KR100770944B1

KR100770944B1 - 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치와 용접방법 및 그에 따라 제조된 지지격자

Info

Publication number: KR100770944B1
Application number: KR1020060081049A
Authority: KR
Inventors: 송기남; 김수성; 송근우
Original assignee: 한국원자력연구원; 한국수력원자력 주식회사
Priority date: 2006-05-19
Filing date: 2006-08-25
Publication date: 2007-10-26
Also published as: DE602007008317D1; ATE477576T1; CN101073856B; CN101073856A; JP2007307613A; JP4647627B2

Abstract

본 발명은 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치와 용접방법 및 그에 따라 제조된 지지격자에 관한 것으로, 레이저 기구를 이용하여 지지격자의 내부격자간(Inner Strap Connection)을 연속적(Continuous) 또는 간헐적(Intermittent)으로 시임 용접(Seam Welding)함으로써 지지격자의 구조적 강도 증강과 용접 후 용접 재료가 튀는 현상(Spattering) 및 열 변형을 감소시키고, 섬세한 용접이 가능하여 지지격자간의 용접 비드(Welding Bead) 크기를 작게 형성할 뿐만 아니라, 냉각수의 유동 저항을 감소시킴으로써 냉각수의 압력 강하(Pressure Drop)를 감소시킬 수 있으며, 냉각수 유동 펌프의 부하를 감소시키고, 경제성과 안전성을 향상시킬 수 있는 레이저 기구를 이용한 내부격자간 용접장치와 용접방법 및 그에 따라 제조된 지지격자를 제공하기 위한 것으로서, 핵연료 다발의 지지격자에서 내부 격자판의 격자간(Strap Connection) 및 내부/외부 격자판의 격자간을 용접하기 위한 지지격자 격자간 내부 용접장치에 있어서, 원봉형상체로서, 상호 소정간격 이격되는 한 쌍의 용접 툴(Welding Tool)과, 상기 각 용접 툴을 상호 연결시키기 위하여 그 사이에 개재되는 연결편과, 상기 각 용접 툴의 상단부로 인입되어 레이저를 전송시키기 위한 광섬유 연결부를 갖는 각 광섬유로 이루어지는 레이저 기구(Laser Tool) 및 상기 레이저 기구의 연결편 중심부에 연결되는 지지편과, 상기 지지편에 연결되는 이동편과, 상기 이동편에 연결되는 직선 구동부로 이루어지는 제어부(Control Part)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

지지격자(Spacer Grid), 내부격자간(Inner Strap Connection), 레이저 기구(Laser Tool), 제어부(Control Part), 용접 툴(Welding Tool), 연속적(Continuous), 간헐적(Intermittent)

Description

레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치와 용접방법 및 그에 따라 제조된 지지격자{Apparatus and method of inner-strap welding of spacer grids using laser tool and spacer manufactured by the same}

도 1은 종래 기술에 따른 핵연료 다발의 지지격자 격자간 용접장치를 이용하여 핵연료 다발의 지지격자의 내부격자 교차점 용접 상태를 개략적으로 나타내는 도면,

도 2는 본 발명에 의한 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치를 개략적으로 나타내는 도면,

도 3은 본 발명에 의한 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치의 레이저 기구를 개략적으로 나타내는 단면도,

도 4는 본 발명에 의한 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치의 사용 상태를 개략적으로 나타내는 도면,

도 5는 본 발명에 의한 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치가 지지격자의 내부격자간 사이에 위치하여 레이저 용접하는 과정을 개략적으로 나타내는 단면도,

도 6은 본 발명에 의한 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치치에 적용되는 지지격자 치구를 개략적으로 나타내는 사시도,

도 7은 본 발명에 의한 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치에 적용되는 용접 툴 치구를 개략적으로 나타내는 사시도,

도 8, 도 9, 도 10은 본 발명에 의한 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치를 이용하여 지지격자의 내부격자간 용접하는 과정을 개략적으로 나타내는 도면,

도 11은 본 발명에 의한 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치의 내부 용접방법을 나타내는 흐름도,

도 12는 본 발명에 의한 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치에 의하여 지지격자의 내부격자간 사이가 연속적(Continuous)으로 용접된 모습을 개략적으로 나타내는 도면,

도 13은 본 발명에 의한 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치에 의하여 지지격자의 내부격자간 사이가 간헐적(Intermittent)으로 용접된 모습을 개략적으로 나타내는 도면,

도 14은 본 발명에 의한 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 사시도.

** 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명 **

1 : 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치,

3 : 지지격자, 4a, 4b : 내부격자판,

5a, 5b, 5c, 5d : 내부격자간,

6 : 교차점 스폿 용접비드, 10 : 레이저 기구,

10a, 10b, 10c, 10d : 용접 툴, 11 : 연결편,

12 : 광섬유, 12a : 광섬유 연결부,

15 : 정렬렌즈, 16 : 집속렌즈,

17 : 프리즘, 18 : 가스라인,

19 : 통과공, 30 : 제어부,

31 : 지지편, 33 : 이동편,

35 : 직선 구동부, 50 : 지지격자 치구,

51 : 고정홈, 70 : 용접 툴 치구,

71 : 안내공.

본 발명은 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치와 용접방법 및 그에 따라 제조된 지지격자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저 기구를 이용하여 지지격자의 내부격자간(Inner Strap Connection)을 연속적(Continuous) 또는 간헐적(Intermittent)으로 시임 용접(Seam Welding)함으로써 지지격자의 구조적 강도 증강과 용접 후 용접 재료가 튀는 현상(Spattering) 및 열 변형을 감소시키고, 섬세한 용접이 가능하여 지지격자간의 용접 비드(Welding Bead) 크기를 작게 형성할 뿐만 아니라, 용접 부위의 결함을 감소시키고, 냉각수의 유동 저항을 감소시킴으로써 냉각수의 압력 강하(Pressure Drop)를 감소시킬 수 있으며, 이로 인해 냉각수 유동 펌프의 부하를 감소시킬 수 있는 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치와 용접방법 및 그에 따라 제조된 지지격자에 관한 것이다.

일반적으로, 지지격자는 스프링 및 딤플이 각인된 격자판을 가로, 세로로 배열 및 엮어서 교차 부위를 용접하여 핵연료봉 다발을 지지 및 고정시키기 위한 것이다.

현재, 상용 공급되고 있는 지지격자는 가로, 세로로 배열 및 엮어진 격자판의 교차점을 스폿 용접(Spot Welding)하여 접합시켜 사용하고 있으며, 교차점에서의 용접 및 용접 품질이 지지격자의 구조적 성능에 큰 영향을 미치고 있다.

이러한, 지지격자는 교차점의 용접 품질 및 방법을 개선하여 구조적인 성능을 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 핵연료의 특성을 크게 향상시킬 수 있다.

이러한 경수로 연료용 지지격자는 기본적으로 내부 격자판 교차부, 내부/외부 격자판 교차부 및 외부 격자판의 모서리 이음부(Corner Joint)의 용접 구조를 이루며, 현재 국내의 연료 생산업체에서 지지격자 제조 시 외부 격자에 레이저를 이용하여 스폿 용접(Spot Welding)을 실시하고, 내부 교차판 교차점에 스폿 용접(Spot Welding)을 실시한다.

한편, 현재 수행되는 내부 교차판의 스폿 용접 공정은 6 내지 7 스폿을 이용한 레이저 용접으로 이루어지기 때문에 용접 후 지지격자 제품 주변에 용접으로 인해 용접 재료가 튀는 현상(Spattering)이 발생되는 문제점이 있었다.

뿐만 아니라, 스폿 용접 공정 시 레이저에서 발생되는 고열로 인해 지지격자의 치수 변경 및 열 변형이 발생될 수 있으며, 이로 인해 추가적인 보수 작업이 수행될 수 있는 문제점이 있었다.

상술한 바와 같이, 핵연료봉을 지지하도록 제작되는 종래 기술에 따른 지지격자의 내부 격자판 교차점 용접 방법은 도 1에서 도시하고 있는 바와 같이, 지지격자(100)의 내부 격자판(140a, 140b) 격자간 연결부(150)에서 교차점 용접을 이용하여 수행되나, 이러한 용접 방법은 용접 후 용접 비드의 크기가 크고, 섬세한 용접이 불가능하며, 큰 용접 비드로 인하여 노심 내를 유동하는 냉각수의 압력 강하(Pressure Drop)를 심화시키는 문제점이 있었다.

이렇게 기존의 지지격자 용접 방법은 스폿 용접을 이용하여 용접한 후 용접 재료가 튀는 현상(Spattering) 및 열 변형이 발생되므로써 섬세한 용접이 불가능하고, 지지격자에서 교차점 용접 비드의 크기가 커서 냉각수 유동 저항을 크게 하여 궁극적으로 냉각수의 압력 강하(Pressure Drop)를 심화시켜 냉각수 유동 펌프에 부하를 증가시키는 요인이 되고 있으며, 지지격자의 구조 강도 증강 및 압력 강하 심화를 개선하기 위하여 새로운 지지격자 용접 공법을 개발할 필요가 있다.

이를 위하여 핵심적인 기술 개발이 바로 초정밀 레이저 및 광 전송기구를 이용한 용접개발이다. 즉, 초정밀 레이저를 이용한 지지격자 용접은 열 변형이 적고, 섬세한 용접이 가능하여 용접 부위가 작아서 냉각수의 압력 강하를 감소시키면서도 지지격자의 구조 강도를 크게 증가시킬 수 있다.

따라서, 향후 개발될 용접 공법은 원자력 발전소용 핵연료 개발에 필수적인 기술로 조만간에 선진 여러 나라에서 기술 개발이 활발하게 이루어질 전망이다.

특히, 지지격자의 상단 및 하단에서 시행하고 있는 교차점 스폿 용접 방법은 용접 비드가 커서 압력 강하가 심하고, 유동 면적의 감소를 초래하여 냉각수 가동 펌프의 부하를 크게 증가시키며, 원자로 구조물의 설계 여유도를 감소시키는 실정이므로 핵연료 다발 지지격자의 기계/구조적 안정성 증강 및 압력 강하 감소를 위해 새로운 첨단 용접 기술의 도입이 필요하다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 레이저 기구를 이용하여 지지격자의 내부격자간(Inner Strap Connection)을 연속적(Continuous) 또는 간헐적(Intermittent)으로 시임 용접(Seam Welding)함으로써 지지격자의 구조적 강도 증강과 용접 후 용접 재료가 튀는 현상(Spattering) 및 열 변형을 감소시키고, 섬세한 용접이 가능하여 지지격자간의 용접 비드(Welding Bead) 크기를 작게 형성할 뿐만 아니라, 용접 부위의 결함을 감소시키고, 냉각수의 유동 저항을 감소시킴으로써 냉각수의 압력 강하(Pressure Drop)를 감소시킬 수 있으며, 이로 인해 냉각수 유동 펌프의 부하를 감소시킬 수 있는 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치와 용접방법 및 그에 따라 제조된 지지격자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 핵연료 다발의 지지격자에서 내부 격자판의 격자간(Strap Connection) 및 내부/외부 격자판의 격자간을 용접하기 위한 지지격자 격자간 내부 용접장치에 있어서, 원봉형상체로서, 상호 소정간격 이격되는 한 쌍의 용접 툴(Welding Tool)과, 상기 각 용접 툴을 상호 연결시키기 위하여 그 사이에 개재되는 연결편과, 상기 각 용접 툴의 상단부로 인입되어 레이저를 전송시키기 위한 광섬유 연결부를 갖는 각 광섬유로 이루어지는 레이저 기구(Laser Tool) 및 상기 레이저 기구의 연결편 중심부에 연결되는 지지편과, 상기 지지편에 연결되는 이동편과, 상기 이동편에 연결되는 직선 구동부로 이루어지는 제어부(Control Part) 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 용접 툴은 인가되는 레이저를 전송시키기 위하여 그 내부 상측에 구비되는 정렬렌즈와, 상기 정렬렌즈를 통과한 레이저를 집속시키기 위하여 그 하측에 구비되는 집속렌즈와, 상기 집속렌즈에서 집속된 레이저를 소정방향으로 전송시키기 위하여 그 하측에 구비되는 프리즘를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 프리즘의 위치 및 각도가 45°로 이루어진다.

한편, 상기 용접 툴의 외주연 하측 적소에 프리즘을 통하여 전송되는 레이저가 통과되기 위한 레이저 통과공이 관통 형성된다.

그리고, 상기 용접 툴의 적소에 적어도 하나 이상의 가스라인이 구비되되, 상기 가스라인의 단부가 프리즘의 근접된 적소에 연결된다.

한편, 상기 용접 툴은 인가되는 레이저를 전송시키기 위하여 그 내부 상측에 구비되는 정렬렌즈와, 상기 정렬렌즈를 통과한 레이저를 집속시키기 위하여 그 하측에 구비되는 집속렌즈와, 상기 집속렌즈에서 집속된 레이저를 소정방향으로 전송시키기 위하여 그 하측에 구비되는 오목한 구리 미러(Concave Copper Mirror)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 구리 미러의 오목한 부분의 경사각(Tilting Angle)이 110°로 이루어진다.

한편, 상기 이동편은 상, 하방향으로 기울어지며 구동가능하게 이루어진다.

더불어, 상기 직선 구동부는 수평방향으로 직선 구동가능하게 이루어진다.

그리고, 상기 지지격자를 고정시키기 위하여 그 상부면에 격자형태의 고정홈을 갖는 지지격자 치구와, 상기 레이저 기구의 용접 툴을 수직방향으로 고정시키기 위하여 다수개의 안내공을 갖는 용접 툴 치구를 더 포함하는 구성으로 이루어진다.

한편, 상호 소정간격 이격되는 한 쌍의 용접 툴과, 상기 각 용접 툴 사이에 개재되어 상호 연결시키는 연결편과, 상기 각 용접 툴의 적소에 구비되어 가스를 공급받는 가스라인과, 레이저를 조사하기 위한 광섬유 연결부를 갖는 광섬유와, 상기 각 용접 툴의 내부에 하방향으로 정렬렌즈와 집속렌즈와 프리즘을 순차적으로 갖는 레이저 기구; 상기 레이저 기구의 연결편 중심부에 연결되는 지지편과, 상기 지지편에 연결되어 상, 하 방향으로 직선 운동가능하게 이루어지는 이동편과, 상기 이동편에 연결되어 수평방향으로 구동가능하게 이루어지는 직선 구동부를 갖는 제어부; 및 용접 툴 치구와 지지격자 치구; 를 포함하는 구성으로 이루어지는 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치에 따른 용접방법에 있어서, 상기 지지격자를 지지격자 치구에 위치시켜 고정하는 단계; 상기 제어부의 제어에 의하여 레이저 기구를 x, y, z방향으로 구동시켜 지지격자의 내부격자간 상부 소정위치에 위치시키는 단계; 상기 제어부를 조절하여 이동편을 상, 하 방향으로 기울어지게 구동시킴으로써 용접 툴을 지지격자의 내부격자간 적소로 삽입시키는 단계; 상기 각 용접 툴의 상단에 광섬유 연결부를 통하여 인입되는 광섬유로 레이저가 전송되는 단계; 상기 광섬유를 통하여 전송되는 레이저가 상기 각 용접 툴의 내부 상측에 구비되는 정렬렌즈로 조사되는 단계; 상기 정렬렌즈로 조사된 레이저가 정렬되어 투과된 후 정렬렌즈의 하측에 구비되는 집속렌즈로 집속되는 단계; 상기 집속렌즈로 집속된 레이저가 그 하측에 구비되는 프리즘을 통하여 반사되는 단계; 상기 프리즘을 통하여 전송되어 집속되는 레이저에 의해 지지격자의 내부격자간에 레이저 용접이 수행되는 단계; 를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 지지격자의 내부격자간에 각 용접 툴의 삽입 및 인입 시 상기 각 용접 툴이 용접 툴 치구의 안내공으로 가이드되어 수직방향을 유지하면서 삽입되는 단계; 를 더 포함하여 이루어진다.

한편, 상기 가스라인에 공급되는 보호가스의 배출에 의하여 지지격자 시편의 산화를 방지하는 단계; 를 더 포함하여 이루어진다.

바람직하게는, 상기 지지격자의 내부격자간에 삽입된 각 용접 툴이 지지격자의 내부격자간을 연속적(Continuous) 또는 간헐적(Intermittent)으로 용접하는 단계; 를 더 포함하여 이루어진다.

여기서, 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접방법에 의하여 제조되는 지지격자를 포함한다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 예시도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 의한 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명에 의한 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치의 레이저 기구를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명에 의한 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치의 사용 상태를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명에 의한 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치가 지지격자의 내부격자간 사이에 위치하여 레이저 용접하는 과정을 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 6은 본 발명에 의한 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치치에 적용되는 지지격자 치구를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 7은 본 발명에 의한 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치에 적용되는 용접 툴 치구를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 8, 도 9, 도 10은 본 발명에 의한 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치를 이용하여 지지격자의 내부격자간 용접하는 과정을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 11은 본 발명에 의한 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치의 내부 용접방법을 나타내는 흐름도이고, 도 12는 본 발명에 의한 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치에 의하여 지지격자의 내부격자간 사이가 연속적(Continuous)으로 용접된 모습을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 13은 본 발명에 의한 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치에 의하여 지지격자의 내부격자간 사이가 간헐적(Intermittent)으로 용접된 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.

삭제

도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치(1)는 레이저 기구(10)와 제어부(30)로 구성된다.

상기 레이저 기구(Laser Tool; 10)는 원봉형상체로서, 상호 소정간격 이격되는 한 쌍의 용접 툴(Welding Tool; 10a, 10b)과 상기 각 용접 툴(10a, 10b)을 상호 연결시키기 위하여 그 사이에 개재되는 판체형상의 연결편(11)과 상기 각 용접 툴(10a, 10b)의 상단부에 광섬유 연결부(12a)를 통하여 인입 및 연결되어 레이저를 조사하는 광섬유(12)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 각 용접 툴(10a, 10b)은 광섬유 연결부(12a)를 통하여 그 상부에 인입 및 연결되는 광섬유(12)에서 조사되는 레이저를 정렬시키기 위하여 내부 상측에 정렬렌즈(15)가 구비되고, 상기 정렬렌즈(15)를 통과한 레이저를 집속시키기 위하여 그 하측에 집속렌즈(16)가 구비되며, 상기 집속렌즈(16)에서 집속된 레이저를 소정각도로 굴절 및 전송시키기 위하여 그 하측에 프리즘(17)이 구비된다.

본 발명의 실시 예에서는 상기 각 용접 툴(10a, 10b)의 내부에 정렬렌즈(15)와 집속렌즈(16)를 통하여 정렬된 레이저가 그 하방에 소정간격 이격되는 프리즘(17)에 반사되어 지지격자(3) 내부 격자판(4a, 4b)의 내부격자간(5a, 5b)을 레이저 용접하도록 이루어져 있으나, 외부에서 제공되어 조사되는 레이저를 투과 및 집속시킨 후 전송하여 지지격자(3) 내부 격자판(4a, 4b)의 내부격자간(5a, 5b)을 레이저 용접하기 용이하다면 상기 각 용접 툴(10a, 10b)의 내부에 구비되는 프리즘(17)이 볼록 미러로 이루어지는 것도 가능하다.

또한, 상기 각 용접 툴(10a, 10b)의 내부에 정렬렌즈(15)와 집속렌즈(16)와 프리즘(17)이 구비되어 있으나, 조사되는 레이저를 집속한 후 반사시켜 지지격자(3) 내부 격자판(4a, 4b)의 내부격자간(5a, 5b)을 용접하기 용이하다면 상기 각 렌즈가 기타 다양한 렌즈로 이루어지는 것도 가능하다.

여기서, 상기 프리즘(17)의 위치 및 각도가 45°로 이루어지는 것이 바람직하다. 즉, 상기 각 용접 툴(10a, 10b)의 내부 하측에 위치하는 프리즘(17)은 상기 정렬렌즈(15)와 집속렌즈(16)를 통하여 정렬 및 투과된 레이저를 전송하여 지지격자(3) 내부 격자판(4a, 4b)의 내부격자간(5a, 5b)을 용접할 경우, 조사 및 전송되는 레이저의 용접 위치를 정확하게 정렬시키기 위하여 상기 프리즘(17)의 위치 및 각도가 45°로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시 예에서는 상기 프리즘(17)의 위치 및 각도가 45°를 갖도록 이루어져 있으나, 상기 프리즘(17)에 반사되는 레이저를 지지격자(3)의 내부격자간(5a, 5b)에 정확하게 정렬 및 조사시키기 위한 프리즘(17)의 위치가 이에 한정되지 않는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 상기 용접 툴(10a, 10b)의 내부에 구비되는 프리즘(17)이 상기 정렬렌즈(15)와 집속렌즈(16)에서 조사되는 레이저를 집속한 후 반사시켜 지지격자(3) 내부 격자판(4a, 4b)의 내부격자간(5a, 5b)을 용접하도록 이루어져 있으나, 상기 프리즘(17)이 오목한 구리 미러(Concave Copper Mirror, 미도시)로 대체되어 적용되는 것도 가능하다.

이때, 상기 구리 미러의 오목한 부분의 경사각(Tilting Angle)은 110°로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 상기 각 용접 툴(10a, 10b)의 내부 하측에 구비되는 각 프리즘(17)의 방향은 상호 대칭된다. 즉, 지지격자(3)의 내부격자간(5a, 5b)을 레이저 용접할 경 우, 전송되는 각각의 레이저로 상호 대칭되는 위치의 내부격자간(5a, 5b) 레이저 용접을 실시하기 위하여 상기 각 용접 툴(10a, 10b)의 내부 하측에 구비되는 각 프리즘(17)이 상호 대칭되게 위치 및 배열된다.

본 발명의 실시 예에서는 상기 각 용접 툴(10a, 10b)의 내부 하측에 위치하는 프리즘(17)이 소정각도로 고정됨으로써 프리즘(17)의 위치 및 각도가 불변적으로 이루어져 있으며, 레이저 용접 시 지지격자(3)의 내부격자간(5a, 5b) 레이저 용접 위치를 조절하기 위하여 상기 프리즘(17)이 정확하게 배열되도록 이루어진다.

한편, 상기 각 용접 툴(10a, 10b)의 외주연 하측 적소에 프리즘(17)을 통하여 전송되는 레이저가 통과하기 위한 통과공(19)이 관통 형성된다.

여기서, 상기 각 용접 툴(10a, 10b)의 적소에 용접 툴(10a, 10b)의 내부로 보호가스(Assistant Gas)를 공급하기 위한 적어도 하나 이상의 가스라인(18)이 구비되되, 상기 가스라인(18)의 단부는 프리즘(17)의 근접된 적소에 연결된다. 즉, 상기 각 용접 툴(10a, 10b)의 외주연 적소에 외부에서 유입되는 가스라인(18)이 각각 구비되고, 상기 각 가스라인(18)의 단부는 상기 각 용접 툴(10a, 10b)의 내부 하측에 구비되는 프리즘(17)에 근접되게 연설된다.

이때, 상기 가스라인(18)을 통하여 각 용접 툴(10a, 10b)의 프리즘(17)에 유입되는 보호가스는 아르곤(Ar)으로 이루어진다.

상기한 바와 같이, 상기 각 용접 툴(10a, 10b)에 가스라인(18)이 연결되고, 상기 가스라인(18)을 통하여 보호가스를 공급하도록 이루어져 지지격자(3) 시편의 산화를 방지한다.

본 발명의 실시 예에서는 상기 가스라인(18)을 통하여 각 용접 툴(10a, 10b)의 내부에 보호가스인 아르곤(Ar) 가스가 공급되어 지지격자(3) 시편의 산화를 방지하도록 이루어져 있으나, 상기 지지격자(3) 시편의 산화를 방지하기 용이하다면 상기 가스라인(18)을 통하여 기타 다양한 보호가스가 공급되는 것도 가능하다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 상기 가스라인(18)이 상기 각 용접 툴(10a, 10b)의 외주연 적소에 적어도 하나 이상으로 구비되어 있으나, 상기 각 가스라인(18)이 상기 각 용접 툴(10a, 10b)의 내부에 인입되게 설치되는 것도 가능하다.

상기 제어부(30)는 상기 레이저 기구(10)의 연결편(11) 중심부에 연결되는 판체형상의 지지편(31)과 상기 지지편(31)의 단부에 연결되는 이동편(33)과 상기 이동편(33)의 단부에 연결되는 직선 구동부(35)로 구성된다.

여기서, 상기 이동편(33)은 상, 하방향으로 기울어지며 구동가능하게 이루어지며, 상기 직선 구동부(35)는 수평방향으로 구동가능하게 이루어진다. 즉, 상기 이동편(33)은 지지격자(3)의 내부격자간(5a, 5b)을 레이져 용접할 경우, 다수개의 용접 툴(10a, 10b)을 갖는 레이저 기구(10)를 지지격자(3)의 내부격자간(5a, 5b)으로 삽입 및 인입시키기 위하여 지지편(31)에 연결된 일단이 상, 하방향으로 움직여 전체적으로 기울어지며 구동되도록 이루어지며, 상기 직선 구동부(35)는 지지격자(3)의 내부격자간(5a, 5b)을 레이저 용접할 경우, 다수개의 용접 툴(10a, 10b)을 갖는 레이저 기구(10)가 지지격자(3)의 내부격자간(5a, 5b) 상부에 위치되도록 수평방향으로 구동되도록 이루어진다.

상기한 바와 같이, 상기 직선 구동부(35)의 수평방향 구동 및 상기 이동편(33)의 상, 하방향 구동에 의하여 상기 레이저 기구(10)를 지지격자(3)의 상부에 위치시키고, 상기 지지격자(3)의 상부에 위치된 레이저 기구(10)를 지지격자(3)의 내부격자간(5a, 5b)에 삽입 및 인입시킴으로써 지지격자(3)의 내부격자간(5a, 5b) 레이저 용접이 가능해진다.

본 발명의 실시 예에서는 상기 이동편(33)이 상, 하방향으로 기울어지게 구동가능하도록 이루어져 있으나, 상기 지지편(31)이 상, 하방향으로 구동가능하게 이루어지는 것도 가능하다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 상기 이동편(33)이 상, 하방향으로 기울어지게 구동가능하도록 이루어져 있으나, 상기 이동편(33)이 상, 하방향 및 수평방향을 포함하여 직선 구동가능하도록 이루어지는 것도 가능하다.

여기서, 본 발명에 의한 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치(1)는 지지격자(3)를 고정시키기 위한 지지격자 치구(50)와 지지격자(3)의 내부격자간(5a, 5b)으로 삽입 및 인입되는 각 용접 툴(10a, 10b)의 수직방향 안내 및 각 용접 툴(10a, 10b)의 수직방향 위치를 고정시키기 위한 용접 툴 치구(70)를 포함한다.

이를 위하여 상기 지지격자 치구(50)는 판체형상체로서, 그 상부면에 지지격자(3)를 위치 및 고정시키기 위한 고정홈(51)이 다수개 형성되어 격자형태를 이루며, 지지격자(3)의 하측에 위치한다.

여기서, 상기 지지격자 치구(50)에 형성되는 고정홈(51)의 갯수는 지지격자(3)의 단위 스트랩체(도번 미도시)의 갯수와 대응되게 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 용접 툴 치구(70)는 육면체형상체로서, 용접 툴(10a, 10b)이 삽입되기 위한 지지격자(3)의 내부격자간(5a, 5b) 공간과 대응되는 갯수의 안내공(71)이 관통형성된다.

여기서, 상기 용접 툴 치구(70)의 각 안내공(71)은 원통형상으로 형성되어 용접 툴(10a, 10b)이 삽입된 후 수직방향을 유지하도록 이루어진다.

상기한 바와 같이, 상기 지지격자 치구(50)와 용접 툴 치구(70)에 의하여 본 발명에 의한 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치(1)를 통한 지지격자(3)의 내부격자간(5a, 5b) 용접 시 지지격자(3)의 위치 고정이 용이하고, 용접 툴(10a, 10b)의 삽입 시 상기 용접 툴(10a, 10b)이 내부격자간(5a, 5b)에서 항상 수직된 방향을 유지하면서 용접하게 된다.

이하, 본 발명에 의한 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치를 이용하여 지지격자의 내부격자간 레이저 용접방법을 도 4내지 도 11을 참조하여 설명한다.

먼저, 작업자가 상기 지지격자(3)를 지지격자 치구(50)에 위치시켜 고정한다(S11). 이때, 상기 지지격자(3)의 하부면이 지지격자 치구(50)의 각 고정홈(51)에 안착되어 고정된다.

이때, 상기 지지격자(3)의 상부면에 용접 툴(10a, 10b)이 삽입되어 수직방향을 유지하기 위한 용접 툴 치구(70)를 설치하며(S11-1), 상기 용접 툴 치구(70)에 형성되는 각 안내공(71)이 지지격자(3) 내부 격자판(4a, 4b)의 내부격자간(5a, 5b) 에 형성되는 공간과 동일하게 설치한다.

그리고, 상기 제어부(30)를 제어하여 직선 구동부(35)를 수평방향으로 구동시켜 한 쌍의 용접 툴(10a, 10b)이 구비되는 레이저 기구(10)를 지지격자(3) 내부 격자판(4a, 4b)의 내부격자간(5a, 5b) 상부 소정위치에 위치시킨다(S12).

즉, 상기 제어부(30)를 제어하여 직선 구동부(35)를 x, y, z방향으로 구동시켜 레이저 기구(10)의 용접 툴(10a, 10b)을 지지격자(3) 내부 격자판(4a, 4b)의 내부격자간(5a, 5b) 상부에 위치시킨다.

그리고, 상기 제어부(30)를 조절하여 이동편(33)을 상, 하방향으로 기울어지게 구동시켜 한 쌍의 용접 툴(10a, 10b)이 구비되는 레이저 기구(10)를 지지격자(3) 내부 격자판(4a, 4b)의 내부격자간(5a, 5b)에 삽입 및 인입시킨다(S13).

이때, 상기 지지격자(3) 내부 격자판(4a, 4b)의 내부격자간(5a, 5b)에 각 용접 툴(10a, 10b)의 삽입 및 인입 시 상기 각 용접 툴(10a, 10b)이 용접 툴 치구(70)의 안내공(71)으로 가이드되어 수직방향을 유지하면서 삽입된다(S13-1).

그 다음, 상기 각 용접 툴(10a, 10b)의 상단에 광섬유 연결부(12a)를 통하여 인입 및 설치되는 광섬유(12)로 레이저를 전송하고(S14), 전송된 레이저가 상기 광섬유(12)를 통하여 상기 각 용접 툴(10a, 10b)의 내부 상측에 구비되는 정렬렌즈(15)로 조사된다(S15).

이렇게 상기 각 용접 툴(10a, 10b)의 상단에 인입되는 광섬유(12)를 통하여 조사된 레이저가 정렬렌즈(15)를 투과하면서 정렬된 후 상기 정렬렌즈(15)의 하측에 구비되는 집속렌즈(16)로 집속되고(S16), 상기 집속렌즈(16)로 집속된 레이저가 그 하측에 구비되는 프리즘(17)을 통하여 지지격자(3) 내부 격자판(4a, 4b)의 내부격자간(5a, 5b) 용접 부위로 전송되어 집속된다(S17).

이때, 상기 프리즘(17)이 오목한 구리 미러(Concave Copper Mirror, 미도시)로 대체되어 적용될 경우, 상기 정렬 렌즈(15)와 집속 렌즈(16)를 통하여 정렬 및 집속된 레이저가 오목한 구리 미러를 통하여 반사되어 지지격자(3) 내부 격자판(4a, 4b)의 내부격자간(5a, 5b) 용접 부위로 전송되어 집속되면서 용접된다.

여기서, 상기 구리 미러의 오목한 부분의 경사각(Tilting Angle)이 110°로 이루어짐으로써 보다 용이하게 레이저를 용접 부위로 전송할 수 있다.

이렇게 상기 프리즘(17)을 통하여 전송되어 집속되는 레이저에 의하여 지지격자(3) 내부 격자판(4a, 4b)의 내부격자간(5a, 5b) 상호 대향되는 각 측면에 레이저 용접이 수행된다(S18).

상기한 바와 같이, 상기 지지격자(3)의 내부격자간(5a, 5b)에 삽입 및 인입된 각 용접 툴(10a, 10b)를 통하여 조사 및 집속되는 각각의 레이저가 지지격자(3)내부 격자판(4a, 4b)의 내부격자간(5a, 5b)의 상호 대향되는 각 측면을 동시에 레이저 용접함으로써 최상의 용입(Penetration)을 얻을 수 있으며, 지지격자(3)의 내부격자간(5a, 5b) 용접 강도를 견고히 할 수 있다.

여기서, 상기 지지격자(3) 내부 격자판(4a, 4b)의 내부격자간(5a, 5b)에 삽입 및 입인되는 각 용접 툴(10a, 10b)은 지지격자(3)의 내부격자간(5a, 5b)을 연속적(Continuous) 또는 간헐적(Intermittent)으로 용접한다(S18-1). 즉, 지지격자(3)의 내부격자간(5a, 5b)에 삽입되는 각 용접 툴(10a, 10b)은 내부격자간(5a, 5b) 내 를 상방향에서 하방향 또는 하방향에서 상방향으로 이동하면서 레이저를 연속적으로 조사하여 지지격자(3)의 내부격자간(5a, 5b) 전체를 용접하거나, 레이저를 간헐적으로 조사하여 지지격자(3)의 내부격자간(5a, 5b) 소정 부분만을 용접한다.

이때, 상기 지지격자(3)의 내부격자간(5a, 5b)에 삽입되어 연속적 또는 간헐적으로 용접하는 각 용접 툴(10a, 10b)의 상, 하방향 이동속도는 동일하도록 이루어진다.

상기한 바와 같은 구조에 의해 상기 용접 툴(10a, 10b)을 지지격자(3) 내부 격자판(4a, 4b)의 내부격자간(5a, 5b)에 삽입 및 인입하여 지지격자(3)의 내부격자간(5a, 5b) 전체 측면을 연속적으로 레이저 용접하거나, 지지격자(3)의 내부격자간(5a, 5b)의 상, 중, 하측 등 소정 부분만을 간헐적으로 레이저 용접할 수 있다.

이렇게 상기 지지격자(3) 내부 격자판(4a, 4b)의 내부격자간(5a, 5b) 내부로 삽입 및 인입되는 각 용접 툴(10a, 10b)이 내부격자간(5a, 5b)을 도 12에서 도시하고 있는 바와 같이, 연속적으로 전체 레이저 용접하거나, 도 13에서 도시하고 있는 바와 같이, 내부격자간(5a, 5b)을 간헐적으로 특정 부위만을 부분 용접하여 지지격자(3)의 내부격자간(5a, 5b)을 접합시킨다.

상기한 바와 같이, 상기 지지격자(3) 내부 격자판(4a, 4b)의 내부격자간(5a, 5b)을 레이저 용접한 후 반복적으로 지지격자(3)의 나머지 내부격자간을 레이저 용접함으로써 본 발명에 의한 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치(1)를 통하여 레이저 용접이 완료된다.

이때, 상기 광섬유(12)를 통하여 레이저가 조사되는 각 용접 툴(10a, 10b)에 가스라인(18)을 통하여 보호가스가 공급되며, 공급되는 보호가스의 배출에 의하여 지지격자 시편의 산화를 방지한다(S17-1).

상기한 바와 같이, 상기 가스라인(18)을 통하여 공급되는 보호가스가 레이저 용접 시 지지격자 시편의 산화가 방지하는 역할을 담당할 뿐만 아니라, 프리즘(17)을 보호하는 역할을 담당한다.

도 14은 본 발명에 의한 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 사시도로서, 용접 툴의 구조를 일부 달리한 것이다.

도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 실시 예에서는 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치(1)의 용접 툴(10a, 10b, 10c, 10d) 갯수를 달리함으로써 지지격자(3) 내부 격자판(4a, 4b)의 내부격자간(5a, 5b, 5c, 5d)의 각 측면, 즉 4방향을 동시에 레이저 용접하게 된다.

즉, 원봉형상체로 형성되되, 상단부에 광섬유 연결부(12a)를 갖는 광섬유(12)가 인입되고, 그 내부에 정렬렌즈(15)와 집속렌즈(16) 및 프리즘(17)이 하방향을 향하여 순차적으로 구비되는 용접 툴(10a, 10b, 10c, 10d)이 상호 소정간격 이격되어 4개 구비되어 지지격자(3)의 내부격자간(5a, 5b, 5c, 5d)에 삽입 및 인입되는 구조로 이루어진다.

상기한 바와 같이, 레이저 기구(10)가 4개의 용접 툴(10a, 10b, 10c, 10d)을 갖도록 이루어짐으로써 지지격자(3) 내부 격자판(4a, 4b)의 내부격자간(5a, 5b, 5c, 5d)에 삽입 및 인입되는 각 용접 툴(10a, 10b, 10c, 10d)이 내부격자간(5a, 5b, 5c, 5d)의 4방향을 동시에 레이저 용접함으로써 지지격자(3)의 내부격자간(5a, 5b, 5c, 5d)의 레이저 용접을 보다 신속하고 용이하게 수행할 수 있다.

이를 위하여 상기 각 용접 툴(10a, 10b, 10c, 10d)은 연결편(11)에 의하여 상호 소정간격 이격되게 연결되고, 상기 각 용접 툴(10a, 10b, 10c, 10d)에서 조사되는 레이저가 지지격자(3) 내부 격자판(4a, 4b)의 내부격자간(5a, 5b, 5c, 5d) 중심부로 집중되도록 각 용접 툴(10a, 10b, 10c, 10d)의 내부 하측에 프리즘(17)이 구비된다.

본 실시예에서도 상기 용접 툴(10a, 10b, 10c, 10d)의 내부 하측에 구비되는 프리즘(17)이 오목한 구리 미러(Concave Copper Mirror, 미도시)로 대체되어 적용되는 것도 가능하고, 이때에도 상기 구리 미러의 오목한 부분의 경사각(Tilting Angle)은 110°로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 본 실시 예에서는 상기 레이저 기구(10)가 4개의 용접 툴(10a, 10b, 10c, 10d)을 포함하여 구성되도록 이루어져 있으나, 상기 레이저 기구(10)가 16개의 용접 툴로 구성되는 것도 가능하며, 상기 레이저 기구(10)의 용접 툴 갯수를 상기한 갯수로 한정하지 않는다.

여기서도, 도 6, 도 7에서 도시하고 있는 바와 같이, 지지격자(3)를 고정시키기 위하여 격자형태의 고정홈(51)을 갖는 지지격자 치구(50)와 지지격자(3) 내부 격자판(4a, 4b)의 내부격자간(5a, 5b, 5c, 5d)으로 삽입 및 인입되는 각 용접 툴(10a, 10b, 10c, 10d)의 수직방향 안내 및 각 용접 툴(10a, 10b, 10c, 10d))의 수직방향 위치를 고정시키기 위하여 다수개의 안내공(71)을 갖는 용접 툴 치구(70) 를 포함하는 것이 바람직하다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며 해당분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위내에 기재된 범주내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 레이저 기구를 이용하여 지지격자의 내부격자간(Inner Strap Connection)을 연속적(Continuous) 또는 간헐적(Intermittent)으로 시임 용접(Seam Welding)함으로써 지지격자의 구조적 강도 증강과 용접 후 용접 재료가 튀는 현상(Spattering) 및 열 변형을 감소시키고, 섬세한 용접이 가능하여 지지격자간의 용접 비드(Welding Bead) 크기를 작게 형성할 뿐만 아니라, 용접 부위의 결함을 감소시키고, 냉각수의 유동 저항을 감소시킴으로써 냉각수의 압력 강하(Pressure Drop)를 감소시킬 수 있으며, 이로 인해 냉각수 유동 펌프의 부하를 감소시킬 수 있고, 경제성과 안전성을 향상시킬 수 있는 등의 효과를 거둘 수 있다.

Claims

핵연료 다발의 지지격자(3)에서 내부 격자판(4a, 4b)의 격자간(Strap Connection) 및 내부 또는 외부 격자판의 격자간을 용접하기 위한 지지격자의 내부격자 용접장치(1)에 있어서,

원봉형상체로서, 상호 소정간격 이격되는 한 쌍의 용접 툴(Welding Tool; 10a, 10b)과, 상기 각 용접 툴(10a, 10b)을 상호 연결시키기 위하여 그 사이에 개재되는 연결편(11)과, 상기 각 용접 툴(10a, 10b)의 상단부로 인입되어 레이저를 전송시키기 위한 광섬유 연결부(12a)를 갖는 각 광섬유(12)로 이루어지는 레이저 기구(Laser Tool; 10);

상기 레이저 기구(10)의 연결편(11) 중심부에 연결되는 지지편(31)과, 상기 지지편(31)에 연결되는 이동편(33)과, 상기 이동편(33)에 연결되는 직선 구동부(35)로 이루어지는 제어부(Control Part; 30);

상기 지지격자(3)를 고정시키기 위하여 그 상부면에 격자형태의 고정홈(51)을 갖는 지지격자 치구(50); 및

상기 레이저 기구(10)의 용접 툴(10a, 10b)을 수직방향으로 고정시키기 위하여 다수개의 안내공(71)을 갖는 용접 툴 치구(70);

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치.
제1항에 있어서,

상기 용접 툴(10a, 10b)은 인가되는 레이저를 전송시키기 위하여 그 내부 상측에 구비되는 정렬렌즈(15)와, 상기 정렬렌즈(15)를 통과한 레이저를 집속시키기 위하여 그 하측에 구비되는 집속렌즈(16)와, 상기 집속렌즈(16)에서 집속된 레이저를 소정방향으로 전송시키기 위하여 그 하측에 구비되는 프리즘(17)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치.
제2항에 있어서,

상기 프리즘(17)의 위치 및 각도가 45°로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치.
제2항에 있어서,

상기 용접 툴(10a, 10b)의 외주연 하측에 프리즘(17)을 통하여 전송되는 레이저가 통과되기 위한 레이저 통과공(19)이 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치.
제2항에 있어서,

상기 용접 툴(10a, 10b)에 하나 이상의 가스라인(18)이 구비되되, 상기 가스라인(18)의 단부가 프리즘(17)의 근접된 위치에 연결되는 것을 특징으로 하는 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치.
제1항에 있어서,

상기 용접 툴(10a, 10b)은 인가되는 레이저를 전송시키기 위하여 그 내부 상측에 구비되는 정렬렌즈(15)와, 상기 정렬렌즈(15)를 통과한 레이저를 집속시키기 위하여 그 하측에 구비되는 집속렌즈(16)와, 상기 집속렌즈(16)에서 집속된 레이저를 소정방향으로 전송시키기 위하여 그 하측에 구비되는 오목한 구리 미러(Concave Copper Mirror)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 이동편(33)은 상, 하 방향으로 기울어지며 구동가능하게 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치.
제1항에 있어서,

상기 직선 구동부(35)는 수평방향으로 직선 구동가능하게 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접장치.
삭제
상호 소정간격 이격되는 한 쌍의 용접 툴(10a, 10b)과, 상기 각 용접 툴(10a, 10b) 사이에 개재되어 상호 연결시키는 연결편(11)과, 상기 각 용접 툴(10a, 10b)에 구비되어 가스를 공급받는 가스라인(18)과, 레이저를 조사하기 위한 광섬유 연결부(12a)를 갖는 광섬유(12)와, 상기 각 용접 툴(10a, 10b)의 내부에 하방향으로 정렬렌즈(15)와 집속렌즈(16)와 프리즘(17)을 순차적으로 갖는 레이저 기구(10); 상기 레이저 기구(10)의 연결편(11) 중심부에 연결되는 지지편(31)과, 상기 지지편(31)에 연결되어 상, 하 방향으로 기울어지도록 운동가능하게 이루어지는 이동편(33)과, 상기 이동편(33)에 연결되어 수평방향으로 구동가능하게 이루어지는 직선 구동부(35)를 갖는 제어부(30); 및 용접 툴 치구와 지지격자 치구; 를 포함하는 구성으로 이루어지는 용접장치를 이용한 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접방법에 있어서,

상기 지지격자(3)를 지지격자 치구(50)에 위치시켜 고정하는 제 1 단계;

상기 제어부(30)의 제어에 의하여 레이저 기구(10)를 x, y, z방향으로 구동시켜 지지격자(3) 내부 격자판(4a, 4b)의 내부격자 상부에 위치시키는 제 2 단계;

상기 제어부(30)를 조절하여 이동편(33)을 상, 하 방향으로 기울어지게 구동시킴으로써 용접 툴(10a, 10b)을 지지격자(3)의 내부격자 사이에 삽입시키는 제 3 단계;

상기 지지격자(3)의 내부격자간(5a, 5b)에 각 용접 툴(10a, 10b)의 삽입 및 인입 시 상기 각 용접 툴(10a, 10b)이 용접 툴 치구(70)의 안내공(71)으로 가이드되어 수직방향을 유지하면서 삽입되는 제 4 단계

상기 각 용접 툴(10a, 10b)의 상단에 광섬유 연결부(12a)를 통하여 인입되는 광섬유(12)로 레이저가 전송되는 제 5 단계;

상기 광섬유(12)를 통하여 전송되는 레이저가 상기 각 용접 툴(10a, 10b)의 내부 상측에 구비되는 정렬렌즈(15)로 조사되는 제 6 단계;

상기 정렬렌즈(15)로 조사된 레이저가 정렬되어 투과된 후 정렬렌즈(15)의 하측에 구비되는 집속렌즈(16)로 집속되는 제 7 단계;

상기 집속렌즈(16)로 집속된 레이저가 그 하측에 구비되는 프리즘(17)을 통하여 반사되는 제 8 단계;

상기 프리즘(17)을 통하여 전송되어 집속되는 레이저에 의해 지지격자(3) 내부 격자판(4a, 4b)의 내부격자간(5a, 5b)에 레이저 용접이 수행되는 제 9 단계;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접방법.
삭제
제11항에 있어서,

상기 제 8 단계와 제 9 단계 사이에 상기 가스라인(18)에 공급되는 보호가스의 배출에 의하여 지지격자 시편의 산화를 방지하는 단계;

를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접방법.
제11항에 있어서,

상기 제 9 단계는 상기 지지격자(3)의 내부격자간(5a, 5b)에 삽입된 각 용접 툴(10a, 10b)이 지지격자(3)의 내부격자간(5a, 5b)을 연속적(Continuous) 또는 간헐적(Intermittent)으로 용접하는 것을 특징으로 하는 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접방법.
제11항 또는 제14항에 의한 레이저 기구를 이용한 지지격자의 내부격자 용접방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 지지격자.