JPH11190788A - 燃料棒溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な操作で熟練を要せずに複数の燃料棒を
一直線の状態に溶接できるようにする。 【解決手段】 水平方向に近接・離反して複数の燃料棒
５を一直線上に並べて保持する複数の平行チャック１８
と、近接・離反して前記一直線上に並べられた複数の燃
料棒５を把持する把持部２４を備え各燃料棒５の中心軸
を中心として回転させるようにした複数の回転ハンド１
７と、前記一直線上に並べられた複数の燃料棒５の互い
に接する箇所を溶接する溶接トーチ２３とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉の燃料棒を
溶接する燃料棒溶接装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】小型の原子炉に使用される短尺の燃料棒
を連結溶接して長尺の燃料棒とし、大型の原子炉に使用
できるようにすることにより燃料棒の適用範囲を拡大す
ることが従来から行われている。

【０００３】図９は、小型の原子炉に使用される短尺の
燃料棒５を３本溶接にて接続すると共に、一端（下端）
には溶接した長尺の燃料棒を原子炉に挿入する際にガイ
ドになるように先端を細くした下部端栓５ａを溶接にて
接続して、大型の原子炉に用いられる長尺の燃料棒とす
る場合を示している。また、前記燃料棒５及び下部端栓
５ａは、図１０に拡大して示すように４点のスポット溶
接５ｂによって連結するようにしている。

【０００４】図６は、前記短尺の燃料棒５を複数溶接接
続して長尺の燃料棒にする場合に従来から使用されてい
る燃料棒溶接装置の一例を示す平面図、図７は図６の正
面図、図８は図７のＶＩＩＩ矢視図であって、これらの
図に示すように従来の燃料棒溶接装置は、ベース１上に
設けたリニアガイド２ａに沿って水平方向に移動可能な
ストッパ２が設けてあり、該ストッパ２の移動方向両側
には、複数組（図示の例では５組）の中空チャック３，
３が対向するように取り付けられており、更にベース１
の外側には、中空チャック３，３の中心と一直線上に並
ぶように、中空チャック３，３の組数と同じ組数の支持
台４，４が設置されている。前記中空チャック３は、旋
盤等のチャックと同様に３つの爪が拡縮することにより
燃料棒５を貫通させてチャッキングするようになってい
る。

【０００５】各組の中空チャック３及び支持台４は、ス
トッパ２の両側において、燃料棒５を一直線上で対向す
るように支持するようになっており、中空チャック３
は、回転用モータ６（図６参照）、同期用ギヤ７を介し
て、回転されるようになっている。

【０００６】ストッパ２の上方には溶接トーチ８が前記
リニアガイド２ａと平行に移動可能に設けられていて、
この溶接トーチ８は水平のリニアガイド９に沿ってベー
ス１の長手方向に移動し、更に垂直のリニアガイド１０
（図８参照）に沿って上下方向に移動できるようになっ
ている。

【０００７】図６ないし図８に示した従来の燃料棒溶接
装置は、２本の燃料棒５を１本の燃料棒に溶接するもの
で、図８における右側の各支持台４、中空チャック３
に、それぞれ外側から燃料棒５を挿入して、所定位置に
移動させたストッパ２に当接させて右側の中空チャック
３を締付けることにより位置決めし、続いてストッパ２
を中空チャック３の前面から退避させた後、左側の各支
持台４、中空チャック３に、他方の燃料棒５を外側から
挿入して前記位置決めした燃料棒５に当接させて左側の
中空チャック３を締付ける。

【０００８】この状態で１つの組の燃料棒５の、互いに
接している箇所に溶接トーチ８を下降して燃料棒５の互
いに接している箇所を１回スポット溶接５ｂ（図１０参
照）し、続いて中空チャック３を例えば９０度回転して
再びスポット溶接５ｂし、これを繰り返して、１つの組
の燃料棒５の互いに接している箇所の周囲を例えば４箇
所スポット溶接５ｂして、１つの組の燃料棒５を溶接し
終えた後、溶接トーチ８を水平のリニアガイド９に沿っ
て移動し、次の組の燃料棒５の互いに接している箇所を
上記と同様に溶接する。

【０００９】短尺の燃料棒５により図９に示すような長
尺の燃料棒を製造する場合には、前記操作により溶接し
終えた燃料棒５を中空チャック３の締付を緩めることに
より一方向に抜出し、溶接し終えた燃料棒５の端部に前
記と同様の操作によって更に他の燃料棒５を溶接し、更
に上記と同様の操作によって下部端栓５ａを溶接するこ
とにより組立てる。

【００１０】これにより、図６ないし図８に示した燃料
棒溶接装置では、一連の操作で長尺の燃料棒を５本得る
ことができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前記燃料棒５は放射性
物質であり人が近付くことができないため、図６ないし
図８に示した燃料棒溶接装置は遮蔽室内に設け、全ての
操作は遮蔽室の監視窓から遮蔽室内を覗きながら、操作
ハンドで行っている。

【００１２】このため、支持台４、中空チャック３に燃
料棒５を差し込んでセットするという作業が煩雑で熟練
を要すると共に、作業に時間が掛かる問題があり、しか
も１箇所の溶接が終了した燃料棒５を、中空チャック３
の締付を緩めて軸方向に移動させた後に再び燃料棒５の
位置決めを行って他の箇所の溶接を行うようにしている
ために、燃料棒５の移動時に燃料棒５が回転し、これに
より、図１０で示すスポット溶接５ｂ位置が軸方向でず
れることにより、溶接してできた長尺の燃料棒が一直線
にならずに曲ってしまうといった問題を有していた。

【００１３】本発明は、このような問題を解決し、簡単
な操作で熟練を要せずに複数の燃料棒を一直線の状態に
能率良く溶接できる燃料棒溶接装置を提供することを目
的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、水平方向に近接・離反して複数の燃料棒を一
直線上に並べて保持する複数の平行チャックと、近接・
離反して前記一直線上に並べられた複数の燃料棒を把持
する把持部を備え各燃料棒の中心軸を中心として回転さ
せるようにした複数の回転ハンドと、前記一直線上に並
べられた複数の燃料棒の互いに接する箇所を溶接する溶
接トーチと、を備えたことを特徴とする燃料棒溶接装置
であり、更に、一直線上に並べられた複数の燃料棒と溶
接トーチとが燃料棒の軸線方向に相対的に移動し得るよ
うにすることもできる。

【００１５】上記構成により本発明では、溶接する複数
の燃料棒が複数の平行チャックによって一直線上に並べ
て保持され、複数の燃料棒が複数の回転ハンドにより軸
方向で位置がずれることなく同時に回転されて燃料棒の
互いに接する箇所が溶接トーチによって溶接され、一直
線の状態の長尺の燃料棒が得られる。そして一直線上に
並べられた複数の燃料棒と溶接トーチとが燃料棒の軸線
方向に相対的に移動し得るようにすると、燃料棒の互い
に接する複数の箇所を１個の溶接トーチで溶接すること
が可能になる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
に基づいて具体的に説明する。

【００１７】図１は本発明の実施形態の一例を示す正面
図、図２は図１の平面図であって、これらの図に示すよ
うにベース１１の上面には、長手方向にガイドレール１
２が敷設してあって、このガイドレール１２上にはテー
ブル１３が載置されており、図２に示す駆動装置１４に
よってテーブル１３はガイドレール１２に沿って移動す
ることができるようになっている。

【００１８】テーブル１３の上面には、図１、図２の左
端にはストッパ１５が設けられており、該ストッパ１５
の位置から右方向へ向けて、上側が開放された受台１６
と、受台１６上に支持された燃料棒５を近接・離反して
把持し燃料棒５の中心軸を中心として回転させるように
した回転ハンド１７と、水平方向に近接・離反して燃料
棒５を保持するようにした平行チャック１８とが、ガイ
ドレール１２と平行に一直線上に並ぶように順に３組設
けられており、更に右端には位置決め軸１９を有する端
板２０が取り付けられている。そして上述のストッパ１
５と最も左側の平行チャック１８との間の取付ピッチ及
び平行チャック１８相互間の取付ピッチは、いずれも溶
接しようとする燃料棒５の長さに等しい寸法になってい
る。

【００１９】ベース１１の上面には更に、テーブル１３
の側方に位置するように溶接機２２が設けてあって、そ
の溶接トーチ２３は、後述するように受台１６、回転ハ
ンド１７、平行チャック１８で支持される燃料棒５の直
上に位置するようになっている。

【００２０】前述の受台１６は、上方に開いたＶ字状の
長い溝を有するもので、燃料棒５を回転可能に支持する
ようになっている。

【００２１】また前述の回転ハンド１７は、図３に示す
ように燃料棒５を両側から把持する開閉可能の把持部２
４を有しており、この把持部２４は、セクターギヤ２
５、駆動ギヤ２６により、把持部２４で把持している燃
料棒５の中心軸を中心として回転するようになってい
る。上述の駆動ギヤ２６は、図３に示す１本の回転軸２
７で回転駆動されるようにされていて、全ての回転ハン
ド１７の把持部２４及びセクターギヤ２５は、同時に同
方向へ同じ回転速度で回転するようになっている。

【００２２】さらに前述の平行チャック１８は、図４、
図５に示すように燃料棒５の両側から接近して把持する
ようになっており、燃料棒５を把持した状態で上方が開
いていて、燃料棒５の接合部を溶接トーチ２３により上
方から溶接できるように凹み２１（図１参照）が形成さ
れている。

【００２３】上述した受台１６の燃料棒５を支持する箇
所、回転ハンド１７の把持部２４で燃料棒５を把持する
箇所、平行チャック１８の燃料棒５を把持する箇所、並
びに端板２０の位置決め軸１９は、全てガイドレール１
２と平行な一直線上に並んでいる。

【００２４】次に、上述した装置の作用を説明する。

【００２５】図３ないし図５に示す回転ハンド１７の把
持部２４及び平行チャック１８をいずれも燃料棒５を挿
入できる程度に僅かに開けた状態とし、図１、図２の受
台１６上に溶接しようとする第１の燃料棒５を上方から
載置して左方向に押すことによりストッパ１５に当て、
続いて第２の燃料棒５を受台１６上に載置して左方向に
押すことにより前記第１の燃料棒５に当て、続いて第３
の燃料棒５を受台１６上に載置して左方向に押すことに
より前記第２の燃料棒５に当て、更に右端の平行チャッ
ク１８に下部端栓５ａを載置する。これにより前記スト
ッパ１５と端板２０の位置決め軸１９との間に、３本の
燃料棒５と１本の下部端栓５ａとが、全てガイドレール
１２と平行な一直線上に並んだ状態にセットされる。

【００２６】また、ストッパ１５と最も左側の平行チャ
ック１８との間の取付ピッチ及び平行チャック１８相互
間の取付ピッチは、いずれも燃料棒５の長さに等しい寸
法になっているので、一直線上に並んでいる燃料棒５及
び下部端栓５ａの互いに接している箇所は、全て平行チ
ャック１８が設けられている箇所と一致する状態にな
る。

【００２７】この状態で回転ハンド１７の把持部２４及
び平行チャック１８をいずれも閉じて燃料棒５を把持
し、テーブル１３をガイドレール１２に沿って移動さ
せ、溶接トーチ２３の直下に平行チャック１８が位置し
た時にテーブル１３の移動を停止する。そして溶接トー
チ２３を下降し、溶接トーチ２３の直下に位置している
平行チャック１８上の燃料棒５相互の接している箇所ま
たは燃料棒５と下部端栓５ａとが接している箇所の上部
を図１０のようにスポット溶接５ｂする。図５に示すよ
うに燃料棒５を両側から接近している平行チャック１８
は、燃料棒５を把持した状態で上方が開いているため、
上記の溶接は平行チャック１８に支障されることなく行
うことができる。

【００２８】１回の溶接が終わると溶接トーチ２３を上
昇させ、再びテーブル１３をガイドレール１２に沿って
移動させ、隣接する平行チャック１８が溶接トーチ２３
の直下に位置した時にテーブル１３の移動を停止する。
そして溶接トーチ２３を下降し、溶接トーチ２３の直下
に位置している平行チャック１８上の燃料棒５相互の接
している箇所の上部をスポット溶接する。

【００２９】上述した操作を繰り返すことにより、燃料
棒５及び下部端栓５ａを一直線上に並んでいる状態を保
持したまま、燃料棒５及び下部端栓５ａの互いに接して
いる箇所の全ての上部をスポット溶接することができ
る。

【００３０】次に、平行チャック１８を開き、回転ハン
ド１７の把持部２４は閉じて燃料棒５を把持したままの
状態で、回転軸２７（図３参照）を回転して駆動ギヤ２
６を回転駆動し、全ての回転ハンド１７のセクターギヤ
２５を一斉に９０度回転させる。これによって全ての燃
料棒５と下部端栓５ａとは、一直線上に並んでいる状態
を保持したまま９０度回転されることになる。そして平
行チャック１８を再び閉じて燃料棒５を把持した状態に
する。

【００３１】この状態で前述したようにテーブル１３を
ガイドレール１２に沿って移動させ、溶接トーチ２３の
直下に平行チャック１８が位置した時にテーブル１３の
移動を停止し、溶接トーチ２３を下降して溶接を行う操
作を繰り返すと、先に溶接した位置に対し燃料棒５の軸
線を中心に９０度位相を変えた位置をスポット溶接する
ことになる。

【００３２】この燃料棒５の軸線を中心に９０度位相を
変えた位置のスポット溶接が終了すると、全ての回転ハ
ンド１７の把持部２４を開き、セクターギヤ２５を一斉
に９０度逆回転させる。これにより、燃料棒５は回転せ
ずに９０度位相を変えた位置のスポット溶接をした時の
姿勢のままで、セクターギヤ２５及び把持部２４のみが
元の位置に戻り、再び次の回転を行うことができる状態
になる。

【００３３】この状態で回転ハンド１７の把持部２４を
閉じて燃料棒５を把持した状態とし、平行チャック１８
は開いて再び全ての回転ハンド１７のセクターギヤ２５
を一斉に９０度回転させることにより、上記のスポット
溶接をした位置から更に９０度位相を進めた位置、すな
わち最初のスポット溶接をした位置から１８０度位相を
進めた位置のスポット溶接をすることができる。

【００３４】上述の操作を３回繰り返すことにより、ス
トッパ１５と位置決め軸１９との間に並べられている複
数本（図１、図２に示した実施の形態では３本）の燃料
棒５と下部端栓５ａとが接している全ての箇所の周囲
を、９０度の位相をおいて４箇所スポット溶接し、複数
本の燃料棒５と下部端栓５ａとを１本の状態に溶接する
ことができる。

【００３５】この９０度の位相をおいた４箇所のスポッ
ト溶接を行う間、複数本の燃料棒５と下部端栓５ａと
は、受台１６、回転ハンド１７、平行チャック１８で一
直線上に並んでいる状態に保たれているため、１本に溶
接された複数本の燃料棒５と下部端栓５ａとは、屈折せ
ずに一直線状の長尺の燃料棒に仕上げられることにな
る。

【００３６】図１、図２に示す実施の形態では、テーブ
ル１３をガイドレール１２に沿って移動するようにし、
１台の溶接機２２で各平行チャック１８位置ごとの溶接
を行っているが、テーブル１３は固定とし、溶接機２２
をテーブル１３に沿って移動させるようにすることも可
能である。

【００３７】更に、テーブル１３は固定とし、平行チャ
ック１８位置ごとに溶接機２２を設ければ、溶接作業を
速く行うことができる。

【００３８】

【発明の効果】請求項１に記載の発明は、複数の燃料棒
が複数の平行チャックにより一直線上に並べて保持さ
れ、複数の回転ハンドにより一直線上に並べられた状態
のまま燃料棒の中心軸を中心として回転され、複数の燃
料棒の互いに接する箇所を溶接トーチで溶接されるた
め、熟練を要せずに短尺の燃料棒を一直線の状態の長尺
の燃料棒にする作業を能率的に行うことができる効果が
ある。

【００３９】請求項２に記載の発明は、１つの溶接トー
チで複数の燃料棒の互いに接する箇所を順次溶接でき、
装置が簡単になる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の一例を示す正面図である。

【図２】図１の平面図である。

【図３】図１のＩＩＩ矢視図である。

【図４】図１のＩＶ矢視図である。

【図５】図１のＶ矢視図である。

【図６】従来の燃料棒溶接装置の一例を示す平面図であ
る。

【図７】図６の正面図である。

【図８】図７のＶＩＩＩ矢視図である。

【図９】短尺の燃料棒を複数溶接することにより長尺の
燃料棒とする例を示す側面図である。

【図１０】燃料棒の溶接例を示す図９のＸ−Ｘ矢視拡大
図である。

【符号の説明】 ５ 燃料棒 １７ 回転ハンド １８ 平行チャック ２３ 溶接トーチ ２４ 把持部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平方向に近接・離反して複数の燃料棒
   を一直線上に並べて保持する複数の平行チャックと、近
   接・離反して前記一直線上に並べられた複数の燃料棒を
   把持する把持部を備え各燃料棒の中心軸を中心として回
   転させるようにした複数の回転ハンドと、前記一直線上
   に並べられた複数の燃料棒の互いに接する箇所を溶接す
   る溶接トーチと、を備えたことを特徴とする燃料棒溶接
   装置。
2. 【請求項２】 一直線上に並べられた複数の燃料棒と溶
   接トーチとが燃料棒の軸線方向に相対的に移動し得るこ
   とを特徴とする請求項１に記載の燃料棒溶接装置。