JPH02151382A - 特に原子力発電所内の蒸気発生装置内における、管の内側にブシュを遠隔操作によって溶接するための方法及び装置 - Google Patents

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】 本発明は管の内側におけるブシュの遠隔溶接に係わる。

特にこの遠隔溶接は、加圧水型原子炉内の蒸気発生装置
の管の内部の漏れの修理に適用できる。

そうした発電所の蒸気発生装置は一般に、Ｕ字形に折り
曲げられた非常に多数の小直径管によって構成された、
及び非常に厚い穴あき板の中に取り付けられることでそ
の各々の端部で固定された管束から成る。前記穴あき板
の下に配置された熱気発生装置の一部は、その第１の部
分内で原子炉容器から来る加圧した「１次」水が前記管
束の管の中に分配される水槽を構成する。その管に沿っ
て流れた後、１次水はその第２の部分に回収され、原子
炉１次回転路の導管を経由して、加圧水を加熱するため
の燃料アセンブリによって構成された炉心を含む容器へ
戻される。蒸気発生装置の給水は、前記穴あき板の上に
配置された蒸気発生装置部分内の管束内の管の外側表面
と接触し、蒸気に変換され、その蒸気は原子炉と組み合
わさせたタービンに送られる。

こうして、その管束内の管の壁は、原子炉の１次流体を
構成する加圧水と２次流体を構成する給水との間の障壁
を構成する。燃料アセンブリと接触し及び原子炉容器の
他の内部構造物と接触する１次流体は、放射性物質を多
かれ少かれ含んでいる。従って、２次流体の汚染は非常
に有害な結果をもたらし得るが故に、１次流体と２次流
体の間の直接的な接触を避けることが適切である。これ
を可能とするためには、蒸気発生装置の管束の内の管の
壁を通過する漏れが生じるのを避けることが必要であり
、そうした漏れが生じた場合には、効果的に及び可能な
限り速やかに、漏れのある壁を修理することが必要であ
る。

一般的にそうした修理作業は原子炉の通常の耐用期間中
に必要とされる。熱による及び機械的な原因のストレス
のために、又は前記管束の中の管が被る腐蝕のために、
その１次側あるいは２次側であろうと、その管束の中の
壁内に亀裂が生じることがある。その修理は、保守目的
の原子炉の非稼働時間の間に行われる。

蒸気発生装置の管束内の管の公知の修理方法は、漏れの
ある箇所で前記管をブシュを付けることにある。修理さ
れるべき管の内径よりも僅かに小さい外径と及び漏れを
含む区域を被うのに十分な長さを有するブシュが、前記
管の端部が面一である穴あき板の入口面を経由して、前
記管の中へ挿入される。そのブシ］は、穴あき板の中央
に配置された管の中に挿入される時には穴あき板の入口
面と同一面となるように、又は、その外周により近い管
内に挿入される時には穴あき根の厚み内部の中間に来る
ように、ブツシュが据えられる。その後で、そのブシュ
は、その漏れを含む区域の両側で、ブシュと管との間に
２つの水密の結合部をｂたらす。

漏れ含むを区域の両側でブシュを固定するための方法は
数多く知られている。特に、ブシュはその端部近くの２
つの区域において直径方向に膨張されてもよく、前記区
域の一方は穴あき板の厚み内部に位置し、前記区域の他
方は穴あき根の出口面の向こう側に位置し、管がクリー
ニングされた後で前記区域の両方においてこの膨張が行
われる。

そうした膨張は、管ひろげの使用のような油水正向方法
によって、爆発を利用する膨張方法によって、又は、溶
接もしくははんだ付は方法によって得られてもよい。

これらの操作はすべて、蒸気発生装置の水槽の内側から
、即ち、原子炉の運転中に放射性物質を含む１次流体と
接触していた蒸気発生装置部分の内側から行なわれる作
業を必要とし、このことは操作員が大量の放射能を受け
ることを意味する。

従って、管をブシュ付けするために必要な操作の内の少
なくとも幾つかを行うことが可能な、遠隔制御される自
動装置を提供するための提案が今までになされてきた。

例えば、漏れのある蒸気発生装置管の内側にブシュを水
槽の外側から取り（ｊけるための方法及び装置の１つは
、フランス特許出願第Ｆ　Ｒ２５８８２５０９号に開示
される。管の内側でのドツキング操作のために使用され
る複式水油圧エキスパンダーに取り付けられる［ボア（
ｂｏａ）　Ｊと称される可撓性管を経由して、ブシュが
水槽の外側からその管の中へ挿入される。ブシュの端部
に位置する２つの区域が、前記複式エキスパンダーの弾
性膜を脹らませることによって十分に膨張され終ると、
ブシュがその管の内側の位置に留まる。

その後、その弾性膜は減圧され、その１キスバンダーは
そのブシュから引き抜かれる。

その後で、管膨張によってブシュを所定の場所に固定す
る目的で、固定工具、即ち、上側及び下側管エキスパン
ダーが連続的に前記不撓性管によってそのブシュの中へ
、その上側区域の中へ更にその下側区域の中へ別々に挿
入される。

この方法の欠点は、完全に漏れを防止するようなブツシ
ュ固定が不可能なことである。この欠点を改善するため
には、ブツシュをその各々の管内に溶接することによっ
てブツシュの固定が可能であることが知られでいる。

米国特許ＵＳ−Ａ−４６９４１３６号は、そうした溶接
を行うための装置を説明している。この装置は、その管
の中に取り付けられる光学溶接ヘッド及び蒸気発生装置
の水槽の外側に設置される出力レーザから成る。レーザ
ビームは蒸気発生装置の水槽の外側に設置されたレーザ
から光学溶接ヘッドに空気中の光学手段によって伝送さ
れる。

この装置は、すべての流体供給（電気供給、冷却水供給
）を含む移しい量の機器を、蒸気発生装置の近くに設置
し及び動作させることを必要とする。出力レーザは水槽
の検査ハツチの非常に近くに設置されなければならず、
この区域は水槽の内側の放射能レベルと同じ高さのレベ
ルの放射能を受ける。そのレーザをその検査ハツチから
引き離そうとする試みが行われてきたが、当該の問題を
紛糾させて急速に重大な傷害を生じさせることなしには
、この距離をあまり大きくとることは不可能である。更
に、使用される溶接ヘッドは、ボール及びそれに接触す
るばね軸受を有する止め具によってその焦点距離が点火
距離に対し一定且つ等しく維持されるという点に関し欠
陥を呈する。すなわち、この方式は摩擦を生じさせ、溶
接の品質を低下させる衝突及び振動を生じさせる。

上記の発明の特定の適用において、即ち原子炉の蒸気発
生装置内の管の修理において、上記の欠点を改善するた
めに、本発明は蒸気発生装置から著しく離れて、即ち蒸
気発生装置がその中に含まれる原子炉建物の外側に設置
されるエネルギー源によって、蒸気発生装置の管の内で
ブシュが溶接されることを可能にする方法を提供する。

本発明はまたその方法を実施するための装置も提供する
。

その方法により、例えば原子炉建物の外側に設置された
、制御ステーションからの遠隔制御を受けて次の操作が
自動的に行われる。

ブシ」が従来の方法によって修理されるべき管の中に取
り伺けられた後、光学溶接ヘッドがその管内に挿入され
、前記ヘッドが制御ステーションの近くに設置されたＹ
ＡＧタイプのレーザに接続され、光エネルギーを伝送す
るための光ファイバ、不活性気体給送導管、及び制御信
号を伝送づ゛るためのケーブルを含む不撓性管によって
前記接続が行なわれ、 溶接ヘッドが作業用の高さに位置決めされ、ビームの集
束距離が調整され、 管の漏れがある区域の両側でブシュの全円周が２つの区
域各々で溶接される。

以下では理解を容易にするために、添付の図面を参照し
て本発明が説明される。

本発明が上記の特定の状況に適用されるか又は他の状況
に適用されるかに係わらず、次の説明は純粋に非限定的
な例示のために挙げた図面に言及し、一般的な配置を説
明することから開始し、その後、より詳ＩＩＩな配置が
説明されて、本発明の方法及び装置の最大の特徴が明ら
かになる。

この方法及び装置は、一方の、軸Ａを持つ（例えば修理
されるべき管Ｔから成る）受け管と、他方の、壁Ｓを持
ち及び前もってその管の内側の所定の位置に置かれる溶
接されるべきブシュＭとの間を結合させることを可能と
し、 前記方法は、 溶接ヘッド４，５．６を前記受け管の中へ挿入する操作
から成り、前記ヘッドが、 前記受け管の前記軸へに沿って溶接光ビームを受け取る
のに適し且つ前記ビームを溶接されるべき前記ブシュの
壁に向けて反射するのに適した（鏡３７によって構成さ
れる）光学反射手段と、前記ブシュを衝突点Ｈで前記受
け管に溶接するように、溶接されるべき前記ブシュの壁
の衝突点Ｈに前記ビームを集束させるのに適した（レン
ズし１　、１２　、及び１３．並びに光学構成部品３３
から成る）集束手段３０とから成る光セルを含み、更に
前記方法は、溶接レーザ１０４によってそうした溶接ビ
ームを作り出す操作を含み、前記ビームが前記溶接を行
うのに適しており、前記レーザが、前記受け管から離れ
た（レーザ制御ステーション１０２の中の及び運搬車１
０８の中の）ビーム発生区域に置かれ、 更に前記方法は、前記受け管への入口を経由して前記光
学セルに前記溶接ビームを運ぶためのビーム伝送操作を
含む。

特許肉類Ｕ　Ｓ　−Ａ　−４６９４１３６（Ｋ　ａｓｎ
ｅｒ）で説明された方法と比較すると、本発明の方法は
前記ビーム伝送操作が、 前記ビーム発生区域１０２内に入口１０５を、そのうえ
前記受け管の前記軸Ａ上で且つ前記光学セルの正面に前
記受け管内の出口を提供するように屈曲することが可能
な、伝送ファイバＦを構成する光学ファイバを所定の位
置に置く操作と、溶接ビームを注入する操作であって、
この操作の間に前記溶接ビームが前記溶接を行うために
前記伝送ファイバの前記入口の中へ注入される操作とか
ら成ることを特徴とする。

又、場合に応じて、次の配置が採用されるのが好ましい
。

更に前記方法は、溶接鶏肉を形成するように溶接される
べき前記ブシュＭ上に少なくとも１つの弧を前記衝突点
Ｈに描かせるため、前記受け管軸Ａの周りに前記光学セ
ル３０．３７の光学反射手段３７の少なくとも１つを回
転させることによって、前記衝突点を回転させる操作を
含む。光学反射手段３７の前記回転が、前記受け管Ｔへ
の入口に而し且つ（可撓性各装置９、剛性端部管継手２
０、及び円筒形部品２３によって構成される）管状エキ
ステンダーアセンブリによって前記光学反射手段に機械
的に接続された、前記受け管Ｔの外側に置かれたくモー
タアセンブリ２内に設置された）モータによって駆動さ
れる。前記アセンブリが、前記ファイバの回転を避ける
ような形で伝送光学ファイバＦの周りの前記管内に置か
れる。

前記エキステンダーアセンブリ１９，２０．２３は可撓
性各装置９を含み、前記アセンブリ及び／又は前記光学
セル３０．３７は、溶接されるべき前記ブシＩＭの壁上
に及び／または受け管Ｔの前記内側表面上に少なくとも
１つの可動軸受点を有す゛る、（軸受２１及び心出しブ
ラシ４２によって構成される）外部８出し手段によって
案内される。前記伝送ファイバＦは、前記エキステンダ
ーアセンブリ上に少なくとも１つの可動軸受点で支承す
る（＠受２６によって構成された）内部心当し手段によ
って案内される。

前記伝送ファイバＦは、前記ファイバを回転させるばか
りでなく前記１キステンダーアセンブリ１９，２０．２
３の軸方向に沿って移動させもすることを可能とするよ
うに、前記内部心当し手段２６によって案内される。前
記アセンブリは前記光学セル３０．３７を軸方向に駆動
する。更に前記方法は、前記溶接ヘッド４，５．６及び
前記伝送ファイバＦを所定の場所に置く前記操作の後で
、並びに、伝送ファイバの入口１０５の中へ溶接ビーム
を注入する操作の前に２次の操作、即ち 調整ビームの注入の操作であってユその間に、前記衝突
点１１を照らし且つ前記衝突点から光学セルへの前記入
口へ光ビームを帰還させるために、前記ファイバによっ
て伝送され且つ前記光学セルによって反射され集束され
る形で、前記溶接ビームよりも出力が低い調整ビームが
伝送ファイバの前記入口１０５の中へ注入される一片（
Ｚ’パ、゛−゛集束調整操作であってその間に、前記帰
還ビームの弾痕が測定され、また前記強度が最大値及び
／又は予め決められた値に達する最適位置が得られるま
で、前記伝送ファイバが前記光学セルに関し軸方向に移
動され、前記最適位置がその俊で固定される操作とを含
む。

前記溶接ヘッド４，５．６には、溶接されるべき前記ブ
シュＭの壁Ｓの周囲全体に支承するための、（心出しブ
ラシ４２によって構成される）可撓性外部心出し手段が
備えられ、前記心出し手段が、心出し手段を動かすこと
なしに前記ヘッドが回転することを可能にするために、
前記ヘッドに関し自由に回転するように取り付けられる
。

また前記集束調整操作が、前記溶接ヘッドの回転と共に
及び前記回転の間の前記帰還ビームの強度変化の記録と
共に行われる。

本発明による装置は、 前記受け管Ｔの内側で溶接されるべき前記ブシュを溶接
するのに適した溶接ビームを作り出すための溶接レーザ
１０４と、 前記受け管の中に挿入されるのに適し且つ光学セルを備
えた溶接セル４，５．６とを含み、該光学セルは 受け管の前記軸Ａに沿って溶接光ビームを受け取り且つ
溶接されるべき前記ブシュの壁に向けて前記ビームを反
射させるための、（ｉｌ’１３７で構成された）光学反
射手段と、 前記ブシｌを衝突点Ｈで前記受け管に溶接するように、
溶接されるべき前記ブシュの壁に衝突点Ｈ上に前記ビー
ムを集束するための、（レンズＬ１　、　Ｌ２　、及び
Ｌ３　、ｔびに光学部品３３から成る）ｍ束手段３０と
、 前記溶接ビームを前記溶接レーザから前記光学セルに伝
送するビーム伝送手段とから成る。

更に前記装置は、前記ビーム伝送手段が、前記溶接レー
ザ１０４によって提供される前記溶接ビームを受け取る
ための入口１０５を有し且つ出口４９も有する伝送ファ
イバＦを構成する可撓性光ファイバと、 前記溶接ヘッド４，５．６が前記管内に設置される時に
、前記出口が受け管Ｔの前記軸Ａ上に配置されることを
確実にするように、前記光学セル３０．３７に関して前
記出口を麗持する内部心出し手段２６とから成ることを
特徴とする。

又、場合に応じて次の配はが採用されるのが好ましい。

その装置は、 前記衝突点ト１が照らされ且つ前記衝突点から伝送ファ
イバＦの入口にそのビームが帰還されるように、前記溶
接ビームより出力が低い調整ビームを伝送ファイバＦの
入口１０５の中へ注入するための調整レーザ１０６と、 前記帰還ビームの強度を測定するための（感光性受容器
５２によって構成される）測定手段と、前記調整ビーム
及び溶接ビームを前記衝突点ト１上に集束させるように
、前記光学セル３０．３７に関し軸方向移動させる形で
前記ファイバ出口４９を駆動するための、（クランプ１
３及び調整リング１６によって構成される）軸方向心出
し手段とから成り、前記内部心出し手段２６が、前記伝
送ファイバ出口の前記軸方向移動が生じることを可能と
するために選択される。

前記装置は更に、 （モータアセンブリ２内に設置される）モータ２７９１
Ｍ上に少なくとも１つの弧を前記衝突点Ｈに描かゼるよ
うに、受け管の前記軸への周りに前記光学セル３０．３
７を回転させるために、前記光学セルに前記モータを連
結し、且つ前記伝送ファイバＦを囲む、（可撓性外装置
９、剛性端部管継手２０及び円筒形部品２３によって構
成される）エキステンダーアセンブリと、 前記エキステンダーアセンブリの内側に凭れ掛かり且つ
前記ファイバが回転しないことを確実にしながら前記フ
ァイバと＊Ｅアセンブリとの間で相対的な回転が生じる
ことを可能にする前記内部心出し手段２６とから成る。

前記溶接ヘッド４，５．６には、溶接されるべき前記ブ
シュの前記壁Ｓに対し摩擦による支持をもたらし且つ前
記光学セル３０．３７の前記回転の間に静止したままで
あるために、前記ヘッドに関して受け管の前記軸Ａの周
りを自由に回転するように取り付けられた、（心出しブ
ラシ４２によって構成される）可撓性外部心上し手段が
備えられる。

以下では、本発明の特定の実施例の１つが上記の方法の
適用のために説明され、その実施は場合に応じて好まし
い上記の配置を酋む。

第１Ａ図及び第１Ｂ図は、原子炉の蒸気発生装置の管を
修理するために使用される２つのタイプのブシュを示す
。

第１Ａ図は、穴あき板Ｐの外周近くに配置されるＴＡの
ような管を修理するために使用されるブシュＭＡの立面
断面図であり、溶接隅肉にΔが１つの接続部を成し、 第１Ｂ図は、〈管の８０％に達する）穴あき板Ｐの中間
部分内に設置された管を修理するために使用される長い
ブシュの立面断面図であり、底部接続部Ｊはその板の底
部面により近い箇所に位置り゛る。

両方の１台に、頂部接続部にΔ又はＫは、そのブシュの
頂部端部の近くに、板Ｐの頂部面の上に位置する。

第２図は、その方法を実施し及び本発明の装置を構成す
るために必要な品［、＋　１Ｊべてを示す。これらの品
目は次のちのである。

原子炉建物Ｂの外側に置かれた移動レーザ制御ステーシ
ョン１０２゜このステーションはＹＡＧタイプの溶接レ
ーザ１０４、ＤＩ視レーデを発射し且つＹＡＧレーザと
組み合わされるヘリウム−ネオンタイプ調整レーザ１０
４、全般的な電力供給接続部分、冷却水用接続部分、制
御盤、及びビデオモニター手段を含む。使用される溶接
レーザは、１．０６マイクロメードル（−）の波長で働
き及び１，２ＫＷの出力をもつネオジムドープトＹＡＧ
レーザであることが好ましい。しかし、ｉｏｏｏｗより
大きい出力を持ち、並びに前記値を越えない波長を放射
し、又は透過する光ファイバをもつ他のどんなレーザを
も使用することが可能だろう。

実施例としては原子炉建物の外側に置かれているが、原
子炉建物の内側に置かれることも可能な、運ｉｌ！２市
１１２を制御するための移動運搬車制御ステーション１
０８゜このステーションもまた、制御Ｌｌｌｉ、ビデオ
モニター手段、全般的な電力供給接続部分、及び運搬車
制御のための運搬車に至る接続部分を合む。

溶接ヘッドを含む先端アセンブリ１１０゜このアセンブ
リは、蒸気発生装置の水槽Ｇの内側に設置されている運
搬台１１２のアームの端部で保持される。

原子炉建物の内部で、蒸気発生装置の近くに置かれる叩
し−引ぎ装置１１３゜ 原子炉建物の内側の接続中継ステーション１１４゜シリ
ンダ１１６、パルプ１１８、及びバルブアクヂュ］−夕
１２０を会む気体供給システム。

及び、接続中継ステーション及び押し−引き装置を経由
してレーザ制御ステーション１０２を溶接装置に接続す
る可撓性導管１２１゜この導管は制御信号を溶接装置に
伝送するケーブル１２２及び先端アセンブリ１１０に含
まれる溶接ヘッドにレーザから光エネルギーを伝送する
ための光ファイバＦを含む。使用される光ファイバはシ
リカ集光ファイバが好ましい。しかし、そのキロメータ
当たりの減衰係数がＹＡＧの波長において約１０ｄ　Ｂ
であり、好ましくは４ｄＢ以Ｆである限りは、使用され
るレーザによって放射される電磁気スペクトラムを透過
させる他のとのファイバも適切である。

又、電気通信ケーブル１２４．１２６．１３０．１３２
及び１３４がこれらの様々な品目を互いに接続し、電話
端末１２８に接続する。

第３図は、先端アレンブリ１１０の構成部品を示づ。こ
のアセンブリは、溶接されるべきブシュＭを所定の場所
に前しって取り付けらだ修Ｆ１！される管１、即ち「受
り」管の内側に設置される溶接装置の一部を構成する。

このアセンブリは溶接のための位置で示される。それは
、運搬台１１２のアーム端部におい上／トルベータ１に
固定され、この上／下エレベータ１はブシュの内側に溶
接ヘッドを挿入し及び位置決めするために使用される。

先端アセンブリは又、本来、モータアセンブリ２及び溶
接ヘッドを含む。溶接ヘッドは、可撓性丁キステンダー
＆、剛性エキステンダー４、光学セル５、案内コーン６
によって構成される。

第４図は、このアセンブリの縦断面図である。

アセンブリ２はブラケット７によってエレベータ１上に
取り付けられ、それは共軸的に取り付けられたハウジン
グ８及Ｕターンテーブル台座９を含む。ターンテーブル
台座は固定され、その回転コア１０は可撓性エキステン
ダー３に嵌め込まれる。

ハウジング８は気体入口管ｉ１１及び中央穴１２を右で
る。光ファイバはナツト１４によってクランプ１３内に
固定される。クランプはこの穴１２の中を軸方向に滑動
し、キー１５によって回転を防止される。

ハウジングに関するクラン！の軸方向位置は、リング１
６によって調整可能であり、従って、そのファイバの端
部位置が溶接ヘッドに関して調整されることを可能にす
る。従って、適切な溶接高さが、エレベータ１により支
持ブラケット７の位置を調整することによって得られる
こと、及び、ハウジングに関する光ファイバの相対的位
置の軸方向調整がリング１６を回転させることによって
得らることが理解される！ごろう。このリングはボール
軸受１１によってハウジングの内側に自在に回転するよ
うに取り付けられる。この図では、このアセンブリはサ
ーボ制御のない手動の態様で表される。しかし、それは
容易にモータ駆動化される（第７図参照）。リング取り
（＝ｊけ部分は０リング１８によってシールされる。

可撓性エキステンダー３は、ターンテーブルの回転コア
１０に一方の端部で取り付けられＨつ他方の端部で剛性
端部管継手２０を有する可撓性外装置９部分から成り、
その合成端部管継手は剛性エキステンダー４の中にねじ
込まれるためにその端部にねじ山２０Ａが切られている
。滑らかな軸受２１は端部管継手上に滑動可能な形で取
り付けられ、清らかな軸受２１の外径は、実施例では中
央管ブシュとしで示されるブシＩＭの直径より僅かに小
さく、又は、外周の管のブシュの場合には受け管の内径
より僅かに小さい。この軸受表面は溶接ヘッドに回転の
案内を与える。端部管継手は、光ファイバが通り汰１）
る内部穴２２を有する。

剛性エキステンダー４は、可撓性エキステンダー上のね
じ山２ＯＡと噛み合うためにその一方の端部にねし山が
切られた、及び、その他方の端部が光学セル５に固定さ
れるために２４においてねＵ山が切られた円筒形部品２
３によって構成される。この部品は、軸受２６が滑動可
能な形で取り付けられる内部穴２５を有する。

この軸受け光ファイバＦに固定される。それは２つのボ
ール軸受及び１つのリングによって構成される。その軸
受がそのエキステンダーに関して動く時に、その軸受け
光゛ノアイバを軸方向に案内するように働き、また光フ
ァイバに関して溶接ヘッドの回転を案内り゛るように働
く。その光ファイバの端部は、端部管継手２７の中にク
リンプされ且つ軸受アヒンＩす２６のボール軸受を保持
する止め具２７の中へ嵌め込まれる。

光学セル５は、両端部２４．２９においてねじ山が切ら
れた管部分２８によって構成される。底部ねじ山２４は
剛性エキステングーを受け取り、頂部ねじ山２９はコー
ンを受け取る。レンズＬ１　、Ｌ２及び１３、スペーサ
３２、並びに光学構成部品３３の立で＆１１３０が前記
管内に取り（ｑけられ、２つのナツト３４によって固定
される。溶接区域上を流れる気体を通過させる目的で、
９０°間隔の４つの発生装置管路に沿って、レンズ及び
ナツトが３５においてｆ：４　＋Ｊけられる。光学構成
部品３３は球形面３６及び軸Ａに対し４５゛傾斜した平
面鏡面３７を有する円筒から成る。光ビームはその縦軸
を通過して球形面を経由してその中へ入り、半径方向に
反射される。反射されたビームの経路上に、その管が間
口３８を有する。前記開口と同じ高さに、光学構成部品
が気体流を通過させるための溝３９を有する。

第５Ａ図及び第５Ｂ図は、光学セルの２つの変形実施例
を示す。第５Δ図は、平面１ｔＲ１０を集束箇所から離
すために、第２レンズがオフセットされた２つのレンズ
Ｌ１０．　Ｌｌｌを有する実施例を示す。第５Ｂ図は、
２つのレンズＬ２０及びＬ２１並びに鏡Ｒ２０を有する
最小限度の形状を示す、その好ましい実施例は第４図に
示される実施例である。

そのコーンは、その底部端部が光学セルの中にねじ込ま
れるためにねじ山を切られた管４０によって構成される
。その管の内側には、ノーズ４３によって所定の位置に
保持される心出しブラシ４２を担持する軸４１がある。

この軸は、管４０の内側の圧力ばめである軸受４４の中
で滑動する。突起４５が、その管内の前記軸の軸方向移
動を限定する。

溶接の間には、可撓性エキステンダーの外装、円筒形部
品２０、剛性エキステンダー、光学セル、及び案内コー
ン管によって構成される溶接ヘッドが、モータアセンブ
リ２に含まれるモータの駆動を受け、並びに心出しブラ
シ４２によってその頂部で案内され及び滑動軸受２１に
よってその底部端部で案内されて、３６０°に渡って全
回転する。これらはブシュＭの内側表面に対する２つの
軸受点である。この回転の間は、この軸が案内」−ンブ
ラシを担持するように光ファイバは固定されたままであ
る。もし２つ以上の僅かにオフセットした溶隔 接隅肉が必要ならば、溶接ヘッドは滑動軸受２１及び４
３によって縦方向にずらされてもよい。１キステンダー
及び溶接ヘッドは、光ファイバの保護外装４７の周りの
連続した環状空間の境界を定める。

この空間は剛性エキステンダーのボール軸受によって並
びにナツト及びレンズの高さの縦溝で中断される。それ
は気体がハウジング８から流れることを可能にし、その
溶接部の上を流れるのを可能にする。

第６図は、ビームの集束距離がブラシの内側表面上に調
整される原理を示す。光学ヘッドが、溶接されるべきブ
シュと同一の内径を持つ管状調整ジグＭＳの中に挿入さ
れる。その後で、ヘリウム−ネオンタイプの調整レーザ
１０６が使用され、その可視光ビームが、溶接レーザか
らの光と同一の進路を正確に辿る。ファイバＦへの八日
１０５上に光を集中させる集束レンズ５１の前で、調整
レーザ１０６からの出口に、セパレータ板５０が置かれ
る。

この板はレーザからの光ビームを通ずが、ファイバを出
て行く光を感光セル５２上に反射し、この光は、ジクＭ
Ｂの内側表面Ｓ上の点Ｈに集中された光点から来て、光
る目標を成す。その光ファイバの出口端部４９の軸方向
位置が、レンズ３０及び鏡３７の組を含む光学セルに関
し矢印５６に沿って換えられるならば、その時、感光セ
ル５２によって与えられる信すの通過は、衝突点Ｈ上に
集束されている光に対応する光ファイバの最適位置にお
いて最大となる。溶接に必要な位置を予め調整するため
に、リング１６を動かすことによって最適位置が求めら
れ、その後で、ヘリウム−ネオンビームの焦点とＹＡＧ
ビームの焦点との間の既知の位置オフセットを考慮して
、そのリングを一定の位置に固定することによってこの
最適位置が固定される。

第７図は、光ファイバ＠適な軸方向位置がリング２１６
位置の自動調整によって得られる、変更された溶接装置
を示す。このリングはリング１６と同一の働きをし、溶
接されるべきブシュに対応するデータが得られた優で、
データ獲得及び処゛理センタ２０２から制御される調整
モータ２００によってこのリングが駆動される。装置の
他の部分には変更はない。壁上の最小の集束点を得るた
めのファイバ位置の上述の予備調整が、ブシュ直径の±
０．２翔の範囲に渡って許容可能な溶接をもたらし、ま
たそのブシュが油水圧で膨張され終わった後の平均直径
に関するブレ１直径の変化に実際生じる範囲とこの範囲
が一致するが故に、そうした変更は本発明の目的と両立
するものである。しかし、平均直径の値は管によって各
々変化し、このことは変更されていない装置においては
、各々のブシュについて予備調整を変更することが必要
であることを意味する。この変更された装置は、操作員
が各々の管に対し処置をほどこす必要を無くす。それに
は、２つの段階、即ち、その間にセンタ２０２がモータ
を回転させるデータ獲得段階、及び、その間に同じセン
タが調整用モータ２００を制御する調整段階がある。ビ
ームがレーザ１０６によって発射されている時に溶接ヘ
ッドが全周を一回転する間に、感光セル５２によって受
け取られる信号曲線を記録するとによってデータが得ら
れる。信号が校正されることによって、内側表面の直径
の平均値を演緯することが可能であり、その侵光ファイ
バの集束距離がこのようにして決定された平均値に一致
するように光ファイバの位置を決めるために、調整モー
タが作動される。

変更された装置を使用して修理のために蒸気発生装置の
管の内側にブシュを溶接するための手順全体が、以上の
ように説明された。ＹＡＧレーザ１０４及び可視レーザ
１０Ｇを含むレーザ制御ステーション１０２が、■のよ
うな漏れのある管を有する蒸気発生装置Ｇの水槽の内側
に設置された運搬台１１２を制御するための制御ステー
ション１０８と共に、原子力発電所の原子炉建物の外側
に設置される。所定の位置に溶接されるためのＭのよう
なブシュが従来の方法によってこれらの管の中にドツキ
ングされる。光ファイバＦ及び信号伝送ケーブル１２４
を含む可撓性管によってレーザ制御ステーションに接続
された溶接ヘッドを含む装置の先端アセンブリ１１０を
、運搬台が運搬する。溶接ヘッドを含むこの先端アセン
ブリは溶接されるべき管の中へ遠隔的に挿入され、その
溶接ヘッドはエレベータ１によってブシｌの頂部端部に
近い高い方の位置に置かれ、可視レーザビームが光学セ
ル３０、３７に与えられ、軸Ａと溶接されるべき表面と
の間の距離を表す曲線が一回転にｍって記録される。そ
の後、記録された距離曲線によって決定された平均直径
上に最小化された集束点を得るために、その光ファイバ
の位置が調整され、溶接レーザビームが伝送され、ブシ
ュが一回転に亘って溶接される。その後、エレベータが
、ブシュの底部端部に近い低い方の位置に溶接ヘッドを
置くために使用され、軸と溶接されるべき表面との間の
距離の曲線が一回転に渡って記録されるように、可視レ
ーザビームが光学セルに与えられる。その後、記録され
た距離曲線によって決定された平均直径上に最小化され
た集束点を得るために、その光ファイバの位置が調整さ
れ、溶接レーザビームが伝送され、ブシュが一回転に亘
って溶接される。

上記の本発明の実施例は１つの特定の適用にのみ関する
ものであるが、本発明は、例えば接近が困難な熱交換装
置内の管の補修といった他の応用にも適用可能であるこ
とが理解されるだろう。

【図面の簡単な説明】

第１Δ図及び第１Ｂ図は、上記特定の適用における本発
明の実施のために使用される２つの種類のブシュの縦断
面図、第２図は、上記と同一の適用における本発明の方
法の実施のための装置の全体図、第３図は、その溶接装
置の先端部分を構成する部分の縦断面図、第４図は、そ
の光溶接装置の前記先端部分の拡大縦断面図、第５Ａ図
及び第５Ｂ図は、前記装置の２つの態様の縦断面図、第
６図は、前記ｇｉ置の集束の原理を示すＩ！Ｉ！論図、
第７図は、集束が自動的に調整される本発明による変更
された溶接装置の部分図である。 ■・・・・・・受ｔプ管、Ｍ・・・・・・ブシユ、４，
５．６・・・・・・溶接ヘッド、３７・・・・・・光学
反射手段、３０・・・・・・集束手段、１」・・・・・
・衝突点、１０２・・・・・・ビーム発生区域、１０４
・・・・・・溶接レーザ、Ｆ・・・・・・伝送ファイバ
。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）特に原子力発電所内の蒸気発生装置内における、
   管の内側にブシュを遠隔操作によって溶接するための方
   法であって、一方の、軸を持つ受け管と、他方の、前も
   ってその管の内側に置かれてあって且つ壁を持つ溶接さ
   れるべきブシュとの間を結合させるために、 溶接ヘッドを前記受け管の中へ挿入する操作から成り、
   前記ヘッドが光学セルを含み、該光学セルは 前記受け管の前記軸に沿った溶接光ビームを受け取るの
   に適し且つ前記ビームを溶接されるべき前記ブシュの壁
   に向けて反射するのに適した光学反射手段と、 前記ブシュを衝突点で前記受け管に溶接するように、溶
   接されるべき前記ブシュの壁上の衝突点上に前記ビーム
   を集束させるのに適した集束手段とから成り、 更に前記方法が、溶接レーザによってそうした溶接ビー
   ムを作り出す操作であって、前記ビームが前記溶接を行
   うのに適しており、前記レーザが前記受け管から離れて
   ビーム発生区域に置かれる前記操作と、 前記溶接ビームを受け取り且つそれを前記光学セルに運
   ぶための伝送光ファイバを設置する操作と、 溶接隅肉を形成するように溶接されるべき前記ブシュ上
   に少なくとも１つの弧を前記衝突点に描かせるため、前
   記受け管の軸の周りに前記光学セルの光学反射手段の少
   なくとも１つを回転させることによって前記衝突点を回
   転させる操作とから成り、 光学反射手段の前記回転が、前記受け管への入口に面し
   且つ管状エキステンダーアセンブリによって前記光学反
   射手段に機械的に接続された、前記受け管の外側に置か
   れたモータによって駆動され、前記アセンブリが、伝送
   光学ファイバを回転させない形で前記ファイバの周りの
   前記管内に置かれる方法。
2. （２）前記エキステンダーアセンブリが可撓性外装を含
   み、前記アセンブリ及び／又は前記光学セルが、溶接さ
   れるべき前記ブシュの壁上に及び／又は受け管の内側表
   面に少なくとも１つの可動軸受点を有する外部心出し手
   段によって案内され、前記伝送ファイバが、前記エキス
   テンダーアセンブリ上に少なくとも１つの可動軸受点で
   支承する内部心出し手段によって案内される請求項１に
   記載の方法。
3. （３）前記伝送ファイバが、前記ファイバを回転させる
   ばかりでなく前記エキステンダーアセンブリに沿って軸
   方向に移動させもすることを可能とするように、前記内
   部心出し手段によって案内され、また前記アセンブリが
   前記光学セルを軸方向に駆動する請求項２に記載の方法
   。
4. （４）溶接されるべき前記ブシュの壁の周囲全体に対し
   て支承されるように、可撓性外部心出し手段が前記溶接
   ヘッドに備えられ、前記心出し手段が、その心出し手段
   を動かすことなしに前記ヘッドが回転することを可能に
   するように、前記ヘッドに関し自由に回転するように回
   転可能な形で取り付けられる請求項１に記載の方法。
5. （５）特に原子力発電所内の蒸気発生装置内における、
   管の内側にブッシュを遠隔操作によって溶接するための
   装置であって、一方の、軸を持つ受け管と、他方の、前
   もってその管の内側の所定の位置に置かれてあって且つ
   壁を持つ溶接されるべきブシュとの間を結合させるため
   に、前記装置が、前記受け管の内側で溶接されるべき前
   記ブシュを溶接するのに適した溶接ビームを作り出すた
   めの溶接レーザと、 前記受け管の内側の所定位置に置かれるのに適し且つ光
   学セルが備えられた溶接ヘッドとから成り、 該光学セルが、 受け管の前記軸に沿って溶接光ビームを受け取り且つ溶
   接されるべき前記ブシュの壁に向けて前記ビームを反射
   させるための、光学反射手段と、前記ブシュを衝突点で
   前記受け管に溶接するように、溶接されるべき前記ブシ
   ュの壁上の衝突点上に前記ビームを集束させるための集
   束手段とから成り、 更に前記装置が、 前記溶接レーザによって提供される前記溶接ビームを受
   け取るための入口を有しまた出口をも有する伝送ファイ
   バを構成する可撓性光ファイバと、前記溶接ヘッドが前
   記管内に設置される時に前記出口が受け管の前記軸上に
   配置されることを確実にするように、前記光学セルに関
   して前記出口を維持する内部心出し手段とから成り、 更に前記装置が、 前記受け管の外側にあるモータと、 溶接隅肉を形成する目的で、少なくとも１つの弧を前記
   衝突点に描かせるように受け管の前記軸の周りに前記光
   学セルを回転させるために、前記光学セルに前記モータ
   を連結し、そのうえ前記伝送ファイバを囲んでいるエキ
   ステンダーアセンブリと、 前記エキステンダーアセンブリの内側に支承し且つ前記
   ファイバが回転しないことを確実にしながら、前記ファ
   イバと前記アセンブリとの間で相対的な回転が生じるこ
   とを可能にする前記内部心出し手段とから成る装置。
6. （６）溶接されるべき前記ブシュの前記壁に対し摩擦に
   よる支持をもたらし且つ前記光学セルの前記回転の間に
   静止したままであるために、前記ヘッドに関して受け管
   の前記軸の周りを自由に回転するように取り付けられた
   可撓性外部心出し手段が前記溶接ヘッドに備えられる請
   求項５に記載の装置。