JPH09220669A

JPH09220669A - 核燃料棒端栓抵抗溶接装置

Info

Publication number: JPH09220669A
Application number: JP8025668A
Authority: JP
Inventors: Masaki Ouchi; 勝紀大内; Hideshi Yoneda; 英志米田; Yoshihisa Hoshino; 好久星野
Original assignee: Mitsubishi Nuclear Fuel Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Nuclear Fuel Co Ltd
Priority date: 1996-02-13
Filing date: 1996-02-13
Publication date: 1997-08-26

Abstract

(57)【要約】【課題】溶接作業時に電極に負担がかからず、被覆管
や端栓に傷をつけない。【解決手段】被覆管２を二分割のクランプ部材３で保
持し、二分割の管電極６を被覆管周面に接触させて給電
する。端栓２５は径を拡縮可能なコレット１９で保持し
て背面の端栓電極１８で押動して被覆管２に圧接させ
る。端栓電極１８とコレット１９は摺動可能な電極軸１
５の凹部１７内に保持し、管電極６に圧接してチャンバ
ー２８を形成するスライドチャンバー１２を、電極軸１
５の外周に摺動可能に保持する。管電極６と端栓電極１
８との間に、被覆管先端２ａの溶接位置への位置決めを
行なう位置決め手段３０と、端栓２５をコレット１９に
供給する端栓供給手段４０を進退可能に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気密のチャンバー
内で核燃料棒被覆管と端栓とを抵抗溶接するようにした
核燃料棒端栓抵抗溶接装置及び核燃料棒端栓の抵抗溶接
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子炉の燃料として用いられる燃料棒
は、円筒形の被覆管内に多数の燃料ペレットが挿入さ
れ、被覆管の両端にそれぞれ端栓が溶接されて封止され
ている。更に、被覆管内には、一端側の端栓と燃料ペレ
ットとの間にプレナムスプリングが介装されて燃料ペレ
ットを他端側に押圧保持すると共に、ヘリウムガス等が
封入されている。端栓を被覆管に溶接する手段の一例と
して、ＴＩＧ溶接法が採用されている。このような構成
を有する燃料棒を製造するにあたって、従来では、被覆
管の両端に端栓をそれぞれ溶接した後に、プレナムスプ
リングが挿入された側の端栓の予め形成された孔にヘリ
ウムガスを充填し、その後に孔を溶接等で封止するとい
う煩雑な工程が採用されていた。このような被覆管と端
栓の溶接工程をより簡単にすることを目的として、ヘリ
ウムガスの被覆管内への充填と被覆管への端栓の溶接と
を連続する工程として行なうことができるよう、気密の
チャンバー内で被覆管と端栓を抵抗溶接する方法が知ら
れている。

【０００３】この方法は、気密のチャンバー内に被覆管
と端栓を隙間を開けて位置させ、チャンバー内を真空引
きした後、チャンバー内にヘリウムガスを充満させて被
覆管内にこのガスを充填し、被覆管端部に端栓を圧接さ
せた状態で抵抗溶接するようにしたものである。ところ
が、このような抵抗溶接法では、溶接用の電極もチャン
バー内に保持されることになるから、チャンバーが大型
化する欠点があった。このような欠点を改善したチャン
バーを備えた抵抗溶接装置の一例として、特開平５−２
７７７４５号公報に記載されたものがある。この抵抗溶
接装置では、固定側電極と可動側電極によって被覆管と
端栓の側面をそれぞれ保持するようになっており、端栓
側面を保持する可動側電極によって端栓を移動させ、チ
ャンバー内で被覆管端部に対して若干の隙間を以て位置
させ、そしてガスを被覆管内に充填した後、端栓を被覆
管端部に圧接するようにしている。そして、被覆管端部
と端栓の一部の溶接領域のみがチャンバー内に保持さ
れ、各電極はチャンバーの外側に位置するように構成さ
れているために、チャンバーの小型化を達成できるとし
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この抵
抗溶接装置では、各電極が被覆管と端栓の保持手段を兼
用しているために、被覆管と端栓を圧接する際、各電極
に保持及び押動のための負荷がかかることになり、被覆
管や端栓の外周面に傷が付き易いという欠点があり、更
に各保持手段が導電性部材に限定されるという欠点もあ
る。また、抵抗溶接に際して、被覆管の先端を位置決め
する手段については全く開示がなく、特にプレナムスプ
リングが装填されている側の被覆管先端を溶接する場
合、正確な位置決めが困難であった。また、被覆管につ
いて連続して抵抗溶接する場合、端栓供給機構について
も何等開示されていない。本発明は、このような課題に
鑑みて、電極に負担がかからず、そのために抵抗溶接に
際して、被覆管や端栓に傷が付きにくい核燃料棒端栓抵
抗溶接装置及び抵抗溶接方法を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明による核燃料棒端
栓抵抗溶接装置は、被覆管を保持する管保持部材と、こ
の管保持部材に対して被覆管端部により近接した位置で
被覆管側面に当接して被覆管に給電する第一電極と、被
覆管と同軸状に端栓を保持する端栓保持部材と、この端
栓の背面に当接して端栓に給電し且つ端栓を被覆管方向
に押動する第二電極と、被覆管端部と端栓が同軸状で隙
間を以て対向した状態で被覆管端部及び端栓の突合せ領
域を気密に保持し得るチャンバーとが備えられ、このチ
ャンバー内で被覆管端部に端栓が圧接された状態で第一
及び第二電極間に通電して抵抗溶接するようにしてなる
ことを特徴とするものである。この装置によれば、端栓
保持部材及び第二電極等を移動させることによって、チ
ャンバー内で被覆管先端と端栓を隙間を以て対向させ
て、チャンバー内を気密にし、真空引きした後ヘリウム
ガス等の気体をチャンバー内に充満させて被覆管内にこ
れを充填させる等した後、第二電極を背面から押動して
端栓を被覆管に圧接させた状態にして、第一及び第二電
極に給電することで、被覆管と端栓を抵抗溶接すること
ができる。その際、各電極と被覆管及び端栓の保持部材
とが別部材とされており、しかも端栓は背面から押動さ
れるので、被覆管や端栓に傷等が付かない。

【０００６】また、端栓保持部材は、端栓を把持し得る
分割爪が軸線方向にテーパ状に形成されたコレット部材
と、このコレット部材を軸線方向に相対移動させること
で端栓の把持と開放を行なうコレット部材開閉機構とを
備えていてもよい。コレット部材をコレット部材開閉機
構で軸線方向に相対的に進退させることで、コレット部
材を拡径及び縮径でき、縮径状態で端栓を保持でき、拡
径状態で端栓を開放できて、その作業が容易である。
尚、コレット部材開閉機構は、コレット部材の外周面に
当接し且つ軸線方向にテーパ状に形成された当接面と、
コレット部材を軸線方向の一方に付勢する弾性部材と、
コレット部材を弾性部材の付勢力に抗して軸線方向の他
方に押動する加圧手段とを備えている。この場合、コレ
ット部材を加圧手段と弾性部材とで軸線方向に進退させ
ることで、コレット部材を拡径及び縮径できる。尚、加
圧手段は、圧縮気体をコレット部材で仕切られた二つの
空間の一方に供給、停止するものであり、加圧状態で弾
性部材の付勢力に抗してコレット部材を軸線方向の一方
に移動させ、停止状態で弾性部材の付勢力で他方に移動
させることによって、コレット部材の拡径と縮径を行な
う。

【０００７】また、第一電極と第二電極の間に進退可能
で、被覆管先端に挿入されたプレナムスプリングを通過
させ且つこの被覆管の外径より小さい凹溝を有する位置
決め部材によって、溶接時の被覆管の位置決めを行なう
ようにした位置決め手段が付加されていてもよい。特
に、チャンバー内でプレナムスプリングが挿入されてい
る側の被覆管先端に端栓を溶接する場合、被覆管から突
出する非圧縮状態のスプリングが位置決め部材の凹溝を
貫通した状態で、被覆管の先端に位置決め部材を当接さ
せて押動し、正確且つ容易に被覆管先端を溶接位置に設
定できる。

【０００８】第一電極と第二電極の間に進退可能で、端
栓を収容する端栓収容部と、この端栓を軸線上の端栓保
持部材に押し出す押し出し部とを有する本体を備えた端
栓供給手段が付加されていてもよい。溶接位置（軸線）
から外れた状態で、端栓供給手段の本体の端栓収容部に
端栓を供給し、その後、軸線上に本体を回動させ、拡径
状態の端栓保持部材に端栓を押し出して第二電極に押し
付けることで、端栓の供給を容易に行え、チャンバーの
大型化を抑えることができる。尚、端栓供給手段の本体
の押し出し部は、本体に形成された凹溝内の端栓収容部
に収容される端栓の奥側に押し棒が配置され、更にその
最奥部に圧縮空気を供給可能な加圧部が設けられて構成
されていてもよい。また、管保持部材と第一電極は分割
タイプで構成することで、抵抗溶接後に溶接部に盛り上
がりが生じても、被覆管の取り外しや移動が容易であ
る。

【０００９】本発明による核燃料棒端栓抵抗溶接方法
は、被覆管端部をその軸線方向に位置決めして管保持部
材で被覆管を保持すると共に第一電極から給電可能な状
態にする一方で、端栓を端栓保持部材で被覆管と同軸状
に対向して保持し、被覆管と端栓を同軸状で相対移動さ
せ、チャンバー内で被覆管端部と端栓とを隙間を以て対
向させた状態でこのチャンバー内を気密にし、このチャ
ンバー内を真空引きした後、ガスを充填し、端栓をその
背面から第二電極で押動して被覆管端部に圧接させた状
態で、第一及び第二電極間に通電することで、被覆管と
端栓を抵抗溶接するようにしてなることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
乃至図７により説明する。図１は実施の形態による抵抗
溶接装置の要部分解斜視図、図２は被覆管端部と端栓が
突き合わされて気密のチャンバーが形成された状態を示
す要部断面図、図３は管位置決め手段の正面図、図４は
同じく管位置決め手段の側面図、図５は端栓供給手段の
部分断面図、図６は気密のチャンバー内で被覆管先端と
端栓とが圧接された状態を示す要部断面図、図７は図６
の被覆管先端と端栓の圧接状態を示す拡大図である。図
１に示す抵抗溶接装置１において、燃料棒の被覆管２
は、複数に分割（図では二分割）されたクランプ部材３
に挟持されるようになっており、このクランプ部材３
は、例えばそれぞれ被覆管挟持面に断面略半円状の凹部
４ａ，４ｂが形成された上クランプ部３ａと下クランプ
部３ｂとが対向して形成されている。また、被覆管２の
中心軸線の延長線を軸線Ｏとして、例えば上クランプ部
３ａはアクチュエータ５で軸線Ｏに直交する方向（Ａ方
向）に移動可能とされ、両クランプ部３ａ，３ｂを開閉
することで、被覆管２の開放と挟持を行なうようになっ
ている。

【００１１】クランプ部材３に対して被覆管２の先端２
ａ側には、被覆管２の側面全周に当接して給電するため
の複数に分割（図では二分割）された被覆管用の管電極
６が、上部ホルダー７ａ及び下部ホルダー７ｂに分割さ
れた管電極ホルダー７の接合面に取り付けられている。
管電極６は、例えばそれぞれ被覆管接触面に断面半円状
の凹部が形成された上電極部６ａ（図１では、上部ホル
ダー７ａ及び上電極部６ａは一部破断して示されてい
る）と下電極部６ｂとが対向して形成されている。上下
部ホルダー７ａ，７ｂは、アクチュエータ８で被覆管２
の軸線Ｏに直交する方向（Ａ方向）に相対的に移動可能
とされ、これによって上電極部６ａと下電極部６ｂとが
互いに離間・接触することになる。上下部ホルダー７
ａ，７ｂの端栓２５に対向する先端側の先端面７ｃ，７
ｃから、上下部ホルダー７ａ，７ｂの内部方向にパッキ
ン９がそれぞれ設けられていて、被覆管先端２ａの周囲
をシール可能としている。上下電極部６ａ，６ｂには、
それぞれ図示しない抵抗溶接用電源に接続された電極端
子１０ａが接続されている。

【００１２】また、管電極６に対向する領域には、軸線
Ｏと同軸状に略円筒状のスライドチャンバー１２が設け
られ、このスライドチャンバー１２の被覆管２に対向す
る先端側は被覆管２方向に開口され、後端側に取り付け
られたスライド板１３を介して一対の第一シリンダー１
４に連結されている。そして、第一シリンダー１４を作
動することで、スライドチャンバー１２を軸線Ｏと平行
に進退できるようになっている。スライドチャンバー１
２の内部には、スライド板１３を貫通してその後方に突
出する電極軸１５が、スライドチャンバー１２に対して
摺動可能に嵌挿されており、その後端には電極軸１５を
往復摺動させるための第二シリンダー１６が取り付けら
れている。

【００１３】電極軸１５の先端側には、同心状に略筒状
の凹部１７が形成され、この凹部１７内に略円柱状の端
栓電極１８が配設されている。この端栓電極１８の外周
面と凹部１７の内周面との間には、軸線Ｏ方向に延在す
る複数の分割爪１９ａで形成される略筒状のコレット１
９が配設され、各分割爪１９ａはスライドチャンバー１
２の先端側から後端側方向に漸次その厚みが小さくなる
ように断面テーパ状に形成されている。コレット１９の
内周面には絶縁材料１９ｂが取り付けられている（図２
参照）。また、端栓電極１８には給電用の電極端子１０
ｂが接続されている。尚、図１において、コレット１９
の一部は破断面で示されている。また、コレット１９が
当接摺動する凹部１７の先端側内周面には、先端側から
後方側に向けて漸次凹部１７の内径が小さくなるようテ
ーパ状に形成されたテーパ面１７ａがリング状に形成さ
れている。更に、凹部１７の内周面のテーパ面１７ａの
後方はリング状に切り欠かれて拡径された凹溝１７ｂと
され、この凹溝１７ｂ内には、コレット１９を軸線Ｏ方
向に進退させるリング状のコレットピストン２０がコレ
ット１９の後端部に連結されて、端栓電極１８に摺動可
能に嵌められている。

【００１４】しかもコレットピストン２０は、凹溝１７
ｂ内をその内周面と端栓電極１８とで仕切ってリング状
の第一空間２２ａと第二空間２２ｂを形成し、しかも第
一空間２２ａを気密にするパッキン２０ａが設けられて
いる。そして、第二空間２２ｂ内には、コレット１９の
外周面に、弾性部材、例えばコイルスプリング２３が圧
縮状態で装着されていることで、コレットピストン２０
は後方側即ち第一空間２２ａを狭くする方向に付勢され
ている。また、電極軸１５内には、凹溝１７ｂの第一空
間２２ａと第二シリンダー１６近傍の外部とを連通する
連通孔２４が設けられている。そのため、連通孔２４を
介して第一空間２２ａ内に圧縮空気を導入することで、
コレットピストン２０をコイルスプリング２３の付勢力
に抗して電極軸１５に沿って先端側に押動可能であり、
コレット１９を同一方向に押動できるようになってい
る。そして、テーパ面１７ａに対してコレット１９が進
退することで、コレット１９は拡径及び縮径されるよう
になっている。

【００１５】また、スライドチャンバー１２の先端側に
おいて、コレット１９は端栓電極１８より先端側に一部
突出しており、このコレット１９の先端側に端栓２５が
嵌挿保持され得るようになっている。そのため、端栓電
極１８は端栓２５の背面に当接して押動可能とされてい
る。また、スライドチャンバー１２の先端側には、その
径方向に貫通する給排気孔２６が穿設されていて、スラ
イドチャンバー１２の内周面の電極軸１５の先端側の空
間内に連通するようになっている。このスライドチャン
バー１２の先端面１２ａには全周に亘ってリング状のパ
ッキン２７がはめ込まれている。そして、図２に示すよ
うにスライドチャンバー１２の先端面１２ａを、管電極
ホルダー７の先端面７ｃに圧接させて、各パッキン９及
び２７が互いに圧接されて、スライドチャンバー１２の
先端側内部に気密のチャンバー２８が形成されることに
なり、この気密チャンバー２８内に被覆管２の先端２ａ
と端栓２５とが隙間を開けた状態で突合せられるように
なっている（図２参照）。また、チャンバー２８は給排
気孔２６を通して真空引きされ、またヘリウムガス等の
気体を充填できるようになっている。

【００１６】図１において、管電極６とスライドチャン
バー１２の間には、クランプ部材３で支持される被覆管
２の先端２ａを溶接位置に設定するための管位置決め手
段３０が、軸線Ｏに対して進退可能に配設されている。
この管位置決め手段３０は、図３及び図４にその詳細が
示されており、管電極６から突出する被覆管２の先端２
ａに当接してこの先端２ａを軸線Ｏ方向に押動して位置
決めをする位置決め板３１は、基板３２に摺動可能に支
持されたスライドテーブル３３に固定されており、基板
３２の一端に基板３２を摺回動可能に支持するトルクア
クチュエータ３４が取り付けられている。スライドテー
ブル３３は、駆動源３３ａが基板３２に固定され、テー
ブル本体３３ｂは基板３２上をＢ方向に往復摺動可能と
され、基板３２の他端にはテーブル本体３３ｂのストッ
パー３５が固定されている。

【００１７】位置決め板３１の自由端に設けられた位置
決め部３７には、被覆管２の外径より幅狭であるが被覆
管２内に挿入されるプレナムスプリング３６より幅広の
溝部３７ａが形成されている。この位置決め部３７の溝
部３７ａを挟んだ両側には管電極ホルダー７の先端面７
ｃに当接する一対の脚部３７ｂが設けられている。そし
て、トルクアクチュエータ３４を駆動することによっ
て、基板３２、スライドテーブル３３及び位置決め板３
１を軸線Ｏと平行に（Ｃ方向）移動して位置決め制御で
きる。そして軸線Ｏと直交する方向に回動でき（Ｄ方
向）、更にスライドテーブル３３を軸線Ｏと直交するＢ
方向に駆動することで、位置決め板３１の溝部３７ａ中
心を軸線Ｏに一致させ得るようになっている。

【００１８】また、図１に示す端栓抵抗溶接装置には、
管電極６とスライドチャンバー１２の間で軸線Ｏ上に進
退して、端栓２５をコレット１９の先端に供給して把持
させる端栓供給手段４０が配設されている。この端栓供
給手段４０は図５にその詳細が示されており、その一端
をトルクアクチュエータ４１でＥ方向に回動可能に支持
されている腕部４２の他端に、端栓２５をその内部に保
持し得る筒状の本体４３が取り付けられている。この本
体４３の内部には略円柱状の凹孔４４が形成されてい
て、トルクアクチュエータ４１を回動することで本体４
３が軸線Ｏ上に進退可能とされ、図５に示す軸線Ｏ上に
進出した状態で、凹孔４４の中心軸が軸線Ｏとほぼ一致
するようになっている。また、凹孔４４の内壁先端側に
は、円筒状で外側端部にフランジ４５ａが設けられた筒
枠４５が固定されており、その内側には奥側端部にフラ
ンジ４７ａが設けられた押し棒４７が摺動可能に挿入さ
れ、これら筒枠４５と押し棒４７の各フランジ４５ａ，
４７ａ間には圧縮状態のバネ４６が装着されている。そ
して、筒枠４５内の押し棒４７の外側には端栓２５が収
納されることになる。

【００１９】また、凹孔４４の最奥部には図示しないア
クチュエータによって圧縮空気が供給可能とされてお
り、図５に示すように本体４３が軸線Ｏ上に位置した状
態で、凹孔４４に圧縮空気を供給することで、バネ４６
の付勢力に抗して摺動する押し棒４７に押された端栓２
５が本体４３の外部に押し出されるようになっている。
これをスライドチャンバー１２内のコレット１９で受け
取ることで、端栓２５の自動的な供給を達成できること
になる。

【００２０】本実施の形態による端栓抵抗溶接装置は上
述のように構成されており、次にその作用を説明する。
まず、被覆管２を管電極６に支持させるために、クラン
プ部材３の上下クランプ部３ａ，３ｂと、管電極ホルダ
ー７の上下部ホルダー７ａ，７ｂとを各アクチュエータ
５，８で離間状態に保持し、図示しない被覆管供給手段
から送り出された被覆管２を下部クランプ部３ｂ，下部
ホルダー７ｂ上に載置する。その際、被覆管２の先端２
ａが溶接位置より軸線Ｏ方向先端側（スライドチャンバ
ー１２側）に突出するようにする。そして、管位置決め
手段３０を作動して、位置決め板３１をその溝部３７ａ
の中心が軸線Ｏに一致する状態にして、更にアクチュエ
ータ３４を駆動することで位置決め板３１をＣ方向（軸
線Ｏ方向）被覆管２側に移動して、被覆管先端２ａが所
定の溶接位置に来るよう微小量だけ押戻す。

【００２１】その際、溶接すべき被覆管２の端部にプレ
ナムスプリング３６が挿入されている場合には、溝部３
７ａ内にプレナムスプリング３６を通過させ、被覆管先
端２ａだけを押すことができる。そのため、被覆管２の
両端の溶接に際して、プレナムスプリング３６の有無に
関わらず、溶接位置に正確に位置決めができる。この状
態で、上部クランプ部３ａと上部ホルダー７ａを降下さ
せて、上部クランプ部３ａと下部クランプ部３ｂとで被
覆管２を堅固に挟持し、上下部電極６ａ，６ｂを被覆管
２全周に接触させて給電可能状態となる。そして、管位
置決め手段３０を軸線Ｏから退かせて初期位置に戻す。

【００２２】他方、コレット１８が端栓２５を保持して
いない状態では、第二アクチュエータ１６を駆動して電
極軸１５を摺動させ、電極軸１５及びコレット１９をス
ライドチャンバー１２に対してその先端開口付近まで移
動させる。この状態で、連通孔２４を通して圧縮空気を
凹溝１７ｂ内の第一空間２２ａに供給することで内部を
加圧し、コレットピストン２０をコイルスプリング２３
の付勢力に抗して端栓電極１８に沿って押動させる。こ
れにより、コレット１９が被覆管２の方向に押動させら
れるので、凹部１７のテーパ面１７ａとの位置関係で、
コレット１９の締め付けが緩められ、コレット１９が拡
径される。また、端栓供給手段４０では、本体４３内の
筒枠４５内に端栓２５が保持された状態で、アクチュエ
ータ４１を駆動させて本体４３を回動して、軸線Ｏと同
軸の図５に示す状態に位置させる。そして、凹孔４４内
の最奥部に圧縮空気を供給することで、バネ４６の付勢
力に抗して摺動する押し棒４７で押された端栓２５が本
体４３から飛び出して、拡径状態のコレット１９内に収
納され、その端面が電極軸１８の先端面に当接した状態
で保持される。

【００２３】そして、第一空間２２ａ内の圧縮空気を低
下させることで、コレットピストン２０がコイルスプリ
ング２３の付勢力で支持板１３方向に戻され、これと一
体に摺動するコレット１９の分割爪１８が凹部１７のテ
ーパ面１７ａにガイドされつつ縮径され、端栓２５を締
め付け保持することになる。また、端栓供給手段４０は
軸線Ｏから退かされて初期位置に戻される。次に、第二
アクチュエータ１６を逆方向に駆動させて、電極軸１８
をスライドチャンバー１２内で若干後退させると、図１
に示す状態となる。

【００２４】この状態から、第一及び第二アクチュエー
タ１４，１６を駆動することで、軸線Ｏに沿ってスライ
ドチャンバー１２及び電極軸１５を被覆管２方向に移動
させ、スライドチャンバー１２の先端面を管電極ホルダ
ー７の先端面７ｃに圧接させる。これにより、スライド
チャンバー１２先端面のパッキン２７と管電極ホルダー
７の先端面７ｃのパッキン９とが互いに交差して圧接さ
れ、スライドチャンバー１２内に気密のチャンバー２８
が形成されることになる（図２参照）。この状態で、ス
ライドチャンバー１２の給排気孔２６を介してチャンバ
ー２８内を真空引きし、その後にヘリウムガス等を充填
して加圧し、チャンバー２８と被覆管２内をヘリウムガ
ス等に置換する。その後、第二アクチュエーター１６を
駆動して電極軸１５を先端側に押動し、端栓電極１８を
介して端栓２５を被覆管２の先端２ａに押し付ける（図
６及び７参照）。この状態で、管電極６と端栓電極１８
とに給電して、端栓２５と被覆管先端２ａを抵抗溶接す
る。この時、端栓２５への給電は、端栓２５の背面から
これに当接する端栓電極１８を介して行なわれるため、
給電経路は端栓２５の軸方向に設定されることになる。

【００２５】このようにして、抵抗溶接が終了した後、
電極軸１５の連通孔２４を介して第一空間２２ａ内に圧
縮空気を供給して、コレットピストン２０をコイルスプ
リング２３の付勢力に抗して押動することで、コレット
１９を溶接部方向に移動させ、拡径する。これにより、
端栓２５がコレット１９から開放される。また、チャン
バー２８内を常圧に戻し、スライドチャンバー１２及び
電極軸１５を図１に示す初期位置に戻す。そして、管電
極ホルダー７の上部ホルダー７ａと上部クランプ部３ａ
をそれぞれ下部電極６ｂと下部クランプ部３ｂから離間
させ、被覆管２を取り除き、次の被覆管２に交換する。

【００２６】上述のように、本実施の形態によれば、被
覆管２及び端栓２５の保持手段（クランプ部材３，コレ
ット１９等）と電極（管電極６，端栓電極１８）とがそ
れぞれ別個に設けられており、しかも端栓２５は端栓電
極１８によって背面から押されて被覆管２に圧接される
から、圧接時に押動される端栓２５や圧力を受ける被覆
管２に傷が付きにくく、しかも被覆管２や端栓２５を保
持するクランプ部材３やコレット１８の材質を導電性部
材に限定されることなく、自由に選択できることにな
る。また、被覆管２のクランプ部材３は分割タイプであ
るから、溶接部に盛り上がりが生じても、溶接後の被覆
管２の取り出しが容易である。また、溶接前にプレナム
スプリング３６が被覆管２内に挿入されて非圧縮状態で
一部外に飛び出している場合であっても、被覆管先端２
ａを管位置決め手段３０によって正確に位置決めするこ
とができ、効率的に位置決め作業ができる。また、端栓
供給手段４０を設けることによって、端栓電極１８への
端栓２５の供給を容易に行え、自動化できるので、生産
性が向上する。また、コレット１９での端栓２５の把持
及び開放を圧縮空気によって容易かつ確実に行なうこと
ができ、作業性が向上することになる。しかもチャンバ
ー２８を大型化することなくこれらを達成できる。

【００２７】次に、図８はスライドチャンバー１２内の
端栓保持機構の別の実施形態を示すものであり、電極軸
１５の凹部１７内に形成されたテーパ面５０は先端側が
漸次縮径されたテーパ状とされている。このテーパ面５
０と端栓電極１８及びその先端の端栓２５との間に位置
するコレット５２を構成する複数の分割爪５１は、先端
側から後端側へ漸次その厚みが増大するテーパ状とされ
ている。そして、コレット５２の後端に連結されたコレ
ットピストン２０で凹溝１７ｂを仕切られた第一及び第
二空間２２ａ，２２ｂのうち、第一空間２２ａ内にコイ
ルスプリング２３が装着され、気密の第二空間２２ｂに
連通孔２４が連通する構造とされている。従って、連通
孔２４を介して第二空間２２ｂに圧縮空気が供給された
状態で、コレット５２は拡径され、圧縮空気が排気され
た状態で、コイルスプリング２３の付勢力でコレット５
２が縮径状態となり、端栓２５が保持される。

【００２８】尚、クランプ部材３は管保持部材を、管電
極６は第一電極を、端栓電極１８は第二電極を、コレッ
ト１９及びコレットピストン２０はコレット部材を、第
一または第二空間２２ａ，２２ｂに連通する圧縮空気供
給用の連通孔２４は加圧手段をそれぞれ構成する。ま
た、コレット部材と第一及び第二空間２２ａ，２２ｂと
弾性部材と加圧手段は、端栓保持部材を構成する。

【００２９】

【発明の効果】上述のように、本発明による核燃料棒端
栓抵抗溶接装置は、被覆管を保持する管保持部材と、被
覆管端部により近接した位置で被覆管に給電する第一電
極と、被覆管と同軸状に端栓を保持する端栓保持部材
と、この端栓の背面に当接して端栓に給電し且つ端栓を
被覆管方向に押動する第二電極と、被覆管端部と端栓が
同軸状で隙間を以て対向した状態で被覆管端部及び端栓
の突合せ領域を気密に保持し得るチャンバーとが備えら
れ、このチャンバー内で被覆管端部に端栓が圧接された
状態で第一及び第二電極間に通電して抵抗溶接するよう
にしたから、被覆管及び端栓の保持部材と電極とがそれ
ぞれ別個に設けられており、しかも端栓は第二電極によ
って背面から押されて被覆管に圧接されることになり、
圧接時に押動される端栓や圧力を受ける被覆管に傷が付
きにくく、しかも管保持部材や端栓保持部材の材質を導
電性部材に限定されることなく、自由に選択できること
になる。

【００３０】また、端栓保持部材は、端栓を把持し得る
分割爪が軸線方向にテーパ状に形成されたコレット部材
と、このコレット部材を軸線方向に相対移動させること
で端栓の把持と開放を行なうコレット部材開閉機構とを
備えたから、コレット部材を軸線方向に進退させること
でコレット部材で端栓の保持と開放をできて、その作業
が容易である。また、第一電極と第二電極の間に進退可
能で、被覆管先端に挿入されたプレナムスプリングを通
過させ且つこの被覆管の外径より小さい凹溝を有する位
置決め部材によって、溶接時の被覆管の位置決めを行な
うようにした位置決め手段が付加されて成るから、スプ
リングのない方の被覆管端部の溶接時だけでなく、プレ
ナムスプリングが挿入されている側の被覆管先端に端栓
を溶接する場合でも、被覆管から突出する非圧縮状態の
プレナムスプリングが位置決め部材の凹溝内に貫通した
状態で、被覆管の先端に位置決め部材を当接させて、正
確且つ容易に被覆管先端を溶接位置に設定できる。しか
もチャンバーを大型化することなくこれを達成できる。
また、第一電極と第二電極の間に進退可能で、端栓を収
容する端栓収容部と、この端栓を軸線上の端栓保持部材
に押し出す押し出し部とを有する本体を備えた端栓供給
手段が付加されて成るから、溶接位置から外れた状態で
端栓供給手段の本体の端栓収容部に端栓を供給し、軸線
上に本体を回動させ、拡径状態の端栓保持部材に端栓を
押し出して第二電極に押し付けることで、端栓の供給を
容易に且つ自動的に行える。しかもチャンバーを大型化
することなくこれを達成できる。

【００３１】また、本発明による核燃料棒端栓の抵抗溶
接方法は、被覆管端部をその軸線方向に位置決めして管
保持部材で被覆管を保持すると共に第一電極から給電可
能な状態にする一方で、端栓を端栓保持部材で被覆管と
同軸状に対向して保持し、被覆管と端栓を同軸状で相対
移動させ、チャンバー内で被覆管端部と端栓とを隙間を
以て対向させた状態でこのチャンバー内を気密にし、こ
のチャンバー内を真空引きした後、ヘリウムガスを充填
し、端栓をその背面から第二電極で押動して被覆管端部
に圧接させた状態で、第一及び第二電極間に通電するこ
とで、被覆管と端栓を抵抗溶接するようにしたから、圧
接時に押動される端栓や圧力を受ける被覆管に傷が付き
にくく、スムーズに抵抗溶接できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による核燃料棒端栓抵抗溶
接装置の概略構成を示す、一部破断斜視図である。

【図２】図１に示す抵抗溶接装置に関し、チャンバー内
で被覆管先端と端栓を隙間を以て突き合わせた状態を示
す要部断面図である。

【図３】管位置決め手段を示す側面図である。

【図４】図３に示す管位置決め手段の正面図である。

【図５】端栓供給手段の構成を一部断面で示す側面図で
ある。

【図６】チャンバー内で被覆管先端と端栓を圧接させた
状態を示す要部断面図である。

【図７】図６に示す被覆管先端と端栓の圧接状態の拡大
図である。

【図８】端栓保持部材の別の実施の形態を示す部分断面
図である。

【符号の説明】

１抵抗溶接装置２被覆管３クランプ部材６管電極１２スライドチャンバー１８端栓電極１９コレット２０コレットピストン２２ａ第一空間２２ｂ第二空間２３コイルスプリング２５端栓３０管位置決め手段３６プレナムスプリング４０端栓供給手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｂ２３Ｋ 101:12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被覆管を保持する管保持部材と、この管
保持部材に対して被覆管端部により近接した位置で被覆
管側面に当接して被覆管に給電する第一電極と、前記被
覆管と同軸状に端栓を保持する端栓保持部材と、この端
栓の背面に当接してこの端栓に給電し且つこの端栓を被
覆管方向に押動する第二電極と、前記被覆管端部と端栓
が同軸状で隙間を以て対向した状態で前記被覆管端部及
び端栓の突合せ領域を気密に保持し得るチャンバーとが
備えられ、このチャンバー内で前記被覆管端部に端栓が
圧接された状態で前記第一及び第二電極間に通電して抵
抗溶接するようにしてなる核燃料棒端栓抵抗溶接装置。
【請求項２】前記端栓保持部材は、端栓を把持し得る
分割爪が軸線方向にテーパ状に形成されたコレット部材
と、このコレット部材を軸線方向に相対移動させること
で端栓の把持と開放を行なうコレット部材開閉機構とを
備えたことを特徴とする請求項１記載の核燃料棒端栓抵
抗溶接装置。
【請求項３】前記第一電極と第二電極の間に進退可能
で、被覆管先端に挿入されたプレナムスプリングを通過
させ且つこの被覆管の外径より小さい凹溝を有する位置
決め部材によって、溶接時の被覆管の位置決めを行なう
ようにした位置決め手段が付加されて成ることを特徴と
する請求項１または２記載の核燃料棒端栓抵抗溶接装
置。
【請求項４】前記第一電極と第二電極の間に進退可能
で、端栓を収容する端栓収容部と、この端栓を前記端栓
保持部材に押し出す押し出し部とを有する本体を備えた
端栓供給手段が付加されて成ることを特徴とする請求項
１乃至３のいずれかに記載の核燃料棒端栓抵抗溶接装
置。
【請求項５】被覆管端部をその軸線方向に位置決めし
て管保持部材で被覆管を保持すると共に第一電極から給
電可能な状態にする一方で、端栓を端栓保持部材で被覆
管と同軸状に対向して保持し、被覆管と端栓を同軸状に相対移動させ、チャンバー内で
被覆管端部と端栓とを隙間を以て対向させた状態でこの
チャンバー内を気密に保持し、このチャンバー内を真空
引きした後、ガスを充填し、端栓をその背面から第二電極で押動して被覆管端部に圧
接させた状態で、前記第一及び第二電極間に通電するこ
とで、被覆管と端栓を抵抗溶接するようにしてなる核燃
料棒端栓の抵抗溶接方法。