝動軸14eが設けら
れている。そして、この駆動伝動軸14eには、図3で
開示の第1リンク14fが軸着され、当該第1リンク1
4fの自由端部に枢着された第1伝動軸14gには第2
リンク14hの基端が軸着されている。そして、さらに
当該第2リンク14hの自由端部には第2伝動軸14i
が枢着され、この第2伝動軸14iには、これと直交状
にて前記の溶接用ヘッド14aが下向きに固設されてい
る。図中14jは第3動力源14cに接続のモータ用ケ
ーブルを示す。The above-described welding head swing angle adjusting mechanism 1
As shown in FIG. 3, the lifting base 14b, which is configured to be movable up and down by rotation of the lifting rotary shaft 13b, is shown in FIG. 1 and FIG. A drive transmission shaft 14e that is rotated by a third power source 14c such as a motor via a speed reducer 14d is provided. A first link 14f disclosed in FIG. 3 is axially mounted on the drive transmission shaft 14e.
The second transmission shaft 14g pivotally attached to the free end of the first transmission shaft 4f has the second transmission shaft 14g.
The base end of the link 14h is axially mounted. Further, the free end of the second link 14h has a second transmission shaft 14i.
The welding head 14a is fixed downward to the second transmission shaft 14i in a direction perpendicular to the second transmission shaft 14i. In the figure, reference numeral 14j denotes a motor cable connected to the third power source 14c.
【0018】さらに、上記の駆動伝動軸14eと第1伝
動軸14gそして第2伝動軸14iとには、図示されて
いないチェーンが緊密に係け回されており、このことに
よって、前記の第3動力源14cの駆動によって、駆動
伝動軸14eが回動すれば、図3に示されている如く第
1伝動軸14gそして第2伝動軸14iに、当該回動が
伝達され、後に詳記する通り溶接用ヘッド14aは、図
3(A)(B)(C)に開示の如く、前記溶接外周面2
1に沿って、回転軸心11cと直交方向へ首振り自在と
なり、溶接外周面21に対する首振り角度θrを所望の
角度に調整することができる。ここで、図3のDは前記
第2動力源13aの稼動により昇降動する昇降基体14
bの昇降動ストロークを示している。Further, a chain (not shown) is tightly wound around the drive transmission shaft 14e, the first transmission shaft 14g, and the second transmission shaft 14i. When the drive transmission shaft 14e is rotated by the driving of the power source 14c, the rotation is transmitted to the first transmission shaft 14g and the second transmission shaft 14i as shown in FIG. 3, and as described later in detail. As shown in FIGS. 3 (A), 3 (B), and 3 (C), the welding head 14 a
1, the head can be swung in a direction orthogonal to the rotation axis 11 c, and the swing angle θr with respect to the welding outer peripheral surface 21 can be adjusted to a desired angle. Here, FIG. 3D shows a lifting base 14 which moves up and down by the operation of the second power source 13a.
4B shows the vertical movement stroke.
【0019】そこで、上記の如き溶接装置を用いて、請
求項1に係る溶接方法を実施しようとするときは、前記
のウォータチャンネル角管6と溶接部材17とを夫々ワ
ーク用チャッキング回転駆動機構11とチャッキング従
動回転機構12とに装填して、互いの溶接物を、移送用
エアシリンダ12aの稼動により衝当状態とすること
で、溶接外周面21を形成し、この状態で第1動力源1
1aの稼動により回転軸心11cを中心として、当該両
者6、17を一体に1回転することになる。本発明では
当該回転に先立って、以下に詳記する如くウォータチャ
ンネル角管6の溶接外周面21を、図1(B)に例示す
る如く、所要数に分割して得た各溶接ゾーン21a、2
1b、21c毎に、前記のベクトル制御中央処理装置1
5を用いることで、これに所望の各回転速度設定値を入
力させておくのである。Therefore, when the welding method according to claim 1 is to be carried out by using the above welding apparatus, the water channel square pipe 6 and the welding member 17 are each driven by a chucking rotary drive mechanism for work. 11 and the chucking driven rotation mechanism 12, and the welding object is brought into an abutting state by the operation of the transfer air cylinder 12 a to form a welding outer peripheral surface 21. Source 1
By the operation of 1a, the two members 6 and 17 are integrally rotated once around the rotation axis 11c. In the present invention, prior to the rotation, the welding outer peripheral surface 21 of the water channel square tube 6 is divided into a required number of welding zones 21a as shown in FIG. 2
1b, 21c, the vector control central processing unit 1
By using 5, the desired rotational speed set value is input to this.
【0020】すなわち、図1(B)にあっては四角管で
あるウォータチャンネル角管6が例示され、その溶接外
周面21は、溶接開始点Sを平面部6cの二等分点に定
め、当該1/2平面部を第1の溶接ゾーン21aとし、
これに連続する円弧状コーナ部6dを第2の溶接ゾーン
21bとして、さらに、これに続く1/2平面部を第3
の溶接ゾーン21cと定めており、従って、この第1、
第2、第3溶接ゾーンにわたる90°の回転を、全4回
繰り返すことで、溶接外周面21に対する全周に及ぶ1
回転が終結することになる。That is, in FIG. 1B, a water channel square tube 6 which is a square tube is exemplified, and a welding outer peripheral surface 21 defines a welding start point S as a bisecting point of the plane portion 6c. The half plane portion is defined as a first welding zone 21a,
The arc-shaped corner portion 6d continuing to this is set as the second welding zone 21b, and the subsequent 1/2 plane portion is set as the third welding zone 21b.
Is defined as the welding zone 21c of the first,
By repeating the 90 ° rotation over the second and third welding zones four times in total, 1
The rotation will end.
【0021】本発明に係る溶接方法では、さらに、上記
のベクトル制御中央処理装置15に所定のプログラムソ
フトをセットすることにより、上記の各回転速度設定値
に対応して、前記の溶接用ヘッド14aを、前記溶接間
隔調整機構13における第2動力源13aの稼動によ
り、溶接外周面21から遠近方向へ変位自在なるよう制
御すると共に、これまた前記溶接用ヘッド首振り角度調
整機構14における第3動力源14cの稼動により、回
転軸心11cと直交方向へ首振り自在なるよう制御する
ことで、当該溶接用ヘッド14aを、常に溶接外周面2
1からの溶接間隔と、溶接外周面21に対する望ましく
は直角である首振り角度θrと、同じく溶接外周面21
に対する相対速度とが、一定に保持されるようにするの
である。In the welding method according to the present invention, predetermined program software is set in the vector control central processing unit 15 so that the welding head 14a corresponding to each rotation speed set value is set. Is controlled so that it can be displaced in the perspective direction from the welding outer peripheral surface 21 by the operation of the second power source 13 a in the welding interval adjusting mechanism 13, and the third power in the welding head swing angle adjusting mechanism 14. By controlling the operation of the source 14c so that the head 14a can be swung freely in a direction orthogonal to the rotation axis 11c, the welding head 14a is constantly moved to the welding outer peripheral surface 2.
1 and the swing angle θr, which is preferably a right angle to the welding outer peripheral surface 21, and the welding outer peripheral surface 21
Is kept constant.
【0022】上記のような溶接方法によるときは、溶接
外周面21の各回転速度に同期をとりながら、溶接用ヘ
ッド14aのトーチ角度θT が、図4のように鉛直線0
°を中心に正負方向へ所定角度範囲で変化され、かつ、
同時に溶接外周面21の回転量(回転角度θ)に対し
て、図5を参照して溶接外周面21と溶接用ヘッド14
aとの離間距離である溶接間隔に対応したトーチ高さB
が調整される。そして、この際、溶接外周面21の回転
速度変化分の補正が、トーチ高さBと前記のトーチ角度
θT の合成補正により行われ、これにより溶接外周面2
1に対する溶接用ヘッド14aの相対速度が定速化され
ると共に、溶接間隔と首振り角度θrすなわち入熱角度
が、溶接外周面21の全面にわたって一定に保たれるこ
とになる。When the welding method described above is used, the torch angle θ T of the welding head 14a is adjusted to a vertical line 0 as shown in FIG.
It is changed in the positive and negative directions around the center within a predetermined angle range, and
At the same time, with respect to the rotation amount (rotation angle θ) of the welding outer peripheral surface 21 and the welding outer peripheral surface 21 and the welding head 14 with reference to FIG.
torch height B corresponding to the welding interval, which is the distance from
Is adjusted. Then, this time, the rotational speed variation of the correction of the welding outer peripheral surface 21 is carried out by combined correction of the torch height B above the torch angle theta T, thereby welding the outer peripheral surface 2
The relative speed of the welding head 14a with respect to 1 is made constant, and the welding interval and the swing angle θr, that is, the heat input angle, are kept constant over the entire surface of the welding outer peripheral surface 21.
【0023】ここで、ベクトル制御中央処理装置15に
よる、上記の如き制御を行う場合の具体例を示せば、図
1(B)の如く溶接開始点Sより溶接ゾーン21a、2
1b、21cを選定した場合には、第1の溶接ゾーン2
1aにあっては、以下の如き計算式によって制御するこ
とになる。今図5の参照により矢印はウォータチャンネ
ル角管6の回転方向を示し、さらに、Aは溶接開始点S
からの溶接外周面21における溶接長さ、θはウォータ
チャンネル角管6の回転角度、θT は溶接用ヘッド14
aのトーチ角度、Rはウォータチャンネル角管6の1/
2対辺長さ、Bはウォータチャンネル角管6の軸心から
溶接点までの距離であるトーチ高さ、Roは円弧状コー
ナ部6dの曲率半径を夫々示している。第1の溶接ゾー
ン21aでは、θが0°からtan-1(R−Ro/R)
度まで、Aは0から(R−Ro)までの変化であり、こ
のとき、 B=A/sin〔tan-1(A/R)〕 θ=sin-1(A/B) θT =θ ただし、A=Oのとき、θ=tan-1(A/R)=0.
0 θ=tan-1(A/R)=0.0 B=R/cosθ=RHere, a specific example of the case where the above control is performed by the vector control central processing unit 15 will be described. As shown in FIG.
1b and 21c, the first welding zone 2
In the case of 1a, it is controlled by the following formula. Referring now to FIG. 5, the arrow indicates the direction of rotation of the water channel square tube 6, and A indicates the welding start point S.
, The welding angle on the welding outer peripheral surface 21, θ is the rotation angle of the water channel square tube 6, θ T is the welding head 14
The torch angle of a, R is 1 / of the water channel square tube 6.
Two opposite side lengths, B indicates the torch height which is the distance from the axis of the water channel square tube 6 to the welding point, and Ro indicates the radius of curvature of the arc-shaped corner portion 6d. In the first welding zone 21a, θ is from 0 ° to tan -1 (R-Ro / R).
To the degree, A is a change from 0 to (R-Ro), where B = A / sin [tan -1 (A / R)] θ = sin -1 (A / B) θ T = θ However, when A = O, θ = tan −1 (A / R) = 0.
0 θ = tan -1 (A / R) = 0.0 B = R / cos θ = R
【0024】次に第2の溶接ゾーン21bにおける計算
式を示せば、θがtan-1(R−Ro/R)度からta
n-1(R/R−Ro)度で、Aは(R−Ro)から(R
−Ro)+2πR/4までであり、このとき、前記図5
に示されている各符号の内容は以下の通りとなる。 β=A−(R−Ro)/Ro Y=Ro・sinβ Z=Ro・cosβ B=〔(R−Ro)+Y〕/sin〔tan-1(R−R
o+Y)/(R−Ro+Z)〕 θ=tan-1{〔(R−Ro)+Y〕/〔(R−Ro)
+Z〕} θT =θ−βNext, if the calculation formula in the second welding zone 21b is shown, θ is calculated from tan -1 (R-Ro / R) to ta.
In n -1 (R / R-Ro) degrees, A is (R-Ro) to (R
−Ro) + 2πR / 4.
Are as follows. β = A− (R−Ro) / Ro Y = Ro · sin β Z = Ro · cos β B = [(R−Ro) + Y] / sin [tan −1 (RR
o + Y) / (R-Ro + Z)] θ = tan -1 {[(R-Ro) + Y] / [(R-Ro)
+ Z]} θ T = θ−β
【0025】第3の溶接ゾーン21cにおける計算式は
以下の通りとなる。ここではθがtan-1(R/R−R
o)度から90°まで、Aは(R−Ro)+2πRo/
4から2(R−Ro)+2πRo/4までであり、この
とき、 B=R/sin{tan-1〔R/((R−Ro)−A+
(R−Ro)+2πRo/4)} θ=cos-1{〔(R−Ro)−A+(R−Ro)+2
πRo/4〕/B} θT =−(90°−θ)=θ−90°The calculation formula in the third welding zone 21c is as follows. Here, θ is tan −1 (R / R−R
o) From degrees to 90 °, A is (R−Ro) + 2πRo /
4 to 2 (R−Ro) + 2πRo / 4, where B = R / sin @ tan −1 [R / ((R−Ro) −A +
(R-Ro) + 2πRo / 4)} θ = cos -1 [[(R-Ro) -A + (R-Ro) +2
πRo / 4] / B} θ T = − (90 ° −θ) = θ−90 °
【0026】以上の各計算式に基づく制御により、図示
例の如き四角管であるウォータチャンネル角管6の場
合、1/4回転分の溶接が完了されることになるから、
このような制御を4回だけ繰り返すことで、溶接外周面
21の全周面にわたる溶接が実施されることになる。そ
して図示例の溶接装置では、前記の如く溶接外周面21
を、単なる空気中の溶接用空所16に配するのでなく溶
接用チャンバ18内におけるシールドガス雰囲気に配装
するようにして、溶接部の品質向上を図っている。According to the control based on the above formulas, in the case of the water channel square tube 6 which is a square tube as shown in the figure, the welding for 1/4 turn is completed.
By repeating such control only four times, welding over the entire outer peripheral surface 21 is performed. In the illustrated welding apparatus, the welding outer peripheral surface 21
Is arranged in a shielding gas atmosphere in the welding chamber 18 instead of being disposed in the welding space 16 in the air, thereby improving the quality of the welded portion.
【0027】[0027]
【発明の効果】本発明は以上のように構成されているか
ら、請求項1に係る溶接方法によるときは、ウォータチ
ャンネル角管を平面部とか円弧状コーナ部といった各溶
接ゾーン毎に、各別の回転速度で回転するようベクトル
制御中央処理装置によって設定すると共に、溶接用ヘッ
ドについて、ベクトル制御を行い溶接外周面に対する溶
接間隔と首振り角度が、常に一定であり、かつ、当該溶
接外周面に対して等速度となるよう溶接用ヘッドを制御
するようにしたので、溶接外周面を連続的に回転させて
の溶接がウォータチャンネル角管に対しても実施でき
て、高速溶接を可能とすることができる。しかも、溶接
部は従来法のように何度も熱影響を受ける部分がなく、
全周にわたり均一な熱条件下での溶接が高精度になし得
るので、その品質をも格段に向上させることができる。Since the present invention is constructed as described above, when the welding method according to the first aspect is used, the water channel square pipe is separately provided for each welding zone such as a flat portion or an arc-shaped corner portion. In addition to setting by the vector control central processing unit to rotate at the rotation speed of the welding head, vector control is performed on the welding head, the welding interval and the swing angle with respect to the welding outer peripheral surface are always constant, and the welding outer peripheral surface is Since the welding head is controlled so that the welding speed is constant, the welding by rotating the welding outer peripheral surface continuously can be performed on the water channel square tube, and high-speed welding can be performed. Can be. Moreover, the weld does not have any heat-affected parts as in the conventional method,
Since welding under uniform thermal conditions over the entire circumference can be performed with high precision, the quality can be remarkably improved.
【0028】さらに、請求項2による溶接装置によると
きは、ベクトル制御中央処理装置により、ワーク用チャ
ッキング回転駆動機構とチャッキング従動回転機構だけ
でなく、溶接間隔調整機構および溶接用ヘッド首振り角
度調整機構を制御可能なるよう接続するようにしたの
で、前記請求項1に係る溶接方法を高精度に実施するこ
とが可能となり、四角管を含む多角管はもちろんのこ
と、従来の如き丸管としてのウォータチャンネルについ
ても、ベクトル制御中央処理装置におけるプログラムソ
フトを変更することで、簡易に対応することができる。Further, in the case of using the welding apparatus according to the second aspect, the vector control central processing unit can use not only the chucking rotation drive mechanism for the workpiece and the chucking driven rotation mechanism but also the welding interval adjustment mechanism and the welding head swing angle. Since the adjusting mechanism is connected so as to be controllable, the welding method according to claim 1 can be performed with high precision, and it is possible to use not only a polygonal tube including a square tube but also a conventional round tube. The water channel can be easily handled by changing the program software in the vector control central processing unit.
【図1】本発明の請求項2に係るウォータチャンネル角
管外周接合部の溶接装置に関し、(A)はその一例を示
した一部切欠の正面構成説明図、(B)はウォータチャ
ンネル角管の溶接外周面につき、これを所要数に分割し
た溶接ゾーンの説明図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1A is a front view of a partially cut-out front view of a welding device for a water channel square pipe outer peripheral joint according to a second embodiment of the present invention, and FIG. It is explanatory drawing of the welding zone which divided | segmented this about the welding outer peripheral surface of required number.
【図2】図1の溶接装置に係る平面構成説明図である。FIG. 2 is an explanatory plan view illustrating a configuration of the welding apparatus of FIG. 1;
【図3】(A)(B)(C)は、夫々同上溶接装置の溶
接用ヘッド首振り角度調整機構に係る首振り角度の調整
状態を示した溶接開始時と、最初の円弧状コーナ部溶接
時および最終の円弧状コーナ部溶接時における各右側面
構成説明図である。FIGS. 3A, 3B, and 3C respectively show an adjustment state of a swing angle according to a welding head swing angle adjusting mechanism of the welding apparatus of the above welding apparatus, at the start of welding, and at the first arc-shaped corner portion; It is each right side structural explanatory view at the time of welding and at the time of the last arc-shaped corner part welding.
【図4】同上溶接装置における溶接用ヘッドのトーチ角
度調整範囲を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory view showing a torch angle adjustment range of a welding head in the welding apparatus.
【図5】同上溶接装置により、ウォータチャンネル角管
を溶接する場合におけるベクトル制御中央処理装置によ
る制御に際し、これにセットされるプログラムソフトの
計算式を説示するための溶接ゾーン用説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram for a welding zone for illustrating a calculation formula of program software set in the vector control central processing unit when welding a water channel square pipe by the welding apparatus in the first embodiment.
【図6】丸型ウォータチャンネルを用いた沸騰水型原子
炉用燃料集合体の縦断略示正面図である。FIG. 6 is a front view schematically showing a longitudinal section of a fuel assembly for a boiling water reactor using a round water channel.
【図7】(A)は角型のウォータチャンネルに係る一部
切欠の正面図で、(B)はそのウォータチャンネル角管
を示す横断平面図である。FIG. 7 (A) is a front view of a partially cutout relating to a square water channel, and FIG. 7 (B) is a cross-sectional plan view showing the water channel square tube.
6 ウォータチャンネル角管 10 基台 11 ワーク用チャッキング回転駆動機構 11a 第1動力源 11c 回転軸心 12 チャッキング従動回転機構 13 溶接間隔調整機構 14 溶接用ヘッド首振り角度調整機構 14a 溶接用ヘッド 17 溶接部材 21 溶接外周面 21a 溶接ゾーン 21b 溶接ゾーン 21c 溶接ゾーン Reference Signs List 6 water channel square tube 10 base 11 chucking rotation drive mechanism for work 11a first power source 11c rotation axis 12 chucking driven rotation mechanism 13 welding interval adjustment mechanism 14 welding head swing angle adjustment mechanism 14a welding head 17 Welding member 21 Weld outer peripheral surface 21a Weld zone 21b Weld zone 21c Weld zone
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G21C 3/32 GDB B23K 9/00 501 B23K 9/12 331 B23K 37/00 G21C 21/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G21C 3/32 GDB B23K 9/00 501 B23K 9/12 331 B23K 37/00 G21C 21/00
Claims (2)
を、同一軸線上にあって、夫々の各溶接端が衝当状態に
保持されるようにして溶接外周面を形成し、当該軸線を
回転軸心として、所定方向へ連続して1回転させるに際
し、ベクトル制御中央処理装置によって、ウォータチャ
ンネル角管の前記溶接外周面を、所要数に分割して得た
各溶接ゾーン毎に、夫々入力した回転速度設定値に基づ
き回転駆動させると共に、前記の溶接外周面に臨装され
た溶接機の溶接用ヘッドについては、上記のベクトル制
御中央処理装置により、前記の各回転速度設定値に対応
して、当該溶接用ヘッドを前記溶接外周面から遠近方向
へ変位自在なるよう制御すると共に、前記回転軸心と直
交方向へ溶接外周面に沿って首振り自在なるよう制御す
ることで、前記の溶接用ヘッドを、常に溶接外周面から
の溶接間隔と、当該溶接外周面に対する首振り角度と、
同じく溶接外周面との相対速度とが、一定に保持される
ようにしたことを特徴とする沸騰水型原子炉用燃料集合
体におけるウォータチャンネル角管外周接合部の溶接方
法。A water channel square tube and a welding member are formed on the same axis to form a welding outer peripheral surface such that respective welding ends are held in an abutting state, and the axis is a rotating shaft. As the center, when making one continuous rotation in a predetermined direction, the vector control central processing unit divides the welding outer peripheral surface of the water channel square tube into required numbers, for each welding zone obtained by dividing the welding outer peripheral surface into a required number. With the rotational drive based on the speed set value, for the welding head of the welding machine mounted on the welding outer peripheral surface, by the above-described vector control central processing unit, corresponding to each of the rotational speed set values, The welding head is controlled so that it can be displaced in the near and far directions from the welding outer peripheral surface, and the head can be swung freely along the welding outer peripheral surface in a direction orthogonal to the rotation axis. The head for welding, always the welding interval from the welding outer peripheral surface, the swing angle with respect to the welding outer peripheral surface,
A method of welding a water channel square pipe outer peripheral joint in a fuel assembly for a boiling water reactor, wherein a relative speed with respect to a welding outer peripheral surface is also kept constant.
その軸線を回転軸心として第1動力源により回転自在な
るよう保持されるワーク用チャッキング回転駆動機構
と、当該ウォータチャンネル角管と同一軸線上にあっ
て、当該ウォータチャンネル角管の溶接端に衝当するこ
とで、溶接外周面が形成されるよう溶接部材を保持する
チャッキング従動回転機構と、上記の溶接外周面に臨装
された溶接機の溶接用ヘッドを、当該溶接外周面から遠
近方向へ第2動力源により変動自在なるよう駆動する溶
接間隔調整機構と、上記溶接用ヘッドを、前記ワーク用
チャッキング回転駆動機構の回転軸心と直交方向にし
て、かつ溶接外周面に沿い第3動力源により首振り自在
とした溶接用ヘッド首振り角度調整機構と、上記のワー
ク用チャッキング回転駆動機構と溶接間隔調整機構そし
て溶接用ヘッド首振り角度調整機構とに接続されて、ウ
ォータチャンネル角管の溶接外周面を所要数に分割して
得た各溶接ゾーン毎に、夫々ウォータチャンネル角管の
各回転速度が設定されると共に、当該回転速度に対応し
て溶接用ヘッドが、常に溶接外周面に対する溶接間隔
と、首振り角度および相対速度を一定に保持するための
計算式が付与されるベクトル制御中央処理装置とが具備
されていることを特徴とする沸騰水型原子炉用燃料集合
体におけるウォータチャンネル角管外周接合部の溶接装
置。2. A water channel square tube is provided on a base,
A chucking rotation drive mechanism for a work held rotatably by a first power source with its axis as a rotation axis; and a coaxial axis with the water channel square tube and a welding end of the water channel square tube. By abutting, the chucking driven rotation mechanism that holds the welding member so that the welding outer peripheral surface is formed, and the welding head of the welding machine mounted on the welding outer peripheral surface is moved away from the welding outer peripheral surface. A welding interval adjusting mechanism that is driven so as to be movable in a direction by a second power source, and the welding head is arranged in a direction orthogonal to the rotation axis of the workpiece chucking rotation drive mechanism, and along the welding outer peripheral surface. A welding head swing angle adjusting mechanism that can swing freely by three power sources, the above-described chucking rotation drive mechanism for work, a welding interval adjusting mechanism, and a welding head swing angle. The rotation speed of the water channel square tube is set for each welding zone obtained by dividing the welding outer peripheral surface of the water channel square tube into a required number, and the rotation speed of the water channel square tube is set to the rotation speed. Correspondingly, the welding head is provided with a vector control central processing unit to which a calculation formula for keeping the welding interval with respect to the welding outer peripheral surface, the swing angle and the relative speed constant is always provided. A welding device for a water channel square pipe outer peripheral joint in a fuel assembly for a boiling water reactor.
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JP7271801A JP2969434B2 (en) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | Welding method of outer joint of water channel square tube in boiling water reactor fuel assembly and its welding equipment |
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