JPH029556B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、加工片を受け入れる実質的に純粋な
非反応性ガスの加工環境を確立する装置に関する
ものであり、特に、どんな反応性ガスも排出され
るような方法で非反応性ガスを加工室に導入する
と共に、この純粋な環境内に置かれた加工片が溶
接ビーム、特にレーザ光線に関して制御可能に移
動できるようにするための装置に関するものであ
る。

本発明の精密レーザ溶接装置は一般に、第１図
に示されるような棒束型燃料集合体１０の製造に
関係している。図示のように、燃料集合体１０
は、上部ノズル組体１２と下部ノズル組体１４と
を備え、その間に、核燃料棒１８のマトリツクス
が行及び例をなして配列され、そして複数の燃料
棒格子１６によつてこのような配列に保持される
内蔵ユニツトである。第１図には示されていない
けれども、制御棒が核燃料棒１８の配列内の選択
した位置に備えられている。上部ノズル組体１
２、下部ノズル組体１４及び燃料棒格子１６は、
燃料棒１８及び制御棒を支持するための骨格構造
を形成する。燃料集合体１０は原子炉内の所定位
置に装荷され、それ故、燃料棒１８の相互に関す
る方向は厳格に制御される。

本発明の精密レーザ溶接装置は、その一実施例
においては、第２Ａ〜２Ｅ図に示されるような燃
料棒格子１６の製造に関連している。燃料棒格子
１６は、略々正方形であり、その周囲は、４つの
外側格子ストラツプ２２によつて形成されてい
る。外側格子ストラツプ２２の各端は、垂直に配
置された別の外側格子ストラツプの端に隅シーム
溶接部３０によつて溶接されている。複数の内側
格子ストラツプ２０は相互に垂直な行及び列にな
つて配置され、それによつて、複数のセルが形成
され制御棒及び核燃料棒１８を受け容れるように
なつている。行及び列に沿つて配置された内側格
子ストラツプ２０は、垂直に配置された別の内側
格子ストラツプ２０を受けるため交点２４のそれ
ぞれに相補的形状のスロツトを有している。交点
溶接部３２は、交点２４のそれぞれに形成され、
それによつて剛な卵詰め枠状の格子構造が形成さ
れる。さらに、内側格子ストラツプ２０のそれぞ
れが各端に、第２Ａ図に示されるように、外側格
子ストラツプ２２に形成された上部又は下部のス
ロツト２８列のいずれかにしつかりと受けとめら
れるべき大きさ及び形状の一対のタブ２６を含ん
でいる。該スロツト及びタブの溶接部３４は、外
側格子ストラツプ２２内のスロツト２８が形成す
る上部又は下部の列に沿つて形成される。さら
に、複数の案内スリーブ３６が燃料棒格子１６の
スリーブ側表面に配置されて、該案内スリーブに
配置された制御棒を収納し案内する。一連の切欠
きシーム溶接部４０は、内側格子ストラツプ２０
内に形成された切欠き３８に、案内スリーブ３６
を確実に取り付ける。本発明の精密レーザ溶接装
置は、溶接部３０，３２，３４，及び４０をそれ
ぞれ形成する一連の制御された溶接作業を行なう
のに特に適している。本発明の精密レーザ溶接装
置は、レーザ光線を発生する種々のパラメータ
を、各レーザパルスのパルス幅、パルス高さ、及
び各溶接部に印加されるべきパルスの数について
制御するばかりでなく、レーザ光線に関する燃料
棒格子１６の順次位置決めを制御する。このよう
なそれぞれの溶接の後に、燃料棒格子１６は再位
置決めされ、そして／又は、レーザ光線の焦点が
特定の形式の所望の溶接部を形成するために変え
られる。

第２Ｂ及び２Ｃ図を参照すると、弾性を有する
複数の指状部材４４が、相互に平行関係に内側格
子ストラツプ２０の長手方向に配置されている。
一対の間隔保持用の指状部材４６が対応する指状
部材４４のいずれかの側に配置され、そして指状
部材４４と共に、交差する内側格子ストラツプ２
０によつて形成されたセル内に配置される核燃料
棒１８の弾性的把持を行なうのに役立つている。
指状部材４４ａは、指状部材４６ａに相対する関
係で第２Ｃ図に見られるように右側に配置され、
それによつて核燃料棒１８がその間に弾性的に保
持される。

内側格子ストラツプ２０を相互に対して且つ外
側格子ストラツプ２２に対し組み立てる方法が、
第２Ｄ図に示されている。内側格子ストラツプ２
０のそれぞれが、複数のスロツト５２を含んでい
る。上部ストラツプ２０ａは下方に延びるスロツ
ト５２ａを有し、一方、下部ストラツプ２０ｂ
は、上部ストラツプ２０ａの対応するスロツト５
２ａ内に受けとめられる形状及び大きさの複数の
上方に延びるスロツト５２ｂを有している。内側
格子ストラツプ２０の各端に、外側格子ストラツ
プ２２の対応するスロツト２８内に配置される一
対のタブ２６が配置されている。

後から詳細に説明するように、内側格子ストラ
ツプ２０は、突出タブ４８及びタブ部分５０ａ，
５０ｂから形成されるような交点溶接部３２によ
つて相互に溶接されている。即ち、突出タブ４８
は、内側格子ストラツプ２０ａ及び２０ｂがいつ
しよに組み立てられるとき、対応する一組のタブ
部分５０ａと５０ｂの間に配置されている。突出
タブ４８及びタブ部分５０ａ，５０ｂにレーザ光
線を当てると、本発明に従つて非常に強くかつ汚
染のない交点溶接部３２が形成される。さらに、
外側格子ストラツプ２２の各端は隅タブ５４を有
している。第２Ｄ図に示されるように、外側格子
ストラツプ２２ｃ及び２２ｂは、相互に重なりか
ついつしよにシーム溶接されて隅シーム溶接部３
０を形成する隅タブ５４ｂ及び５４ｃをそれぞれ
有している。

羽根４２は、第２Ｃ及び２Ｅ図に見られるよう
に、核燃料棒１８を通過する水の乱流を促進する
ために燃料棒格子１６の羽根側から突出する。さ
らに、特に第２Ｃ図に示されるように、案内スリ
ーブ３６は、指状部材４４又は４６のいずれもな
い内側格子ストラツプ２０によつて形成されたセ
ルと整列され、それによつて、制御棒をセル内で
かつ案内スリーブ３６内を通つて自由に移動でき
るようにする。

米国特許第3966550号及び第3791466号明細書
は、従来技術の同様な形状の燃料棒格子を開示し
ている。これらの特許のそれぞれは、内側及び外
側格子ストラツプがインコネルのような適当な金
属合金から造られかつ前述の相互結合が炉内ろう
付けによつて行なわれる燃料棒格子を開示してい
る。しかし、ジルコニウム合金であるジルカロイ
は、低中性子吸収断面積であるという望ましい特
性を有することが知られており、そしてこれが実
際の運転において核燃料のより効率的な使用を可
能にし、それ故、燃料集合体の取り換えによる燃
料交換と燃料交換との間の経過時間をより長くす
ることが可能である。特に、ジルカロイから造ら
れた燃料棒格子は、インコネルによつて造られた
ストラツプよりも、燃料棒によつて発生された中
性子の吸収率が低い。ジルカロイから格子ストラ
ツプを造ることは、燃料棒格子の組み立てに少く
ともいくつかの変更を必要とする。第１に、内側
格子ストラツプが相互に交差することができるス
ロツトを、ジルカロイから造られた格子ストラツ
プが、力嵌めされるのではなく、すなわちハンマ
ーで打つて所定位置に入れられるのではなく、む
しろ交差する格子ストラツプの「押込み嵌め」を
可能にする制御された仮締め（bit up）をする、
よりゆるい公差のものに造る必要がある。さら
に、ジルカロイ製格子ストラツプは、ろう付け合
金を溶かすのに十分な温度にまでジルカロイを加
熱すると、ジルカロイが焼き戻され、その結果、
機械的強度の損失になるという点で、ろう付けす
ることができない。

機械加工、特にジルカロイのレーザ穿孔及び溶
接が、米国光学器具工学学会の会報、Vo1.247
「レーザ工学及び利用の進歩」（ADVANCES IN
LASER ENGINEERING AND
APPLICATIONS）における論文「レーザ溶接
を使う核燃料棒の与圧」（Pressurization of
Nuclear Fuel Rods Using Laser Welding）及
び「流体喪失試験原子炉用のジルコニウム核燃料
棒へのチタニウム保護サーモカツプルの外部取り
付け」（External Attachment of Titanium
Sheathed Thermocouples to Zironium
Nuclear Fuel Rods for the Loss−of−Fluid
Test（LOFT）Reactor）に説明されている。こ
れらの論文は特に、第１図に示された棒１８のよ
うな核燃料棒の製造に関連している。前記論文
「レーザ溶接を使う核燃料棒の与圧」において、
レーザ溶接以外の種々の可能な溶接技術が説明さ
れている。特に、抵抗突合せ溶接が試みられた
が、しかし薄肉被覆を溶接するとき制御しかつ再
現することが困難であるとわかつた。次に、高圧
ガスタングステンアーク溶接は、比較的高圧での
アーク開始及び制御の困難性があつた。特に、核
燃料棒は、燃料ペレツトが装填され、そして高純
度ヘリウム内でのガスタングステンアーク溶接に
よつてシールされるものとして説明されている。
その後、燃料棒は、パツキン押えによるシールを
通してレーザ与圧室内に導かれる。各燃料棒の上
部端栓は、与圧室を高純度ヘリウムによつて与圧
しながら、鋭く焦点を合わせたレーザ光線によつ
て穿孔される。レーザ穿孔動作の後、ヘリウム
は、穿孔した開口を通つて、燃料棒の中に進入す
る。その後、穿孔した開口は、レーザ光線の焦点
をぼかすことによつてシールされる。所望の与圧
ガスを燃料棒内に供給することに加えて、溶接室
内でヘリウムを使用することが、ジルカロイを急
速に酸化（燃焼）、又は汚染させない適当な不活
性ガスを与えることになる。さらに、テープ制御
システム又はミニコンピユータを使用して、燃料
棒を、レーーザ光線の焦点のレーザ溶接位置ま
で、レーザ与圧室内に進めて、パツキン押えシー
ルをロツクし、該与圧室に対する不活性ガスヘリ
ウムの排気及び導入を制御し、そして最初に所望
の穿孔をして、その後この孔をシールするために
レーザのパルス状動作を制御する全自動の燃料棒
レーザ与圧システムが記載されている。

核燃料棒のレーザ穿孔及びシールの同様な記載
が、米国特許第3774010号明細書に記載されてい
る。この特許は、核燃料棒が最初に穿孔され、そ
れからこの孔がシールされる単一位置に、核燃料
棒があるということを開示している。従つて、第
２Ａ図に示されたような燃料棒格子１６の交点溶
接部３２、隅シール溶接部３０、スロツト及びタ
ブ溶接部３４を形成するために必要とされるよう
に、核燃料棒のような加工片を再位置決めし、あ
るいは一連のレーザ操作を制御することは必要な
いということが明白である。燃料棒格子１６を製
造するために必要とされる溶接部の数及び種類を
考慮すると、切欠きシーム溶接部４０及びスロツ
ト及びタブ溶接部３４を形成可能にするために、
Ｘ及びＹ軸によつて画定された平面から格子１６
の形態をした加工片を回転させることが必要であ
り、一方、交点溶接部を形成するために一連のス
テツプでＸ及びＹ軸に沿つて格子１６を動かすこ
とが必要である。

従来技術は、燃料棒格子１６と燃料棒１８の表
面が相互に摩擦し合い、溶接汚洗や、その結果の
燃料棒格子１６の機械的破損の可能性を増すフレ
ツチング腐食の問題があつた。燃料棒１８及び格
子１６を含む燃料集合体１０は、沸騰水型原子炉
（BWR）、又は、典型的には水である冷却材が
320℃（600〓）のオーダーの温度にまで過熱さ
れ、すなわち冷却水の沸騰点が非常な高圧を加え
ることによつて上昇させられる加圧水型原子炉
（PWR）の悪環境内に配置されるように設計され
ている。このような条件のもとで、何らかの汚
染、及び特にフレツチング腐食が増強される。
1975年に刊行された「原子力工学及び設計」
（NUCLEAR ENGINEERING AND
DESIGN）における論文「沸騰水型原子炉にお
ける燃料被覆管の外部腐食の特徴」（Special
Features of External Corrosion of Fuel
Cladding in Boiling Water Reactors）は、フ
レツチング腐食の原因である種々の機構を説明し
ている。第１に、格子１６とその燃料棒１８との
間の接触点における溶接部の摩損によつて、又は
その形成によつて、金属粒子が生じる。これらの
金属粒子はその後酸化して摩損作用を増す摩損粉
を形成する。最後に、保護酸化物層下の金属は、
表面相互間の引つ掻きにより金属酸化物が連続的
に除去されることにより、酸化する。特に、ジル
コニウム合金は、引つ掻き作用による金属の直接
酸化の傾向がある。

内側格子ストラツプ２０及び外側格子ストラツ
プ２２と、燃料棒格子１６の案内スリーブ３６と
の間の結合部の連続汚染が結局該結合部の損傷に
なるということが容易に考えられる。結果とし
て、燃料棒１８は、強い水流による強い振動を受
け、続いて燃料棒破裂や、冷却水中へのウラン酸
化物の放出となる。このウランの大部分はイオン
交換器によつて吸収されるが、しかし小量は炉心
の構成要素に付着するかもしれない。冷却水中へ
ウラン酸化物の放出はさらに、燃料棒格子１６だ
けでなく燃料棒１８の腐食速度を高める。上述し
た「原子力工学及び設計」における論文は特に、
汚染溶接環境でのジルコニウム合金のような格子
及び燃料棒材料での溶接が、汚染された溶接とな
り、従つて前述の問題となるということを記載し
ている。特に、ジルカロイのタングステン溶接
や、溶接環境における酸素及び水の悪影響の問題
が論じられている。高酸素量が溶接の困難性を増
すであろう。

1975年に刊行された「原子力工学及び設計」に
おける別の論文「PWRにおける被覆の外部腐食」
（External Corrosion of Cladding in PWRs）
は特に、ジルカロイの腐食の影響を述べ、500℃
を越える温度で、酸素の存在はこの金属の延性を
低下させると記載している。この論文は特に、タ
ングステンアーク溶接の主要な問題は、燃料粒子
又はタングステン電極材料を含むシールドガス中
の不純物による汚染であるということを開示して
いる。特に、このような汚染は、燃料棒１８上に
白い酸化層として大量に現われるウラン酸化物の
形態をとる。特に、この論文は、水及び酸素の濃
度をそれぞれ約20及び10ppm以下に維持すること
を示唆している。「原子力工学及び設計」におけ
る前述した二編の論文は、大きなジルカロイ要
素、特にジルカロイから造られた燃料棒格子を溶
接する問題を取り扱つていないけれども、経験に
よると、比較的に不純物のある環境で形成した溶
接部は、最初は汚染度の低い溶接部を生じ、原子
炉の苛酷な環境にさらされるとき特に、フレツチ
ング汚染を受ける、ということがわかつた。従つ
て、ジルカロイの何らかの溶接、特にレーザ溶接
は、汚染が最少にされかつ原子炉の悪条件のもと
で劣化しないということを確実にするために、制
御された純粋雰囲気中で行なわれることが特に重
要である。

米国特許第3555239号明細書は、多数の従来技
術のうちの初期の一例であり、溶接プロセスと共
に加工片の位置がデイジタルコンピユータによつ
て制御される自動化したレーザ溶接装置を開示し
ている。この米国特許は、Ｘ軸に沿つて一側から
他側に、またＹ軸に沿つて水平前後方向に、更に
Ｚ軸に沿つて垂直上下に移動するように被加工物
を制御しながらレーザ光線を制御することを教示
している。典型的には、パルス駆動されるモータ
は、デイジタルコンピユータにより付勢されて被
加工物を選択された軸線に沿い直線状に移動させ
る。また溶接は制御された雰囲気中において行わ
れ、特に溶接室に流入するガスの圧力及び流量
は、デイジタルコンピユータによつて制御され
る。パルス数をカウントするためにカウンタが用
いられ、それにより被加工片に供給されるレーザ
パルスの数も同様に制御される。

米国特許第4078167号明細書は、レーザ溶接中
における溶接個所の雰囲気による汚染の問題を認
めている。真空中でのレーザ溶接を試みていた
が、しかしこの特許は、真空溶接が、真空状態を
つくるために、必要とされる溶接時間を増加させ
ると共に、収容することのできる加工片の大きさ
及び形状を制限する、ということを記載してい
る。あるいは、加工片は不活性ガス内に完全に沈
めてもよく、また、溶接されるべき加工片の領域
上にアルゴンのような既知の不活性ガスの流れを
によつて形成してもよい。特に、米国特許第
4078167号明細書は、加工片がシールドハウジン
グ下方で運ばれるとき加工片の溶接位置まわりに
不活性雰囲気を確立するためのシールドハウジン
グを開示している。典形的にはアルゴンである不
活性ガスは、不活性ガスの一様なおおいを形成す
るため複数の開口を有するガス通過手段を通さ
れ、該不活性ガスは加工片上を流れかつシールド
ハウジングと加工片との間の通路を通つて雰囲気
内に流入する。不活性ガスの流れは、酸素及び水
を含む雰囲気ガスが溶接領域に流れ込むのをある
程度防止する。不活性ガスの流量は、反応ガスか
ら溶接部をシールドするために制御されるが、溶
融物質の乱流を生じさせ、これが多孔且つ不均質
な溶接部をつくる。

米国特許第4078167号明細書は、溶接されるべ
き特別の金属について述べておらず、かつ前述の
燃料棒格子用のようなジルカロイのレーザ溶接を
考えていない。ジルカロイは、雰囲気中に見られ
るような酸素、窒素、及び水に対して高い反応性
があることが知られ、そしてこの発明に通じる溶
接テストは、隣接溶接領域まわりの不活性ガス流
が、ジルカロイのレーザ溶接のための適切なシー
ルドを形成しないことを結論的に示している。こ
の発明によると、アルゴンのような不活性ガスの
雰囲気は、10ppmのオーダーの純度に確保され、
そしてこの程度の純度は、米国特許第4078167号
明細書では考えられていない。

従来技術に関する前述の説明は、多数の精密溶
接部を形成するために、自動化コントローラのも
とで加工片が順次動かされる、ジルカロイのよう
な高反応性材料の自動レーザ溶接を行なうときの
重要な問題を示している。従つて、本発明は、か
かる重要な問題を解決するためになされたもので
あつて、汚染を避けるために溶接中であつても、
加工片を形成する材料に関して非反応性の実質的
に純粋なガス中で加工片を溶接するために環境を
確立する新規且つ改良された溶接装置を提供する
ことを目的とするものである。

この目的から、本発明は、溶接すべき加工片の
回りに、該加工片の材料と反応するいかなる反応
性ガスも含んでいない純粋に非反応性のガスから
なる溶接環境をつくる溶接装置において、(a)前記
加工片を受け取り、該加工片の回りに前記溶接環
境を画成する溶接室であつて、該溶接室は、底部
に配置された入口ポートと頂部に配置された出口
ポートとを有すると共に、該溶接室の残りの部分
で、前記溶接室内の非反応性ガスと前記溶接室外
の反応性ガスとの入れ替わりを防止すべく気密な
室を画成している。前記溶接室と、(b)前記入口ポ
ートに接続されて、前記溶接室から排出すべき前
記反応性ガスよりも相対的に密度の高い前記非反
応性ガスを前記溶接室の前記底部内に制御された
流量で供給する供給装置と、(c)前記入口ポートに
対し連通する関係で前記溶接室の底部に配設され
て、前記溶接室の横断面全体にわたつて実質的に
一様に前記非反応性ガスを分布させ、前記加工片
の回りに前記非反応性ガスの一様な層流を形成す
ると共に前記溶接室から前記出口ポートを介して
非反応性ガスを排出する、デイフユーザ装置と、
を備え、該デイフユーザ装置は前記加工片の回り
に前記非反応性ガスからなる所望の層流を確立す
るのに十分なだけ前記溶接室の横断面積の一部を
占めて配設され、前記加工片を前記入口ポートと
前記出口ポートとの中間で前記溶接室内に装着す
る取付装置を更に含み、溶接ビームを発生し形成
する装置と、前記取付装置及びそれにより装着さ
れた前記加工片を前記溶接ビームに関して移動さ
せる移動装置とを更に含み、前記取付装置及び前
記供給装置に関連した別の入口ポートを更に含
み、該別の入口ポートにより、前記供給装置は、
非反応性ガスからなる別の制御された流れを前記
溶接室内において前記取付装置及び前記加工片の
回りに指向させる、溶接装置に存するものであ
る。

本発明により上述の溶接装置によると、溶接
室、２種の入口ポートから該溶接室内に不活性ガ
スを供給する供給装置、デイフユーザ装置、取付
装置、溶接ビームを発生し形成する装置、移動装
置等が相互に協働して、溶接材料の汚染を避ける
ために溶接室内の溶接環境を非常な高純度に維持
しながら、加工片、例えば前述したようなレーザ
溶接する格子１６を、焦点合わせしたレーザ光線
（溶接ビーム）に関してＸ，Ｙ及びＺ軸のそれぞ
れに沿つて移動させることができ、また、レーザ
光線に関して３次元で一連の位置に加工片を移動
させている間でさえ、高度のレーザ効率を達成す
ることができる。

本発明の一側面においては、デイフユーザ装置
は、希望の層流をもたらすため溶接室の断面全体
を実質的に横断して延びる、多孔性材料で形成し
た一部材の形態を取つており、例えば該多孔性材
料は、60％のオーダーの密度を持つ圧縮フアイバ
ー焼結金属でよい。

本発明の更に別の側面においては、溶接室とそ
の中の加工片をレーザ光線に関して制御可能に移
動させる装置が設けられている。溶接レーザ光線
と溶接室との間に希望の移動ができるようにする
ため、シール装置が設けられていて出口を覆つて
おり、特に、該シール装置と出口を形成する開口
の縁との間に一様な隙間を確保している。本発明
の好適な実施においては、前記開口の縁は周辺フ
ランジ面を含み、シール装置は、溶接室の周辺フ
ランジ面から一定の距離に配設されて、溶接室か
ら逃げる非反応性ガスのための前記出口を画定す
る実質的に平らな表面を備えている。

本発明のまた別の側面においては、非反応性ガ
スを溶接室内に指向させるポンプは、非反応性ガ
スを溶接室内に圧送することによつてどんな反応
性ガスも溶接室から追い出すことのできる、比較
的に大きい第１の流速ないし流量で作動される。
この目的のため、非反応性ガスは溶接室から排出
すべき反応性ガスよりも密度の高いものが選ばれ
ている。溶接室からの反応性ガスの排出後、汚染
なしに溶接部を形成するのに十分な純粋度に溶接
環境を維持する比較的に小さい第２の流速ないし
流量で溶接室内への非反応性ガスの圧送を継続し
ながら、溶接レーザ光線を溶接室内へ指向するこ
とによつて溶接を行なうことができる。溶接中、
非反応性ガスは溶接室とそのシール装置との間の
隙間を通つて逃げることができる。また一様な隙
間は、多数の溶接部並びに多数の異種形態の溶接
部を形成するため溶接室がそのシール装置に関し
て自由に移動するのを可能にする。

次に、本発明の好適な実施例を添付図面につい
て詳細に説明する。

燃料棒格子１６は、上述したように、内側格子
ストラツプ２０及び外側格子ストラツプ２２から
成り、これらの格子ストラツプは第２Ａ〜２Ｅ図
に示すように互に組立てられ溶接される。格子ス
トラツプ２０，２２は細長い材料の連続したロー
ルから打抜かれるので、打抜き作業の際に多少の
油が表面に付着する。この油膜を除去した後、ス
トラツプ２０，２２を熱処理し、特開昭59−
60397号公報に記載された被加工片取付装置中に
組立てられる。次に燃料棒格子１６と被加工片取
付装置とを本発明のレーザ溶接装置１００によつ
て溶接する。溶接装置１００は、不活性ガスの純
粋な雰囲気中において、交点溶接部３２、隅溶接
部３０（シーム溶接）、スロツト−タブ溶接部３
４及び切欠き溶接部４０（シーム溶接）を形成す
る。次に本発明の教示に従う不活性ガス中におい
ての一連の溶接ステツプを、第３Ａ〜３Ｌ図につ
いて説明する。レーザ溶接装置１００については
後に説明する。被加工片即ち燃料棒格子１６が３
軸方向の各々について操作されるしかたを理解す
ることは、レーザ溶接装置１００の作用を理解す
る上に有用と思われる。第３Ａ〜３Ｌ図からわか
るように、燃料棒格子１６は、Ｘ軸及びＹ軸に沿
つて１つの平面内において位置を変え、Ｙ軸の回
りに選択的に回動される。尚この運動は、不活性
ガスの雰囲気が高純度に保たれた室中において行
われる。第３Ａ図に示す第１ステツプでは、燃料
棒格子１６は、溶接室により形成された制御され
た雰囲気中に羽根４２が上向きに延びるように配
される。溶接ジグ又は取付装置は特開昭59−
65294号公報に記載されており、内側格子ストラ
ツプ２０及び外側格子ストラツプ２２はこのジグ
によつて溶接作業のあいだ相互に対し固定的に位
置される。羽根抑制ジグは、羽根４２の偏向用の
装置であり、羽根４２はこのジグによつて溶接ジ
グ中に嵌合される。羽根抑制ジグは、特開昭59−
77383号公報に記載されている。所望の純度即ち
水10ppm及び酸素7ppmが得られるまでアルゴン
ガスを溶接室中に向けることによつて雰囲気を清
浄にする。純粋な雰囲気が得られたら、Ｘ軸及び
Ｙ軸に沿つた一連の増分運動によつて燃料棒格子
１６を移動させることにより、内側格子ストラツ
プ２０の間の各々の交点２４をレーザ光線溶接ビ
ーム１７８に整列させる、次にこれに或る制御さ
れた量のエネルギーを与えることにより交点溶接
部３２を形成する。後に詳述するように、較正さ
れたリザーバー電圧により付勢されるパルス状励
起ランプによつて励起させたNd：YAGパルスレ
ーザによつて、レーザ光線１７８を供給し、燃料
棒格子１６に特定されたレベルのエネルギーを与
える。特に内側格子ストラツプ２０の交点２４に
向けられるパルスの数は、第３Ｍ図に示すように
制御される。即ち各々パルス幅が6.2ｍ秒、パル
ス周波数が１秒間20パルス（20PPS）、平均出力
350W、ピーク出力2580Wであるレーザ光線の６
個のパルスが被加工片に向けられて交点溶接部３
２を形成する。燃料棒格子１６がレーザ光線１７
８に対し整列位置になつた時にレーザ光線１７８
をオンにすることによつて交点溶接部３２を形成
する。

第３Ｂ図に示した次のステツプでは、後述する
機構によつて燃料棒格子１６がＹ軸の回りに90゜
回動され、それにより第１のスロツト−タブ溶接
部３４及び第１の隅溶接部３０が形成される。こ
れらの溶接部はシーム溶接部であり、被加工片に
レーザ光線１７８を指向させつつ燃料棒格子１６
をそのＸ軸に沿つて移動させることにより形成す
る。本発明の代表的な実施例によれば、スロツト
−タブ溶接部３４は、１分間76.2cm（30インチ）
の速度（30IPM）で燃料棒格子１６を移動させ
つつパルス幅2.2ｍ秒、パルス周波数50パルス／
秒（50PPS）及び平均出力350Wのレーザ光線１
７８によつて形成する。第３Ｂ図には、各々のス
ロツト−タブ溶接部３４ａ及び隅溶接部３０ａを
形成するためのレーザ光線１７８の相対位置が示
されている。

次に第３Ｃ図に示すように、燃料棒格子１６を
時計方向に回転させ、反対側の外側格子ストラツ
プ２２ｂがレーザ光線１７８に整列され、それに
よつて第２のスロツト−タブ溶接部３４ｂ及び第
２の隅溶接部３０ｂを形成する。次に第３Ｄ図に
示すように、燃料棒格子１６を反時計方向に90゜
回転させて、第３Ａ図に示した出発位置とし、燃
料棒格子１６とその溶接ジグとを溶接室から取出
す。

第３Ｅ〜３Ｈ図に示すように、同様の一連の溶
接ステツプが行われる。溶接室から取出した後、
燃料棒格子１６及びその溶接ジグを天地逆にし
て、その羽根側を下方に向け、次に燃料棒格子１
６と溶接ジグとをＺ軸の回りに90゜時計方向に回
転させ、未溶接の外側格子ストラツプ２２ｃを溶
接室のドアに指向させる。燃料棒格子１６とその
溶接ジグとは溶接室及びレーザ光線に関し固定さ
れた位置となるようにロツクされる。最初に、認
容可能な純度レベルとなるまで、溶接室の内部の
空気をアルゴンガスでパージする。次に第３Ｅ図
に示すように、Ｘ軸及びＹ軸に沿つて一連のステ
ツプにより燃料棒格子１６の位置を変えることに
より、上述したように交点溶接部３２を形成す
る。全部の交点溶接部３２が形成された後に、燃
料棒格子１６をその外側格子ストラツプ２２ｃが
レーザ光線１７８の下にくるようにＹ軸の回りに
反時計方向に90゜回転させることにより、第３の
スロツト−タブ溶接部３４ｃ及び第３の隅溶接部
３０ｃを形成する。次に第３Ｇ図に示すように燃
料棒格子１６をそのＹ軸の回りに180゜回転させて
第４の外側格子ストラツプ２２ｄをレーザ光線１
７８に対向させることにより、第４のスロツト−
タブ溶接部３４ｄと第４の隅溶接部３０ｄとを形
成する。次に第３Ｈ図に示すステツプにおいて燃
料棒格子１６を反時計方向に出発位置まで90゜回
転させた後、燃料棒格子１６とその溶接ジグとを
溶接室から取出す。

第３Ｉ〜３Ｌ図には、案内スリーブ３６を燃料
棒格子１６に溶接するステツプが図示されてい
る。最初に燃料棒格子１６を、第３Ａ〜３Ｈ図に
示すステツプにおいて必要とされた溶接ジグから
取外し、特開昭59−60386号公報に記載されたス
リーブ溶接ジグ中に配置する。このスリーブ溶接
ジグは、案内スリーブ３６を受入れるために内側
格子ストラツプ２０により形成されたセルのうち
選択されたもの即ち第３Ｊ図に示すように周縁部
に切欠き３８を備えたセルを通つて配設された複
数の取付用ピンを備えている。これらの取付用ピ
ンは、案内スリーブ３６の軸線が内側格子ストラ
ツプ２０の表面の中心部にそれと平行に配設され
るように、案内スリーブ３６を正確に位置決めす
る。案内スリーブ３６が燃料棒格子１６に対し正
確に整列され組立てられたら、燃料棒格子１６及
びそのスリーブ溶接ジグを溶接室中に配し、溶接
室及びレーザ光線１７８に関し固定する。次に所
望の純度までアルゴンガスで空気をパージする。
次に第３Ｊ図に示すように燃料棒格子１６を反時
計方向に45゜回転させた後、第３Ｊ図に示すよう
にレーザ光線１７８の通路に対して45゜になるこ
の位置に燃料棒格子１６と案内スリーブ３６の溶
接ジグとをロツクする。次にパルス幅6.2ｍ秒、
パルス周波数20PPS、平均出力255W及び溶接速
度25.4cm／分（10IPM）によつて一連の切欠き溶
接部４０を形成する。レーザ光線１７８をパルス
状にして燃料棒格子１６を上記速度でＹ軸に沿い
移動させる。後に詳述するように、案内スリーブ
３６の各々の水平列について第３Ｊ図に示すよう
にレーザ光線１７８を再度合焦する必要がある。
燃料棒格子１６をＹ軸に沿つて移動させ、各々の
案内スリーブ３６をレーザ光線１７８に関して所
定位置とし、レーザ光線をオンとして切欠き溶接
部４０を形成した後、次の案内スリーブ３６を整
列させるように燃料棒格子１６を移動させること
によつて、一連の切欠き溶接部４０を形成する。
１水平列の案内スリーブ３６が溶接された後、燃
料棒格子１６をＸ軸に沿つて移動させ、次の列の
案内スリーブ３６をレーザ光線１７８と整列する
ように位置決めする。次に切欠き溶接部４０を形
成するようにレーザ光線１７８を再度合焦させる
必要がある。第３Ｊ、３Ｋ図に示すように案内ス
リーブ３６を４個の切欠き、３８に係合させ、案
内スリーブ３６の両側で切欠き溶接部４０を形成
する。

案内スリーブ３６の一側を溶接した後、第３Ｋ
図に示すように燃料棒格子１６を反時計方向に
90゜回転させ、反対側の他方の切欠き３８をレー
ザ光線１７８に露呈させる必要がある。この回転
後に一連の切欠き溶接部４０を上述したように形
成する。最後に第３Ｌ図に示すように燃料棒格子
１６を出発位置まで反時計方向に45゜回転させた
後、燃料棒格子１６と案内スリーブ３６の溶接ジ
グとを溶接室から取出して、燃料棒格子１６の溶
接ステツプを終了する。

第４図には、内側及び外側の格子ストラツプ２
０，２２を連結して燃料棒格子１６を形成し、案
内スリーブ３６を燃料棒格子１６に固定するのに
必要な一連の溶接部特に交点溶接部３２、スロツ
ト−タブ溶接部３４、隅溶接部３０及び切欠き溶
接部４０を制御するためのレーザ装置（溶接ビー
ムを発射し形成する装置）１０２が図示されてい
る。この制御は、制御されたエネルギー量のレー
ザ光線１７８を発射し、上記溶接部のレーザ溶接
を行うための適切な不活性ガス例えばアルゴンの
供給を制御するように、レーザ装置１０２を制御
することによつて行われる。各々の被加工片例え
ば燃料棒格子１６は、位置決めモジユール１０６
ａ又は１０６ｂ（第４図に１０６ａを示す）によ
つて、各々の溶接位置に次々に動かされる。特に
溶接室１０８は、一連の溶接部を形成するための
燃料棒格子１６の運動を許容しつつレーザ溶接の
環境特に不活性ガスの雰囲気を確立するべく燃料
棒格子１６を受入れるように各々の位置決めモジ
ユールと組合されている。右側位置決めモジユー
ル１０６ａは、開位置で図示されている右側キヤ
ビネツトドア１１４ａを有している。同じく、左
側キヤビネツトドア１１４ｂがその閉位置で図示
されており、該ドアは、左側位置決めモジユール
１０６ｂ及び左側溶接室１０８ｂをカバーするこ
とが諒解される。キヤビネツト１０４はさらに、
後述のレーザ装置１０２、主フレーム１２２、ア
ルゴンパージ装置１１８及びアルゴン供給装置４
７３と共に、右側及び左側位置決めモジユール１
０６ａ及び１０６ｂを収容している。一対の検知
マツトが右側及び左側位置決めモジユール１０６
ａ及び１０６ｂのすぐ前にそれぞれ配置され、左
安全ゾーン１３４ａ及び１３４ｂを形成してい
る。ゾーン１３４ａ及び１３４ｂは、対応の溶接
室１０８をキヤビネツト１０４外の位置に駆動す
るのを防ぐために、その上の操作者の存在を検知
する。

レーザ電源１２０は第４図に示され、かつこれ
は、以下により完全に説明される方法でコヒ−レ
ント光の放射を制御するために、レーザ装置１０
２に適当な導体によつて結合されている。さら
に、右側及び左側位置決めモジユール１０６ａ及
び１０６ｂ内でのレーザ発射操作の制御にそれぞ
れ関連した第１、すなわち右側コンピユータ数値
制御部（CNC）１２６ａ及び同一の第２、すな
わち左側CNC１２６ｂを含むコンピユータ制御
装置１２４が備えられている。後述するように、
右側及び左側CNC１２６ａ及び１２６ｂは、レ
ーザ装置１０２の制御を命じ、それによつて
CNCはレーザ装置１０２の制御を時分割する。
レーザ電源１２０は、第２１Ａ図により完全に示
されるように、レーザ溶接機表示パネル１３２を
含み、そしてCNC１２６ａ及び１２６ｂのそれ
ぞれが、第２１Ｂ図により完全に示されるよう
に、機械機能パネル（MFP）１３０を含んでい
る。

主フレーム１２２は、右側及び左側位置決めモ
ジユール１０６ａ及び１０６ｂに関して整列した
位置にレーザ装置１０２を調整可能に取り付ける
ことができ、第５図により完全に示されている。
レーザ装置１０２に１旦整列されると、右側及び
左側位置決めモジユール１０６ａ及び１０６ｂは
主フレームに関して、従つて、レーザ装置１０２
に関して固定され、その結果、レーザ光源１７８
の整列が各位置決めモジユール１０６ａ及び１０
６ｂに関して、従つて、支持された燃料棒格子１
６に関して正確に制御することができるというこ
とを確実にする。主フレーム１２２は、上プレー
ト１４２及び下プレート１４３（第７図参照）か
ら構成され、それぞれ正方形管のフレームに溶接
されている。第７図に示すように、水平調節兼衝
撃吸収パツド２２４は、下プレート１４３に取り
付けられており、レーザ溶接装置１００が載置さ
れる床を通して該レーザ溶接装置１００に加えら
れるかもしれない振動から、レーザ装置１０２並
びに左右の位置決めモジユール１０６ａ及び１０
６ｂを遮断する。さらに、パツド２２４は、右側
及び左側位置決めモジユール１０６ａ及び１０６
ｂのそれぞれと関連した（後述の）モータ駆動装
置によつて生じるかもしれないどんな振動も減衰
させる。上プレート１４２は、他の装置構成要素
を取り付けるための基準面を形成するために、正
方形管のフレームに溶接された後、平らに機械加
工される。これらの他の機械構成要素は、重要な
整列を維持することができるように、上プレート
１４２に、又は該プレートに関して、ボルト締め
され、あるいはほぞで結合される。

支持装置１４０は上プレート１４２にボルト締
めされており、そして上プレート１４２に関して
ダウエルピンによりそれぞれ固定される１対の脚
１４１及び１３９から構成される。各位置決めモ
ジユール１０６は主フレーム１２２に取着されて
おり、そして第５図に示されるように、４隅のそ
れぞれで上プレート１４２にボルト締めされる基
板１５０を備えている。各位置決めモジユール１
０６は、第５及び１０図に示されるように、基板
１５０にそれぞれがボルト締めされる側壁１５２
及び１５４を含んでいる。各モジユール１０６
は、第１０図に示されるように、後壁すなわち垂
直支持壁２４８を含んでいる。垂直摺動体２５２
は、第１０図に示されるように、２枚の補強板２
４６にボルト締めされる。Ｘ−Ｙプラツトフオー
ム２４４が次に、第９図に示されるように、該プ
ラツトフオームの各側にある２枚の補強板２４６
にボルト締めされる。第１０図に示されるよう
に、Ｘ−Ｙプラツトフオーム２４４は、Ｘ−Ｙ位
置決め装置（移動装置）２８８を受け入れて装着
し、該Ｘ−Ｙ位置決め装置によつて溶接室１０８
は、コンピユータ数値制御部（CNC）１２６に
よる制御のもとでＸ及びＹ軸に沿つて位置を変え
られる。各位置決めモジユール１０６はさらに、
第５図に示されるように、トツプシールプレート
１５６を含んでおり、該トツプシールプレートは
第８図に示すように、溶接室１０８の上面を形成
するシールプレートから密接な間隔で、すなわち
1.016mm（0.040インチ）以下にして、実質上平行
関係で配置される。第８図を見ると、溶接室１０
８とそのシールプレート１５６の間の厳密な間隔
及び関係により、シールプレート１５６に対する
溶接室１０８の関係を維持しながら、Ｘ−Ｙ位置
決め装置２８８が溶接室１０８を動かすことを可
能にすることがわかる。この厳密な関係は、後述
されるような方法で、シールプレート１５６に関
してプラツトフオーム２４４を正確に位置決めす
ることによつて確立される。

第７図及び第９図に示されるように、一対の垂
直摺動体２５２が、上プレート１４２にダウエル
ピンによつて固定される。特に、２本のダウエル
ピンが各垂直摺動体２５２の基部を通つて嵌合
し、該摺動体を上プレート１４２に保持する。サ
ドル２５０は、各垂直摺動体２５２に可動に取り
付けられ、かつ上プレート１４２の基準面に対し
て実質上垂直関係で伸びる位置決めねじ２５４を
含む構成であり、該構成により、サドル２５０、
垂直摺動体２５２及びプラツトフオーム２４４を
厳密に整列させることができる。サドル２５０は
位置決めモジユール１０６の垂直摺動体２５２に
対してボルト締めされ且つダウエルピンにより取
り付けられる。サドル２５０及びその位置決めね
じ２５４は、例示的には、ミルウオーキー、マシ
ン、コンポーネンツ、カンパニーによつて、その
会社の型式名RB16−32−20−Ｌで製造されたよ
うなものでよい。垂直摺動体２５２は、溶接室１
０８のプロセス又は高さの変化を吸収するため
に、Ｘ−Ｙプラツトフオーム２４４を昇降させる
手段を形成する。３本のダウエルピンは、Ｘ−Ｙ
プラツトフオーム２４４をその補強板２４６に固
定し、かつＸ−Ｙプラツトフオームを自由にする
ために補強板から取り除くことができる。それか
ら、頭付きキー２５６及び２５８はそれらのねじ
によつて引つ張られている。次に、位置決めねじ
２５４と関連したクランク（図示されず）は、Ｘ
−Ｙプラツトフオーム２４４を上下に再位置決め
するために回転させられ、その後、垂直摺動体２
５２がそのサドル２５０にボルト締めされ、かつ
ダウエルピンによつて接合される。Ｘ−Ｙプラツ
トフオーム２４４は垂直摺動体２５２にボルト締
めされる。Ｘ−Ｙプラツトフオーム２４４が所望
の高さにあるとき、それは水平にされ、すなわ
ち、溶接室１０８の上面とシールプレート１５６
の下面との間の間隔が相互に平行にされ、その
後、新たな頭付きキー２５６及び２５８が位置決
めされ、そしてダウエルピンが、それらの新たな
位置で側壁１５２及び１５４に穿孔されリーマ仕
上げをされた新たな穴に再び取り付けられる。

アルゴンパージ装置１１８は、第５図により完
全に示されている。パージ及び溶接中に溶接室１
０８から漏れるアルゴンは、各位置決めモジユー
ル１０６の底部に落ちて、基板１５０ａ及び１５
０ｂ内の複数の排気開口１５１を通つて流れる、
主フレーム１２２の前に、金網１４６によつてカ
バーされた２つの開口１４８ａ及び１４８ｂがあ
る。金網１４６及び主フレーム１２２は、一対の
室１４４ａ及び１４４ｂを形成し、該室１４４ａ
及び１４４ｂは、ダンパ２２６（第７図参照）を
経て主フレーム１２２の後側で排気ダクト（図示
せず）により、かつダクト２２８により送風機ア
センブリ２３０に結合されており、それによつ
て、漏れたアルゴンは、建屋からのアルゴン排気
導管２３２を介してキヤビネツト１０４から強制
排気される。ダンパ２２６はアルゴン流量を制御
している。送風機アセンブリ２３０は、キヤビネ
ツトドア１１４が閉じるとき、負圧又は真空を造
る。送風機アセンブリ２３０は例示的には、デイ
トン・エレクトリツク・カンパニーによつて、そ
の会社の型式名2C887で製造されるような排気送
風機の形態をとることができる。第９図及び第１
７図に示されるように、溶接室１０８の上面とシ
ールプレート１５６の間の間隔は、代表的には
0.762mm（0.030インチ）のオーダーであつ、溶接
室１０８からのアルゴンの一様な流れを可能にす
ると共に、Ｘ及びＹ軸に沿つた溶接室１０８の移
動を可能にする。

第５図に示されるように、支持装置１４０は、
レーザ装置１０２、特にレーザロツド１７０の形
態をとるレーザ発射源とその関連光学系を、主フ
レーム１２２の基準面に関して、特に、燃料棒格
子１６の形態をした加工片に関して位置決めす
る。レーザロツド１７０は、レーザヘツドハウジ
ング１６６内に配置されており、かつ平滑度につ
いて非常に精密な公差に加工された光学系位置決
めプレート１６８上に取り付けられる。光学系位
置決めプレート１６８は、支持装置１４０、特に
その横ビーム１５７及び水平部材１５９上に支持
されたレーザ補助基板１６２上に取り付けられ
る。レーザヘツドハウジング１６６に加えて、可
動のレーザ光線切換えミラー１７２及びステツピ
ングモータ１７５の形態のそのアクチユエータ、
それにミラー１７４，１７６ａ及び１７６ｂの形
態をとる固定のレーザ光線切換機構がまた、光学
系位置決めプレート１６８上に取り付けられてい
る。第６図に示すように、切換えミラー１７２
は、ステツピングモータ１７５に結合された涙滴
形状のものであつて、レーザロツド１７０から発
したレーザ光線１７８を反射し、あるいは透過す
る位置に、そしてその位置の外に、モータ４５に
よつて連続的に回転される。

レーザ補助基板１６２は、光学系位置決めプレ
ート１６８を支持し、そして支持装置１４０上に
取り付けられる。支持装置１４０は、正方形状の
管から造られた溶接物であり、そしてレーザロツ
ド１７０から発したレーザ光線１７８と、燃料棒
格子１６との間に厳密な整列を維持するのに必要
な剛性をもたらしている。レーザ補助基板１６２
は、横ビーム１５７の両端に配置された一対の水
平調節ジヤツキ１５８ａ及び１５８ｂにボルト締
めされる。球面軸受１６０が水平部材１５９の後
部に配置されて、レーザ補助基板１６２のための
単一の支持点を形成し、それによつて、前側水平
調節ジヤツキ１５８ａ及び１５８ｂのそれぞれが
昇降するとき、レーザ補助基板１６２は軸１６４
まわりに回転することができる。球面軸受１６０
は、ピボツトを形成するために一定高さに配置さ
れ、該ピボツトのまわりで、レーザ補助基板１６
２は、水平調節ジヤツキ１５８ａ及び１５８ｂに
よつて、まつすぐ上に持ち上げるか、又は所望角
度に傾けることができる。

レーザ補助基板１６２の平面は、レーザ溶接装
置１００の初期整列中に、ジヤツキ力が水平調節
ジヤツキ１５８ａ及び１５８ｂによつて該平面に
加えられている間、不動でなければならない。以
下に説明するように、レーザ補助基板１６２はま
た、一対のＺ軸レーザ装置２２２を支持してお
り、それによつて、対応のレーザ合焦レンズ装置
２０４（第６図参照）は、対応する溶接室１０８
内の燃料棒格子１６上にレーザ光線を合焦する、
即ちその焦点を合わせるために直線的に調整する
ことができる。レーザ補助基板１６２は、Ｚ軸レ
ーザ装置２２２（第７図参照）を取り付けるため
のボルト締め表面を形成する。各Ｚ軸レーザ装置
２２２は、レーザ補助基板１６２にしつかり固定
されていて、該Ｚ軸レーザ装置が、レーザ補助基
板１６２の上面に垂直なＺ軸に沿つてレーザ合焦
レンズ装置２０４を移動するようにする。第５図
に示すように、レーザロツド１７０は、光線切換
えミラー１７２上に合焦されるレーザ光線１７７
を発し、該ミラー１７２が、レーザ光線を最初に
垂直指向ミラー１７６ａに、それから垂直指向ミ
ラー１７６ｂに交互に指向して、このように右側
レーザ光線１７８ａ及び左側レーザ光線１７８ｂ
を形成する。レーザ光線１７８ａ及び１７８ｂ
は、それぞれ位置決めモジユール１０６ａ及び１
０６ｂ内の開口１８０ａ及び１８０ｂを通つて指
向される。

第５図に、そして概略的に第６図に示されたレ
ーザ装置１０２は、本発明の好ましい実施例によ
れば、レイセオン社（Raytheon）により型式指
定番号SS500の下に製造されたレーザ装置の形式
としてもよい。レーザ装置１０２は、一例とし
て、Nd：YAG結晶レーザと高効率のレーザヘツ
ド中に収納された１対の真直な形状のクリプトン
せん光ランプとの形式とし得るレーザロツド１７
０を備えている。レーザヘツドは、レーザロツド
１７０の両側に、全反射ミラー１８２及び部分反
射即ち半透過ミラー１８４を備えている。共振器
もしくは共振空間内のシヤツター１８８は、レー
ザロツド１７０と全反射ミラー１８２との間に配
設されており、或る選択された数のレーザパルス
を発射するように選択的に制御されるので、レー
ザ溶接を行うために与えられるエネルギーが後述
するように正確に制御される。レーザヘツドは、
レーザロツド１７０、励起ランプ１８６及びミラ
ー１８２，１８４を含むその全部の光学要素が容
易に且つ独立して交換され得るようにモジユール
式の構造を備えている。励起ランプ１８６は光学
的整合を乱さずにすみやかに交換できる。また励
起又はフラツシユランプ１８６は、その端部の接
続部を含めてその全長に亘つて水冷される。励起
ランプ１８６のトリガーは共振器もしくは共振空
間の励起によつて励起ランプ１８６の平行パルス
化を与える。レーザロツド１７０は一例として、
パルス幅６ｍ秒とパルス周波数20Hz及びパルス幅
２ｍ秒とパルス周波数50Hzにおいて動作している
際にパルス形成回路への入力電力が15kWを超過
しないようにして、400Wの平均出力が被加工片
において得られるように設計することができる。
ダンプシヤツター１９０は、燃料棒格子１６の形
の被加工片が溶接室１０８中において交換されて
いる期間中にレーザ光線１７７を偏向路１９６に
沿つて光線吸収器１９４に向けるように第１位置
に配することができる。作動機構１９２は、レー
ザ光線１７７をビーム切換用の可動ミラー１７２
と固定ミラー１７４とから成る光線指向装置に光
線拡大レンズ装置１９８によつて合焦させる第２
位置にダンプシヤツター１９０をその光線遮断第
１位置から移動させるために用いられる。反射ミ
ラーである可動ミラー１７２がレーザ光線１７７
を遮断するように配設されると、レーザ光線１７
７は、垂直に指向されるように、垂直指向ミラー
１７６ａの方にレーザ光線１７８ａとして偏向さ
れる。レーザ合焦レンズ装置２０４ａはレーザ光
線１７８ａを遮断してそれを溶接室１０８ａ中の
燃料棒格子１６の方に向ける。図示したレーザ合
焦レンズ装置２０は、以下に説明するように、Ｚ
軸レーザ装置２２２により直線状に位置されたレ
ンズ２０２及びレンズ支持管２００を備えてい
る。反射ミラー１７２がレーザ光線１７７を遮断
する位置からモータ１７５によつて回転すると、
レーザ光線１７７は固定ミラー１７４（反射ミラ
ー）により反射されてレーザ光線１７８ｂを形成
し、このレーザ光線１７８ｂは、垂直偏向固定ミ
ラー１７６ｂによつて溶接室１０８ｂの方に向け
られる。

励起ランプ１８６は、第４図に例示した電源１
２０によつて作動される。電源１２０は一例とし
て、充電誘導子を経てパルス形成回路（PEN）
を充電する、電圧制御される直流電源である。関
連したコンピユータ数値制御部１２６は直流電源
リザーバーのコンデンサー列からパルス形成回路
を充電しパルス形成回路から励起ランプ１８６に
放電することによりレーザロツド１７０を励起し
て一連のレーザパルスを発生させるスイツチ（シ
リコン制御整流素子）を交互に閉成する。励起ラ
ンプ１８６は、レーザ閾値以下の低い直流電流レ
ベルにおいて動作し、この低レベルの電流に高電
流パルスが加わつてレーザパルスを発生する。パ
ルス形成回路PENは２ｍ秒から６ｍ秒のパルス
を発生させる。

レーザ光線１７８に対する溶接室１０８特に燃
料棒格子１６の最初の整列を助けるために、格子
１６を視準し、特にレーザ光線１７８に対する格
子１６の正確な位置を定めるために、整列TVカ
メラ２０６の形態の観測装置があり、この整列
TVカメラは、レーザ光線１７８ａと合致する像
光路２１４を定めるように整列されている。像光
路２１４の光線は、第６図に示すように、固定偏
向ミラー２０８により反射され、米国放射線保健
局（BRH）の規則に従つた安全シヤツター２１
２を選択的に通過し、部分透過ミラー１７６を経
てTVカメラ２０６に到達する。レンズ２０２
は、燃料棒格子１６にレーザ光線１７８を合焦さ
せるだけでなく、レンズ２１０の助けを借りて格
子１６の像をTVカメラ２０６に形成する。レー
ザ合焦レンズ装置２０４は、整列の目的で燃料棒
格子１６を照明するように選択的に付勢される照
明灯も備えている。安全シヤツター２１２は、後
述するように、燃料棒格子１６をレーザ光線１７
８に対し整列させるように選択的に開閉され、そ
の他の期間は安全処置として閉ざされている。

各々の溶接室１０８は、第６図に示すように、
一点鎖線で示した第１位置即ち溶接位置から第２
位置即ち休止位置に移動させることができる。レ
ーザ光線１７８は、溶接室１０８が第２位置にあ
る時に、シールド管２１６中に支持された出力測
定装置又は熱電対列２１８の方に、垂直偏向固定
ミラー１７６によつて向けられる。シールド管２
１６は、後に示すように、溶接室１０８の後部に
取付けてあり、狭くなつた開口２２０を有し、レ
ーザ光線１７８はこれによりシールド管２１６中
に有効に封じこめられる。溶接室１０８は周期的
にその第２位置即ち休止位置に移動させ、レーザ
光線１７８を熱電対列２１８に向け、燃料棒格子
１６上に実際に入射するレーザロツド１７０の出
力を表示させる。レーザ装置１０２に強い負荷が
加わると、レーザロツド１７０及び（又は）その
励起ランプ１８６の消耗とレーザ溶接中に生ずる
煙や異物のためレーザ効率が低下すると考えられ
る。従つて正確で再現可能な溶接部を形成するに
は、熱電対列２１８の装定値に依存して、レーザ
装置１０２の使用寿命を通じて、励起ランプ１８
６に供給される電圧を増大させる。

レーザ溶接装置１００のキヤビネツト１０４
は、前述のようにアルゴンパージ装置１１８によ
つてアルゴンを排出することができるように、溶
接室１０８から漏れるアルゴンを閉じ込めておく
のに役立つ。加工片、特に燃料棒格子１６を取り
換えることができる第２位置、即ち休止位置に溶
接室１０８が移動可能にするため、キヤビネツト
ドア１１４は、第４図に示されるように開位置に
直線的に動かされるように取り付けられる。本発
明の実施例において、ドア開閉機構２３４は、主
フレーム１２２にボルト締めされる２つのケーブ
ルシリンダから成るものとして第７図に示されて
いる。補助空気シリンダは、ケーブルの張力を一
定に保ち、かつキヤビネツトドア１１４の作動中
に生じる伸びを吸収する。これらのシリンダに働
く空気圧は調整器によつて制御される。ケーブル
シリンダへの空気は電磁弁によつて制御される。
ドア１１４は、ブロツク上に取り付けられたレー
ルに沿つて可動である。本発明の実施例において
は、空気作動式ケーブルシリンダは、トロマチツ
ク社（Tolomatic）によつて型式名No.100−150で
製造されたような装置形態にすることができる。

第８，９，１０図を参照すると、溶接室１０８
をキヤビネツト１０４からその第２位置即ち休止
位置に取りおろすことのできる摺動テーブル２６
２が示されており、第２位置において、この機械
の操作者は燃料棒格子１６を溶接室１０８から取
り出すことができる。このため、摺動テーブル２
６２は、キヤビネツト１０４に関して第１の溶接
位置と第２の休止位置の間を直線状に摺動駆動モ
ータ２６６によつて確実に駆動されるように、精
確に位置決めされたＸ−Ｙプラツトフオーム２４
４の上に取り付けられる。摺動テーブル２６２
は、操作者の傷害を防ぐために摺動テーブル２６
２の先縁より前に突出する安全レール２６４を含
んでいる。摺動駆動モータ２６６は、駆動チエー
ン２７２によつてねじ式駆動装置２６８に結合さ
れており、該駆動装置は、段付きボルト２７４に
ねじ込まれて、摺動テーブル２６２に固定された
支持ブラケツト２７６を駆動する。特に第１０図
に示すように、ねじ式駆動装置２６８は一対の軸
受台２７０上の両端に取り付けられている。第８
図及び第９図に示すように、第１、第２の位置の
間における摺動テーブルの希望の直線移動を可能
にするために、摺動テーブル２６２の底面に固定
され、かつ実質上相互に平行に配向された一対の
軸受シヤフト２７８が備えられている。第８，１
２，１３図に示すように、各軸受シヤフト２７８
がシヤフト支持体３１０を含む。該支持体は、軸
受シヤフト２７８の両端に配置され、摺動テーブ
ル２６２の下面にボルト締めされ、そしてボルト
３１１によつて軸受シヤフト２７８に固定されて
いる。また、一対の軸受台２８２が軸受シヤフト
２７８の長さに沿つて配置され、該軸受シヤフト
を直線移動可能に収容し支持している。

特に、第１１図に示すように、摺動テーブル２
６２の移動を第１、内側位置と第２、外側位置の
間に制限するための手段が備えられており、該手
段は、摺動テーブル２６２に固定されたストツパ
３０８の形態をとる。ストツパ３０８の両側に、
位置決めナツト３０４及び３０６のねじ込まれた
ブラケツト３００吸び３０２が配置されている。
位置決めナツト３０４及び３０６は、摺動テーブ
ル２６２の移動の限界を可変選択するように設定
される。ブラケツト３００及び３０２は、Ｘ−Ｙ
プラツトフオーム２４４にピンによつて固定され
ている。

第８及び９図を参照すると、Ｘ−Ｙプラツトフ
オーム２４４を、従つて溶接室１０８を、位置決
めモジユール１０６内の第１、溶接位置に、そし
てキヤビネツト１０４から取り出され操作者が溶
接室１０８から燃料棒格子１６を容易に取り除く
ことのできる第２、休止位置に精確に位置決めす
るための手段が示されている。溶接室１０８、特
にその燃料棒格子１６は、第６，８，９図に示す
ようにレーザ光線１７８に関して精確に配置され
ることが重要である。このため、前部位置設定装
置２８４は、第１２図に示すような位置決めピン
３１６を、第１、退出位置から第２、ロツク位置
に選択的に向ける。第２のロツク位置で、位置決
めピンは摺動テーブル２６２に固定された位置決
め部材３１７の開口３１８内に置かれて、摺動テ
ーブル２６２をレーザ光線１７８に関して精確に
位置決めする。同様な位置決め部材３１２が摺動
テーブル２６２の後部に配置され、かつ前部位置
設定装置２８４の位置決めピン３１６に係合する
ように該摺動テーブル２６２に固定されていて、
摺動テーブル２６２、従つて溶接室１０８を、そ
の第２、休止位置に位置決めしかつ保持する。特
に第１２図に示すように、前部位置設定装置２８
４は、一端でプラツトフオーム２４４に固定さ
れ、かつ他端に支持腕３２０を有するブラケツト
３２２を含み、該支持腕３２０からＵ字リンク３
２４、位置決めピン３１６を駆動するアクチユエ
ータ３１４が垂下している。第７図及び第９図に
示された第２の後部位置設定装置２８６は、レー
ザ光線１７８に関して摺動テーブル２６２を固定
するように機能する。後部位置設定装置２８６
は、垂直支持体２４８に取り付けられた位置決め
ブラケツト３２３によつて対応の位置決めモジユ
ール１０６に固定されていて、アクチユエータ３
１５と、該アクチユエータにより第１、退出位置
から第２、ロツク位置に駆動される位置決めピン
３１９とを含み、このように駆動されることによ
つて、位置決めピン３１９は、摺動テーブル２６
２に取り付けられた位置決め部材３２１の開口３
２５に係合する。この様にして、摺動テーブル２
６２は、それぞれ後部及び前部位置設定装置２８
６及び２８４の位置決めピン３１９及び３１６に
よつて対角線上で対峙する隅に取り付けられ、か
つして摺動テーブル２６２とレーザ光線１７８の
間の固定関係を確保する。前部及び後部位置設定
装置２８４及び２８６は例示的には、デスタコ社
（Destaco）によつて製造されたようなプランジ
ヤー機構の形態をとることができる。

第８図及び第１０図を参照すると、位置決めモ
ジユール１０６のそれぞれは、溶接室１０８、特
にそこに収納された燃料棒格子１６を、一平面の
Ｘ及びＹ軸に沿つた複数の精確に制御された位置
に精確に位置決めすると共に、Ｙ軸まわりに精確
に制御された角度でその平面を回転させるための
Ｘ−Ｙ位置決め装置２８８の形態をした手段を含
み、それによつて、多様な溶接部がレーザ光線１
７８によつて形成される。Ｘ−Ｙ位置決め装置２
８８は、溶接室１０８を支持しかつ位置決めする
ため摺動テーブル２６２上に取り付けられるもの
として、第１１図に示されるように配置されてい
る。Ｘ−Ｙ位置決め装置２８８は、Ｘ位置決めテ
ーブル２９０とその上のＹ位置決めテーブル２９
２とを含んでいる。Ｘ及びＹ位置決めテーブル２
９０及び２９２は例示的には、シヤアウム・マニ
ユフアクチヤリング・カンパニー（Shaum
Manufacturing Company）によつて、型式番号
DC1212で製造されるような機構形態をとること
ができる。Ｘ位置決めテーブル２９０は溶接室１
０８を第８図の平面に実質上垂直方向に動かすよ
うに機能するのに対して、Ｙ位置決めテーブル２
９２は、第１０図の平面に垂直な方向に沿つて溶
接室１０８を動かす。Ｙ位置決めテーブル２９２
は、リゾルバ及びタコメーターを含むＹ駆動モー
タ２９６に結合されており、それによつて、精確
な増分距離を溶接室１０８に伝えることができ
る。同様に、Ｘ位置決めテーブル２９０もリゾル
バ及びタコメーターを含むＸ駆動モータに関連し
ている。

全体的に第９図に示すＢ軸回転駆動装置２３８
は、溶接室１０８、特に、該溶接室１０８の側壁
内に回転可能に取り付けられるような回転自在の
取付装置アセンブリ２４０と係合可能であつて、
第９図に示されるような回転自在なジグ又は取付
装置２４２を回転可能に位置決めする。燃料棒格
子１６は回転自在の取付装置アセンブリ２４０に
取り付け可能であり、それによつて、格子１６は
Ｙ軸まわりに回転可能に配置することができる。

溶接室１０８及びその回転自在な取付装置アセ
ンブリ２４０は、特に第１４及び第１５図と関連
して説明するが、それは、底板３２６、前壁３２
９ａ、後壁３２９ｂ、側壁３２７ａ及び３２７ｂ
から構成される。上部フランジ３３１は前述した
壁の上部周辺まわりに配置されて、シールプレー
ト１５６の下面に精確な平行関係で接近配置され
る機械加工された平らなシール面３３３を形成す
る。シール面３３３とシールプレート１５６の間
のこの精確な関係は、溶接室１０８から位置決め
モジユール１０６へのアルゴンの一様な流れを可
能にすると共に、シールプレート１５６の下面に
対し実質上平行な面のＸ，Ｙ軸に沿う溶接室１０
８及びその燃料棒格子１６の移動を可能にする。

第１５図に示すように、支持ガスケツト３３２
は、アルゴン入口（入口ポート）３３８を通るア
ルゴンの流れを受け入れる空間（以下、プレナム
室という）を形成するため、底板３２６上に配置
されている。このプレナム室は、底部カバー３２
８、デイフユーザ板（デイフユーザ装置）３３
０、及び固定帯材３３４によつて形成され、この
帯材３３４は、フレーム構造として構成されると
共に支持ガスケツト３３２に関してデイフユーザ
板３３０の周縁を保持するように配置されてい
る。第１４及び第１５図に示すような一対のマニ
ホルド管３３６（１つのみ例示）は、前記プレナ
ム室内にアルゴンの流れを分配する。デイフユー
ザ板３３０は、一様に焼結させた略々60％密度の
ステンレス鋼から形成するのが重要であり、本発
明の実施例では3.2mm（1/8インチ）の厚さ及び
96.75cm²（15平方インチ）の寸法を有し、かつブ
ラウンスイツク社（Brunswick）によつて、型
式番号FM1110で製造される“フエルトメタル
（Feltmetal）”として既知の材料から造られる。
デイフユーザ板３３０は、溶接室１０８の底部全
体を被覆し、かつ溶接室１０８から出る空気を最
少の乱れで“漂わせる”ガス層流を発生させる手
段となつている。より高い濃度のアルゴンは、溶
接室１０８の横断面領域全体にわたつて一様に分
配されて、溶接室１０８から空気を効果的に排除
し、それによつて、不活性ガス、例えばアルゴン
の雰囲気を高純度に確保することができる。水
10PPM、酸素7PPMのオーダーの純度の雰囲気
は、ジルカロイ材料の明らかに改善された溶接部
を形成する。種々の多孔質金属製品が、最も効果
的な材料を確認するために試みられた。厚くて、
高密度の材料、例えば、60％の密度を有する焼結
ステンレス鋼フアイバープレートによつて、改善
された結果が得られるということが確かめられ
た。さらに、デイフユーザ板３３０は、できるだ
け非拡散支持構造を少なくして、溶接室１０８の
実質上底部全体をカバーすることが重要である。
拡散面積は、室の底面積との関係で減少すると
き、空気及び水分に関して溶接室１０８をパージ
するために必要な時間及びアルゴン量は、増加す
る。例えば、底面のほんの1/4をカバーするデイ
フユーザ板３３０は、管その他の噴出口を通して
溶接室１０８内にガス流を単に向けるのと同様の
効果しかない。第１５図に示すように、デイフユ
ーザ板３３０は、側壁３２７、前壁及び後壁３２
９に効果的にシールされていて、プレナム室内に
流れるアルゴンがデイフユーザ板３３０を通つて
拡散させられるようにしており、単に、デイフユ
ーザ板３３０をバイパスして側壁、前壁及び後壁
に沿つて上に流れるようにするものではない。デ
イフユーザ板３３０の周辺を支持する例示の構造
は、比較的に多いガス流量で導入されたアルゴン
がデイフユーザ板３３０をゆがめないようにして
いる。底部カバー３２８及びデイフユーザ板３３
０によつて形成されたプレナム室の構造と共に一
対のマニホルド管３３６は、溶接室１０８両端間
のガス分布を一様にする。前述したように、シー
ル面３３３は、1.016mm以下の距離で、シールプ
レート１５６の下面に関して実質上一様な平行間
隔で、そして実施例では、0.762mmの間隔で配置
されていて、溶接室内への、そしてそこからの分
配を一様にする。溶接室１０８とシールプレート
１５６の間にシールを使用すると、それがＸ−Ｙ
位置決め装置２８８に対して不必要な抵抗を与え
る傾向があり、そのため溶接部の形成速度が遅く
なる点で、使用を回避した。後に詳細に説明する
ように、溶接室１０８内への、そしてそこからの
ガス流は、他の汚染ガスが溶接室１０８内に流れ
るのを妨げる。溶接室１０８内への不活性ガスの
流れを一様に維持する結果として、溶接室１０８
内の溶接雰囲気の純度が保証される。前述のよう
に、燃料棒格子１６が過熱した大流量の水を受け
て、どんな溶接部も急速に汚染し、格子１６の構
造的劣化及び燃料棒１８の破壊になる原子炉の悪
環境にさらされるときでさえ、溶接部汚染は、燃
料棒格子１６の構造的健全性を保証するのに十分
な程度まで防止される。

溶接室１０８は、燃料棒格子１６を不活性雰囲
気内で該格子のレーザ溶接をするために取り付け
る回転自在のジグ又は取付装置２４２を収容し回
転可能に支持する。第１４図に示すように、取付
装置２４２は、第１のシヤフト５１０及び第２の
取付シヤフト３６８を含んでいる。第１のシヤフ
ト５１０は、溶接室１０８の側壁３２７ｂの開口
３４３内に、開口カバー３４２に取り付けられた
軸受３４６によつて回転可能に受け入れられる。
給送装置カバー３４８は、軸受３４６をカバーす
ると共に、アルゴンが可撓性ホース４９０によつ
て取付装置２４２に導入されるアルゴン入口５０
０を支持しかつシールするために、回転自在の取
付装置２４２に取り付けられている。第２の取付
シヤフト３６８は、側壁３２７ａに取着した軸受
ハウジング３４４内に取り付けられるように、軸
受３５６内に装着されていいる（第１５図参照）。
次に、シヤフト１６８は位置決めホイール３５８
に固着され、該ホイールは、レーザ光線１７８に
関する溶接室１０８内の回転自在の取付装置２４
２の位置を選択的に回転させ、かつ方向を固定さ
せるために、制御可能に回転させられる。位置決
め機構３７０は、位置決めホイール３５８の位
置、従つて回転自在の取付装置２４２の角度位置
を確実にロツクするため、かつ位置決めホイール
３５８を解放して、後述のように、Ｂ軸回転駆動
装置２３８によつて該ホイールを回転させるた
め、側壁３２７ａに取着されたハウジング３７２
に取り付けられている。位置決め機構３７０は、
位置決めホイール３５８をその位置に確実に位置
決めしかつロツクするために開口３７９の１つに
ばね３７６によつて押し込まれる位置決めピン３
７８を含んでいる。位置決め機構３７０はまた、
ピン３７８を軸方向に案内するため該ピン３７８
に取着されかつハウジング３７２内に配置された
位置シヤフト３７４と、Ｂ軸回転駆動装置２３８
によつて回転させるため、ばね３７６を押し下げ
て位置決めホイール３５８を解放するように係合
可能な解放ブラケツト３８０とを含んでいる。

第１４，１６，１７，１８図に示すように、回
転自在の取付装置２４２が備えるフレーム５０２
は、該フレーム５０２の両側で互いに関し整列し
たシヤフト５１０及び３６８の間に配置されてい
る。一対の支柱が、フレーム５０２の相対する側
の間で相互に平行に伸びて開口５０５を形成し、
この開口５０５を通るアルゴンの層流が、最上方
の支持面５４０に支持される燃料棒格子１６に向
けられる。燃料棒格子１６は、溶接ジグ５４２内
に保持され、該溶接ジグは、一対の位置決めピン
５２４によつて回転自在の取付装置２４２にロツ
クされる。溶接ジグ５４２は第１５図に仮想影線
で示され、特開昭59−65294号公報に記載されて
いる。アルゴンは、溶接室１０８の最下部にある
第１のアルゴン入口３３８を通つて溶接室１０８
に流入し、また第２のアルゴン入口（別の入口ポ
ート）５００を通つて横方向導管５１２に向けら
れ、そこから、一対の軸方向導管５１４を通つ
て、支柱５０４内の出口５０６を経由し放出さ
れ、溶接室１０８内に流入する。第２のデイフユ
ーザ板５２０は開口５０５をカバーするために保
持フレーム５１８により回動自在な取付装置２４
２に取着、固定されており、該フレーム５１８
は、取付装置２４２に形成された凹所５１６内に
第２のデイフユーザ板５２０を保持するべくねじ
によつて取り付けられている。従つて、加工片を
通して、特に燃料棒格子１６の内側格子ストラツ
プ２０及び外側格子ストラツプ２２を通して不活
性ガスのアルゴンの更なる流れを与え、それによ
つて、雰囲気純度と、その純度で形成されるレー
ザ溶接部の健全性とを保証する手段が提供され
る。

位置決めピン５２４は、第１７，１９図に示す
ようにロツクヘツド５２６を備えており、その下
縁が、回転可能の取付装置２４２の支持面５４０
上の適所に溶接ジグ５４２をロツクする。ロツク
ヘツド５２６は、一端で装着部材５３０で固定さ
れた片持ちばり部材５２８によつてその他端に旋
回可能に、可撓的に装着されている。装着部材５
３０は、そのカラー５３２が凹所５３６内に固定
的に嵌合しその中にねじ５３８によつて保持され
る様に、開口５３４内に配置されている。この様
にして、溶接ジグ５４２によつて支持される燃料
棒格子１６は支持面５４０上に徐々に下げること
ができ、そのため、溶接ジグ５４２内の開口は、
位置決めピン５２４のロツクヘツド５２６と整列
して、それによつて受け入れられ、そしてばねで
押されている該ピン５２４は、この開口を通るよ
うに偏向され、その後、ロツクヘツド５２６は、
それらの片持ちばり部材５２８によつて支持ロツ
ク位置に押入される。

第１４図に示すように、溶接室１０８は、その
雰囲気内の水分含有量をPPMによつて指示する
ための水分センサー４１０を含んでいる。さら
に、シールド管２１６が溶接室１０８の後壁３２
９ｂにシールドブラケツト４１４によつて取り付
けられている。また、溶接室１０８が第６図に点
線で示すように第２の休止位置に配置されたとき
に、及びレンズ支持装置２００がシールド管２１
６と軸方向に整列して配置されたときに、レーザ
光線１７８に整列して熱電対列２１８を取着する
ため、メータブラケツト４１２も後壁３２９ｂ上
に配置されている。前述したように、レーザ装置
１０２は、精確なレーザエネルギー量をレーザ光
線１７８によつて燃料棒格子１６に与えることを
確実にするために周期的に較正される。さらに、
第１５図に示すように、シールプレート１５６
は、溶接室１０８が前部及び後部位置設定装置２
８４及び２８６によつてその第１の溶接位置に配
置されてロツクされたとき、加工片、例えば格子
１６に整列して配置される開口４２６を含んでい
る。レーザ合焦レンズ装置２０４が回転可能の取
付装置２４２に取着された加工片に整列したと
き、Ｚ軸レーザ装置は、第６及び１６図に示すよ
うに、Ｚ軸に沿つて下方にレーザ合焦レンズ装置
２０４を動かすように作動され、それによつて、
レーザ合焦レンズ装置２０４、特にそのレンズ２
０２は、加工片上にレーザ光線の焦点を合わせる
ように位置決めされる。その位置で、レーザ合焦
レンズ装置２０４は、開口４２６まわりに同心的
に配置されたシールドリング４２０内で軸方向に
整列される。さらに、シールドキヤツプ４２２が
シールドリング４２０上に取り付けられており、
そして該シールドキヤツプは、レーザ合焦レンズ
装置２０４よりも少し大きな寸法の開口４２４を
形成するように内方に延びたフランジを含み、溶
接室１０８内に向けて放射されたレーザ光線に操
作者がさらされるのを妨げている。

第７及び８図に示すように、伸縮可能のベロー
ズ４５６は、ベローズアダプタ４６４によつてレ
ンズ支持管２００の最上部に、そして保護ハウジ
ング４６１に結合されている。Ｚ軸レーザ装置２
２２はＺ軸テーブル４５８を含み、その上に、レ
ーザ合焦レンズ装置２０４がレンズ装着装置４６
０によつて取り付けられ、そしてレーザ合焦レン
ズ装置は、第７図に示すようにＺ軸駆動モータ４
７０によつて位置を変えられるよう選択的に駆動
される。Ｘ及びＹ軸駆動モータ２９４及び２９６
と同様に、Ｚ軸駆動モータ４７０は、Ｚ軸テーブ
ル４５８の正確な位置と共にその移動速度を示す
出力信号を発生するためにリゾルバ及びタコメー
タを含んでいる。Ｚ軸テーブル４５８は垂直位置
に取り付けられ、それによつて、一対のばね付勢
リール４６６と平衡する力をＺ軸駆動モータ４７
０に加える。ばね付勢リール４６６は、そのまわ
りに配設されると共にねじ４６８のような適当な
固着手段によつてＺ軸テーブル４５８に固定され
たケーブル４７２によつてそれぞれ結合されてい
る。Ｚ軸テーブル４５８は、本発明の実施例にお
いては、デザイン・コンポーネンツ（Design
Components），Inc.によつて、型式番号SA100で
製造されるようなテーブル形態をとることができ
る。Ｚ軸駆動モータ４７０とＺ軸テーブル４５８
の間の結合は、シヤアウム・マニユフアクチヤリ
ング、Inc.によつて、型式名“ヘリーカル”
（Helical）No.3477−16−８及び5085−８−８で製
造された要素形態を例えばとることができる。Ｚ
軸駆動モータ４７０は例えばコントロール・シス
テムズ・リサーチ，Inc.によつて、型式番号
SM706RHで製造されるようなDCサーボコント
ローラーの形態をとることができる。

アルゴン供給装置４７３が、適当な不活性ガ
ス、例えばアルゴンの流れを溶接室１０８及びレ
ーザ合焦レンズ装置２０４に、選択された可変の
割合で供給するため第１９図に示されている。内
側格子ストラツプ２０及び外側格子ストラツプ２
２を形成するジルカロイのような揮発性材料のレ
ーザ溶接は、ジルカロイの酸素、窒素及び水に対
する高い反応性により不活性雰囲気中で行なわな
ければならない。損傷もなく原子炉の悪環境に耐
える所望の高品質の溶接部を形成するためには、
加工片の直接的な溶接領域のまわりに不活性ガス
流を与えても、酸素及び水に対して適切にシール
ドしないということが溶接テストから分かつた。
第１９図に示すアルゴン供給装置４７３は、第１
４図により完全に示すような溶接室１０８を包含
している。アルゴン供給装置４７３はアルゴン供
給タンク４７４を備え、該タンクは、アルゴン供
給装置４７３からアルゴン供給タンク４７４を分
離する流量弁４７６に結合されている。この弁４
７６は、アルゴン供給装置全体を停止する必要が
あるときを除いて、全開に保持される。アルゴン
はタンク４７４から弁４７６を通つて圧力調整器
４７８に流れ、該調整器が、最大レベル、例えば
50psiを越えないようにアルゴン供給装置におけ
る圧力を確立する。溶接室１０８ａ及び１０８ｂ
のそれぞれ並びにレーザ合焦レンズ装置２０４へ
のアルゴンの流れは、格子１６が溶接室内に装荷
されているか、溶接室１０８がパージされている
か、又は溶接動作中であるかどうかに依存して、
複数の異なる割合で制御するようになつている。
例えば、溶接室１０８のパージは、比較的大流量
の不活性ガスを必要とし、かつその時、圧力は最
大レベルを越えるべきではない。このため、逃が
し弁４８２がマニホルド管４８０に結合されてい
て、ガス流を受けとめ、それを複数の流量コント
ローラ４８４，４８６及び４８８に分配する。流
量コントローラ４８４，４８６及び４８８はそれ
ぞれ、溶接室１０８に、回転可能の取付装置２４
２に、そしてレーザ合焦レンズ装置２０４に結合
されている。特に、制御されたガス流量は、流量
コントローラ４８４から可撓性ホース４９０を経
てアルゴン入口３３８に供給され、それによつて
アルゴンは第１５図に示すようにマニホルド管３
３６のそれぞれに向けられる。同様に、流量コン
トローラ４８６からのガス流は、第１５及び１８
図に示すように、可撓性ホース４９０を通つてア
ルゴン入口５００に向けられ、それによつて、ア
ルゴンは、回転可能の取付装置２４２の出口５０
６を通つて放出されるように導管５１２及び５１
４を経て流される。可撓性ホース４９０は、溶接
室１０８が摺動テーブル２６２によつてキヤビネ
ツト１０４の内外に動かされるので、その移動を
可能にするため備えられている。ガス流は、流量
コントローラ４８８から可撓性ホース４９０を経
てレーザ合焦レンズ装置２０４に、特にアルゴン
入口４４８に導かれ、それによつて、アルゴンは
導管４５０及び複数の噴出口４５２を経て、レー
ザ合焦レンズ２０２のすぐ下のスペース内に向け
ることができる。このアルゴン流は、溶接室１０
８内のレーザ溶接によつて生じた極微小酸化物が
レンズ２０２を汚染するのを防いでいる。

水分（H₂O）センサー４１０が溶接室１０８
内に配置され、水分モニター４９２と結合されて
いる。操作者及びコンピユータ数値制御部
（CNC）１２６は、パージ及び溶接作業中に溶接
室１０８内の水分レベルを検査し、もし水分含有
量が規定レベル、例えば10PPMよりも大きいな
らば、レーザ溶接を止めることができる。さら
に、酸素プローブ４９６が、溶接室１０８の上部
フランジ３３１とシールプレート１５６の間の周
辺開口を通つて導出されるアルゴンをサンプリン
グするために、シールプレート１５６内に配置さ
れている。酸素プローブ４９６の出力はまた、溶
接室１０８内の空気の窒素含有量の指示を与える
機能も有する。溶接室１０８内の雰囲気の監視
は、溶接室１０８がその第１の溶接位置に配置さ
れるときに始める。各酸素プローブ又はモニター
４９６は、較正ガス入口を含み、そのため酸素プ
ローブ４９６への直接のガス流がある。酸素プロ
ーブ４９６の出力は酸素分析装置４９４に結合さ
れ、該分析装置の出力は、モニター計４９８にお
いてPPMで表示することができる。CNC１２６
は、後述のようにプログラムして、酸素レベルが
プログララム値、例えば7PPM以下まで、一連の
溶接が開始されないようにすることができる。溶
接中、酸素のサンプリングは、溶接くずによる酸
素プローブ４９６の汚染を防ぐために自動的に停
止される。

アルゴン供給装置４７３は、実質上一定の流量
で不活性ガス、例えばアルゴンの流れを、溶接室
１０８内に供給して、その中の雰囲気を実質上純
粋に、すなわち、前述したような酸素及び水汚染
の限界以下に維持する。流量は、レーザ溶接装置
１００、特にその溶接室１０８がその装荷及び取
おろしサイクルにあるか、パージサイクルにある
か、又は溶接サイクルにあるかに依存している。
後述のように、溶接室１０８と関連したCNC１
２６は直接、コントローラ４８４，４８６及び４
８８の流量を、複数の流量のどれか一つに制御す
る。特に、各流量コントローラに対して４つのポ
テンシヨメータがある。CNC１２６は選択され
たポテンシヨメータを作動して、装荷及び取おろ
し、パージ、及び溶接サイクルのそれぞれに必要
なガス流量を供給する。プログラム流量を変える
には、CNC１２６がポテンシヨメータをアドレ
スし、その後操作者が希望の流量を供給するよう
に該ポテンシヨメータを調整することができる。
この流量は、コントローラの適当なデイジタルデ
イスプレイ上に現われるであろう。流量コントロ
ーラは標準のリツトル／分（SLPM）で較正され
ている。

格子１６を装荷し、及び取おろすために溶接室
１０８を開くとき、溶接室１０８は、シールプレ
ート１５６をドアのように開に揺動させるよりも
むしろ、シールプレート１５６に関して摺動テー
ブル２６２上で摺動するべきである。この摺動技
術は、空気／アルゴンの乱れを軽減し、かつ溶接
室１０８内のアルゴンと空気を混合する傾向のあ
る空気流を可及的に少なくする。装荷／取おろし
サイクル中、アルゴン流は、アルゴン雰囲気をで
きるだけ純粋に、典型的には、毎時2.75m³
（30CFH）のオーダーに維持するように少量に設
定される。装荷／取おろしサイクル中の大流量
は、溶接室１０８内に空気を引き込む乱流を生じ
させるであろう。格子１６の装荷／取おろしは、
特開昭59−56995号公報に記載されたような機械
的把持装置によつて行なわれる。もしこのような
把持装置を使用しなければ、操作者は彼の手で溶
接室１０８に対し作業しなければならないので、
空気／アルゴンの混合が増え、望ましくない余分
の水分がアルゴン雰囲気に入る。

溶接サイクルの直前、及び溶接室１０８がその
第１の溶接位置に、すなわちシールプレート１５
６の直下に戻つた後、流量コントローラ４８４及
び４８６は、毎時36.7m³（400CFH）のオーダー
の不活性ガスの比較的大流量を得るためにそれら
のCNC１２６によつて制御され、それによつて
第１６図に示すように35.56×40.64×40.64cm（14
×16×16インチ）の略々正方形の寸法を有する溶
接室１０８は、酸素レベルを約１分で10PPM以
下に下げるようにパージされる。

パージサイクルが完了した後、レーザ溶接装置
１００、特にそのCNC１２６はレーザ溶接サイ
クルの開始準備をする。このサイクルの間、流量
コントローラ４８４及び４８６によつて制御され
るようなかなり少ないガス流量が溶接室１０８内
に導入されている。また、酸素プローブ４９６の
ための溶接ガスサンプリングポンプは、溶接くず
による汚染を防ぐために自動的に停止される。毎
時2.75m³のオーダーの比較的に少ない流量が、溶
接室雰囲気を前述した純度レベル以下に維持する
ために十分であることがわかつた。第１４及び１
５図に示すように、アルゴンガスは、マニホルド
管３３６によつて導かれ、デイフユーザ板３３０
を通つて流れて、空気を溶接室１０８外に“浮
動”させるガス層流を発生させる。高濃度のアル
ゴン及び実質上一定のその流量は、溶接室１０８
から効果的に空気を排除する。デイフユーザ板３
３０は、略々60％の板密度及び3.175mmの厚さの
焼結ステンレス鋼フアイバから造られる。さら
に、デイフユーザ板３３０は、できるだけ非拡散
支持構造を少なくして、溶接室１０８の底部断面
全体を実質上カバーする。拡散面積が溶接室１０
８の断面積に関して減少すると、空気について溶
接室１０８をパージするために必要な時間及びア
ルゴン量は増加するので、格子１６を高速で、高
生産しなければならないとき、これは重要な考慮
事項である。さらに、デイフユーザ板３３０は、
流入アルゴンがデイフユーザ板３３０を通つて拡
散させられ、単にデイフユーザ板３３０をバイパ
スして、壁３２７及び３２９に沿つて上に流れな
いように、溶接室の側面に適切にシールされなけ
ればならない。固定ストリツプ３３４がデイフユ
ーザ板３３０の上部周面まわりに配置されてい
て、デイフユーザ板３３０をそらせる傾向のある
大ガス流量のもとでも、それがそらされるのを防
いでいる。対のマニホルド管３３６の形態をした
多数のガス入口は、溶接室１０８内へのガス分配
を改善する。

同様にして、第１５図に示すレーザ合焦レンズ
装置２０４は、キヤツプ４２２に関してぴつたり
シールする必要はない。その間の隙間は、大流量
のアルゴンが空気について溶接室１０８をパージ
するために使用されるとき、溶接室１０８から出
るアルゴンガスのための開口を形成する。全ての
ガスは互いに拡散し合うので、一定のガス流は、
純粋雰囲気を維持するために溶接およびパージサ
イクル中に特に必要である。小さな隙間は好まし
くは、キヤツプ４２２とレーザ合焦レンズ装置２
０４の間と共に、溶接室１０８とシールプレート
１５６の間で必要であるけれども、溶接室１０８
の残りは、漏洩があつてはならない。アルゴンは
空気より重く、そして溶接室１０８内の漏洩個所
から流れ出す傾向があるけれども空気もまた、同
じ穴を通つて溶接室１０８内に吸引され、従つて
溶接室１０８の雰囲気を汚染することがある。

第２０Ａ、第２０Ｂ図には、コンピユータ数値
制御装置、特に左側のコンピユータ数値制御部１
２６ａ（CNC）と、図に単一のブロツクにより示
した別のコンピユータ数値制御部１２６ｂ
（CNC）へのその接続が、機能的なブロツク線図
により示されている。尚、別のコンピユータ数値
制御部１２６ｂは、第２０Ａ，２０Ｂ図に示すよ
うに、コンピユータ数値制御部１２６ａと同一の
要素から成立つている。コンピユータ数値制御部
１２６ａは、中央処理記憶装置（CPU）５６０
を備えている。本発明の図示した実施例によれ
ば、コンピユータ数値制御部１２６、特にその中
央処理記憶装置５６０は、本出願人が型式番号
2560号の下に製造してているコンピユータと同じ
ものとしてよい。中央処理記憶装置５６０は、
64Kのコアメモリを有し、その装置形態及びプロ
グラミングについて機械加工制御に特に適合して
いる。尚、標準型の2560号CNCは、全システム
の動作を監視するための監視プログラムとしての
性質の動作をする、ここに主タスクループシステ
ム又はオペレーテイングプログラムと称される基
本監視ソフトウエアを含んでいる。2560号CNC
において確立されたデータ構造において、コード
組即ちＳ，Ｔ及びＭコードは、2560号CNCを容
易に適合させ得る特別のオペレーシヨンないしは
個別化オペレーシヨンを行うために用いられる。
特にここにアプリケーシヨンサブルーチンと称さ
れるサブルーチンを呼出し又は要求するＭ，Ｓ，
Ｔの各コードによつて、パートプログラムがプロ
グラミングされ、そのプログラムによつて、アル
ゴンの流量及び特別の或る溶接モードの選択の制
御を含む選択された機能が実行される。パートプ
ログラムは、被加工片にＸ軸駆動モータ２９４と
Ｙ軸駆動モータ２９６によつて、またレーザ合焦
レンズ装置２０４にＺ軸駆動モータ５７０によつ
てそれぞれ与えられる運動を制御するＸ，Ｙ及び
Ｚの各コードによつてもプログラミングされてい
る。特にＸ，Ｙの各コードは燃料棒格子１６であ
る被加工片を溶接ステツプの間において移動させ
る移動量及び目標を指定する。同様にＺコード
は、レーザ合焦レンズ装置２０４に与えるべき移
動量を制御し、それによつてレーザ光線１７８を
燃料棒格子１６上に合焦させる。特にＺコードは
切欠き溶接部４０の形成に必要である。この場
合、回動自在な取付装置又はジグ２４２は、レー
ザ光線１７８と直角になるその通常の表面から離
れるように回動するので、レーザ合焦レンズ装置
２０４の再合焦が必要になるものである。更に中
央処理記憶装置５６０のメモリは、パートプログ
ラム記憶領域と呼ばれる特別の記憶領域を有し、
この記憶領域は、オペレーテイングシステムプロ
グラムによつて実行されるようにパートプログラ
ムを格納するために用いられる。パートプログラ
ムは後述するように、制御された不活性ガスの雰
囲気中においての溶接プロセスの各ステツプを基
本的に指定し、より特定的には、Ｍ，Ｓ，Ｔの各
コードによりプログラミングされることにより、
溶接モードとアルゴン流量とが有効に制御され
る。パートプログラム記憶領域は、第２２Ａ，２
２Ｂ図について後述するパートプログラムを格納
している。パートプログラムはインターフエース
５９０を経て磁気テープ駆動装置５８６により中
央処理記憶装置５６０に入力される。本発明の一
実施例によれば、磁気テープ駆動装置５８６は、
カンテツクス社により型式番号220号の下に製造
されている駆動装置とすることができる。別の方
法として、パートプログラムを紙テープ上に記憶
させ、紙テープリーダー５８４によりマイクロプ
ロセツサーのインターフエース５８８を介し入力
してもよい。紙テープリーダー５８４は一例とし
てデシテツクス社製のリーダーとすることができ
る。マイクロプロセツサーのインターフエース５
８８はデータメツセージを陰極線管１３３
（CRT）上にデイスプレイすることも可能にす
る。また操作者がインターフエース５８８を介し
文字・数字けん盤１３１上において中央処理記憶
装置５６０のメモリに種々のデータを入力するこ
ともできる。文字・数字けん盤１３１及びBRT
１３３は第４図に示すようにコンピユータハウジ
ング１２９ａ及び１２９ｂに設ける。

中央処理記憶装置５６０は、第２０Ａ，２０Ｂ
図に示すように、Ｘ軸駆動モータ２９４、Ｙ軸駆
動モータ２９６及びＺ軸駆動モータ４７０にそれ
ぞれ組合された閉ループ軸駆動制御盤５６６，５
６８，５７０に組合されている。尚、各々の駆動
モータ２９４，２９６，４７０は、その回転速度
及び走行距離を表示することにより、対応する
Ｘ，Ｙ，Ｚの各テーブル２９０，２９２，４５８
の運動の非常に正確な制御を与えるように、タコ
メーター及びリゾルバーに組合されている。また
制御盤５６６から導出された制御出力信号は、サ
ーボ増幅器５６７に供給され、モータ速度を表わ
す信号と比較され、Ｙ軸駆動モータ２９４を作動
させる出力信号を送出する。モータ２９４，２９
６，４７０は、概略的に図示したように、対応す
るＸ，Ｙ，Ｚの各テーブル２９０，２９２，４５
８を駆動するための親ねじ２９５，２９７，４７
１に組合されている。１組のリミツトスイツチ５
７２，５７２ａ〜５７２ｃは、親ねじ２９５の位
置従つてその位置決めテーブル２９０の位置を検
出して入出力インターフエース５６２を介し中央
処理記憶装置５６０に信号を送出するように、親
ねじ２９５に組合されている。特にリミツトスイ
ツチ５７２ａ，５７２ｃは、Ｘ軸位置決めテーブ
ル２９０がその最前方及び最後方の極限行程位置
にあることを示す出力信号を送出し、リミツトス
イツチ５７２ｂは、Ｘ軸位置決めテーブル２９０
がレーザ光線１７８に関する基準位置になる位置
即ちホーム位置にあることを指示する。同様の１
組のリミツトスイツチ５７６，５７６ａ〜５７６
ｃは、Ｚ軸駆動テーブル４５８を駆動する親ねじ
４７１に組合されている。１組のリミツトスイツ
チ５７４ａ，５７４ｂ，５７４ｃは、Ｙ軸テーブ
ル２９２を駆動する親ねじ２９７に組合されてお
り、第４のリミツトスイツチ５７４ｄは、Ｙ軸位
置決めテーブル２９２がそのセンター位置即ち溶
接室１０８をそのキヤビネツトから取外し得る位
置におかれた時を検出するために親ねじ２９７に
組合されている。

第２０Ａ図と第２０Ｂ図に示すように、１組の
周辺装置が、インターフエース５６２，５６４を
光学的に遮断することにより、中央処理記憶装置
５６０により制御され、これに組合されている。
特に別のコンピユータ数値制御部１２６ｂは、数
値制御部リンク５５８及びインターフエース５６
２を介して中央処理記憶装置５６０と１組の初期
接続手順信号を交換し、それにより各々の数値制
御部１２６ａ，１２６ｂは時分割形態で光線切換
用のミラー１７２の制御を要求し取得する。特開
昭59−156595号公報に記載されているように、数
値制御部１２６ａ，１２６ｂは、レーザ光線１７
８をその溶接室１０８中に向けるように光線切換
用のミラー１７２の制御を要求し、後にその制御
を行うことができる。数値制御部１２６ａは使用
後にレーザリリース信号を発生し、別の数値制御
部１２６ｂはこの信号によりそれ自身が使用する
べくレーザを要求し且つ後にそれをロツクする。

本発明の一実施例によれば、レーザ装置１０２
は、レイセオン社が型式番号SS500の下に製造し
ているレーザ装置としてもよく、第４図に示すレ
ーザ電源１２０と、インターフエース５６２によ
り中央処理記憶装置５６０に結合されたレーザ制
御装置５９２とを備えている。レーザ制御装置５
９２は、第２０Ｂ図に示すように、レーザ溶接機
デイスプレイパネル１３２に結合されている。レ
ーザ溶接機デイスプレイパネル１３２は、第４図
に示されるように、レーザ電源１２０に取り付け
られ、かつ第２１Ａ図にも詳細に示されている。
レーザ溶接機デイスプレイパネル１３２は、ラン
プ列及び押しボタン列を含み、これらによつて、
レーザ装置１０２及びその制御装置５９２の状態
を制御しかつ表示する。レーザロツド１７０を励
起してレーザ光線１７７を発射する前に、レーザ
トリガーをオンにして作動可能化しなければなら
ない。照明押しボタン６００は、レーザ電源１２
０がその準備モードにあるという条件で、レーザ
電源１２０からパネル形成回路に高電圧を印加す
るように作動する。レーザ電源が高電圧を供給す
るとき、“レーザ高電圧オン”押しボタン６００
は照明される。“シヤツター開”ランプ６０２は、
ダンプシヤツター１９０がその開位置にありかつ
BRH安全シヤツター２１２がその開位置にある
とき照明され、それによつて、レーザ光線１７７
は溶接室１０８の１つに向けられ、そしてTVカ
メラ２０６は燃料棒格子１６の映像を見ることが
可能になる。“レーザ励起”ランプ６０４は、レ
ーザロツド１７０がレーザ発射動作をするとき、
すなわちその励起ランプ１８６がトリガーされ、
共振空間内のシヤツター１８８は開かれ、そして
そのCNC１２６はレーザ１０２の制御を得たと
き、照明される。光線切換えミラー１７２が右側
溶接室１０８ａ内にレーザ光線を向ける位置に配
置されたとき“ビーム・スイツチ・イン”位置ラ
ンプ６０８が照明されるのに対して、光線切換え
ミラー１７２がその別の位置にあり、それによつ
て、レーザ光線１７７が他方の左側溶接室１０８
ｂ内に向けられるとき、“ビーム・スイツチ・ア
ウト”位置ランプ６１２が照明される。“ガス・
オン”ランプ６１０は、特別のアルゴンガス流量
がそのCNC１２６によつて選択されたとき照明
される。“ホーム・ミラー”押しボタン６１４は、
そのホーム位置すなわち基準位置に光線切換えミ
ラー１７２を向けるように押される。“トリガ
ー・オン”ランプ６１６は、レーザ高電圧がオン
にされたという条件で、レーザランプトリガー回
路を作動可能化にするよう押される。“レーザ高
電圧オフ”押しボタン６１８は、レーザ電源１２
０から高電圧出力を除くために押される。メータ
ー４９８及び４９２は、溶接室１０８の酸素含有
量及び水含有量を連続的に表示するデイジタルメ
ーターである。

中央制御記憶装置５６０は、第２０Ａ，２０Ｂ
図に示すように、光学的に遮断されたインターフ
エース５６２を介して制御信号を供給し、レーザ
制御装置５９２を作動させる。特にインターフエ
ース出力信号は、レーザ制御装置５９２に供給さ
れてレーザランプのトリガーを可動化し、共振空
間内のシヤツター１８８及び安全シヤツター２１
２を開放位置とし、溶接プロセスを開始させ、
M51〜M54コードのうちの１つに依存して特別の
レーザ溶接モードを選択し、Ｔコードから導出さ
れたパルス周波数（繰返し速さ：REP RATE）
を設定し、Ｓコードから導出された出力レベルを
設定し、パルス幅を設定し、光線切換用の可動ミ
ラー１７２を位置決めする。光学的に遮断された
インターフエース５６２を介して中央処理記憶装
置５６０に供給されるべき、レーザ状態並びに溶
接部の完成を表わす信号がレーザ制御装置５９２
によつて発生する。緊急時には緊急停止信号の発
生によつてレーザ装置１０２の作動特にレーザ制
御装置５９２の作動を停止させることができる。

さらに、第７図に示すようにドア開閉機構２３
４を制御して、キヤビネツト１０４のドア１１４
を開閉するために、CPU５６０によつて信号が
発生し、これが、光学的に遮断したインターフエ
ース５６２によつて伝達される。溶接室１０８を
ロツクし、かつアンロツクするために信号が印加
され、該信号は特に、第９図に示すように、前部
及び後部位置設定装置２８４及び２８６のそれぞ
れに印加される。リミツトスイツチ組５７２，５
７４，５７６から得られる出力信号は、インター
フエース５６２に印加される。信号はまたレーザ
水冷装置５２０に印加される。レーザフラツシユ
又は励起ランプ１８６、ミラー１８２及び１８４
によつて画定される共振空間は、所望の圧力及び
流量の清浄、純粋且つ温度調整された水を供給す
る閉ループ水冷装置によつて冷却される。図示さ
れていないけれども、レーザ水冷装置は、ポン
プ、水−水熱交換器、リゾルバ、純水装置、フイ
ルター、及び温度調整器を含むことが当業者には
良く理解できよう。レーザロツド１７０及び光線
吸収器１９４からの熱は、水に放散され、この装
置から除外される。さらに、制御信号は、レーザ
合焦レンズ装置２０４のランプ４２８に印加され
て、燃料棒格子１６を照明し、それによつて、Ｘ
−Ｙ位置決め装置２８８は、Ｘ又はＹ軸のいずれ
かに沿つて調整され、燃料棒格子１６の出発点を
レーザ光線１７８に関して整列させることができ
る。

溶接室雰囲気内の酸素及び水素をPPMで示す
アナログ信号を発生するために、溶接室１０８に
関して配置される酸素プローブ４９６及び水分セ
ンサー４１０から入力が供給される。同様にし
て、シールド管２１６と共に配置される熱電対列
２１８は、そこに向けられたレーザ光線１７８の
出力を示すアナログ信号を発生する。プローブ４
９６、センサー４１０及び熱電対列２１８の各々
の出力は、対応するデイジタル電圧計５７８，５
８０及び５８２に印加され、該電圧計が、入力ア
ナログ信号を、光学的に遮断したインターフエー
ス５６４を経てCPU５６０に印加されるべき対
応のデイジタル信号に変換する。インターフエー
ス５６４は、デイジタル電圧計５７８，５８０，
５８２のそれぞれに適切なメーター選択信号を供
給して、インターフエイス５６４を経てCPU５
６０に、一度に１つのデイジタル信号のみを選択
的に印加する。レーザ溶接装置１００の動作に依
存して、CPU５６０は、光学的に遮断したイン
ターフエース５６４を経て、流量コントローラ４
８８，４８４，４８６のそれぞれに信号を印加し
て、レーザ合焦レンズ装置２０４、回転可能の取
付装置２４２及び溶接室１０８へのアルゴン流量
を制御する。同様にＢ軸モータ３８８に信号が印
加され、それによつて、位置決めホイール３５８
及び回転可能の取付装置２４２は回転することが
できる。前述のように、位置決めホイール３５８
の角度位置は、複数の近接スイツチ４０２ａ〜ｅ
によつて検知されて、インターフエース５６４に
よつてCPU５６０に印加される二進信号を発生
する。

第２１Ｂ図を参照すると、第２０Ａ図について
記載したように光学的に遮断したインターフエー
ス５６４を経てCPU５６０に入力を供給するた
め、第４図に示すコンピユータハウジング１２９
に取り付けられる機械機能パネル（MFP）１３
０が示されている。機械機能パネル１３０の押し
ボタン及び選択スイツチによつて実施されるよう
な種々の制御機能について説明をする。“緊急停
止”押しボタン６８０は、CNC１２６をオフに
する緊急状況において操作者によつて作動され
る。押されると、CPU５６０から得られる全て
のデイジタル出力が消勢され、そして、アルゴン
供給装置４７３、レーザ装置１０２、Ｘ及びＹ軸
駆動モータ２９４及び２９６、Ｚ軸駆動モータ４
７０のような全ての補助装置が停止される。“制
御オン”押しボタン６６８は、CNC１２６をオ
ン状態にするために作動され、それによつて、電
力が種々のロジツク要素に印加され、かつ種々の
データレジスターはクリアされる。押しボタン６
６８を押して保持すると、機械機能パネル１３０
の多数の押しボタンを後面より点灯するランプが
付勢され、その適当なテストをする。“クリア”
押しボタン６５６は、CNC１２６をクリアする
ために、特に、CPU５６０の記憶されたプログ
ラムアクテイブバツフア内に記憶される全てのア
クテイブ指令をクリアするために作動され、そし
てその選択された出力はリセツトされる。パート
プログラムの過程に設定されるＭ及びＧコード
は、初期状態にリセツトされる。種々のプログラ
ムの実行中に、押しボタン６５６は操作者からク
リア機能を要求するために照明される。“メツセ
ージ”押しボタン６３８は、CRT１３３上に表
示されるべき診断メツセージがあるということを
示すために、周期的に照明される。操作者によつ
て押されると、全てのアクテイブ診断メツセージ
はデイスプレイからクリアされ、かつ押しボタン
６３８を照明するランプは消勢される。“テスト
１”ランプ６３６は、溶接室１０８がその第２の
休止又は較正位置にあること、及び熱電対列２１
８に向けられた冷却水がすでにオンにされたこと
を示すために照明される。“サーボ・オン”押し
ボタン６６６は、AC電力をＸ及びＹ軸駆動モー
タ２９４及び２９６に、そしてＺ軸駆動モータ４
７０に印加するために操作者により作動され、そ
してこれらの駆動モータが作動されるとき照明さ
れる。“ピン・アウト”押しボタン６３４は、前
部及び後部位置設定装置２８４及び２８６を作動
させるために操作者によつて押され、かつ保持さ
れ、それによつて、位置決めピン３１６及び３１
９は、次の移動が可能なように摺動テーブル２６
２のピン止めを外すために取り除かれる。CNC
１２６は、この機能を可能にするためにその“手
動”モードでなければならない。“ピン・イン”
押しボタン６５２は、位置決めピン３１６及び３
１９が完全に引つ込められるとき、照明される。

操作者によつて押され保持されると、“ピン・
イン”押しボタン６５２は、前部及び後部位置設
定装置２８４及び２８６を作動して、それらの位
置決めピン３１６及び３１９を、摺動テーブル２
６２内の位置決め開口内に配置させる。同様に、
CNC１２６は、この機能を果たすためにその
“手動”モードになければならない。位置決めピ
ン３１６及び３１９がそれらの位置決め開口内に
完全に挿入されると、押しボタン６５２は照明さ
れる。“ドア開”押しボタン６３２は、ドア開閉
機構２３４を作動させるために、操作者によつて
押され、保持される。CNC１２６は、この機能
を実行させるために、その“手動”モードになけ
ればならない。ドア１１４がその全開位置に配置
されたとき、“ドア開”押しボタン６３２が照明
される。“ドア閉”押しボタン６５０は、ドア開
閉機構２３４を作動させて、ドア１１４を閉じる
ために押され保持される。CNC１２６は、この
機能を果たすために、その“手動”モードになけ
ればならない。キヤビネツトドア１１４がその全
閉位置に配置されるとき、“ドア閉”押しボタン
６５０は照明される。“室・アウト”押しボタン
６３０は、摺動駆動モータ２６６を作動させるた
めに操作者によつて押され保持され、それによつ
て摺動テーブル２６２及びその溶接室１０８はそ
の第２の休止位置に駆動される。摺動テーブル２
６２を駆動するために、CNC１２６はその“手
動”モードになければならず、レーザ合焦レンズ
装置２０４は、リミツトスイツチ５７６ｂによつ
て検知されるように完全に引つ込められなければ
ならず、そしてＹ位置決めテーブル２９２は、リ
ミツトスイツチ５７４ｄによつて検出されるよう
にその中心位置に配置されなければならない。摺
動テーブル２６２が、その第２の休止位置に配置
されたとき、“室・アウト”押しボタン６３０が
照明される。同様に、“ドア閉”押しボタン６５
０は、摺動駆動モータ２６６を逆方向に作動させ
て、摺動テーブル２６２を、その第１の溶接位置
に戻すために押され保持される。摺動テーブル２
６２を中に駆動するために、CNC１２６は“手
動”モードになければならず、レーザ合焦レンズ
装置２０４は完全に引つ込められ、ドア１１４は
開かれ、前部及び後部位置設定装置２８４及び２
８６は作動してそれらの位置決めピンを引つ込
め、そしてＹ位置決めテーブル２９２は中心に置
かれる。摺動テーブル２６２がその第１の溶接位
置にすでにあるとき“ドア閉”押しボタン６５０
は照明される。

“送り保持”押しボタン６６０は、“送り保持”
機能を設定するために最初に押され、それによつ
て、Ｘ，Ｙ及びＺ駆動モータ２９４，２９６及び
４７０のそれぞれが消勢される。その結果、Ｂ軸
まわりの回転可能の取付装置２４２の移動を除い
て、Ｘ又はＹ軸に沿つた溶接室１０８の移動及び
Ｚ軸に沿つたレーザ合焦レンズ装置２０４の移動
は、禁止される。“送り保持”押しボタン６６０
の２回目の押し下げで、“送り保持”機能は解放
され、それによつて、Ｘ及びＹ軸に沿つた溶接室
１０８の移動及びＺ軸に沿つたレーザ合焦レンズ
装置２０４の移動を可能にする。CNC１２６が
“自動単一サイクル又は手動”データ入力MDIモ
ードにあるとき、“サイクル起動”押しボタン６
５８は、パートプログラムデータの実行を開始す
るために操作者によつて作動される。CNC１２
６がパートプログラムデータを実行していると
き、“サイクル起動”押しボタン６５８が照明さ
れる。“手動”押しボタン６７８は、CNC１２６
をその“手動”動作モードにするために押され
る。その“手動”モードにあるとき、“手動”押
しボタン６７８は照明される。“MDI単一”押し
ボタン６７６は、CNC１２６を、手動データ入
力“MDI単一”動作モードにするために、操作
者によつて押される。“MDI単一”モードにある
とき、押しボタン６７６は照明される。“MDI単
一”モードは診断道具であり、かつこの機能に入
るとき、操作者はパートプログラムのステツプ
を、文字・数字けん盤１３１を経て、CPUメモ
リの指定領域すなわちバツフア内に入力させられ
る。“サイクル起動”押しボタン６５８を押した
とき、入力されたプログラムは読み出され、かつ
一度に一ステツプ実行される。“MDI連続”押し
ボタン６７４は、CNC１２６をそのMDI連続動
作モードにするために押される。“起動サイクル”
押しボタン６５８を押したとき、操作者の入力し
たプログラム全体が、その自動モードにあるかの
ように読み出される点を除いて、“MDI連続”モ
ードは、“MDI単一”モードと同じである。“単
一サイクル”押しボタン６７２は、CNC１２６
をその“単一サイクル”モードにするために操作
者によつて押され、かつそのモードにあるとき、
押しボタン６７２が照明される。“自動”押しボ
タン６７０は、CNC１２６をその“自動”動作
モードにするために押し下げられ、かつそのモー
ドにあるとき“自動”押しボタン６７０が照明さ
れる。

“％送り”選択スイツチ６８２は、Ｘ及びＹ軸
駆動モータ２９４及び２９６がＸ及びＹ位置決め
テーブル２９０及び２９２をそれぞれ駆動する駆
動送う速度の手動無効をするために12の位置を有
している。図示されるように、送り速度は、“％
送り”スイツチ６８２の位置に依存して10％から
120％まで10％の増分で可変である。“ジヨグ・モ
ード”選択スイツチ６８４は次の軸ジヨグ・モー
ド：高、低、1.000，0.1000，0.0100，0.0010、及
び0.0001の１つを選択するため７つの位置を有し
ている。高及び低モードは、実質上連続移動がＸ
及びＹ位置決めテーブル２９０及び２９２に加え
られる“スリユー（slew）”型式のジヨグである
のに対して、残りのモードにおいては、指定され
た長さの増分移動がＸ及びＹ位置決めテーブル２
９０及び２９２に加えられる。“Ｘイン”押しボ
タン６２２は、Ｘ軸ジヨグ動作を、マイナス方向
にあるいは位置決めモジユール１０６内に、すな
わち第９図に示すように上方向にするために操作
者によつて押される。“Ｘアウト”押しボタン６
４０は、Ｘ軸ジヨグ動作を、プラス方向に又は位
置決めモジユール１０６から外に、すなわち第９
図に示すように下方向動作をさせるために押され
る。“Ｙ左”押しボタン６２４は、Ｙ軸ジヨグ動
作を、プラス又は左方向にさせるために操作者に
よつて押される。すなわち、溶接室１０８は、第
９図に見られるように左方に動かされる。“Ｙ右”
押しボタン６４２は、Ｙ軸ジヨグ動作を、マイナ
ス又は右方向にするために、操作者によつて押さ
れる。すなわち、溶接室１０８は第９図に見られ
るように右方に動かされる。

“Ｚアツプ”押しボタン６２６は、Ｘ軸ジヨグ
動作を、マイナス方向にするために操作者によつ
て押し下げられる。すなわち、Ｚ軸駆動モータ４
７０は、Ｚ軸テーブル４５８を第７図に示すよう
にマイナス又は上方向に駆動するために付勢され
る。“Ｚダウン”押しボタン６４４は、Ｚ軸ジヨ
グ動作をプラス方向にするために操作者によつて
押され、それによつて、Ｚ軸テーブル４５８及び
それにより支えられるレーザ合焦レンズ装置２０
４は、第７図に見られるようにプラス又はダウン
方向に配置される。“BCW（右回り）”押しボタン
６２８は、CNC１２６がその手動モードにある
ならば、Ｂ軸動作をプラス方向に、又は取付装置
を右回り動作させるために押される。特に、押し
ボタン６２８を押したときに、Ｂ軸駆動モータ３
８８は、位置決めホイール３５８を第７図に示す
ように右回り方向に回転させるために作動され
る。“Ｂ CCW（左回り）”押しボタン６４６は、
CNC１２６がその“手動”モードにあるならば、
Ｂ軸動作をマイナス又は左回り方向にするために
操作者によつて押される。特に、Ｂ軸駆動モータ
３８８は、位置決めホイール２５８を、第７図に
見られるように左回り方向に駆動するために作動
される。

内側格子ストラツプ２０を溶接し、次にこれを
外側格子ストラツプ２２に溶接し、かくして形成
された燃料棒格子１６を案内スリーブ１６に溶接
するプロセスは、第３Ａ〜３Ｋ図に説明した通り
である。これらの図には、燃料棒格子１６をレー
ザ光線１７８に関し適切に位置決めするように燃
料棒格子１６をＸ，Ｙ，Ｚの各組に沿つて移動さ
せる一連の移動が示され、それによつて交点溶接
部３２、隅溶接部３０、スロツト−タブ溶接部３
４及び切欠き溶接部４０が形成される。内側及び
外側の格子ストラツプ２０，２２は、特開昭59−
77383号公報及び特開昭59−60397号公報に記載さ
れているように組立てられて燃料棒格子１６を形
成する。次に燃料棒格子１６を、特開昭59−
65294号公報に詳細に記載された第１５図の溶接
ジグ５４２上に配置する。溶接ジグ５４２は溶接
室１０８中に回動自在に配設した回動自在のジグ
又は取付装置に、位置決めピン５２４によつて取
外し自在に固定する。上述したように燃料棒格子
１６をそのＢ軸の回りに回動させ、切欠き溶接部
４０を形成するためにレーザ光線１７８を受入れ
る所定位置に燃料棒格子１６を配設することがで
きる。Ｘ−Ｙ位置決め装置２８８は選択的に作動
して、Ｘ及びＹ位置決めテーブル２９０及び２９
２を、レーザ光線１７８に関し燃料棒格子１６を
位置決めするようにＸ軸及びＹ軸に沿つた一連の
増分ステツプにより作動させることにより、交点
溶接部３２を形成し、次に回動自在の取付装置２
４２上において回動させた後、スロツト−タブ溶
接部３４及び隅溶接部３０を形成する。

このプロセスのための機械制御は、コンピユー
タ数値制御部（CNC）１２６、特に中央処理記
憶装置５６０によつて行われる。中央処理記憶装
置５６０は、第２２Ａ，２２Ｂ図を参照して以下
に説明するパートプログラム７００を格納するた
めの記憶装置を備えている。パートプログラム７
００は、操作者が機械機能パネル（MFP）１３
０上の押ボタンAUTO（自動）を押すことにより
数値制御部１２６を自動モードにするステツプ
702によつて入力される。操作者は次にパートプ
ログラムを実行のため呼出す命令を文字・数字け
ん盤１３１に入力する。操作者は次に押ボタン
“CYCLE START”（サイクル起動）を押す。次
にステツプ708では、プログラムM81コードは、
LOAD／UNLOAD CHAMBER（溶接室装架−
取おろし）サブルーチンを呼出し、摺動テーブル
２６２を第１の溶接位置から第２の休止位置に駆
動するように、摺動駆動モータ２６６を作動させ
る。操作者はこれによつて、組立てられてはいる
が溶接されてない燃料棒格子１６とその溶接ジグ
５４２とを回動自在な取付装置２４２上に装架す
ることができる。燃料棒格子１６とその溶接ジグ
５４２とは、レーザ光線１７８に対する取付装置
２４２上の所定位置に位置決めピン５２４によつ
てロツクされる。溶接室装架−取おろしサブルー
チンは第２３Ａ図について詳細に説明する。ステ
ツプ710では、操作者は、特開昭59−56995号公報
に記載された装架−取おろしマニピユレータの助
けを借りて、燃料棒格子１６及びその溶接ジグ５
４２を取付装置２４２に装架（ロード）する。ス
テツプ708が終了したら、操作者がステツプ712に
おいて機械機能パネル１３０上のCYCLE
START（サイクル起動）押ボタン６５８を押し
てパートプログラム７００の実行を再開するま
で、パートプログラム７００の実行が中断され
る。次にステツプ714において、LOAD／
UNLOAD（装架―取おろし）アプリケーシヨン
サブルーチンを呼出して溶接室１０８をレーザ光
線１７８の下方の第１の溶接位置に再装架（リロ
ード）する。再位置決めされたら、Ｍコードを用
いてCHAMBER ENVIRONMENT CHECK
（溶接室環境チエツク）アプリケーシヨンサブル
ーチンを呼出した後、マニホルド管３３６及びデ
イフユーザ板３３０を経由して、アルゴンを比較
的高速で供給することにより、酸素及び水のよう
な不純物を溶接室１０８からパージする。これに
より比較的重いアルゴンが空気を排除し、溶接室
１０８の上部フランジ３３１とシールプレート１
５８との間のスペースを通つて空気を押出す。特
別のアルゴン流量は、Ｍコードにより設定し、そ
れにより流量コントローラ４８４は溶接室１０８
への大きな流量を与えるように設定される。回動
自在な取付装置又はジグ２４２及びレーザ合焦レ
ンズ装置２０４に組合された流量コントローラ４
８６，４８８も、溶接室１０８からのパージを早
めるために大きな流量に設定される。特別のＭコ
ードは第２３Ｃ図について後から説明する
SELECT GAS FLOW RATE（ガス流量選択）
アプリケーシヨンルーチンを呼出す。パートプロ
グラム７００の次のステツプ716では、M91コー
ドは、回動自在の取付装置２４２又はジグを回動
させるように、特にＢ軸回転駆動装置２３８を作
動させて取付装置２４２を回動させるように設定
される。特に、ステツプ716により実行される
M91コードは、ROTATE FIXTURE（ジグ回
転）アプリケーシヨンサブルーチンを要求する。
ステツプ718は、酸素及び水分についての溶接室
１０８中の環境をモニターし、酸素及び水分のレ
ベルが所定レベル以下になるまでパートプログラ
ム700をそれ以上実行しないように、
CHAMBER ENVIRONMENT CHECK（溶接
室環境チエツク）アプリケーシヨンサブルーチン
を開始或いは要求する。溶接室環境チエツクアプ
リケーシヨンサブルーチンは第２３Ｂ図について
詳細に説明する。

溶接室１０８中の環境が十分に純粋であること
がステツプ718により定められた後、ステツプ720
は、Ｘ及びＹコードに応答して、Ｘ位置決めテー
ブル２９０及びＹ位置決めテーブル２９２を制御
可能に駆動する。それにより、最初に形成すべき
溶接部は、レーザ光線１７８と合致するＺ軸に沿
つて位置決めされる。最初の溶接位置は、１組の
Ｘコード及びＹコードによつて特定化され、これ
らのコードは、Ｘ軸駆動モータ２９４及びＹ軸駆
動モータ２９６に適切な制御信号を送出するよう
に解釈される。Ｚコードは同様に解釈され、制御
信号がＺ軸駆動モータ４７０に送出され、レーザ
合焦レンズ装置２０４はそれにより燃料棒格子１
６の最初の溶接部にレーザ光線１７８を合焦させ
るように位置決めされる。これらのステツプの終
了後に、ステツプ720において、パートプログラ
ム700は終了する。ステツプ722において操作者
は、“Ｘ IN（イン）”押ボタン６２２、“Ｘ
OUT（アウト）”押ボタン６４０、“Ｙ左”押ボタ
ン６２４及び“Ｙ右”押ボタン６４２を適切に作
動することにより、手動で制御し、Ｘ位置決めテ
ーブル２９０及びＹ位置決めテーブル２９２を位
置決めすることにより、燃料棒格子１６の最初の
溶接部をレーザ光線１７８に対して正確に整列さ
せる。この目的のために、BRH安全シヤツター
２１２は開放され、操作者は、陰極線管１３３上
にデイスプレイされた、整列TVカメラ２０６か
ら得られる格子１６の像を見ることができる。
TVカメラ２０６のレンズは電子的十字線を有す
るので、操作者は最初の溶接部をレーザ光線１７
８に対し正確に整列させることができる。操作者
は同様に機能パネル１３０のＺ UP（アツプ）押
ボタン６２６及びＺ DOWN（ダウン）押ボタン
６４４を操作してレーザ合焦レンズ装置２０４の
運動を制御し、レーザレンズ２０２を正確に配置
し、レーザ光線１７８を燃料棒格子１６上に合焦
させる。

操作者は、パートプログラムの実行を再開する
ために、ステツプ724においてCYCLE START
押ボタン６５８を押す。次のステツプ726では、
パートプログラム700は、最初の溶接位置と整列
位置即ちステツプ722による整列後の新しい格子
位置との差（これらの差はＸ，Ｙの各オフセツト
として知られる）を計算する。同様に、Ｚ軸に沿
つた最初のホーム位置とレーザ合焦レンズ装置２
０４の合焦位置との差はＺオフセツトを与える。
Ｘ，Ｙ，Ｚの各オフセツトは、記憶装置中の指定
された領域に記憶され、コンピユータ数値制御部
１２６によつて、燃料棒格子１６の調節された位
置或いはオフセツト位置を勘案して、各々の溶接
部の正確な位置を計算をするために用いられる。

次のステツプ728では、レーザ装置１０２のい
ろいろのパラメーターが設定され、特に出力レベ
ル、パルス周波数、パルス幅及び溶接部の形態即
ち交点溶接部３２、隅溶接部３０、スロツト−タ
ブ溶接部３４及び切欠き溶接部４０のうちのどれ
を形成するかを定めるＳ，Ｔ，Ｍの各コードがプ
ログラムされる。特にレーザ装置１０２の出力レ
ベルは、SERVICE Ｓ CODE（サービスＳコー
ド）アプリケーシヨンサブルーチンによつてサー
ビスされるＳコードによつて定められる。同様に
パルス周波数は、SERVICE Ｔ CODE（サービ
スＴコード）アプリケーシヨンサブルーチンによ
りサービスされるＴコードにより設定される。パ
ルス幅は、１〜６ｍ秒に対応するＭコードM55−
M60のうちの１つにより設定される。これらのコ
ードはSET LASER PULSE WIDTH（レーザパ
ルス幅設定）アプリケーシヨンサブルーチンを要
求する。同様に４つの形式のＭコードM51〜M54
があり、これらのコードは、SET LASER
MODE（レーザモード設定）アプリケーシヨンサ
ブルーチンの実行を要求する。次のステツプ730
では、或る溶接作業について必要な特別のアルゴ
ン流量が、ＭコードM61〜M64のうち１つの使用
により設定され、特に第２３Ｃ図について詳細に
説明するSELECT GAS FLOW RATE（ガス流
量選択）アプリケーシヨンサブルーチンが要求さ
れる。次のステツプ732では、ＭコードM51〜
M54のうち１つの設定によつて、PERFORM
LASER WELD（レーザ溶接実行）アプリケーシ
ヨンサブルーチンが要求される。一般に、
PERFORM LASER WELD（レーザ溶接実行）
アプリケーシヨンサブルーチンは、GET
LASER（レーザ取得）アプリケーシヨンサブル
ーチンを経てレーザを使用することを最初要求
し、それによつて別のコンピユータ数値制御部１
２６ｂが、数値制御部１２６ｂのREQUEST
LASER（レーザ要求）出力及びLOCK LASER
（レーザロツク）出力の点検によりチエツクされ、
もし存在したら、コンピユータ数値制御部１２６
ａは、別のコンピユータ数値制御部１２６ｂの
RELEASE LASER（レーザリリース）出力信号
が発生するまで待期し、この出力信号が発生した
時点で数値制御部１２６ａはレーザを要求し、専
用のためにレーザをその後ロツクする。数値制御
部１２６ａは、レーザ装置１０２の使用を得た
後、レーザ光線１７８ａをその溶接室１０８に向
けるように、光線切換え用の可動ミラー１７２を
位置させる。次にＸ位置決めテーブル２９０及び
Ｙ位置決めテーブル２９２が適切な位置において
停止したか否かについて、それらのテーブルの位
置がチエツクされ、位置決めタイムアウト期間の
経過後にレーザロツド１７０を励起させる。次の
ステツプ732では、溶接ステツプが終了したこと
を示すLASING COMPLETE（レーザ発射終了）
信号を待ち、その後に光線切換え用の可動ミラー
１７２をリリースし、Ｘ−Ｙ位置決め装置２８８
に指令して燃料棒格子１６を、一連の溶接部のう
ち次の溶接部の形成に備えた次の位置に移動させ
る。次のステツプ736では、ＭコードM51〜M54
のうち１つにより設定された特別の形態の溶接部
が完成したか否かが定められ、完成していなかつ
たら、パートプログラム700は、次の溶接部を形
成するためにステツプ732に戻り、ステツプ734で
は燃料棒格子１６を次の溶接位置に移動させる。
次のステツプ735では、WAIT FOR OTHER
CNC（別のコンピユータ数値制御部待期）アプリ
ケーシヨンサブルーチンを要求するようにＭコー
ドM88がプログラムされているか否かが定めら
れ、それにより一連の溶接部が完成したことを示
すための信号が別の数値制御部１２６ｂに送出さ
れ、別の数値制御部１２６ｂからの応答を待期す
る。この期間中はパートプログラムの実行は中断
される。

或る特別の形態の溶接部が完了したら、パート
プログラム700はステツプ738に進み、ここでパー
トプログラム700は停止し、次の溶接形式を定め
るためにＭコードM51〜M54のうちどれがプログ
ラムされているかを点検する。次のステツプ740
では、燃料棒格子１６の少くとも一側の溶接を完
成するのに必要な全部の溶接形式が行われたか否
かが定められ、行われていない場合は、パートプ
ログラム700はステツプ716に戻り、一連のステツ
プ716〜738が反復される。燃料棒格子１６をその
溶接室１０８から取出して回転させ溶接室１０８
に戻すことが必要になる前に、第３Ａ〜３Ｄ図に
示した一連の溶接ステツプを燃料棒格子１６で羽
根側において実行する。ステツプ742では、第６
図に実線で示したようにダンプシヤツター１９０
を位置させレーザ光線１７７を光線吸収器１９４
に向けるための信号を送出することによつて、レ
ーザ装置１０２をオフにする。

次のステツプ744では、ＭコードM82が
LOAD／UNLOAD CART（カート装架／取おろ
し）アプリケーシヨンサブルーチンを要求するよ
うにセツトされ、摺動駆動モータ２６６はそれに
より作動して摺動テーブル２６２を第２位置であ
る休止位置に向けるので、燃料棒格子１６を溶接
室１０８から取出すことができる。操作者はこの
時点で溶接室１０８から燃料棒格子１６及びその
溶接ジグ５４２を取出すように手動マニピユレー
タを操作し、次の一連の溶接ステツプに備えるた
めの手動操作を行う。一例として燃料棒格子１６
の羽根側の交点溶接部３２が、第３Ａ〜３Ｄ図に
示したステツプに従つて形成された後、燃料棒格
子１６を取外して回転させ、燃料棒格子１６の反
対側即ち案内スリーブ側の交点溶接部３２が第３
Ｅ〜３Ｈ図に示したステツプに従つて形成される
ようにする。燃料棒格子１６の両側の交点溶接部
３２が形成されたら、格子１６を取外し、案内ス
リーブ３６をそれに挿入した後、第３Ｉ〜３Ｌ図
に示すように切欠き溶接部４０を形成する。

第２２Ａ，２２Ｂ図に示したパートプログラム
は特開昭59−156592号公報に完全に図示し説明し
た種々のアプリケーシヨンサブルーチンのうち選
択されたものを要求する複数のＭ，Ｓ及びＴコー
ドを設定する。特に、上記の公開公報には下記の
アプリケーシヨンサブルーチンが記載されてい
る。サービスＳコード（SERVICE Ｓ CODE）、
サービスＴコード（SERVICE Ｔ CODE）、レ
ーザパルス幅設定（SET LASER PULSE
WIDTH）、レーザモード設定（SET LASER
MODE）、レーザ溶接実行（PERFORM
LASER WELD）、レーザ取得（GET LASER）、
同期（SYNC）、主（MAIN）、クリヤー
（CLEAR）、レーザ出力レベルオフセツト設定
（SET LASER POWER LEVEL OFFSET）、
別のCNC待機（WAIT FOR OTHER CNC）、
安全出力レベルチエツク（CHECK SAFE
POWER LEVEL）。

装架／取おろしカート・アプリケーシヨンサブ
ルーチンは、ドア１１４が開かれ、レーザ合焦レ
ンズ装置２０４が引つ込められ、そして位置決め
ピン３１６及び３１９が取り除かれて、摺動テー
ブル２６２を動かせるということを確実にしなが
ら、第１位置と第２位置の間で摺動テーブル２６
２及びその溶接室１０８を配置するように摺動駆
動モータ２６６を作動させるために第２３Ａ図に
示されている。最初にステツプ760において、第
２２Ａ図に示すパートプログラムのステツプ708
で設定されるＭコードは、オペレーテイングシス
テムプログラムの“要求フラツグ実行サイクル”
の間実行される。特に、ステツプ708は、摺動テ
ーブル２６２及びその溶接室１０８を取り除くた
めにＭコードM82を設定するのに対して、ステツ
プ710において、ＭコードM81が設定され、それ
によつて、摺動テーブル２６２は、その第２の溶
接位置に戻される。次に、ステツプ762は、動か
されるべき溶接室１０８の前の安全ゾーン１３４
をアクセスし、もし何もなければ、ステツプ764
はＺ軸駆動モータ４７０を作動してレーザ合焦レ
ンズ装置２０４をそのホーム位置に動かす。次
に、ステツプ766はＸ及びＹ軸駆動モータ２９４
及び２９６を作動して、Ｘ及びＹ位置決めテーブ
ル２９０及び２９２をそれらの中心位置に、そし
てそれらのホーム位置、すなわち延長位置にそれ
ぞれ配置する。次に、ステツプ768は“送り保持”
を設定して、Ｘ及びＹ位置決めテーブル２９０及
び２９２を停止させ、そしてドア開閉機構２３４
がドア１１４をその開位置に置くために作動され
る。次に、前部及び後部位置設定装置２８４及び
２８６はそれらの位置決めピン３１６及び３１９
を持ち上げるために作動され、それによつて、摺
動テーブル２６２を自由にする。その後、ステツ
プ772は、ＭコードM82が設定されたとき外方に、
あるいはＭコードM81が設定されたとき内方に摺
動テーブル２６２を向けるように、摺動駆動モー
タ２６６を作動する。それから、ステツプ774は、
前部及び後部位置設定装置２８４及び２８６を作
動して、それらの位置決めピン３１６及び３１９
を、摺動テーブル２６２に関してロツク位置に配
置する。次に、キヤビネツトドア１１４はＭコー
ドM81に応答して閉じ、かつステツプ780におい
て、“送り保持”が解放される。ステツプ782にお
いて、ＭコードM81が設定されたかどうかについ
ての決定がなされ、かつそれは溶接室１０８が装
架されているということを示すが、もし装架され
ているならば、第２３Ｂ図に示されるように“溶
接室環境チエツク”アプリケーシヨンサブルーチ
ンは、溶接室１０８内の雰囲気が溶接を可能にす
るのに十分な純度であるということを確認するた
めに命じられる。その後、ステツプ784は、ルー
チンを出る前に、ルーチン要求フラツグ及びシー
ケンスポインターをクリアする。

“溶接室環境チエツク”アプリケーシヨンサブ
ルーチンは第２３Ｂ図に示されており、第２２Ａ
図に示されたパートプログラムのステツプ718か
ら要求される。この要求は、主タスクループ又は
オペレーテイングシステムプログラムの次の“要
求フラツグ”実行サイクルの間に実行される。基
本的に、このアプリケーシヨンサブルーチンは、
溶接雰囲気が十分に純粋であるかどうかを決定す
るために、溶接室１０８内の雰囲気の酸素及び水
の読み取りをするために配置された水分センサー
４１０及び酸素プローブ４９６を読み取る。酸素
及び水の指示は、規定の限界と比較されて、レー
ザ溶接のための“良否”環境条件を決定する。ス
テツプ862において、“良否”フラツグがクリアさ
れる。その後、ステツプ864は、CNC１２６の
CRT上に、溶接室環境の酸素及び水含有量が測
定されているということを示すメツセージ“溶接
室ガスチエツク”を表示する。その後、ステツプ
866は、選択された酸素プローブ４９６をアクセ
スし、遅延を設定する。この遅延で、サンプル酸
素の読みは、CPU５６０がその読み取り行なう
前に引き出される。同様にして、ステツプ868は、
希望の水分センサー４１０を選択し、かつ遅延を
設定し、その間に、CPU５６０がその読みを引
き出す前に、サンプリングがなされる。次に、ス
テツプ870は、酸素プローブ４９６及び水分セン
サー４１０のアナログ指示をデイジタル値に変換
し、これらの値を予め選択された限界と比較す
る。ステツプ872は、酸素及び水分値が設定され
た限界よりも小さいかどうかを決定し、もしノー
ならば、ステツプ874は、次の組の水及び酸素指
示が引き出される前の遅延を設定し、そしてステ
ツプ876は、アラームメツセージ“指示不良”を
CRT上に表示させる。もし不良、すなわち制限
以上の指示がなされるならば、ステツプ864〜872
が反復されて、空気が溶接室１０８からパージさ
れるとき、希望の純度が比較的に短い期間、例え
ば一分以内に達成されるであろうということを期
待している。もし、ステツプ872によつて決定さ
れるような単一の良好な指示がなされるならば、
ステツプ880は、このような良好な３つの指示が
なされたかどうかを決定し、もしノーならば、ス
テツプ864〜872が反復される。ステツプ880によ
つて決定されるような３つの良好な指示がなされ
た後、ステツプ882は、パートプログラム、特に
第２２Ａ図に見られるようなステツプ720に戻る
前に、良条件フラツグを設定する。

“ガス流量選択”アプリケーシヨンサブルーチ
ンは第２３Ｃ図に示されており、このサブルーチ
ンは、第２２Ａ及び第２２Ｂ図に示されたパート
プログラムのステツプ714及び730において、特定
のＭコード、すなわち、ＭコードM61〜M64の１
つを設定することによつて要求され、そして主タ
スクループ又はオペレーテイングシステムプログ
ラムのその後の“要求フラツグ実行サイクル”の
間に実行される。次に、ステツプ932において第
２０Ａ図に示した光学的に遮断したインターフエ
ース５６４の３つの流量選択出力がクリアされた
後、ステツプ934において、流量コントローラ４
８４，４８６，４８８の一つに印加される流量選
択済み出力がプログラムされたＭコードに従つて
設定される。その後、ステツプ936は、CNCの制
御がないときに設定される手動又は定常状態流量
選択を不能にする。

本発明を考えるとき、この開示は単なる例示で
あり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によつて
決定されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従つて形成された複数の格
子を有する棒束型核燃料集合体の斜視図、第２Ａ
〜２Ｅ図はそれぞれ、本発明に従つて形成され第
１図の燃料集合体に組み付けられる燃料棒格子の
斜視図、平面図、断面側面図、分解斜視図、及び
平面図、第３Ａ〜３Ｌ図は、第２Ａ〜２Ｅ図に示
した燃料棒格子を溶接する諸ステツプの順序を示
す斜視図、第３Ｍ図は、レーザ光線プロフイール
を示す曲線図、第４図は、本発明に従つて構成さ
れた精密レーザ溶接装置の斜視図、第５図は、第
４図に示した精密レーザ溶接装置のための構造支
持関係の分解斜視図であり、左側及び右側位置決
めモジユールによつて位置決めされるような、一
対の加工片、例えば燃料棒格子に関してレーザ装
置をしつかり支持する主フレーム及び支持装置を
含む。第６図は単一レーザ源から発したレーザ光
線を時分割方式で、２つの加工片、例えば、核燃
料棒格子のそれぞれに向けるため、第４図及び第
５図に示すような精密レーザ溶接装置に組み合わ
されるレーザ装置の概略斜視図、第７図は、第４
図に示したレーザ溶接装置の側面図、第８図は、
第４図に示したレーザ溶接装置の部分正面図、第
９図は、第８図の線−に沿つたレーザ溶接装
置の平面図、第１０図は、第８図の線−に沿
つた側断面図、第１１図は、第８図の線XI−XIに
沿つた側断面図、第１２図は、第１１図の線XII−
XIIから見た部分正面図、第１３図は、第１１図の
線−に沿つた摺動テーブルの移動を可能
にするための機構を示す部分断面図、第１４図
は、第４図に示した溶接室及びその回転可能の取
付装置を選択的に位置決めするための機構の分解
斜視図、第１５図は、第９図の線−に沿
つて、特に、溶接室と、取付装置を選択的に回転
させる機構と、該機構に組合うＢ軸回転駆動装置
とを示す正面断面図、第１６図は第１４図の溶接
室内に配置された回転自在の取付装置を一部破断
して示す平面図、第１７図は第１６図の−
線断面図、第１８図は第１７図の−線
側面断面図、第１９図は、適当な不活性ガス、例
えばアルゴンをタンクから溶接室及びレーザ合焦
レンズ装置に供給するアルゴン供給装置の概略系
統図、第２０Ａ及び２０Ｂ図は、中央処理記憶装
置、溶接室位置決め機構、別のコンピユータ制御
装置、レーザ装置、アルゴン供給装置、排気装
置、Ｂ軸回転駆動装置、酸素分析装置、水分分析
装置、及び熱電対列のそれぞれに関するインター
フエース回路の関係を示すレーザ溶接装置用のコ
ンピユータ制御装置の概略図、第２１Ａ及び２１
Ｂ図は、第４図に示したレーザ電源及び第２０Ａ
及び２０Ｂ図に示したCPUに関連した、レーザ
溶接機表示パネルと機械機能パネルとをそれぞれ
示す正面図、第２２Ａ図及び第２２Ｂ図は、核燃
料棒格子の一連の溶接部を精確に形成するように
レーザ溶接装置を制御する制御プロセスのステツ
プを示すパートプログラムのフローチヤート図、
第２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ図は、第２２Ａ及び２
２Ｂ図に示したパートプログラムによつて一部設
定されたＭ，Ｓ，Ｔコードにより要求されたアプ
リケーシヨンサブルーチンのフローチヤート図で
ある。 １６……燃料棒格子（加工片）、１００……溶
接装置、１０２……レーザ装置（溶接ビームを発
射し形成する装置）、１０８……溶接室、１７８
……レーザ光線（溶接ビーム）、２４２……加工
片の取付装置、２８８……Ｘ−Ｙ位置決め装置
（移動装置）、３２６……底板（溶接室の底部）、
３３０……デイフユーザ板（デイフユーザ装置）、
３３８……入口ポート（アルゴン入口）、４７３
……（アルゴン）供給装置、５００……第２のア
ルゴン入口（別の入口ポート）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶接すべき加工片の回りに、該加工片の材料
   と反応するいかなる反応性ガスも含んでいない純
   粋に非反応性のガスからなる溶接環境をつくる溶
   接装置において、 (a) 前記加工片を受け取り、該加工片の回りに前
   記溶接環境を画成する溶接室であつて、該溶接
   室は、底部に配置された入口ポートと頂部に配
   置された出口ポートとを有すると共に、該溶接
   室の残りの部分で、前記溶接室内の非反応性ガ
   スと前記溶接室外の反応性ガスとの入れ替わり
   を防止すべく気密な室を画成している、前記溶
   接室と、 (b) 前記入口ポートに接続されて、前記溶接室か
   ら排出すべき前記反応性ガスよりも相対的に密
   度の高い前記非反応性ガスを前記溶接室の前記
   底部内に制御された流量で供給する供給装置
   と、 (c) 前記入口ポートに対し連通する関係で前記溶
   接室の底部に配設されて、前記溶接室の横断面
   全体にわたつて実質的に一様に前記非反応性ガ
   スを分布させ、前記加工片の回りに前記非反応
   性ガスの一様な層流を形成すると共に前記溶接
   室から前記出口ポートを介して非反応性ガスを
   排出する、デイフユーザ装置と、 を備え、 該デイフユーザ装置は前記加工片の回りに前記
   非反応性ガスからなる所望の層流を確立するのに
   十分なだけ前記溶接室の横断面積の一部を占めて
   配設され、 前記加工片を前記入口ポートと前記出口ポート
   との中間で前記溶接室内に装着する取付装置を更
   に含み、 溶接ビームを発生し形成する装置と、前記取付
   装置及びそれにより装着された前記加工片を前記
   溶接ビームに関して移動させる移動装置とを更に
   含み、 前記取付装置及び前記供給装置に関連した別の
   入口ポートを更に含み、該別の入口ポートによ
   り、前記供給装置は、非反応性ガスからなる別の
   制御された流れを前記溶接室内において前記取付
   装置及び前記加工片の回りに指向させる、 溶接装置。