JPS5964190A - レ−ザ加工装置 - Google Patents

レ−ザ加工装置

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JPS5964190A
JPS5964190A JP58159160A JP15916083A JPS5964190A JP S5964190 A JPS5964190 A JP S5964190A JP 58159160 A JP58159160 A JP 58159160A JP 15916083 A JP15916083 A JP 15916083A JP S5964190 A JPS5964190 A JP S5964190A
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laser beam
grid
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/12Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure
    • B23K26/127Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure in an enclosure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702Auxiliary equipment

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 工装置に関し、特に、かかるレーザ加工装置用の剛な措
造に間するものである。
この装置においては、レーザ源は波加工片に関して精確
に位置決めし且つしつかり取着する。
特に本発明は、ジルカロイのような揮発性材料でできた
要素を、加工室内に、該材料に対して実質的に非反応性
の環境の純粋度を維持すると共に該加工室及びその中の
要素のレーザ光線に関する容易可動性を確保する態(羊
で、配設し溶接する装置に関t4)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
るような律束型燃料集合体10の製造に関係している。
図示のように、燃料集合体10fよ、上部ノズル組体/
jと下部ノズル組体l弘とを備え、その間に、核轄料俸
/gのマトリックスが行及び列をなして配列され、そし
5て複数の燃料棒格子l6によってこのような配列に保
持される内蔵ユニットである。第1図には示されていな
いけれども、制御棒が核燃料棒igの配列内の選択した
位置に備えられているっ」二部ノズル組体/j,下部ノ
ズル組体/<1及び燃料棒格子/6は、燃料棒/g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lθtよ原子炉内の所定位置に装荷され、それ故、燃
料棒igの相互に関する方向は厳格にflilJ御され
る。
本発明の’lm密レーザ溶接装置t」、、そのΔ実施例
においては、第2 A − 、2 E図に示されるよう
な麩料俸格子/Aの製膜に関連しCいる。燃料棒格子/
A(tAl、略々正方1にであり、その周8は、ダつの
外a、+1格子ストラップココによって形成されている
。外側格子ストラップ、2−の各端は、垂直に配置され
た別の外側格子ストラップ端に隅シーム溶接部3θによ
って溶接されている。
複数の内側格子ストラップ−〇は相互に垂直な行及び列
になって配置され、それによって、複数のセルが形成さ
れ制御棒及び核燃料棒/gを受は容れるようになってい
る。行及び列に沿って配置された内側格子ストラツプコ
Oは、垂直に配置された別の内側格子ストラップ、20
を受けるため交点コケのそれぞれに相補的形状のスロッ
トを有している。交点溶接部32は、交点λグのそれぞ
れに形成され、それによっ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コθのそれ
ぞれが各端に、第、2A図に示されるように、外側格子
ストラップ22に形成された上部又は下部のスロット2
3列のいずれかにしっ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、2Aを含んでいる。該スロット
及びタブの溶接部31Iは、外側格子ストラップ、2.
2内のスロットλgが形成する上部又は下部の列に沿っ
て形成されるう さらに、複数の案内スリーブ3Aが燃
料棒格子、/Aのスリーブ側表面に配置4されて、該案
内スリーブに配置された制御棒を収給し案内する。
一連の切欠きシーム溶接部I10は、内側格子ストラッ
プ、2θ内に形成された切欠き3gに、案内スリーブ、
?6を確実に取り付ける。本発明の精密1/−ザ溶接装
置は、溶接i’71< 30 、3.2 、3 ’I、
及びtIoをそれぞれ形成す゛る一連の制御された溶接
作業を行なうのに鯉に適している。本発明の精密レーザ
溶接装置d:、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はか
りでなく、レーザ光線に関する燃料棒格子/A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、そして文は、レーザ
光線の焦点が特定の)1シ式の所望の溶接部を形成する
ために変えられる。
第コB及び2c図を参照すると、複数の弾性指puが、
相互に平行関係に内側格子ストラップ、20の長手方向
に配置されている。一対の間隔保持指14が対応する弾
性指弘ダのいずれかの側に配置され、そして弾性指グダ
と共に、交差する内側格子ストラップコ0によって形成
されたセル内に配置される核燃料棒igの弾性的把持を
行なうのに役立っている。弾性指9tlaは、間隔保持
指グ6a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、それによって核燃料棒1gがその間に弾
性的に保持される。
内側格子ストラップ、20を相互に対して且つ外側格子
ストラップコλに対して組み立てる方法が、第、2D図
に示されている。内側格子ストラップコθのそれぞれが
、複数のスロット3.2を含んでいる。上?719スト
ラップコθaは下方に延びるスロツ)、t、2aを有し
、一方、下部ストラップ、20bは、上部ストラップj
Oaの対応するスロットjJa内に受けとめられる形状
及び大きさのMlの上方に延びるスロットSコbを有し
ている。内側格子ストラツブコOの各端に、外側格子ス
トラップ22の対応するスロット2を内に配置される一
対のタブコロが配置されている。
後から詳細に説明するように、内側格子ストラップ20
は、突出タブrig及びタブ部分&(:la lSθb
から形成されるような交点溶接部32によって相互に溶
接されている。即ち、突出タブlIgは、内側格子スト
ラップ20a及び、20bがいっしょに組み立てられる
とき、対応する一組のタブ部分soaとsobの間に配
置されている。突出タブlIg及びタブ部分! Oa+
kObにレーザ光線を当てると、本発明に従って非常に
強くかつ汚染のない交点溶接部3.2が形成される。さ
らに、外側格子ストラップ2−の各端は隅タブ!r4I
を有している。第、20図に示すように、外側格子スト
ラップλ、2 c及びj、2bは、相互に重なりかつい
っしょにシーム溶接すれて隅シーム溶接部30を形成す
る隅タグSりb及び!;’lcをそれぞれ有しCいる。
羽根グーは、第uC及びコ(パ図に見られるように、核
燃料棒/gを通過する水の乱流を促進するために燃料棒
格子/40羽根側から突出する。さらに、特に第20図
に示すように、案内スリーブ36(・よ、弾性指lIり
又は間隔保持指94のいずれも女い内側格子ストラップ
、20によって形成されたセルと整列され、それによっ
て、制御棒をセル内でかつ案内スリーブ36内を通って
自由に移動できるようにする。
レーザ加工装置lは、半導体アセンブリの切断を含む精
密作業のために適していた。レーザをこのような高精密
加工作業に使用するどき、レーザと加工片の間、′1ヤ
にレーザと加工片保持アセンブリの間の相対位置は正確
に維持することが重要である。加工片に実際接触する工
作様械とは異なり、レーザは、比較的大きな距離その加
工片から離される。このようなレーザ加工装置において
、加工片保持アセンブリはレー・デカ・ら比較的大きな
距離のところに配Hされている。
このレーザ加工装置において、加工片保持ア・センブリ
とレーザ”の間のいかなる(目対移動も支持構造によっ
て増幅されるので、レーザ光線が加工片に閂して比較的
に大きく移動し、従ってレーザ光線を加工片上に焦点合
わせする際の精度が低下する。レーザと加工片保持アセ
ンブリの間の相対振動は、加工片におけるレーザ光線に
希望される小断面積の割に重大である。7インチの数十
分の/か又はそれ以下で測定された精度では、もし相対
振動があるならば、焦点を合わせたレーザ光線は同様に
振1°jIlシ、そしてこのような振動ケよ、レーザ及
び加工片位置決め手段プ)−いっしょに結合されている
支持構造によって増幅される。これらの理由のため、レ
ーザ加工において、特に、レーザ光線を非常に微小な点
に焦点合わせする場合に、希望の精度を得ろ際に振動が
問題となっていた。レーザ光線のこ(りような正確な焦
点合わせは比較的に長い角点距離ヤは有利に行なわれる
が、しかし振動及び衝撃のために、正確な機械加工を達
成するのに困i性が増す。米国特許第J、 I O、?
、 、? 79号明ii!Ill書は。
レーザ光学システム装着台及び加工片保持フレームの剛
構造の使用を示唆している。特に、該装着台は中空箱と
して描成され、かつ一方の部材にある穴を通1−て力嵌
めされそし°C他方の部材内にねじ込まれる位置決めピ
ンによって相互に結合される。さらに、装着ベッド及び
加工片保持フレームは、堅固な床で装着台の全重量を支
えるために、防振パッド上に装着されている。
レーザ加工装置の初期開発時には、レーザは別箇の、棹
々の低生産加工作業のために使用されていた。代表的に
は、一時に7回、単一の加工片に対して単−加工仰朶、
例えば溶接が行なわれていた。加工片のレーザ加=r、
率を増すために、米国’4’lj許第% u 、1.、
?、 u O/号、第42.2 、?、 20.2 ’
d及び第り0g J、 4.29号明細書に開示された
先行技術は、単一のレーリ′源から放射されるレーザ光
線を第1.第コ光hogに沿って交互に単一加工片上に
向けるべ(レーザ光線の時分割を教えている。本発明に
従えば、単一レーザ源がらhs/+給コ光路に沿って第
1.第コ加工場所に向けるように晰−レーザ源を時分割
することによって、加工率が更に向上する。
また、1個だけでなく一個の加J:片に関[2てレーザ
源を装着する問題は、加工片をジルヵロよりζ実質的に
純粋なj■境、例えばアルゴンのような不活性ガス中で
行なわれないと、加工片が汚染されると考えられる。ジ
ルカロイ製加工片のレーザ加工が望まれるこの’1.?
別の例では、溶接環境が高度に純粋で−ないと、どの溶
接部も汚染を受け、原子炉の苛酷な環境の作用を受けた
ときに、急速に劣化し構造的に損傷すると考えられる。
本発明の一実施例におい′Cは、前述したような加工片
は燃料棒同志を原子炉内に厳格に間隔を保持し′C装着
するための燃料棒格子l乙の形態を取る。燃料棒格子の
溶接部が汚染されていると、前述した苛酷な1(1境に
おいCけ、蒸気発生ン:号をM’j4で41人される水
の潴れが燃イパ1棒を互いの方に向かって振動させ、1
)ために、汚染が儲科俸4.’j子のhl 、i19.
8’J破損につながり、撚料俸が破切して中の核物質が
循環水中に放出される結果にさえなる。〔のような結果
を防止するために、本発明CJ−よれ(・2L、レーザ
溶接は、望ましくない汚染を防止するのに十分なだけで
なく、溶接室とその中の加工片とをレーザ光線に関して
制御可能に移動させるのに十分な経度に内部の加工fi
t境が維持された溶接室内で行なわれる。
レーザ源及び加工片位置決め装置はコンピュータの自動
化した制御の下に置かれており、それにより加工片の加
工率を更に向上させている。
従って本発明の目的は、新規且つ改良したレーザ加工装
置、特に、肢加工物にμυし”Cレーザ源を精f畠にし
つかり装着する剛な横侍を提供することである。
この目的から、本発明は広翰には、平らな基皐表面を画
定する剛な構造と、加工片を受は容れるため設けられた
加工場所とを備えるレーデ加工装置において、レーザは
、調Mj装置aによるF(’i mの後、取付は装置に
よって前記加工場所及び剛な構造に関してしつかり’l
j% Wされていることを特徴とするものである。
本発明の好適な実Iai例におい”C(12、床上にf
itかれるベッドを含み、該ベッドに支持される加工片
に門してレーザ源を支持するレーザ加工装置が開示され
ている。ベッドは關な構造のものであって、少なくとも
1個の加工室を支持するための実質的に平らな第1の基
準面を画定しており、加工室は加工片を受は容れ、その
周りに、加工片の形成材料に対して非反応性の環境を確
立している。加工片ハウジングは、前記基準面に関して
第コの、実質的に平らな基準面を画定するために、前記
第1の基準面にしつかり取着されている。実施例におい
てはR1i1/置は微細にねじを切ったねじ部材であっ
て、これが加工室、特にその周辺縁部を精確に位14決
めして、該周辺縁部とシール面との間に、シール面に関
する加工室の容易な移動を許容する態様で、一様な間隔
を与えている。加工室はプラットフォーム上に装着され
ており、一旦調節装置により調節した後、適当な締結具
によって加工片ハウジングにしつかり装着される。
本発明の一1!!!1面に、でいてQ:11、レーザ源
を11、ベッドの基準面に固設されたフレームに装着さ
れている。特に、レーザ源は、Mコの実質的に平らな基
準面を画定する構造的に剛なレーザ補助基板上に置かれ
ており、該補助基板を位置決め装置によって位置決めす
ることにより、放射されるレーザ光線を第1の基準面に
関して、従って加工片に関して精確に且つし一つかり位
町付けることができる。本発明の実施例においては、位
置決め装置は、装着フレームに固設される第1の支持面
と、該支持面に一致【−Cレーザ補助基板の軸の両側に
配置1tされたl対の調節装置とt?、 fri# エ
テ、tg r)、各ti11康!t &J2、v−サt
nH1li板の高さを位置決めするだけでなく該補助基
板をその軸の回りに揺動させるべく上昇又は下降しうる
つ 本発明の別の側面においては、一つの加工場所、特に、
両方共それ等のシール面に関して調節可能に前筒された
一つの加工室が開示され′Cいる。レーザ補助基板はそ
の軸を吊°心とするn節を許容しており、それによって
17−ザ光線は双方の加工室にlff確に指向される。
本発明の好適な実施例においては、単一レーザ源は、そ
の1/−ザ光線を最初に第1光路に沿って第1加工室に
向け、次に第コ光路に沿って第コ加工室に向ける態様で
時分割される。この目的のため、回転ミラーの形部の光
線指向装置は、単一レーザ源から放射されるレーザ光線
に交差して該レーザ光線を第1.第コ光路にその順序で
向トするように配置されている。レーリ′源、光線指向
装置及び合焦装置ζd全てレーザ補助基板に装着する。
また、レーザレンズ装置4が各光路に組み合っていて、
駆動モータに接続されており、レーザ光線を各加工片上
に別々に合焦・する。
本発明の更に別の側面においでは、シール而に対して実
質的に平行な表面を画定する複数の1袖に沿って加工室
を移動させ、それにより加工室に支持された加工片をレ
ーザ光線に関して一連のステップで移動させうる移動装
置が設けられている。シール面と加工室の周辺縁部との
間の前記間隔は加工室及びレーザ光線の希望の移動を許
容する。
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N4格子/6は、上述したように、内側格子ストラ
ップ、20及び外jHII t;’+子スストラップコ
コら成り、これらの格子ストラップは@コA〜、2g図
に示すように互に組立てられ溶接される。
格子ストラツブコθ、−−eよ細長い材料の連続シタロ
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、ストラツプコ
θ、、2.2を熱処理し、米[1]特許願連番第111
刷/?g号に記載された被加工片取付装置中(こ組立て
られる。次に燃料棒格子/6と被加工片取付装訂とを本
発明のレーザ溶接装置10θによって溶接する。溶接装
置lθθt、11、不活性ガスの純粋な雰囲気中におい
て、交点溶接部3コ、隅溶接部30(シーム溶接)、ス
ロット−タブ溶接部3グ及び切欠き溶接部110(シー
7S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ップを、第3A〜JL
図について説明する。レーザ溶接装置/θOについては
後に説明する。被加工片Fillち燃料棒4ζi子/A
がJ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ff/θθの作用を理解する上
に有用と思われる。第、?へ〜3L図かられかるように
、燃料棒格子t 乙1tl、X軸及びYllbに沿って
1つの平面内において増分的にS動し、Y 111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
荏囲気が高糺度に保たれた室中において行われる。2)
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11.
2が上向きに延びるように配される。溶接ジグ又IJ、
取付装崗は米国シ(ζr許願連番第1I/@Aコ3号番
こ記載されており、内(no 、fS’G子ストラスト
ラップ20ト側格子ストラツプコ、2はこのジグGこ5
J二ってれマ接+′I:業のあいだ相互にメ4し固定的
kl (12ii″てさ1する。羽′4艮抑制ジグは、
羽根クコの偏向用の装置C工であり。
ベーンクコはこのジグによ−)てfjl接ジグ「]1G
こ嵌合される。ベーン抑制ジグは、米1月1寺it原l
連番第り/4/97号に記載されている。所望σ)糺1
即ら水/ Oppm及び酸素7ppm ′h’s ?j
%らJzろま゛Cアルゴンガスを溶接室中に向けること
Gこよって雰囲気を清浄に−する。純粋な写囲気力″−
1停らJtたら、X軸及びY 1iIIに沿った一連の
増分j川−こよって燃料(イ4格子/6を移動させるこ
と番こより、内何格子ストラップー〇〇間σ〕各々σ)
交、r、’、;、 2 ’1をレーデ光ij′i!17
gに整列予せる。次Gここれ番こ!乾ろ市1j伶■れた
(、(のエネルギーを与4えることGこより交点溶接部
32を形成する。後(こ具や1lls−3−るように、
較正されたリザーノ(+、’jも匡(こよりイ寸勢され
るパルス状励起ランプGこよって1iibλdさせたN
d:yへ〇 パルス1/−リ°Gこよつ゛で、シー−I
17jC−11gを供給し、岸料棒格子/6に特定され
たレベルのエネルギーを与える。待に内1111格子ス
トラップ、20の交点、24!に向けられるパルスの故
は、f4) J M図に示すように制御されるっ即ち各
々パルス幅が4..2 m秒、パルス周波数が1秒間コ
Oパルス(,20pp8)、平均出力3!rO’N、ピ
ーク出力2!;gOW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コを形成する。燃
料棒格子16がレーザ光線/7gに対し整列位置になっ
た時にレーザ光線l?gをオンにすることによって交点
溶接部3.2を形成する。
第、? 、B 図G、:示した次のステップでは、後述
するt5rltnによって燃料棒格子/AがY軸の回り
に9θ0 回動され、それによりfi /のスロット−
タブ溶接部31/、及び第1の隅溶fP:j’il(J
 O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mitgを指向させつ゛)籍料m恰子16
をそのX 1iik &こ沿って移層1さぜることによ
り形成する。本発明の代表的な実施例(こよれば、スロ
ット−タブ溶接部3りc二1六1分間りA、−1cm(
,30インチ)の速度(、? OIPM )で燃料棒格
子/Aをfノ動さぜっつパルス幅λ、。2m秒、 ハル
x 周波k ”θパルス/ 秒(s o pps )及
び平均出力、3!OWのレーザ光線/ 7 gによって
形成する。g< J B図にCよ、各々のスロット−タ
ブ溶接部3りa及び隅溶接部JOaを形成するためのレ
ーザ光線t 7 g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/Aを時計方向
に回転させ、反対側の外側格子ストラップ2コbがレー
ザ光線/7gに整列され、それによって第2のスロット
−タブ溶接部、7り1)及び第一の隅溶接部Jobを形
成する。次に@3D図に示すように、燃F1鰺格子/6
を反時計方向に90° 回転させて、QN 、? A図
に示した出発位MWとし、燃料棒格子/Aとその溶接ジ
グとを溶接室から取出す。
第3E〜、711図に示すように、同様の一連の溶接ス
テップが行われる。溶接室から取出した後、燃料棒格子
/6及びぞ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/Aと溶接ジグとを2軸の回
りに900 時NF力方向回転させ、未溶接の外囲格子
ストラップ、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ックされる。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i、?E図に示す
ように、Y軸及びY軸に沿って一連のステップにより燃
F’l欅格子/Aを増分的に移動させることにより、上
述したように交点溶接部、?!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1.)子/6をそ
の外側格子ストラップ、2.2 cがレーザ光線/ 7
 gの下にくるようにY軸の回りに反時泪方向に90°
 回転させることにより、εI1.?のスロット−タブ
溶接部3りC及び第3の隅溶接部3θCを形成する。次
に第3〔)図に示すように燃料棒格子/AをそのY 軸
の回りに/gO°回転淋回転筒グの外側格子ストラップ
、2.2dをレーデ光線/7gに対向させることにより
、第ダのスロット−タブ溶接部、?4’dと第ダの隅溶
接部JOdとを形成する。次に第3 HIIに示すステ
ップにおいて燃料棒格子/A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3工〜、?L図には、案内スリーブ、74を営料(′
台格子/乙に溶接するステップが図示されている。最初
に燃料棒格子/Aを、第3A〜3H図に示すステップに
おいて必要どされた溶接ジグから取外し、米国特許願連
併第9/4.2J、2号明細14に記載されたスリーブ
溶接ジグ中に配量する。このスリーブ溶接ジグは、案内
スリーブ3Aを受入れるために内側格子ストラツブコθ
1′ により形成されたセルのうち選択されたちの即ちEil
 、? J図に示すように周縁部に切欠き3gをfli
ifえたセルを通って配設された複数の取伺用ピンを備
えている。これらの取付用ピンtJ1案内スリーブ36
.の軸線が内側格子ストラツプコθ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3tを正確に
位置決めずろ。案内スリーブ、?6が燃料棒格子/6に
対し正確に整列され組立′Cられたら、燃料棒4i4子
/乙及びそのスリーブ溶接ジグを溶接室中に配し、溶接
室及びレーデ光、11 / ’7 gに間し固定する。
次に所望の純度中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<z 、t’  回転させた後、〜T、?J図に示す
ようにレーザ光i(9ttgの通路に対してりSo に
なるこの位置に燃料棒格子/Aと案内スリーブ36の溶
接ジグとをロックする。次にパルス幅&、、2m秒、パ
ルス周11θpps、平均出力コt、tw及び溶接速度
、23JIc−上(//7Ipb、< )によって一連
の切欠き溶接部qoを形成する。レーザ光線/ 7 g
をパルス状にして燃j、′1棒格子/Aを上記速度でY
軸に沿い移動させる。
後に詳ン13するように、案内スリーブ36の各々の水
平列について第、?J図に示すようにシー・jp光線/
1gを再度合焦する必要があも)。燵11伶格子16を
Y +1iilに沿って移動させ、各々の案内スリーブ
、?6をレーザ光#a77gに関して所定位置とし、レ
ーザ光線をオンとして!i’J欠き溶接部グθを形成し
た後、次の案内スリーブJAを整列さ辻ろように燃料体
格子16を移動させることによって、一連の切欠き溶接
部qoを形成する。l水平列の案内スリーブ3Aが溶接
された後、燃料棒格子/Afi:X軸に沿って移動さぜ
、次の列の案内スリーブ36をレーザ光H/7gと整列
するように位置決めする。次に切欠き溶接部グθを形成
するようにレーザ光a/?gを再度合焦させる必要があ
る。第、’i J 、 3 R図に示すように案内スリ
ーブ、?6をり個の切欠き3gに係合させ、案内スリー
ブ3Aの両側で切欠き溶接部ダOをJビ成する。
案内スリーブJ6の一側を溶接した後、第JK図に示す
ように燃料(・(格子/6を反時計方向に9θ0 @転
させ、反対側の他方の切欠きJgをレーザ光1’Qtq
gに1π呈させる必要がある。
この回転後に一連の切欠き溶接部ダθを上述したように
形成する。最後に第3L図に示すように僑料IfP格子
/6を出発位置庄で反時i1方向に4/ !I’  回
転させた後、燃料体格子14と案内スリーブ34の溶接
ジグとを溶接室から取出して、燃料tg格子/Aの溶接
スデップを終了する。
第q図にtよ、内イ[]0及び外側の格子ストラップ、
20..2コを連結して燃料棒格子/Aを形+y>、 
L、案内スリーブ3Aを燃料棒格子/Aに固定するのに
必要な一連の溶接部特に交点溶接部、7コ、スロット−
タブ溶接部31I、隅溶接部、?0及び切欠き溶接部り
θを制御するための1/−デ溶接4、装置10.2が図
示されている。この制御H1、制御されたエネルギー蹴
のレーザ光線17g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lθλを制t111するこ
とに」;って行われる。各々の被加工片例えば覚料悼格
子/Ml・」1、位置決めモジュール10Aa又は10
Ab(第4I図に10’5aを示−1)によって、各々
の溶接位置に次々に動かされる。猶°に溶接室/”0g
 til、一連の溶接部をJr′戒するための燃料季;
シ格子/乙の運動をJ1容し、っつレーザ溶接の環境′
1,1弓こ不活11:ガスの5す囲気を稲立するべく燃
料体格子/Aを3と入れるように各々の位1i7決めモ
ジュールと組合されている。右側位置決めモジュールi
ot、a&よ、開位1面で1Δ示されている右■)11
キヤビネツトドア//llaを、Hしている同じ(、左
側キャビネットドア/ / ’I 1.+がその閉位f
Uで図示されており、該ドアは、左側位置決メモジュー
/l;/ o Ab+ELび左側18 J’M室/ 0
1? +、)をカバーすることが諒解される。キーヤビ
ネット10りはさらに、筐体の1/−ザ装置/ 0 、
!、主フレーム/、2.2、アルゴン−パージ装置//
g及びアルゴン供給装置クク、?と共に、右側及び左側
位置決めモジュール10Aa及び1oAbを収容してい
る。一対の検知マットが右側及び左側位置決めモジュー
ル/θAaJ!t、び/θlbのすぐ前にそれぞれjl
jt! taされた安全ゾーン13グa及び/3’lb
を形成している。ゾーン/ J41a及び/3ダbは、
対応の溶接室logをキャビネットioq外の位置に1
@&IJ′jるのを防ぐために、その上の操作者の存在
を検知する。
シーザトに源/20は第1I図に示され、かつこれ番よ
、以下により完全にηIλ明される方法でコヒーレント
光の放射を制御するために、レーザ装置IO,2に適当
な専体によって結合され′Cいる。
さらに、右側及び左側位置決めモジュール104a及び
lO& b内でのレーザ発射操作のfiilJ jl′
llにそれぞれ関連した第11・すなわら右1111コ
ンピュータ数時制御部(CNC) / 、24 a及び
同一の第コ、すなわち左側(JIC/、2Abを含むコ
ンピュータ制御装置/、21Iが備えられている。後述
するように、右側及び左側CNC/、2Aa及び/、2
4 bは、シーリ゛装Wt10.2の制御を命じ、ぞれ
によってCNCは【/−ザ装置/ 0.2の制御を時分
割する。
レーザ電源150は、レーザ溶接(実表示パネル7.3
−を含み、ぞしテCNC!/ 、2 A B J(び/
 、2 /; b]それぞれが、機械機能パネルCM、
FP)/ 、? 0を含んでI/S・ろ。
主フレーム/J、2は、右all及び左側位置決めモジ
ュール/θ4FL及び/()+bに代Iしてj;%列し
位1aにレーザ装置1ゴ/θフを、7tl g、;可能
に取り付けることができ、箇S図により完全に示されて
いる。レーザ9i il7 /θλに一旦整列されると
、右41!+1及び左fl!11位置決めモジュール1
0Aa及び10/、bい、主フレームに関して、従って
、レーザ族’fQ、’ / 0.2に関して固定され、
その結果、レーザ光線/ 7 g O)整列が各位置決
めモジュール/θ6a及び10Abに関して、従って 
支持された燃料(宇格子/Aに関して正確に制御するこ
とができるということを情実にする。主)1ノームlユ
、2(l二1、上プレート/II2及び下プレート/グ
3(第7図参照)から44成され、ぞれぞれ正方彩管の
フ1/−ムに溶接されている。fA7図に示すにうに、
水平i1MI jjij兼街撃吸収バッドu 、241
[、下プレート1lI3に取り付けられて普り、レーザ
溶接装部toコが載置される床を通して該レーザ溶接装
置1’102に加えられるかもしれない振動から、シー
リ°装置id / 0.2並びに左右の位置決めモジュ
ール/θ4a及びlθtbを速断する。さらに、パッド
、2.2 l/、il:、右廻1及び左側位賭決めモジ
ュール106a及び/ OA bのそれぞれと関連した
(後述の)モータ駆動装置dによって生じるかもしれな
いどんな振動も減衰さ騎る。土プレー)/i@、Nl、
他の装巨横戒要素を取り(1けるための基準面を)1ぞ
我するために、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t、1
1、重要な整列を維持することができろように、」ニブ
I/−)lクコに、又は該プレートに関して、ボルト締
めされ、あるいは(Jぞで結合される。
運動支持体/ IIO&J:上プレー1・/’1.2に
ボルト関してドエルビンによりそれぞれ固定されるl対
の脚/II/及び/、?9から構成される。各イO置決
メモジュールlθ6は主71)−入/ココに取着されて
16す、そして第3図に示されるように、II隅のそれ
ぞれで上プレー1− / 11.、2にボA・ト締めさ
れる基板/Sθを備えて(1)る。各位fd決めモジュ
ールlθ1−1、、第3及び/θ図Gこ示すjうに、基
板/30にそれぞれがボルトmめされる側vis.2及
び/3ダを含んでいる。各モジュールlθ6は、第10
図に示すように、後壁すなわち垂直支持壁.2ygを含
んでいる。
垂直摺動体.2Sコは第10し1に示されるように、一
枚の補強板2171.にポル) h’frめされる。X
−Yプラットフォーム.7. F IIが次に、rf!
 9回(こ示すように、該プラットフォームの各個にあ
る4枚のWnn版板グ6にボルト締めされる。第i。
図に示すように,X−Yプラットフ副−ム.2I/II
は、X−Y位置決め装置コggを受は入れて装着し、該
X−Y位1.゛J装置によって溶接室101tよ、コン
ピユー タ数値制御Vlf*IS(CNC) / 、?
乙によるfi+lJ御のものでX及びY軸に沿っ“C増
進的に動かされる。各位)遅決めモジュール10/.は
さらニ、F.HIs図に示されるように、トップシール
プV−)/.ltAを含んでおり、該トップシールプレ
ート&よ第8図に示すように、溶接室/θgの」二面を
形成するシールプレートから密接な間隔で、すなわちθ
.θlIOインチ以下4,シて、実質上平行間係で配置
される。第8図を見ると、溶接室’10gとそのシール
プレー1− / j AO間の臨界的間隔及び関係によ
り、シールプレートISAに対する溶接室10gの関係
を維持しながら、X−Y位置決め装ji J g gが
溶接室10gを動かすことを可能にすることがわかる。
この臨W的間係は、後述されるようj(方法で、シール
プレートlS6に間してプラットフ」−ムβqtIを正
確に位置決めすることによって佇立される。
第7図及び第9図に示すように、一対の垂直n 動体.
2 、t 、2 カ,上ブ1/−1・lクコにドエルピ
ンによって固定される。特に、−2本のドエルビンが各
垂直摺動体.2!;.2の基)?1(を通って嵌合1−
、、該摺動体を一]ニブシートlq.2に保持すイ)。
サドルコSOは、各垂直摺動体.2 、31’ 、’l
に可動に取り付けられ、かう」ニブレートlクコの基弗
面に対して実質上垂直関係で伸びる417.面,cat
めねじ,2Nを含む(薄JJ児であり、該も′り成にI
す、サドル。23θ、垂直Jpl il7体.232及
びプラットフォーム、2クグを厳密に整列させることが
できる。サドル、2S0は位置決めモジュール101.
の垂直摺動体、j、3.2に対してボルト締めされHつ
ドエルビンにより取り付けられる。す゛ドル、2SO及
びその位置決めねじ、2 t <z 6,15、例示的
にt、11、ミルウA−ギー、マシン、コンポーネンツ
、カンパニーによつ℃°、その会社の型式名RB/l、
 −、?ノー。20−L  で製造されたよう寿もので
よい。垂直摺動体λ左λは、溶接室10gのプロセス又
は高さの変化を吸収するために、X−Yプラットフォー
ム、2qfを昇降させる手段をノ1ツ成ずろ。3フト、
のドエルピンi1.J、、X−Yブラットフォー八コt
ltIをその補強板、2e&に固定し、かつX−Yプラ
ットフォームを自由にするl、−めにW6 !Vfi板
から取り11針(ごとができる。それから、剪(イ1き
キーコ56及び2 !; g (1,I:それらのジャ
ッキングねじによって引っ張られている。次に、位置決
V)ねじ、2&4’と関連したクランク(図示されず)
 l−1,X  Yブラット7オー/%、2ψqを七F
に1−1位111決めずろために回転させられ、その後
、垂直摺動体、2すがその−シードル、2虐oに、ポル
) il?めされ、iノーっドエルビンによって接合さ
れる。X、−Yプラットフ」−ム211.4(&J、垂
直摺動体、2 !; 、2にボルト締めされる。又−Y
プラットフォーム、241!4(が所望の高さにあると
き、ぞれは水平にされ、すなわち、溶接室10gの上面
とシールプレート/j&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、2!A及び、2
夕ざが位R1決めされ、そしてドエルビンが、それらの
新たな位置で開路/S、2及び1sti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11られる。
アルゴンパージ装置/ i g lJl、11)3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
0gから漏れるアルゴンQj2、各位置決めモジュール
104の底部に落ち”C,基板/ j(7a)・りびi
sgb内の蝮敞のjJP気IJ旧J7j/を通って流れ
る。主フレーム/ 、2.2の前に、金網lり乙によっ
てカバーされた一つの開り、I /りga及び/’Ig
bがある。金網/lI6及び主フレーム/ i J &
i、一対の室lグlIa及びlダクトを形成し、該室l
ダ+i(a及び/’i/lbは、ダンパコ2A(@7図
参照)を経て主フレーム7.2コの後flilで排気ダ
クト(図示せず)により、かつダクト、22gにより送
風機アセンブリー、30に結合されてオdす、それによ
って、漏れたアルゴンQよ、建屋からのアルゴン排気専
管23.2を介してキャビネット104/から強!+i
lJ排気される。
ダンパユJ、 A t、tアルゴン流鼠を制?β11シ
ている。
送、il+J tnア七ノンブリ23θは、キャビネッ
トドア//’I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、ディトン・エレク
トリック・カンパニーによって、その会社の型式名、2
aggqで製造されるような4JF気送風情の彫)、1
.ドをとることができる。第9図に示すように、溶接室
10Hの上面とシールプレート15Aの間の間隔+−i
、代表的には0.030インチのオーダーであって、溶
接% / Ogからのアルゴンの一梯な流れを可能に″
ノ゛ると共に、X及びYII′lIIに沿った溶接室t
ogの移動を可能にする。
第S図に示すように、運動支持体/、’IOは、レーザ
装置102、特にレーザロッド/70の形部をとるレー
ザ発射漉とその関連光学系を、主フレーム7.2−〇糸
準面に門して、′ITに、燃料棒格子l乙の形仲をした
加工片に閂して位1r)′決メスる。レーザロッド/ 
’7 /J I(、i:、レーザヘッドハウジング/6
6内に13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lAg上
に取り付けられる。光学系位置決めプ1/−ト/Agは
、)If HiilI支持体lりθ、特にぞの4iJビ
ーノ、/ 、47及び水平部材lSq上に支持された1
/−ザ補助基板16コ上に取り付けられる。
光線/7gと、燃Y1俸格子/6どの間に厳密々整列を
維持するのに必要分剛性もたらしているウ シーリ°柚
助基板/ A 2 &:J’、、横ビーノ、/Stの再
!!1°^1に配置1′1された一対の水平!t!ji
1.ljlジーヤツキ/jJra及びisgbにボルト
締めされろ。球面軸受/6θが水平部# / J 9の
後部に配置されて、レーザ補助基板/6コのための学、
−の支持点を形成し、それによって、前(1tll水平
11節ジヤツキ/kga及び/jtgbのそれぞれが昇
降するとき、シー1!゛捕助基板/Aコは’f’lll
 / A </まわりに回転)゛ることができる。球面
軸受/40は、ピボットを形成するために一定高さに配
置1χされ、該ピボットのまわりで、レーザ補助基板/
 4.2 ):、i、水平N’、l11節ジヤツキ/3
ざa及び/!;gbによって、まっすぐ上に持ち上げる
か、又Q、L所望角JCEに傾けることができる。
シーサ捕助JJ4板/ 4.20)平1rii &、1
H1l/ −9溶接装fi1/ 0.2の初期整列中に
、ジヤツキ力が水平調節ジヤツキ/、t8a及び/ 、
! g bによって該レーザヘッドハウジンプ/6Aに
加えで、可動ル−ザ光、腺切換えミラー/72及びステ
ッピングモータ17Sリノし理のそのアクチュエータ、
ぞれにミラー/’7’i/、/り6a及び/lAbの形
態をとる固λ1!のレーザ光線ダイバータがまた、光学
系位置決めプレートt t、 g−にに1反り付けられ
ている。第6図に示すように、切換えミラーlクコは、
ステッピングモータ/7kに結合された涙滴形状のもの
であって、レーザロッドitoから発したレーザ光f+
’、J / 7 g f反射し、あるいIt−1: ?
”’i 過する位置に、そしてその位置の外に、モータ
17タによって連続的に回転される。
レーザ踊IJ1ノ基板/ 6.2 iJl、光学系位1
6決めプレート/Agを支持し、そし°C連動支持体l
QO上に取り付けられる。運動支持体/りOは、正方形
状の管から造られた溶接物であり、そしてレーザロッド
/70から発したレーザ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/Asはまた、一対の2軸レーザ装置、2.2.
2を支持して16す、それによって、対応のレーデ合焦
レンズ装置、2OlI(第4図参照)(dl、対応する
溶接室701内の燃料棒格チ16上にレーザ光線を合焦
する、即らぞ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。レーデ浦助基板/A2tJ1.2軸レー
ザ装置、2コ、2(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2軸レーザー埃1aコココ
は、レーザ補助基板/ルコにしつかり固定されてぃ゛r
、i義z軸レーザ装置が、レーザ補助基板16コの上面
に垂直な2輛に沿ってレーザ合焦レンズ・良置コ□グを
移動するようにする。第S図に示すように、レーザロッ
ド170は、光線切J−(えiラー/りa上に合焦され
るレーザ光)1′泉/77を)dし、該ミラー/7コが
レーザ光線を最初に垂直指面ミラー/7Aaに、それか
ら垂直1け向ミラー/76bに交互に指面して、このよ
うに右側レージ゛光線itga及び左側レーザ光iJ+
!/ ? ’g bを形成する。レーザ光線/ 7 g
 a及びitgbは、それぞれ位置決めモジュール10
Aa及びl0Ab内の1ノ110/gOa及びigθb
を通っで指向される。
第S図に、そして41A、時的に第6図に示されたレー
ザ装置70.2は、本発明の好ましい実施例によれば、
レイ七オン社()laytba on )により型式指
定番号SSSθθの下に端部されたシーリ゛装置の形式
としてもよい。レーザ装置可/θコif1、−例として
、Nd:YAG 結晶レーザと高効率のレーザレッド中
に収納されたl対の真直な形状のクリプトン亡ん光ラン
プとの形式とし得るレーザロッド/7θをjiifえて
いる。シーリ°ヘッドU」5、レーザロッド/70の両
1.i11に、全反射ミラー/7コ及び1“;1〜分反
射即ち半透過ミラー/g’lを備えている。内部空洞シ
ャッター/ggl」1、レーザロッドitoと全反射ミ
ラー/7コとの間に配設されており、成る選+ノ(され
た数のレーデパルスを発射するように選択的に制が11
されるので、レーザ溶接を行うために与えられろエネル
ギーが後述゛するように正確にf!i’1戸11される
。シーリ°ヘッドQJ: 、レーデロッド17θ、励起
ランプigb及びミラー/gλ、/g’lを含むぞの全
fil(の光学要素が容易に且つ独立しrA:1換され
得るようにモジュール式の’4j;j造をf1if/え
ている。JI711Juランプ/gAfよ光学的整合を
乱さずにすみやかに交換できる。また励起又QLフラッ
シュランフ/ g Aは、その端部の接続部を含めてぞ
の全区に亘って水冷される。励起ラング/gAのトリガ
ーは空洞の励起によって励起ランプ/gAの1′−行パ
ルス化を与える。レーザロッド170は一例として、パ
ルス幅6m秒とパルス周波数、20 Hz  U ヒパ
ルスIg a m jj+とパルス1m vJl p3
0 ETZ  ニ:r6いて動作しCいる際にパルス形
成In+I W?Ctへの人力重力が/ A; kW 
を超過しないようにして、aoowの平均出力が被加工
片において得られるように設計ずろことかできる。ダン
プシャッター/90は、駄料棒)6子/Aのノiりのわ
・セ加工片がtF目が室10g中において交換されてい
る期間中にシーリ゛光腺/77を化11向路/94に沿
って光+’、’、14吸収器/?りに向けるように第1
位置に+4(!す・≦)ことができる。−作動梱ri’
J / 9.2pよ、レーザ光線/77をビームv1換
用の可!kh iラー77.2と固定ミラー17りとか
ら成る光線指向」装置に光、徨拡大レンズ% jii 
/ 9 gによって合焦さぜろ第2位117.にダンプ
シャッター190をその光1.・IJ遮1iJi ji
)/位iI¥から移動させろために用いられ6゜反射ミ
ラーである可動ミラー17.7がレーザ光線lり2を遮
1f/iするようにNl’、! 74にされると、レー
ザ光線/り7Qよ、垂直に指向されるように、垂直指向
ミラー/76aの方にシーリ゛光deJ / 7 g 
aとして偏向される。レージ′合焦しンズ將jpz、2
oqatよレーザ光綿lりざat遮11ノ11゜r+れ
を溶モ・マ室IOga中のas tt l+”格子/6
の方に向ける。図示したレーザ合<(す/ンズ、j、l
、 )、?、2 QlQよ、以下に説明するように、2
軸レー(“装Wtス22によりiQ WAN状に位置さ
れたレンズ、20.2及びレンズ支持背λ00を備えて
いる。
反射ミラー172がレーザ光線/77を遮断する位に7
からモーフ/73によって回転すると、レーザ光線/ 
77は固定ミラー/’/II(反射ミラー)により反射
されてシーリ°光腺77 l bを形成、し、このレー
ザ光49/7&bは、垂直偏向固定ミラー/ ?Abに
よって漬壕室10ghの方に向けられる。
励起ランプ/gAは、第7図にIZ11示1.たt’i
f、 ill、li7.20によって作HQIlされる
。電源7.20は一例とし′C1充電誘導子を経てパル
ス11キ成回路(PEN )を充iitする’r1.X
圧1lilJ御される直流ν1も源である。
関連したコンピュータkjz G’4制御j゛、1ニ、
7乙&、l、直流電1JH1リリ’ −バーのコンピュ
−タからパ)” ス31f lj%回路をブ(’、 ’
il l、パルス形成回路から励、1−dランプ/g乙
に放11εずZ)ことt(iよリレーリ40ッ)”/7
/1をl/1起して一連のレーザパルスをっ^生さ亡る
スイッチ(シリコンi:il fi’il°i+J i
:4ff素子)を交互に閉成する。励起ランプ/ g 
A 4:ll、レーザ閾値以下の低い直?f+f1”t
Ti i+:iレベルにおいてjiiJI作し、この低
レベルのTfV、 f4E (シンマー’+tj流)に
高γff、 流パルスが加わってレーザパルスを発生す
る。パルス形成回路PEN iJニーm秒から4m秒の
パルスを発生さ止る。
シーザソc、’:”d / ’;’ gに対する溶接室
t o g ′jキに撚4’11’j格子/6の最初の
整列を助けるために、格子/6を規準し、特にレーザ光
線/1gに対する格子/Aの+1:、イ面な位置を定め
るために、整列TVカメラ106の彫序の視学装置が7
150、この整列T ’Vカメラは、レーザ光611J
l / ? g aと合致するffi光路2/りを定め
るようにj部列されている。像光路、2/ダの光線は、
第6図に示すように、固定偏向ミラーノθ8cこより反
射され、米国放射紳保健局<B■uoの規則に従った安
全シーy’ツタ−,2/、2を選択的に通3i・・tし
、)14<分7°:、’iiJ局ミラー/7Aを経て’
r vカメラ、?04に到達ノ゛る3、レンズ、202
は、燃料棒格子/Aにシーリ゛光線/7gを合焦させる
だけでな(,1/ンズ、2100) UJJけを借りて
格子/Aの像をTVノノメラ、?θ6にフ杉戒する。レ
ーザ合焦1/ンズ装閤βθりは、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浦明灯も備
えている。安全シャッター、2 / 、l IJl、後
シトするように、燃料棒格子14をレーザ光線/’Ig
に対し整列させるように選択的に開閉され、ぞの(if
)の期間なよ安全処理として閉ざされている。
各々の溶接室10gは、第6図に示すように、一点銅線
で示した第7位1は即ち溶接位置から第コ位置fill
ら休止化i4に′#動させろことができろ。
レーザ“光線/7gは、溶接室10gが第2位置にある
時に、シールド17.2 t b中に支持された出力測
定装置u又は熱電対列、2/gの方に、垂直偏向固定ミ
ラー/74によって向けられる。シールド管−/41.
i、後に示すように、溶接室lθg o)後部に取付け
てあり、狭くなったNu口2.20を有し、レーザ光線
/ 7 gはこれによりシールド管JIA中に有効に封
じこめられろ3、溶接室/ Ogpよ周期的にその第2
位置即ち休止位置に移動させ、レーザ光腺/7gt−熱
?IE %11列コミに向け、燃料倖格子/A上に実際
に入射するレーザロッド17θの出力を表示させろ。
レーザ装置IO,2に%j1い負荷が加わると、レーザ
ロッド/?(7及び(又は)その励起ランプ/gAの消
耗ど1/−リ゛溶接中?C生ずる煙や異物のためレーザ
効率が低Fすイ)と考えられる。従って正確で再現可能
な溶接部を形成するにVよ、熱?If、対列、2/II
の測定値に依存して、レーザ装置10.2の使用寿命を
jOlじて、励起ランプ/gl。
に供給される電圧を増大させる。
レーザ溶接装置J / 0.2のギヤビネット/θり&
J1、Oil述のようにアルゴンパージ装置//gによ
ってアルゴンを排出することができるように、溶接室1
0gから漏れるアルゴンを閏じ込めてお(のに役立つ。
加工片、特に燃料棒格子/Aを取り換えることができる
8g、2位if Nlら体止位fjffiに溶接室10
gが44動可能にするため、キャビネットドア/ t 
p v、I:  第μ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11(す(=1けられる。本発明
の実施例におい′C1ドアfjF1閉暢(f&コJ’l
は、主フレーム/22にボルト締めされるλつのケーブ
ルシリンダからIノ冑るものとして第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
、かつキャビネットドア//’I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a?rcこよって
制御される。ケーブルシリンダへの空気は′t¥L磁弁
によってfb制御される。ドア//ダは、ブロック上に
取り付けられたレールに沿って駆動“Cある。本発明の
実施例に16いでは、空気作動式ケーブルシリンダは、
トロマチック社(’f<)lo −matic’)によ
って型式名A100/!;0  で4造されたような装
置形態にすること/)−”Cきる。
第g、q、io図を参照すると、溶接室iogをキャビ
ネット/θりからその「(Sコ位置即ち休止位置に取り
おろすことのできるW!動テーブル、24.2が示され
ており、第−位1aにおいて、この機械の操作者は燃f
’)棒格子/4を溶1.望室10gから取り出すことが
できる。このため、摺動テーブル、24.2は、キャビ
ネット/θりに関して第1の溶接位置と第一の休止位置
の間を直線状に摺動駆動モータ、266によって確実に
駆動されるように、17(i WAに位1it決めされ
たX−Yプラットフォーム2ダqの上に取り伺けられて
いる。
摺動テーブル2Aコは、操作者の傷害を防ぐために摺動
デープル、24.2の先縁より前に排出する安全レール
λAqを含んている。摺動駆動モータ、26乙t」1、
昭11ijチェーンコア、2によってねじ式駆動装置、
2Agに結合されており、該駆動装@は、段利きポルト
コ7ダにねじ込まれて摺動テーブルコロ、2に同定され
た支持グラグツト2フ乙を駆動する。特にpi4/θ図
に示すように、ねじ式駆動装fitコロgは一対の軸受
台2’10上の両端に取り付けられている。fig図及
び第9図に示すように、第11第一の位置の間における
摺動デープルの希望の直Fly朔を111能にするため
に、摺動テーブル2乙ユの底面に固定され、かつ実タイ
」二用互に平行に配向された一対の軸受シャフト」7g
カ備えられている。
第g及び9図を参照すると、X/−”−Yプラットフォ
ーム、2クダを、従って溶i8!室10gを、位置決め
モジュール106内の第7溶接位置に、ぞしてキャビン
トIO’lから取り出され操作者が溶接室10gから燃
料棒格子16を容易に1ト4り除(ことのできる第一、
休止位置にオjす確に位置決めするだめの手段が示され
ている。溶接室/ Og 、特にぞの燃f1俸格子14
は、第41g。
9図に示すようにレーザ光線/7gに関し7て精確に配
置されることが重要でを)る。このため、前部ロケータ
装置J、gグは、位置決めピンJ/4を、第1退出位U
から第λロック位置に1“1ビ択的に向ける。、第一の
ロック位置で、位置決めピンは摺動テーブル、24.2
に固定された位置決め7丁14、lJ3/ 7のtin
o、3/g内に置かれて、もq励デープル、2A、2を
レーザ光9tqgに関し°C精繍に位置決めする。同様
な位置決め部材312が摺動テーブル、2A、2の後M
 M:配j1#され、がっ前部ロケータ装置λgりの(
!’f置決めビン、3/I、に係合するように該摺動テ
ーブル、26ユに固定されていて、摺動テーブル、24
.2、従って溶接室10gを、そのS< S休止位置に
位置決めしかつ保持する。特に第S図に示すJ:うに、
前部ロケータ装g12 gケは、一端でブラットフ増−
4,2ググに固定され、かっ他端に支持腕3.2oを有
する位置決めブラケット3.22を含み、該支持腕32
0からU字すンクj、2#、位置決めビン3/Aを駆動
するアクチュエータJ/グが垂下している。第7図及び
l) 9図に示された第λの後部ロケータ装置、2 g
 A II′iレーザ光線/7gに関して摺動テーブル
コA、2を固定するように砧1);シする。暖i:、1
≦ロケータ装置、2g A&、l、垂111支持体、、
2りgに取り付けられた位置決めブラケット、?、23
0.二上って対Jiト、、の位14決めモジュール/θ
6該アクチュエータにより第1退出位置から第コロツク
位置に駆!11Jされる位1イを決めビン3/9とを含
み、このように駆動されろことによって、位置決めビン
3/9は、摺動テーブルコ6コに取り付けられた位置決
め部材、? 、2/の開11.?。25に係合する。こ
の様にして、摺動デープル、26.2(よ、それぞれ後
部及び前部ロケータ装置・イ、2g6ノクび、2gti
の位置決めビン3/9及び3/6によって対向線上で対
峙する隅に取り付けられ、かくして摺動テーブル、24
.2とレーザ光線/りgの間の同定関係を確保する。前
部及び後部ロケータ装浴、28グ及び2θ乙は例示的に
tよ、デスタコ社(Destaco )によって製造さ
れるようなプランジャーR41r1tの形■をとるごと
ができる。
第g及び70図を参照すると、位置決めモジュールlθ
6のそれぞれは、溶接室i o g 、’I!rにそこ
に収納された燃料(μ格子/4を、一平面のX及びYI
曲に沿った複数のイhイrli1輪’dill jll
lされた位置に精確に位置決めすると共に、Y il+
+h+わりに精確に1iilJ 6I!Iされた角度で
その平面をm1転させるためのX−Y位置決め装置dコ
ggの形樹をした手段を含み、それによって、多様な溶
接部がレーザ光7(i / ? gによって形成される
。X−Y位1a決め装置i7.2 g IIは、溶接室
10gを支持しかつ位置決めする!こめ借!助テーン°
ル、2 /i 、2−にに取り付けられるものとして、
第7θ図に示〕゛ように配置されている。X−Y位置決
め特%1.2ggは、X位置、決めテーブル、290と
その上の7位1tj決めテーブル、29.2とを含んで
いる。X及びY位ti′を決めテーブル、290及びλ
9λr↓、例示的にC1、シャアウム響マニュファクチ
ャリング・カンパ=  (Sbaurn’Manufa
、cturing Company)によって、型式番
号DC/、2/J で製造されるような愉(14彰帽を
とることができる。X位置決めテーブル290は溶接室
10gを第8図の平面に実″ff’、を上垂直方向に+
1iilかずように機能するのに対して、Y位は決めテ
ーブル292は、t37stθ図の平面に垂直な方向に
沿って溶接室logをII!1)か゛joY位置決めテ
ーブル、29.2は、リゾルバ及びタコメータを含むY
駆i+i17モータ、294に結合されており、それに
よって、清偉1な増分距離を溶接室10gに伝えること
ができる。同樟に、X位11イ決めテーブル、290も
リゾルバ及びタコメータを含むX周動モータ、29ダに
関連しCいる。
全体的ζこ第9図に示すB軸回転駆動装置asgル゛1
1、溶接室10g、特に、該溶接室10gの側壁内に回
転可能に取り伺けられるような回1販自在の取付装置ア
センブリ、2ダ0と係合可能であって、第9図に示され
るような回転自在六ジグ又は取付装置、2すaを回転可
能に位置決めする。
燃料棒格子/6は回転自在の成句装置アセンブリ2’l
Oに取り付は可能でちり、それによって、格子14はY
軸まわりに回転可能に1配置?Jすることができる。
溶接室10gは、その回転目11:な取付−モ置ア七ン
プリ2qθと共に、第g、9図に示されでおり、溶接室
の壁の上:1+<周辺の周りに配設された上111.7
ランジ33/をl1iJえる。上部7ランジJ J /
 iJ、シールプレート/S4のF面に精確な平行関係
で接近前Mされど)I>’M t’1℃加工された平ら
なシール面J、3.3を形成する。シール面333とシ
ールプレートist、の間のこの精確なpsr 係t1
1、溶接室10gから位置決めモジュールiot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/31.の下問に対し実質上平行な血のX、Y軸に
沿う溶接室lθg及びイの燃料体格子16の移動を可能
にする。また、X−Y位tiJ決め装置。Z g g 
I3、どんなシールからも防害を受けることなく溶接室
/θg、特にその燃ネ・1棒格子/Aをレーザ光線/ 
7 gに関し°C自由に移動させることができる。即ち
、溶接室/θgの周辺縁部又シ1.上部7ランジ3.7
1とシールプレート154との間には一様な隙間が注意
深(糸作持されている。
第7及び8図に示すように、伸縮可能のベローズqS6
は、ベローズアダプタ4IAグによってレンズ支持管、
200の最上部に、そして保蒋ハウジング114/に結
合されている。Z@レシー装置、2コλは2軸テ一ブル
クsgを含み、その上に、レーザ合焦レンズ装置λθク
カレンス装N装随F 40によって取すイに−1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
ZIiIllI駆動〔−タl/70によって増分的、選
択的に駆動される。X及びY軸駆動モーク、29Q及び
コ9tと同様に、ZIillll駆動モークグ? Oi
f:、2軸テ一ブルクSg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軸デープル<1 !; g)J
:垂直位置に取り付けられ、それによりて、一対のばね
付勢リールケ66と平衡する力をZ軸駆動モータlI7
θに加える。ばね付勢リールel、4fよ、そのまわり
に配設されると共にilじ4!Allのような皆当な固
着手段によって2軸テ一ブルq3gに固定されたケーブ
ル4!7コによってそれぞれ結合されでいるZ旬ハチ−
プルl/Sgは、本発明の実施例においてt212、デ
ザイン嘩コンポーネンツ(IJesign Co、mp
onente、) Inc。
によって、型式番号5A10θで製造されるような1−
ノ°ル彫用1をとることができる。7. リill・’
1.(動モータ12θとZ ’+illテーブルダss
の間の結合111、シャアウム9マニュ7アクラ゛ヤリ
ング、Inc、  によって、型式名”へリーカル”(
、He1iCQI )AJ977  /A  g及びs
ogs−g−gで製jしされた要素形・、Lαを例えは
とることができイ)。Z軸駆動モータ1ltoは例えば
コントロール1システムズ睦リサーチ1.Inc、にょ
って、型式番号F3M70ARHで製造されるようなり
cy−一ボコントローラーの形態をとる(二とができる
従って、レーザ加工装置f、特にそのための[ilな(
1”I7漬であつ゛(゛、少なくとも1個の加工片を受
けるベッドと、加工片に関してレーザ源をしっかり支持
するフレームとを提供する閾な構造が開示された。銅な
ベッドは、加−L片を受けるための第1の実′d的に”
Fらな基準rgiを画定する。
加工片Qよ典型的にt、1、加工片を形成する材料に対
し7て非反ll61生の上は塊を該加工片の周りにつく
る加工室内に1ii2 tieされる。加工室の一部は
、この!り i@面に固設された加工片へウジングが与
えるシール面により杉F鵡される。加工室を二j適当な
装置によって調節されるプランi・フオームに配設され
ているので、加]二基の周辺面とシール面との間には一
様な隙間がlf+ii保され、加」二基の自由な移動及
び加工室の環境維持が可能でちる。
なお、一旦位置決めしたプラットフォー1、は加工片、
従って基準面に関して固定される。更に、シール面に対
して実質的に平行な面を画定する一対の軸に沿って加工
室及びその加工片を移動させる# !l1lJ装置も設
けられている。l’、illなフレームはレーザ潅及び
特に、i!’、1節用+′4iiに位置決めされるレー
ザ補助基板を装着する基準面上に配置されている。実施
例においては、位置決め装置は固定支持面と、該支持面
に一致する補助基板軸の同りに補助基板を回転させ及び
/又Qよ昇降させる少なくともλつのn1節可能な装置
を伺えている。また、補助基板にVよ、レーザ源、第l
l第2加工片にレーザ光線を時分#jil−ノる光線指
向装置、対1・blする対のレーザ合焦レンズ装置も設
けられている。
本発明を考えるとき、この開示は単なる一例であり、本
発明の範Hは特許請求の範囲によって決定されるべきで
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図Qよ、本発明に従って形成された複数の格子を有
する俸束型核燃料11°愚合体の斜視図、第u A −
,2E図はそれぞれ、本発明に従って形成され第1図の
燃料集合体に組み付けられる燃料棒41%子の斜視図、
平面図、1(1面側面図、分解斜視図、及び平面図、第
3A〜311図は、第、2A〜、2E図に示した燃料’
+74格子をWJ接する諸ステップのIIIR序を示す
斜?M図、第q図は、本発明に従って描成された精密レ
ーザ溶接装置dの斜視図、第5図は、第り1ヌ4に示し
た精密レーデ溶接装置のためのt::j 、im支持1
4’J係の分解斜視図であり、左側及び右側位;d決め
モジュールによって位置決めされるような、一対の加工
片、例えば燃料伶格子に関してレーデ装置をしっがり支
持する主フレーム及びilJ!動支持体を含む。第を図
は、単一シーリ°源から発したレーザ光i〜を時分割方
式で、一つの加工片、例えば、核燃料棒格子のそれぞれ
に向けるため、第q図及び第S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、
肖)7図&:I:、ffiダ図に示したレーザ溶接装置
の側面図、第3図0よ、111グ図に示したレーザ溶接
装置の部分正面図、第7図は、第3図のφ:、”H■−
rxに沿ったレーザ溶接装置4の平面図、第1O−は、
638図の糾X−Xに沿った1111断面図である。 図中、/6は加工片(燃11枠格子)、/θgシ2シ加
工場所(溶接室)、/ココは主フレーム(1・劇な横″
1.′j)、lダOは運動支持体、l11.コは上プレ
ー1・、ISOは基板、/ 、!t A t、J、シー
ルプレート、/!;Ila及び/ !;gbは水平1・
4節ジヤツキ、/6.2はレーザ補助基板、/ A g
Jよ位置決めプレート、77gはレーザ光ν、;−、コ
、t<zは位置決めねじ、33/は溶接室の土1f19
フランジ、333はシールj[li 。 第2D図 第2E図 第3B図 第3C図 第3D図 第3E図 第3F図 第3G図 第3H図 第3I図 第3に図 第3L図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 平らな基帛表面を画定する削な+R造と、加工片を受は
    容れるため設けられた加工場所とを備えるレーザ“加工
    装置(、−おいて、レーザ(l−t、調節装置による調
    節の後、取付は装置dによって前記加]: jll、所
    及び閏な構造に門■2て1一つかり装着されていること
    を4.?徴とする加工装置。
JP58159160A 1982-09-01 1983-09-01 レ−ザ加工装置 Granted JPS5964190A (ja)

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