JPH029547B2 - - Google Patents
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- B23K26/127—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure in an enclosure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
- B23K26/1435—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor involving specially adapted flow control means
- B23K26/1437—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor involving specially adapted flow control means for flow rate control
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
- B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
- G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
- G21C3/34—Spacer grids
- G21C3/3424—Fabrication of spacer grids
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、好ましい形態においては、一連の制
御された移動となるように被溶接加工片の移動を
行ないながらレーザ光線を使用することによつ
て、前記加工片をレーザ光線に関して精密に位置
決めして複数個の精密溶接部の各々を精密に制御
したエネルギー量で形成する装置に関連してい
る。特に、本発明は、ジルカロイとして公知のジ
ルコニウム合金のような揮発性金属材料の核燃料
集合体の要素、すなわち格子スペーサを溶接する
ための装置に関するものである。
御された移動となるように被溶接加工片の移動を
行ないながらレーザ光線を使用することによつ
て、前記加工片をレーザ光線に関して精密に位置
決めして複数個の精密溶接部の各々を精密に制御
したエネルギー量で形成する装置に関連してい
る。特に、本発明は、ジルカロイとして公知のジ
ルコニウム合金のような揮発性金属材料の核燃料
集合体の要素、すなわち格子スペーサを溶接する
ための装置に関するものである。
本発明の精密レーザ溶接装置は一般的に、第1
図に示されるような棒束型燃料集合体10の製造
に関係している。図示のように、燃料集合体10
は、上部ノズル組体12と下部ノズル組体14と
を備え、その間に、核燃料棒18のマトリツクス
が行及び列をなして配列され、そして複数の燃料
棒格子16によつてこのような配列に保持される
独立ユニツトである。第1図には示されていない
けれども、制御棒が核燃料棒18の配列内の選択
した位置に備えられている。上部ノズル組体1
2、下部ノズル組体14及び燃料棒格子16は、
燃料棒18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10は原子炉内の所定位
置に装荷され、それ故、燃料棒18の相互に関す
る方向は厳格に制御される。
図に示されるような棒束型燃料集合体10の製造
に関係している。図示のように、燃料集合体10
は、上部ノズル組体12と下部ノズル組体14と
を備え、その間に、核燃料棒18のマトリツクス
が行及び列をなして配列され、そして複数の燃料
棒格子16によつてこのような配列に保持される
独立ユニツトである。第1図には示されていない
けれども、制御棒が核燃料棒18の配列内の選択
した位置に備えられている。上部ノズル組体1
2、下部ノズル組体14及び燃料棒格子16は、
燃料棒18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10は原子炉内の所定位
置に装荷され、それ故、燃料棒18の相互に関す
る方向は厳格に制御される。
本発明の精密レーザ溶接装置は、その一実施例
においては、第2A〜2E図に示されるような燃
料棒格子16の製造に関連している。燃料棒格子
16は、略々正方形であり、その周囲は、4枚の
外側格子ストラツプ22によつて形成されてい
る。外側格子ストラツプ22の各端は、垂直に配
置された別の外側格子ストラツプの端に隅シーム
溶接部30によつて溶接されている。複数の内側
格子ストラツプ20は相互に垂直な行及び列にな
つて配置され、それによつて、複数のセルが形成
され制御棒及び核燃料棒18を受け容れるように
なつている。行及び列に沿つて配置された内側格
子ストラツプ20は、垂直に配置された別の内側
格子ストラツプ20を受けるため交点24のそれ
ぞれに相補的形状のスロツトを有している。交点
溶接部32は、交点24のそれぞれに形成され、
それによつ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20のそれぞ
れが各端に、第2A図に示されるように、外側格
子ストラツプ22に形成された上部又は下部のス
ロツト28列のいずれかにしつかりと受けとめら
れるべき大きさ及び形状の一対のタブ26を含ん
でいる。該スロツト及びタブの溶接34は、外側
格子ストラツプ22内のスロツト28が形成する
上部又は下部の列に沿つて行なわれる。さらに、
複数の案内スリーブ36が燃料棒格子16のスリ
ーブ側表面に配置されて、該案内スリーブに配置
された制御棒を収納し案内する。一連の切欠きシ
ーム溶接部40は、内側格子ストラツプ20内に
形成された切欠き38に、案内スリーブ36を確
実に取り付ける。本発明の精密レーザ溶接装置
は、溶接部30,32,34及び40をそれぞれ
が形成する一連の制御された溶接作業を行なうの
に特に適している。本発明の精密レーザ溶接装置
は、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よつて制御
するばかりでなく、レーザ光線に関する燃料棒格
子16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/又は、レーザ光線の焦点が特定
の形式の所望の溶接を行なうために変えられる。
においては、第2A〜2E図に示されるような燃
料棒格子16の製造に関連している。燃料棒格子
16は、略々正方形であり、その周囲は、4枚の
外側格子ストラツプ22によつて形成されてい
る。外側格子ストラツプ22の各端は、垂直に配
置された別の外側格子ストラツプの端に隅シーム
溶接部30によつて溶接されている。複数の内側
格子ストラツプ20は相互に垂直な行及び列にな
つて配置され、それによつて、複数のセルが形成
され制御棒及び核燃料棒18を受け容れるように
なつている。行及び列に沿つて配置された内側格
子ストラツプ20は、垂直に配置された別の内側
格子ストラツプ20を受けるため交点24のそれ
ぞれに相補的形状のスロツトを有している。交点
溶接部32は、交点24のそれぞれに形成され、
それによつ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20のそれぞ
れが各端に、第2A図に示されるように、外側格
子ストラツプ22に形成された上部又は下部のス
ロツト28列のいずれかにしつかりと受けとめら
れるべき大きさ及び形状の一対のタブ26を含ん
でいる。該スロツト及びタブの溶接34は、外側
格子ストラツプ22内のスロツト28が形成する
上部又は下部の列に沿つて行なわれる。さらに、
複数の案内スリーブ36が燃料棒格子16のスリ
ーブ側表面に配置されて、該案内スリーブに配置
された制御棒を収納し案内する。一連の切欠きシ
ーム溶接部40は、内側格子ストラツプ20内に
形成された切欠き38に、案内スリーブ36を確
実に取り付ける。本発明の精密レーザ溶接装置
は、溶接部30,32,34及び40をそれぞれ
が形成する一連の制御された溶接作業を行なうの
に特に適している。本発明の精密レーザ溶接装置
は、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よつて制御
するばかりでなく、レーザ光線に関する燃料棒格
子16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/又は、レーザ光線の焦点が特定
の形式の所望の溶接を行なうために変えられる。
さて、第2B及び2C図を参照すると、弾性を
有する複数の指状部材44が、相互に平行関係に
内側格子ストラツプ20の長手方向に配置されて
いる。一対の間隔保持用の指状部材46が対応す
る指状部材44のいずれかの、そして指状部材4
4と共に、交差する内側格子ストラツプ20によ
つて形成されたセル内に配置される核燃料棒18
の弾性的把持を行なうのに役立つている。指状部
材44aは間隔保持用の指状部材46a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、それによつて核燃料棒18がその間に弾性的
に保持される。
有する複数の指状部材44が、相互に平行関係に
内側格子ストラツプ20の長手方向に配置されて
いる。一対の間隔保持用の指状部材46が対応す
る指状部材44のいずれかの、そして指状部材4
4と共に、交差する内側格子ストラツプ20によ
つて形成されたセル内に配置される核燃料棒18
の弾性的把持を行なうのに役立つている。指状部
材44aは間隔保持用の指状部材46a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、それによつて核燃料棒18がその間に弾性的
に保持される。
内側格子ストラツプ20を相互に対して且つ外
側格子ストラツプ22に対して組み立てる方法
が、第2D図に示されている。内側格子ストラツ
プ20のそれぞれが、複数のスロツト52を含ん
でいる。上部ストラツプ20aは下方に延びるス
ロツト52aを有し、一方、下部ストラツプ20
bは、上部ストラツプ20aの対応するスロツト
52a内に受けとめられる形状及び大きさの複数
の上方に延びるスロツト52bを有している。内
側格子ストラツプ20の各端に、外側格子ストラ
ツプ22の対応するスロツト28内に配置される
一対のタブ26が配置されている。
側格子ストラツプ22に対して組み立てる方法
が、第2D図に示されている。内側格子ストラツ
プ20のそれぞれが、複数のスロツト52を含ん
でいる。上部ストラツプ20aは下方に延びるス
ロツト52aを有し、一方、下部ストラツプ20
bは、上部ストラツプ20aの対応するスロツト
52a内に受けとめられる形状及び大きさの複数
の上方に延びるスロツト52bを有している。内
側格子ストラツプ20の各端に、外側格子ストラ
ツプ22の対応するスロツト28内に配置される
一対のタブ26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
ツプ20は、突出タブ48及びタブ部分50a,
50bから形成されるような交点溶接部32によ
つて相互に溶接されている。即ち、突出タブ48
は、内側格子ストラツプ20a及び20bがいつ
しよに組み立てられるとき、対応する一組のタブ
部分50aと50bの間に配置されている。突出
タブ48及びタブ部分50a,50bにレーザ光
線を当てると、本発明に従つて非常に強くかつ汚
染のない交点溶接部32が形成される。さらに、
外側格子ストラツプ22の各端は隅タブ54を有
している。第2D図に示されるように、外側格子
ストラツプ22c及び22bは、相互に重なりか
ついつしよにシーム溶接されて隅シーム溶接部3
0を形成する隅タブ54b及び54cをそれぞれ
有している。
ツプ20は、突出タブ48及びタブ部分50a,
50bから形成されるような交点溶接部32によ
つて相互に溶接されている。即ち、突出タブ48
は、内側格子ストラツプ20a及び20bがいつ
しよに組み立てられるとき、対応する一組のタブ
部分50aと50bの間に配置されている。突出
タブ48及びタブ部分50a,50bにレーザ光
線を当てると、本発明に従つて非常に強くかつ汚
染のない交点溶接部32が形成される。さらに、
外側格子ストラツプ22の各端は隅タブ54を有
している。第2D図に示されるように、外側格子
ストラツプ22c及び22bは、相互に重なりか
ついつしよにシーム溶接されて隅シーム溶接部3
0を形成する隅タブ54b及び54cをそれぞれ
有している。
羽根42は、第2C及び2E図に見られるよう
に、核燃料棒18を通過する水の乱流を促進する
ために燃料棒格子16の羽根側から突出する。さ
らに、特に第2C図に示されるように、案内スリ
ーブ36は、指状部材44及び46のいずれもな
い内側格子ストラツプ20によつて形成されたセ
ルと整列され、それによつて、制御棒をセル内で
かつ案内スリーブ36内を通つて自由に移動でき
るようにする。
に、核燃料棒18を通過する水の乱流を促進する
ために燃料棒格子16の羽根側から突出する。さ
らに、特に第2C図に示されるように、案内スリ
ーブ36は、指状部材44及び46のいずれもな
い内側格子ストラツプ20によつて形成されたセ
ルと整列され、それによつて、制御棒をセル内で
かつ案内スリーブ36内を通つて自由に移動でき
るようにする。
米国特許第3966550号及び第3791466号明細書
は、従来技術の同様な形状の燃料棒格子を開示し
ている。これらの特許のそれぞれは、内側及び外
側格子ストラツプがインコネルのような適当な金
属合金から造られかつ前述の相互結合が炉内ろう
付けによつて行なわれる燃料棒格子を開示してい
る。しかし、ジルコニウム合金であるジルカロイ
は、低中性子吸収断面積であるという望ましい特
性を有することが知られており、そしてこれが実
際の運転において核燃料のより効率的な使用を可
能にし、それ故、燃料集合体の取り換えによる燃
料交換と燃料交換との間の経過時間をより長くす
ることが可能である。特に、ジルカロイから造ら
れた燃料棒格子は、インコネルによつて造られた
ストラツプよりも、燃料棒によつて発生された中
性子の吸収率が低い。ジルカロイから格子ストラ
ツプを造ることは、燃料棒格子の組み立てに少く
ともいくつかの変更を必要とする。第1に、内側
格子ストラツプが相互に交差することができるス
ロツトを、ジルカロイから造られた格子ストラツ
プが力嵌めされるのではなく、すなわちハンマー
で打つて所定位置に入れられるのではなく、むし
ろ交差する格子ストラツプの「押込み嵌め」を可
能にする制御された仮締め(fit up)をする、よ
りゆるい公差のものに造る必要がある。さらに、
ジルカロイ製格子ストラツプは、ろう付け合金を
溶かすのに十分な温度にまでジルカロイを加熱す
ると、ジルカロイが焼き戻され、その結果、機械
的強度の損失になるという点で、ろう付けするこ
とができない。
は、従来技術の同様な形状の燃料棒格子を開示し
ている。これらの特許のそれぞれは、内側及び外
側格子ストラツプがインコネルのような適当な金
属合金から造られかつ前述の相互結合が炉内ろう
付けによつて行なわれる燃料棒格子を開示してい
る。しかし、ジルコニウム合金であるジルカロイ
は、低中性子吸収断面積であるという望ましい特
性を有することが知られており、そしてこれが実
際の運転において核燃料のより効率的な使用を可
能にし、それ故、燃料集合体の取り換えによる燃
料交換と燃料交換との間の経過時間をより長くす
ることが可能である。特に、ジルカロイから造ら
れた燃料棒格子は、インコネルによつて造られた
ストラツプよりも、燃料棒によつて発生された中
性子の吸収率が低い。ジルカロイから格子ストラ
ツプを造ることは、燃料棒格子の組み立てに少く
ともいくつかの変更を必要とする。第1に、内側
格子ストラツプが相互に交差することができるス
ロツトを、ジルカロイから造られた格子ストラツ
プが力嵌めされるのではなく、すなわちハンマー
で打つて所定位置に入れられるのではなく、むし
ろ交差する格子ストラツプの「押込み嵌め」を可
能にする制御された仮締め(fit up)をする、よ
りゆるい公差のものに造る必要がある。さらに、
ジルカロイ製格子ストラツプは、ろう付け合金を
溶かすのに十分な温度にまでジルカロイを加熱す
ると、ジルカロイが焼き戻され、その結果、機械
的強度の損失になるという点で、ろう付けするこ
とができない。
特別の溶接方法を選択する前に、ジルカロイの
ような揮発性材料を溶接するいくつかの異なる方
法が、CO2レーザによる連続溶接、Nd:YAGレ
ーザのパルス放出、ガス・タングステンアーク溶
接、電子ビーム溶接を含めて、研究された。パル
ス電子ビームは、1マイクロ秒と数ミリ秒の範囲
のパルス幅で、109W/cm2までの出力密度にする
ことができる。しかし、電子ビームによる溶接
は、典形的には真空環境で実施され、かつこれ
は、建設費用が比較的に高価で、また所望程度の
真空を確立するために比較的に長い時間を必要と
し、従つて、燃料棒格子の製造を遅くする。さら
に、電子ビームに関して三次元で、加工片、例え
ば燃料棒格子を相対的に移動させることが必要で
あり、かつこれは、非常に複雑な格子位置決めシ
ステムを必要とするであろう。連続電子ビームの
使用は、(200Wのオーダーの)比較的に低レベル
の出力を供給して、比較的に長い溶接時間を必要
とし、かつ溶け込みは非常に浅い。ガスタングス
テンアークの使用はまた、所定数、例えば25の
溶接部の形成後に、所望の精密アークを発生させ
て、多数のはつきりした形状の溶接部を形成し、
かつ隣接格子ストラツプ又は燃料棒格子の羽根の
損傷を避けるために、アーク電極は鋭利にする必
要があるという点で、一連の溶接をするためには
受け入れることができないと考えられ、また判明
した。溶接に用いるために普通、2種類のレーザ
が使用される。すなわち、(1)、ネオジミウムでド
ープ処理したイツトリウム−アルミニウム−ガー
ネツトのクリスタル棒を使用する固体Nd:YAG
レーザ、及び(2)、レーザ媒体としてCO2−N2−
Heの混合物を使用する。CO2レーザである。
Nd:YAGレーザの固有の利点は、その放射が波
長1.06ミクロンのオーダーであり、ガラスがその
レーザ放射に対して透過性であるという点にあ
る。この特性は、光学的観察とレーザ焦点合わせ
の両方のために同じ光学要素を使用する同軸マイ
クロスコープの使用を可能にする。さらに、
Nd:YAGレーザパルスは、200パルス/秒以内
のパルス周波数の400Wの平均出力に、かつ7ミ
リ秒以内に対しては8000Wを越えるピーク出力に
することができる。このような高ピーク出力によ
り、Nd:YAGレーザは、比較的に深い溶け込み
の溶接をすることができ、従つて、核燃料棒格子
の溶接されたストラツプの構造上の健全性を確保
する。このようなレーザは、そのシヤツターを開
いたままの「冷温始動(cold start)」から動作
させることができ、それによつて溶接時間は、電
力がそのフラツシユランプに印加される時間長に
よつて決定される。このような溶接方法は特に、
溶接毎の0.8秒のオーダーのレーザロツド予熱時
間のために、一連の比較的高速の溶接には応用す
ることができない。さらに、熱平衡状態がレーザ
ロツド内に達成されるまで、光路長変化が生じ
る。Nd:YAGレーザの第2の動作方法は、一定
数のパルスを“取り去る”ためにそのシヤツター
を使用しながら、レーザのパルス状の連続作動を
可能にして、従つて、レーザ予熱による影響をな
くし、かつ多数のこのような溶接部が形成されて
さえ、溶接部の一様性が保証される。
ような揮発性材料を溶接するいくつかの異なる方
法が、CO2レーザによる連続溶接、Nd:YAGレ
ーザのパルス放出、ガス・タングステンアーク溶
接、電子ビーム溶接を含めて、研究された。パル
ス電子ビームは、1マイクロ秒と数ミリ秒の範囲
のパルス幅で、109W/cm2までの出力密度にする
ことができる。しかし、電子ビームによる溶接
は、典形的には真空環境で実施され、かつこれ
は、建設費用が比較的に高価で、また所望程度の
真空を確立するために比較的に長い時間を必要と
し、従つて、燃料棒格子の製造を遅くする。さら
に、電子ビームに関して三次元で、加工片、例え
ば燃料棒格子を相対的に移動させることが必要で
あり、かつこれは、非常に複雑な格子位置決めシ
ステムを必要とするであろう。連続電子ビームの
使用は、(200Wのオーダーの)比較的に低レベル
の出力を供給して、比較的に長い溶接時間を必要
とし、かつ溶け込みは非常に浅い。ガスタングス
テンアークの使用はまた、所定数、例えば25の
溶接部の形成後に、所望の精密アークを発生させ
て、多数のはつきりした形状の溶接部を形成し、
かつ隣接格子ストラツプ又は燃料棒格子の羽根の
損傷を避けるために、アーク電極は鋭利にする必
要があるという点で、一連の溶接をするためには
受け入れることができないと考えられ、また判明
した。溶接に用いるために普通、2種類のレーザ
が使用される。すなわち、(1)、ネオジミウムでド
ープ処理したイツトリウム−アルミニウム−ガー
ネツトのクリスタル棒を使用する固体Nd:YAG
レーザ、及び(2)、レーザ媒体としてCO2−N2−
Heの混合物を使用する。CO2レーザである。
Nd:YAGレーザの固有の利点は、その放射が波
長1.06ミクロンのオーダーであり、ガラスがその
レーザ放射に対して透過性であるという点にあ
る。この特性は、光学的観察とレーザ焦点合わせ
の両方のために同じ光学要素を使用する同軸マイ
クロスコープの使用を可能にする。さらに、
Nd:YAGレーザパルスは、200パルス/秒以内
のパルス周波数の400Wの平均出力に、かつ7ミ
リ秒以内に対しては8000Wを越えるピーク出力に
することができる。このような高ピーク出力によ
り、Nd:YAGレーザは、比較的に深い溶け込み
の溶接をすることができ、従つて、核燃料棒格子
の溶接されたストラツプの構造上の健全性を確保
する。このようなレーザは、そのシヤツターを開
いたままの「冷温始動(cold start)」から動作
させることができ、それによつて溶接時間は、電
力がそのフラツシユランプに印加される時間長に
よつて決定される。このような溶接方法は特に、
溶接毎の0.8秒のオーダーのレーザロツド予熱時
間のために、一連の比較的高速の溶接には応用す
ることができない。さらに、熱平衡状態がレーザ
ロツド内に達成されるまで、光路長変化が生じ
る。Nd:YAGレーザの第2の動作方法は、一定
数のパルスを“取り去る”ためにそのシヤツター
を使用しながら、レーザのパルス状の連続作動を
可能にして、従つて、レーザ予熱による影響をな
くし、かつ多数のこのような溶接部が形成されて
さえ、溶接部の一様性が保証される。
機械加工、特にジルカロイのレーザ穿孔及び溶
接が、光学器具工学学会の会報、Vol.247、「レー
ザ工学及び利用の進歩」(ADVANCES IN
LASER ENGINEERING AND
APPLICATIONS)における論文「レーザ溶接
を使う核燃料棒の与圧」(Pressurization of
Nuclear Fuel Rods Using Laser Welding)、
及び「流体喪失試験原子炉用のジルコニウム核燃
料棒へのチタニウム保護サーモカツプルの外部取
り付け」(External Attachment of Titanium
Sheathed Thermocouples to zironium
Nuclear Fuel Rods for the Loss−of−Fluid
Test(LOFT) Reactor)に説明されている。
これらの論文は特に、第1図に示された棒18の
ような核燃料棒の製造に関連している。前記論文
「レーザ溶接を使う核燃料棒の与圧」において、
レーザ溶接以外の種々の可能な溶接技術が説明さ
れている。特に、抵抗突合せ溶接が試みられた
が、しかし薄肉被覆を溶接するとき制御しかつ再
現することが困難であるとわかつた。次に、高圧
ガスタングステンアーク溶接は、比較的高圧での
アーク開始及び制御の困難性があつた。特に、核
燃料棒は、燃料ペレツトが装填され、そして高純
度ヘリウム内でのガスタングステンアーク溶接に
よつてシールされるものとして説明されている。
その後、燃料棒は、パツキン押えによるシールを
通してレーザ与圧室内に導かれる。各燃料棒の上
部端栓は、与圧室を高純度ヘリウムによつて与圧
しながら、鋭く焦点を合わせたレーザ光線によつ
て穿孔される。レーザ穿孔動作の後、ヘリウム
は、穿孔した開口を通つて、燃料棒の中に進入す
る。その後、穿孔した開口は、レーザ光線の焦点
をぼかすことによつてシールされる。所望の与圧
ガスを燃料棒内に供給することに加えて、溶接室
内でヘリウムを使用することが、ジルカロイを急
速に酸化(燃焼)、又は汚染させない適当な不活
性ガスを与えることになる。さらに、テープ制御
システム又はミニコンピユータを使用して、燃料
棒を、レーザ光線の焦点のレーザ溶接位置まで、
レーザ与圧室内に進めて、パツキン押えシールを
ロツクし、該与圧室に対する不活性ガスヘリウム
の排気及び導入を制御し、そして最初に所望の穿
孔をして、その後この孔をシールするためにレー
ザのパルス状動作を制御する全自動の燃料棒レー
ザ与圧システムが記載されている。
接が、光学器具工学学会の会報、Vol.247、「レー
ザ工学及び利用の進歩」(ADVANCES IN
LASER ENGINEERING AND
APPLICATIONS)における論文「レーザ溶接
を使う核燃料棒の与圧」(Pressurization of
Nuclear Fuel Rods Using Laser Welding)、
及び「流体喪失試験原子炉用のジルコニウム核燃
料棒へのチタニウム保護サーモカツプルの外部取
り付け」(External Attachment of Titanium
Sheathed Thermocouples to zironium
Nuclear Fuel Rods for the Loss−of−Fluid
Test(LOFT) Reactor)に説明されている。
これらの論文は特に、第1図に示された棒18の
ような核燃料棒の製造に関連している。前記論文
「レーザ溶接を使う核燃料棒の与圧」において、
レーザ溶接以外の種々の可能な溶接技術が説明さ
れている。特に、抵抗突合せ溶接が試みられた
が、しかし薄肉被覆を溶接するとき制御しかつ再
現することが困難であるとわかつた。次に、高圧
ガスタングステンアーク溶接は、比較的高圧での
アーク開始及び制御の困難性があつた。特に、核
燃料棒は、燃料ペレツトが装填され、そして高純
度ヘリウム内でのガスタングステンアーク溶接に
よつてシールされるものとして説明されている。
その後、燃料棒は、パツキン押えによるシールを
通してレーザ与圧室内に導かれる。各燃料棒の上
部端栓は、与圧室を高純度ヘリウムによつて与圧
しながら、鋭く焦点を合わせたレーザ光線によつ
て穿孔される。レーザ穿孔動作の後、ヘリウム
は、穿孔した開口を通つて、燃料棒の中に進入す
る。その後、穿孔した開口は、レーザ光線の焦点
をぼかすことによつてシールされる。所望の与圧
ガスを燃料棒内に供給することに加えて、溶接室
内でヘリウムを使用することが、ジルカロイを急
速に酸化(燃焼)、又は汚染させない適当な不活
性ガスを与えることになる。さらに、テープ制御
システム又はミニコンピユータを使用して、燃料
棒を、レーザ光線の焦点のレーザ溶接位置まで、
レーザ与圧室内に進めて、パツキン押えシールを
ロツクし、該与圧室に対する不活性ガスヘリウム
の排気及び導入を制御し、そして最初に所望の穿
孔をして、その後この孔をシールするためにレー
ザのパルス状動作を制御する全自動の燃料棒レー
ザ与圧システムが記載されている。
核燃料棒のレーザ穿孔及びシールの同様な記載
が、米国特許第3774010号明細書に記載されてい
る。この特許は、核燃料棒が最初に穿孔され、そ
れからこの孔がシールされる単一位置に、核燃料
棒があるということを開示している。従つて、第
2A図に示されたような燃料棒格子16の交点溶
接部32、隅シーム溶接部30、スロツト及びタ
ブ溶接部34を形成するために必要とされるよう
に、核燃料棒のような加工片を再位置決めし、あ
るいは一連のレーザ操作を制御することは必要な
いということが明白である。燃料棒格子16を製
造するために必要とされる溶接部の数及び種類を
考慮すると、切欠きシーム溶接部40及びスロツ
ト及びタブ溶接部34を形成可能にするために、
X及びY軸によつて画定された平面から格子16
の形態をした加工片を回転させることが必要であ
り、一方、交点溶接部を形成するために一連のス
テツプででX及びY軸に沿つて格子16を動かす
ことが必要である。
が、米国特許第3774010号明細書に記載されてい
る。この特許は、核燃料棒が最初に穿孔され、そ
れからこの孔がシールされる単一位置に、核燃料
棒があるということを開示している。従つて、第
2A図に示されたような燃料棒格子16の交点溶
接部32、隅シーム溶接部30、スロツト及びタ
ブ溶接部34を形成するために必要とされるよう
に、核燃料棒のような加工片を再位置決めし、あ
るいは一連のレーザ操作を制御することは必要な
いということが明白である。燃料棒格子16を製
造するために必要とされる溶接部の数及び種類を
考慮すると、切欠きシーム溶接部40及びスロツ
ト及びタブ溶接部34を形成可能にするために、
X及びY軸によつて画定された平面から格子16
の形態をした加工片を回転させることが必要であ
り、一方、交点溶接部を形成するために一連のス
テツプででX及びY軸に沿つて格子16を動かす
ことが必要である。
従来技術は、燃料棒格子16と燃料棒18の表
面が相互に摩擦し合い、溶接汚染や、その結果の
燃料棒格子16の機械的破損の可能性を増すフレ
ツチング腐食の問題があつた。燃料棒18及び格
子16を含む燃料集合体10は、沸騰水型原子炉
(BWR)、又は、典形的には水である冷却材が
320℃(600〓)のオーダーの温度にまで過熱さ
れ、すなわち冷却水の沸騰点が非常な高圧を加え
ることによつて上昇させられる加圧水型原子炉
(PWR)の悪環境内に配置されるように設計され
ている。このような条件のもとで、何らかの汚
染、及び特にフレツチング腐食が増強される。
1975年に刊行された「原子力工学及び設計」
(NUCLEAR ENGINEERING AND
DESIGN)における論文「沸騰水型原子炉にお
ける燃料被覆管の外部腐食の特徴」(Special
Features of External Corrosion of Fuel
Cladding in Boiling Water Reactors)は、フ
レツチング腐食の原因である種々の機構を説明し
ている。第1に、格子16とその燃料棒18との
間の接触点における溶接部の摩損によつて、又は
その形成によつて、金属粒子が生じる。これらの
金属粒子はその後酸化して、摩損作用を増す摩損
粉を形成する。最後に、保護酸化物層下の金属
は、表面相互間の引つ掻きにより金属酸化物が連
続的に除去されることにより、酸化する。特に、
ジルコニウム合金は、引つ掻き作用による金属の
直接酸化の傾向がある。
面が相互に摩擦し合い、溶接汚染や、その結果の
燃料棒格子16の機械的破損の可能性を増すフレ
ツチング腐食の問題があつた。燃料棒18及び格
子16を含む燃料集合体10は、沸騰水型原子炉
(BWR)、又は、典形的には水である冷却材が
320℃(600〓)のオーダーの温度にまで過熱さ
れ、すなわち冷却水の沸騰点が非常な高圧を加え
ることによつて上昇させられる加圧水型原子炉
(PWR)の悪環境内に配置されるように設計され
ている。このような条件のもとで、何らかの汚
染、及び特にフレツチング腐食が増強される。
1975年に刊行された「原子力工学及び設計」
(NUCLEAR ENGINEERING AND
DESIGN)における論文「沸騰水型原子炉にお
ける燃料被覆管の外部腐食の特徴」(Special
Features of External Corrosion of Fuel
Cladding in Boiling Water Reactors)は、フ
レツチング腐食の原因である種々の機構を説明し
ている。第1に、格子16とその燃料棒18との
間の接触点における溶接部の摩損によつて、又は
その形成によつて、金属粒子が生じる。これらの
金属粒子はその後酸化して、摩損作用を増す摩損
粉を形成する。最後に、保護酸化物層下の金属
は、表面相互間の引つ掻きにより金属酸化物が連
続的に除去されることにより、酸化する。特に、
ジルコニウム合金は、引つ掻き作用による金属の
直接酸化の傾向がある。
内側格子ストラツプ20及び外側格子ストラツ
プ22と、燃料棒格子16の案内スリーブ36と
の間の結合部の連続汚染が結局該結合部の損傷に
なるということが容易に考えられる。結果とし
て、燃料棒18は、強い水流による強い振動を受
け、続いて燃料棒破裂や、冷却水中へのウラン酸
化物の放出となる。このウランの大部分はイオン
交換器によつて吸収されるが、しかし小量は炉心
の構成要素に付着するかもしれない。冷却水中へ
のウラン酸化物の放出はさらに、燃料棒格子16
だけでなく燃料棒18の腐食速度を高める。上述
した「原子力工学及び設計」における論文は特
に、汚染溶接環境でのジルコニウム合金のような
格子及び燃料棒材料の溶接が、汚染された溶接と
なり、従つて前述の問題となるということを記載
している。特に、ジルカロイのタングステン溶接
や、溶接環境における酸素及び水の悪影響の問題
が記載されている。高酸素量が溶接の困難性を増
すであろう。
プ22と、燃料棒格子16の案内スリーブ36と
の間の結合部の連続汚染が結局該結合部の損傷に
なるということが容易に考えられる。結果とし
て、燃料棒18は、強い水流による強い振動を受
け、続いて燃料棒破裂や、冷却水中へのウラン酸
化物の放出となる。このウランの大部分はイオン
交換器によつて吸収されるが、しかし小量は炉心
の構成要素に付着するかもしれない。冷却水中へ
のウラン酸化物の放出はさらに、燃料棒格子16
だけでなく燃料棒18の腐食速度を高める。上述
した「原子力工学及び設計」における論文は特
に、汚染溶接環境でのジルコニウム合金のような
格子及び燃料棒材料の溶接が、汚染された溶接と
なり、従つて前述の問題となるということを記載
している。特に、ジルカロイのタングステン溶接
や、溶接環境における酸素及び水の悪影響の問題
が記載されている。高酸素量が溶接の困難性を増
すであろう。
1975年に刊行された「原子力工学及び設計」に
おける別の論文「PWRにおける被覆の外部腐食」
(External Corrosion of Cladding in PWRs)
は特に、ジルカロイの腐食の影響を述べ、500℃
を越える温度で、酸素の存在はこの金属の延性を
低下させると記載している。この論文は特に、タ
ングステンアーク溶接の主要な問題は、燃料粒子
又はタングステン電極材料を含むシールドガス中
の不純物による汚染であるということを開示して
いる。特に、このような汚染は、燃料棒18上に
白い酸化層として大量に現われるウラン酸化物の
形態をとる。特に、この論文は、水及び酸素の濃
度をそれぞれ約20及び10ppm以下に維持すること
を示唆している。「原子力工学及び設計」におけ
る前述した二編の論文は、大きなジルカロイ要
素、特にジルカロイから造られた燃料棒格子を溶
接する問題を取り扱つていないけれども、経験に
よると、比較的に不純物のある環境で形成した溶
接部は、最初は汚染度の低い溶接部を生じ、原子
炉の苛酷な環境にさらされるとき特に、フレツチ
ング汚染を受ける、ということがわかつた。従つ
て、ジルカロイの何らかの溶接、特にレーザ溶接
は、汚染が最小にされかつ原子炉の悪条件のもと
で劣化しないということを確実にするために、制
御された純粋雰囲気中で行なわれることが特に重
要である。
おける別の論文「PWRにおける被覆の外部腐食」
(External Corrosion of Cladding in PWRs)
は特に、ジルカロイの腐食の影響を述べ、500℃
を越える温度で、酸素の存在はこの金属の延性を
低下させると記載している。この論文は特に、タ
ングステンアーク溶接の主要な問題は、燃料粒子
又はタングステン電極材料を含むシールドガス中
の不純物による汚染であるということを開示して
いる。特に、このような汚染は、燃料棒18上に
白い酸化層として大量に現われるウラン酸化物の
形態をとる。特に、この論文は、水及び酸素の濃
度をそれぞれ約20及び10ppm以下に維持すること
を示唆している。「原子力工学及び設計」におけ
る前述した二編の論文は、大きなジルカロイ要
素、特にジルカロイから造られた燃料棒格子を溶
接する問題を取り扱つていないけれども、経験に
よると、比較的に不純物のある環境で形成した溶
接部は、最初は汚染度の低い溶接部を生じ、原子
炉の苛酷な環境にさらされるとき特に、フレツチ
ング汚染を受ける、ということがわかつた。従つ
て、ジルカロイの何らかの溶接、特にレーザ溶接
は、汚染が最小にされかつ原子炉の悪条件のもと
で劣化しないということを確実にするために、制
御された純粋雰囲気中で行なわれることが特に重
要である。
米国特許第3555239号明細書は、多数の従来技
術のうちの初期の一例であり、溶接プロセスと共
に加工片の位置がデイジタルコンピユータによつ
て制御される自動化したレーザ溶接装置を開示し
ている。この特許は、加工片がX軸に沿つて端か
ら端まで、Y軸に沿つて水平方向に前後に、そし
てZ軸に沿つて垂直方向に上下に動かされると
き、加工片を制御しながらのレーザ光線の制御を
示している。典形的には、パルス駆動モータがデ
イジタルコンピユータによつて作動されて、加工
片を選択された軸に沿つて直接的に動かす。さら
に、溶接は制御された雰囲気内で実施され、特
に、溶接室内へのガスの圧力及び流れは、デイジ
タルコンピユータによつて制御される。さらに、
カウンターがパルスを計数するために使用され、
それによつて加工片に印加されるレーザパルスの
数が同様に制御されることができる。
術のうちの初期の一例であり、溶接プロセスと共
に加工片の位置がデイジタルコンピユータによつ
て制御される自動化したレーザ溶接装置を開示し
ている。この特許は、加工片がX軸に沿つて端か
ら端まで、Y軸に沿つて水平方向に前後に、そし
てZ軸に沿つて垂直方向に上下に動かされると
き、加工片を制御しながらのレーザ光線の制御を
示している。典形的には、パルス駆動モータがデ
イジタルコンピユータによつて作動されて、加工
片を選択された軸に沿つて直接的に動かす。さら
に、溶接は制御された雰囲気内で実施され、特
に、溶接室内へのガスの圧力及び流れは、デイジ
タルコンピユータによつて制御される。さらに、
カウンターがパルスを計数するために使用され、
それによつて加工片に印加されるレーザパルスの
数が同様に制御されることができる。
米国特許第4088890号明細書は、レーザ放射を
制御するためのプログラマブル制御装置、特に、
所望量のレーザ放射が加工片に向けられる高ビー
ムシヤツターの制御装置を開示している。この特
許はまた、垂直軸に沿つて加工片を支える往復台
の直線移動を開示し、それによつて加工片は、レ
ーザ溶接がなされる位置に具合よく運ばれる。特
に、溶接して一体にされるべき2片の間の継目に
レーザ光線を向けながら、加工片を回転してシー
ム溶接を行なうことが開示されている。
制御するためのプログラマブル制御装置、特に、
所望量のレーザ放射が加工片に向けられる高ビー
ムシヤツターの制御装置を開示している。この特
許はまた、垂直軸に沿つて加工片を支える往復台
の直線移動を開示し、それによつて加工片は、レ
ーザ溶接がなされる位置に具合よく運ばれる。特
に、溶接して一体にされるべき2片の間の継目に
レーザ光線を向けながら、加工片を回転してシー
ム溶接を行なうことが開示されている。
米国特許第3422246号明細書は、X及びY軸に
沿つてそれぞれ加工片を駆動するためのサーボ駆
動モータを制御するためのサーボシステムを含む
レーザ切断工作機械を開示している。変換器がサ
ーボモータのそれぞれと関連して、その個々の軸
に沿つて加工片の移動を示すフイードバツク信号
を発生し、それによつて正確な加工片位置を確保
する。
沿つてそれぞれ加工片を駆動するためのサーボ駆
動モータを制御するためのサーボシステムを含む
レーザ切断工作機械を開示している。変換器がサ
ーボモータのそれぞれと関連して、その個々の軸
に沿つて加工片の移動を示すフイードバツク信号
を発生し、それによつて正確な加工片位置を確保
する。
レーザ加工システムは、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とき、レー
ザと加工片の間、特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されることが重
要である。加工片と実際に接触する工作機械とは
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システムに
おいて、加工片保持アセンブリはレーザから比較
的大きな距離のところに配置されている。このよ
うなレーザ加工システムの装置において、加工片
保持アセンブリとレーザの間のいかなる相対移動
も支持構造によつて増幅されるので、レーザ光線
が加工片に関して比較的に大きく移動し、従つて
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。1インチの数
千分の1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
ザ光線は同様に振動し、そしてこのような振動
は、レーザ及び加工片位置決め手段がいつしよに
結合されている支持構造によつて増幅されるとい
うことがわかる。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、希望の精度を得る際に
振動が問題となつていた。レーザ光線のこのよう
な正確な焦点合わせは比較的に長い焦点距離では
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難性が増
す。米国特許第3803379号明細書は、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
として構成され、かつ一方の部材にある穴を通し
て力嵌めされそして他方の部材内にねじ込まれる
位置決めピンによつて相互に結合される。さら
に、装着ベツ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、防振パツ
ド上に装着されている。
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とき、レー
ザと加工片の間、特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されることが重
要である。加工片と実際に接触する工作機械とは
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システムに
おいて、加工片保持アセンブリはレーザから比較
的大きな距離のところに配置されている。このよ
うなレーザ加工システムの装置において、加工片
保持アセンブリとレーザの間のいかなる相対移動
も支持構造によつて増幅されるので、レーザ光線
が加工片に関して比較的に大きく移動し、従つて
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。1インチの数
千分の1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
ザ光線は同様に振動し、そしてこのような振動
は、レーザ及び加工片位置決め手段がいつしよに
結合されている支持構造によつて増幅されるとい
うことがわかる。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、希望の精度を得る際に
振動が問題となつていた。レーザ光線のこのよう
な正確な焦点合わせは比較的に長い焦点距離では
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難性が増
す。米国特許第3803379号明細書は、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
として構成され、かつ一方の部材にある穴を通し
て力嵌めされそして他方の部材内にねじ込まれる
位置決めピンによつて相互に結合される。さら
に、装着ベツ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、防振パツ
ド上に装着されている。
前述の米国特許第3803379号明細書はまた、レ
ーザ光線の強度を精確なレベルに維持する問題を
論じている。特に、この特許は、加工片を変える
とき、新たな加工片を取り付ける間レーザを止
め、その後レーザを起動して、そのレーザ光線に
よる機械加工を再び始める前に所望の強度レベル
にレーザを戻す必要があるということを記載して
いる。特に、レーザ光線の強度変化は加工片に対
する機械加工効果に相当する変化は加工片に対す
る機械加工効果に相当する変化を生じさせるであ
ろう。この問題を克服するために、米国特許第
3803379号明細書は、切換機構をレーザ光線の通
路に沿つて組み込むことによつてレーザ光線を熱
シンク内にそらしうることを示唆している。従つ
て、加工片を取り換える間、切換機構は、レーザ
光線を熱シンク内にそらして、平衡状態のもとに
いつたん確立した温度が機械加工作業間で変わら
ないように、レーザ光線を止めることなく一様な
割合で発射し続けるようにする。さらに、レーザ
を長く使用すると、レーザ光線の強度は、関連し
た励起ランプ及びレーザ自身のエイジングによ
り、時間と共に減衰するであろう。さらに、レー
ザ光線は加工片に当たるとき典形的には、ガス状
物質及び異物を放出し、これが加工片又はレーザ
焦点レンズを被覆して、機械加工効率は低下す
る。従つて、周期的にレーザシステムを較正し
て、加工片に加えられるレーザ光線のエネルギー
レベルを正確に制御することが必要である。
ーザ光線の強度を精確なレベルに維持する問題を
論じている。特に、この特許は、加工片を変える
とき、新たな加工片を取り付ける間レーザを止
め、その後レーザを起動して、そのレーザ光線に
よる機械加工を再び始める前に所望の強度レベル
にレーザを戻す必要があるということを記載して
いる。特に、レーザ光線の強度変化は加工片に対
する機械加工効果に相当する変化は加工片に対す
る機械加工効果に相当する変化を生じさせるであ
ろう。この問題を克服するために、米国特許第
3803379号明細書は、切換機構をレーザ光線の通
路に沿つて組み込むことによつてレーザ光線を熱
シンク内にそらしうることを示唆している。従つ
て、加工片を取り換える間、切換機構は、レーザ
光線を熱シンク内にそらして、平衡状態のもとに
いつたん確立した温度が機械加工作業間で変わら
ないように、レーザ光線を止めることなく一様な
割合で発射し続けるようにする。さらに、レーザ
を長く使用すると、レーザ光線の強度は、関連し
た励起ランプ及びレーザ自身のエイジングによ
り、時間と共に減衰するであろう。さらに、レー
ザ光線は加工片に当たるとき典形的には、ガス状
物質及び異物を放出し、これが加工片又はレーザ
焦点レンズを被覆して、機械加工効率は低下す
る。従つて、周期的にレーザシステムを較正し
て、加工片に加えられるレーザ光線のエネルギー
レベルを正確に制御することが必要である。
レーザ加工システムの初期の開発において、レ
ーザは、個々の低生産機械加工作業のために使用
された。レーザ技術の開発に伴つて、レーザシス
テムは、コンピユータによつて自動的に制御され
るような高生産加工処理作業のための使用がだん
だんと増加した。前述のように、このような高生
産システムは加工片を再位置決めするために効率
的に動作し、それによつて、一連の溶接その他の
機械加工作業を迅速に実施することができる。迅
速な実施のためにレーザの連続励起を行なう場合
には、レーザ寿命が、効率的作業及び生産コスト
に関する一つの要因になる。前述の燃料棒格子の
生産のように、同一溶接部を繰り返し形成する必
要がある高率利用のもとで、レーザ寿命は、重要
な考慮すべき要因であると考えられる。高率利用
のもとで、パルスレーザを励起するランプの期待
寿命は数日のオーダーであり、かつこの寿命が終
つた後、新たにレーザシステムを較正すると共
に、少なくともランプを取り換える必要があろ
う。
ーザは、個々の低生産機械加工作業のために使用
された。レーザ技術の開発に伴つて、レーザシス
テムは、コンピユータによつて自動的に制御され
るような高生産加工処理作業のための使用がだん
だんと増加した。前述のように、このような高生
産システムは加工片を再位置決めするために効率
的に動作し、それによつて、一連の溶接その他の
機械加工作業を迅速に実施することができる。迅
速な実施のためにレーザの連続励起を行なう場合
には、レーザ寿命が、効率的作業及び生産コスト
に関する一つの要因になる。前述の燃料棒格子の
生産のように、同一溶接部を繰り返し形成する必
要がある高率利用のもとで、レーザ寿命は、重要
な考慮すべき要因であると考えられる。高率利用
のもとで、パルスレーザを励起するランプの期待
寿命は数日のオーダーであり、かつこの寿命が終
つた後、新たにレーザシステムを較正すると共
に、少なくともランプを取り換える必要があろ
う。
レーザ効率及び寿命を改善するために、米国特
許第4223201号、第4223202号、第4083629号明細
書によつて例示されるような従来技術は、単一レ
ーザから発射され、そして単一加工片上に第1及
び第2の光路に沿つて交互に向けられるレーザ光
線の時分割を開示している。米国特許第4083629
号明細書は、加工片が複数の溶接部の形成を必要
とし、特に、加工片が、第1の溶接機が作業する
第1の場所に運ばれ、それから、第2の溶接機が
溶接作業を行なう第2の場所に運ばれる自動溶接
システムでの問題について記載している。あるい
は、複数の溶接部を形成するために単一場所で2
つの溶接機を使用することができ、従つて、第1
から第2の場所に加工片を運ぶ必要性を最少にす
る。しかし、これらの方法は、加工片を運ぶかあ
るいは再位置決めすることを必要とするので、生
産速度が低下する。または、これらの方法は、2
台の溶接機を使用する必要があるのでこのような
装置についての設備投資をかなり増加させる。こ
れらの問題を克服する試みとして、米国特許第
4083629号明細書は、レーザ溶接機が2つの別個
の溶接位置で順次溶接する2モード式スイツチン
グ装置の使用を示唆している。特に、反射ミラー
を回転するためのモータが記載され、該モータに
よつて、レーザ光線が交互に第1の、それから第
2の焦点通路に沿つて加工片に交互に向けられ、
電気素子のような単一加工片に対して第1及び第
2の溶接部を形成する。レーザの発射をレーザ光
線の切り換えや、ワイヤ切断や、他の処理作業と
同期させるために、レーザ溶接機の自動化された
制御が明らかに記載されている。米国特許第
4223201号明細書は、船の建造において出会うよ
うなより大きな加工片に適した幾分同じレーザシ
ステムについて記載している。特に、米国特許第
4223201号明細書は、レーザ光線を第1と第2の
通路に沿つて順次向け、それによつて、単一レー
ザ光線を時分割することのできる回転ミラーの使
用を示唆している。さらに、適当な自動制御装置
が、単一加工片上の2つの異なる位置で一連の溶
接部を順次形成するように、レーザ光線の分割と
タイミングを合わせて動かされる第1と第2の溶
接ヘツドを制御するために使用されている。米国
特許第4223202号明細書は、自動制御装置が加工
片に関する溶接ヘツドの移動を行ないながら、両
側でレーザシーム溶接部を形成するべく実質上同
じ点で2つの加工片の両側に溶接を行なうと共
に、2つの加工片をいつしよにシーム溶接するこ
とを示唆している。
許第4223201号、第4223202号、第4083629号明細
書によつて例示されるような従来技術は、単一レ
ーザから発射され、そして単一加工片上に第1及
び第2の光路に沿つて交互に向けられるレーザ光
線の時分割を開示している。米国特許第4083629
号明細書は、加工片が複数の溶接部の形成を必要
とし、特に、加工片が、第1の溶接機が作業する
第1の場所に運ばれ、それから、第2の溶接機が
溶接作業を行なう第2の場所に運ばれる自動溶接
システムでの問題について記載している。あるい
は、複数の溶接部を形成するために単一場所で2
つの溶接機を使用することができ、従つて、第1
から第2の場所に加工片を運ぶ必要性を最少にす
る。しかし、これらの方法は、加工片を運ぶかあ
るいは再位置決めすることを必要とするので、生
産速度が低下する。または、これらの方法は、2
台の溶接機を使用する必要があるのでこのような
装置についての設備投資をかなり増加させる。こ
れらの問題を克服する試みとして、米国特許第
4083629号明細書は、レーザ溶接機が2つの別個
の溶接位置で順次溶接する2モード式スイツチン
グ装置の使用を示唆している。特に、反射ミラー
を回転するためのモータが記載され、該モータに
よつて、レーザ光線が交互に第1の、それから第
2の焦点通路に沿つて加工片に交互に向けられ、
電気素子のような単一加工片に対して第1及び第
2の溶接部を形成する。レーザの発射をレーザ光
線の切り換えや、ワイヤ切断や、他の処理作業と
同期させるために、レーザ溶接機の自動化された
制御が明らかに記載されている。米国特許第
4223201号明細書は、船の建造において出会うよ
うなより大きな加工片に適した幾分同じレーザシ
ステムについて記載している。特に、米国特許第
4223201号明細書は、レーザ光線を第1と第2の
通路に沿つて順次向け、それによつて、単一レー
ザ光線を時分割することのできる回転ミラーの使
用を示唆している。さらに、適当な自動制御装置
が、単一加工片上の2つの異なる位置で一連の溶
接部を順次形成するように、レーザ光線の分割と
タイミングを合わせて動かされる第1と第2の溶
接ヘツドを制御するために使用されている。米国
特許第4223202号明細書は、自動制御装置が加工
片に関する溶接ヘツドの移動を行ないながら、両
側でレーザシーム溶接部を形成するべく実質上同
じ点で2つの加工片の両側に溶接を行なうと共
に、2つの加工片をいつしよにシーム溶接するこ
とを示唆している。
米国特許第4078167号明細書は、レーザ溶接の
間、溶接位置の雰囲気汚染の問題を認めている。
真空中でのレーザ溶接を試みていたが、しかしこ
の特許は、真空溶接が、真空状態をつくるため
に、必要とされる溶接時間を増加させると共に、
収容することのできる加工片の大きさ及び形状を
制限する、ということを記載している。あるい
は、加工片は不活性ガス内に完全に沈めてもよ
く、また、溶接されるべき加工片の領域上にアル
ゴンのような既知の不活性ガスの流れを形成して
もよい。特に、米国特許第4078167号明細書は、
加工片がシールドハウジング下方で運ばれるとき
加工片の溶接位置まわりに不活性雰囲気を確立す
るためのシールドハウジングを開示している。典
形的にはアルゴンである不活性ガスは、不活性ガ
スの一様なおおいを形成するため複数の開口を有
するガス通過手段を通され、該不活性ガスは加工
片上を流れかつシールドハウジングと加工片との
間の通路を通つて雰囲気内に流入する。不活性ガ
スの流れは、酸素及び水を含む雰囲気ガスが溶接
領域に流れ込むのをある程度防止する。不活性ガ
スの流量は、反応ガスから溶接部をシールドする
ために制御されるが、溶融物質の乱流を生じさ
せ、これが多孔且つ不均質な溶接部をつくる。
間、溶接位置の雰囲気汚染の問題を認めている。
真空中でのレーザ溶接を試みていたが、しかしこ
の特許は、真空溶接が、真空状態をつくるため
に、必要とされる溶接時間を増加させると共に、
収容することのできる加工片の大きさ及び形状を
制限する、ということを記載している。あるい
は、加工片は不活性ガス内に完全に沈めてもよ
く、また、溶接されるべき加工片の領域上にアル
ゴンのような既知の不活性ガスの流れを形成して
もよい。特に、米国特許第4078167号明細書は、
加工片がシールドハウジング下方で運ばれるとき
加工片の溶接位置まわりに不活性雰囲気を確立す
るためのシールドハウジングを開示している。典
形的にはアルゴンである不活性ガスは、不活性ガ
スの一様なおおいを形成するため複数の開口を有
するガス通過手段を通され、該不活性ガスは加工
片上を流れかつシールドハウジングと加工片との
間の通路を通つて雰囲気内に流入する。不活性ガ
スの流れは、酸素及び水を含む雰囲気ガスが溶接
領域に流れ込むのをある程度防止する。不活性ガ
スの流量は、反応ガスから溶接部をシールドする
ために制御されるが、溶融物質の乱流を生じさ
せ、これが多孔且つ不均質な溶接部をつくる。
米国特許第4078167号明細書は、溶接されるべ
き特別の金属について述べておらず、かつ前述の
燃料棒格子用のようなジルカロイのレーザ溶接を
考えていない。ジルカロイは、雰囲気中に見られ
るような酸素、窒素、及び水に対して高い反応性
があることが知られ、そしてこの発明に通じる溶
接テストは、隣接溶接領域まわりの不活性ガス流
が、ジルカロイのレーザ溶接のための適切なシー
ルドを形成しないことを結論的に示している。こ
の発明によると、アルゴンのような不活性ガスの
雰囲気は、10ppmのオーダーの純度に確保され、
そしてこの程度の純度は、米国特許第4078167号
明細書では考えられていない。
き特別の金属について述べておらず、かつ前述の
燃料棒格子用のようなジルカロイのレーザ溶接を
考えていない。ジルカロイは、雰囲気中に見られ
るような酸素、窒素、及び水に対して高い反応性
があることが知られ、そしてこの発明に通じる溶
接テストは、隣接溶接領域まわりの不活性ガス流
が、ジルカロイのレーザ溶接のための適切なシー
ルドを形成しないことを結論的に示している。こ
の発明によると、アルゴンのような不活性ガスの
雰囲気は、10ppmのオーダーの純度に確保され、
そしてこの程度の純度は、米国特許第4078167号
明細書では考えられていない。
従来技術に関する前述の説明は、多数の精密溶
接部を形成するために、自動化コントローラのも
とで加工片が順次動かされる、ジルカロイのよう
な高反応性材料の自動レーザ溶接を行なうときの
重要な問題を示している。前述のように、溶接材
料の汚染を避けるために周囲雰囲気を非常な高純
度に維持しながら、加工片、例えば前述したよう
なレーザ溶接する格子16を、焦点合わせしたレ
ーザ光線に関してX、Y及びZ軸のそれぞれに沿
つて動かすことが必要である。また、レーザ光線
に関して3次元で一連の位置に加工片を動かして
いる間さえ、高度のレーザ効率を達成することが
望まれる。さらに、小寸法の部分に精密溶接部を
形成する問題や、特に、異なる種類の溶接部に対
して精確なレベルで衝突レーザ光線の出力レベル
を維持する問題があり、レーザロツド及び励起ラ
ンプを含むレーザ装置又はシステムが長い期間に
わたつて高作業デユーテイ率で使用されるときの
レーザ出力の減衰、及びレーザ溶接異物の影響に
注目されたい。
接部を形成するために、自動化コントローラのも
とで加工片が順次動かされる、ジルカロイのよう
な高反応性材料の自動レーザ溶接を行なうときの
重要な問題を示している。前述のように、溶接材
料の汚染を避けるために周囲雰囲気を非常な高純
度に維持しながら、加工片、例えば前述したよう
なレーザ溶接する格子16を、焦点合わせしたレ
ーザ光線に関してX、Y及びZ軸のそれぞれに沿
つて動かすことが必要である。また、レーザ光線
に関して3次元で一連の位置に加工片を動かして
いる間さえ、高度のレーザ効率を達成することが
望まれる。さらに、小寸法の部分に精密溶接部を
形成する問題や、特に、異なる種類の溶接部に対
して精確なレベルで衝突レーザ光線の出力レベル
を維持する問題があり、レーザロツド及び励起ラ
ンプを含むレーザ装置又はシステムが長い期間に
わたつて高作業デユーテイ率で使用されるときの
レーザ出力の減衰、及びレーザ溶接異物の影響に
注目されたい。
従つて、本発明の主な目的は、加工片がレーザ
光線に関して3次元の一連の位置を移動している
間に、高効率で該加工片のレーザ加工作業を行う
ように改良された新規なレーザ加工作業の実行装
置を提供することである。
光線に関して3次元の一連の位置を移動している
間に、高効率で該加工片のレーザ加工作業を行う
ように改良された新規なレーザ加工作業の実行装
置を提供することである。
本発明は広義には、非反応性のガスを含む環境
内でコンピユータ制御により一連のレーザ加工作
業を実行する装置であつて、加工室と、レーザ光
線の焦点を加工片に合わせ該加工片にレーザ光線
を向けるレーザ及び光学装置と、前記加工室内に
非反応性ガスを選択された割合で指向するための
ガス指向装置と、レーザ光線に関して前記加工室
及び加工片を所定の移動順序で選択的に移動さ
せ、それによつて加工片の選択された場所にそれ
ぞれの加工作業が実行される移動装置とを備える
と共に、加工片のレーザ加工を制御するためのプ
ログラマブルコンピユータであつて、前記選択さ
れた割合を示すプログラマブルパラメータに従つ
て前記ガス指向装置を制御するための制御装置
と、前記移動装置を制御して、前記加工室及びそ
の中に配置された加工片を前記移動順序で順次動
かすため、加工片の加工場所を示す一組の命令に
よつてプログラム可能のプログラマブル回路とを
含むプログラマブルコンピユータを備えるコンピ
ユータ制御によるレーザ加工作業の実行装置に存
する。
内でコンピユータ制御により一連のレーザ加工作
業を実行する装置であつて、加工室と、レーザ光
線の焦点を加工片に合わせ該加工片にレーザ光線
を向けるレーザ及び光学装置と、前記加工室内に
非反応性ガスを選択された割合で指向するための
ガス指向装置と、レーザ光線に関して前記加工室
及び加工片を所定の移動順序で選択的に移動さ
せ、それによつて加工片の選択された場所にそれ
ぞれの加工作業が実行される移動装置とを備える
と共に、加工片のレーザ加工を制御するためのプ
ログラマブルコンピユータであつて、前記選択さ
れた割合を示すプログラマブルパラメータに従つ
て前記ガス指向装置を制御するための制御装置
と、前記移動装置を制御して、前記加工室及びそ
の中に配置された加工片を前記移動順序で順次動
かすため、加工片の加工場所を示す一組の命令に
よつてプログラム可能のプログラマブル回路とを
含むプログラマブルコンピユータを備えるコンピ
ユータ制御によるレーザ加工作業の実行装置に存
する。
本発明の上記目的及び他の目的によると、加工
片の材料に関して非反応性のガスを含む環境内
で、加工片に一連のレーザ加工作業を実行するた
めのコンピユータ制御装置が提供される。このコ
ンピユータ制御装置は、加工片を受け容れるため
の機械加工室と、制御され、選択された流量で機
械加工室内に非反応性ガスを指向するためのポン
プ形態の指向装置とを含んでいる。レーザ光線は
レーザによつて発生され、焦点を合わせられて加
工片への通路に沿つたビームになる。一連のステ
ツプにおいて機械加工室及びその中の加工片を選
択的に動かすための移動装置が備えられ、それに
よつて、一連のレーザ発射操作、特に溶接を加工
片の一連の選択された個所に行なうことができる
ように、加工片とレーザ光線の間の相対位置が変
えられる。コンピユータは、非反応性ガスが加工
片の機械加工位置へ及び機械加工室内に導入され
る割合を制御するようにプログラムされ、それに
よつて、選択的に動かす移動装置は、一連の溶接
作業を達成するべく加工片を配置するように制御
されることができる。
片の材料に関して非反応性のガスを含む環境内
で、加工片に一連のレーザ加工作業を実行するた
めのコンピユータ制御装置が提供される。このコ
ンピユータ制御装置は、加工片を受け容れるため
の機械加工室と、制御され、選択された流量で機
械加工室内に非反応性ガスを指向するためのポン
プ形態の指向装置とを含んでいる。レーザ光線は
レーザによつて発生され、焦点を合わせられて加
工片への通路に沿つたビームになる。一連のステ
ツプにおいて機械加工室及びその中の加工片を選
択的に動かすための移動装置が備えられ、それに
よつて、一連のレーザ発射操作、特に溶接を加工
片の一連の選択された個所に行なうことができる
ように、加工片とレーザ光線の間の相対位置が変
えられる。コンピユータは、非反応性ガスが加工
片の機械加工位置へ及び機械加工室内に導入され
る割合を制御するようにプログラムされ、それに
よつて、選択的に動かす移動装置は、一連の溶接
作業を達成するべく加工片を配置するように制御
されることができる。
本発明の別の側面においては、コンピユータ
は、レーザ光線を最初に第1の加工片への第1の
通路に沿つて、それから第2の加工片への第2の
通路に沿つて向けるために、レーザ光線の指向又
は分割アセンブリを制御するようにプログラムさ
れている。2台のコンピユータが各加工片のレー
ザ加工を行なうように構成され、かつある瞬間に
は2台のコンピユータのうち1台のみが、レーザ
光線の制御をするように、レーザ光線指向装置の
制御を統合するべく相互に接続されるように計画
されている。
は、レーザ光線を最初に第1の加工片への第1の
通路に沿つて、それから第2の加工片への第2の
通路に沿つて向けるために、レーザ光線の指向又
は分割アセンブリを制御するようにプログラムさ
れている。2台のコンピユータが各加工片のレー
ザ加工を行なうように構成され、かつある瞬間に
は2台のコンピユータのうち1台のみが、レーザ
光線の制御をするように、レーザ光線指向装置の
制御を統合するべく相互に接続されるように計画
されている。
本発明のさらに別の側面において、機械加工室
は第1の実質的に平面の基準面を形成する堅固な
床の上に据え付けられ、そして、第2の実質的に
平面のシール面を与えるシール室と機械加工室の
位置を調整するためのアセンブリとを囲むハウジ
ングが備えられて、機械加工室内の機械加工環境
の健全性を維持しながら、上部周面とシール室の
間に実質上一様な隙間を形成して、拘束もなく機
械加工室の移動を可能にする。
は第1の実質的に平面の基準面を形成する堅固な
床の上に据え付けられ、そして、第2の実質的に
平面のシール面を与えるシール室と機械加工室の
位置を調整するためのアセンブリとを囲むハウジ
ングが備えられて、機械加工室内の機械加工環境
の健全性を維持しながら、上部周面とシール室の
間に実質上一様な隙間を形成して、拘束もなく機
械加工室の移動を可能にする。
本発明のさらに別の特徴においては、機械加工
室は摺動テーブル上に装着されていて、該機械加
工室及びその加工片を、レーザ光線が加工片に向
けられる第1の位置から、加工片が容易に挿入さ
れ、かつそこから取り除くことのできるレーザ光
線から離れた第2の位置に、移動させることがで
きる。摺動テーブルは、そこに取り付けられた測
定装置がレーザ光線を受けてその出力レベルを示
す信号を発生するように配置されている第3の位
置に、移動可能であり、該出力レベル信号によつ
て、レーザ励起の度合は、コンピユータ内にプロ
グラムされるパラメータに従つて調整又は較正す
ることができる。
室は摺動テーブル上に装着されていて、該機械加
工室及びその加工片を、レーザ光線が加工片に向
けられる第1の位置から、加工片が容易に挿入さ
れ、かつそこから取り除くことのできるレーザ光
線から離れた第2の位置に、移動させることがで
きる。摺動テーブルは、そこに取り付けられた測
定装置がレーザ光線を受けてその出力レベルを示
す信号を発生するように配置されている第3の位
置に、移動可能であり、該出力レベル信号によつ
て、レーザ励起の度合は、コンピユータ内にプロ
グラムされるパラメータに従つて調整又は較正す
ることができる。
次に、本発明の好ましい実施例を特に図面を参
照して詳細に説明する。
照して詳細に説明する。
燃料棒格子16は、上述したように、内側格子
ストラツプ20及び外側格子ストラツプ22から
成り、これらの格子ストラツプは第2A〜2E図
に示すように互に組立てられ溶接される。格子ス
トラツプ20,22は細長い材料の連続したロー
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20,22を熱処理し、特開昭59−
60397号公報に記載された被加工片取付装置中に
組立てられる。次に燃料棒格子16と被加工片取
付装置とを本発明のレーザ溶接装置100によつ
て溶接する。溶接装置100は、不活性ガスの純
粋な雰囲気中において、交点溶接部32、隅溶接
部30(シーム溶接)、スロツトタブ溶接部34
及び切欠き溶接部40(シーム溶接)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ツプを、第3A〜3L図につ
いて説明する。レーザ溶接装置については後に説
明する。被加工片即ち燃料棒格子16が3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100の作用を理解する上に
有用と思われる。第3A〜3L図からわかるよう
に、燃料棒格子16は、X軸及びY軸に沿つて1
つの平面内において位置を変え、Y軸の回りに選
択的に回動される。尚この運動は、不活性ガスの
雰囲気が高純度に保たれた室中において行われ
る。第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42が上向きに延びるように配され
る。溶接ジグは特開昭59−65294号公報に記載さ
れており、内側格子ストラツプ20及び外側格子
ストラツプ22はこのジグによつて溶接作業のあ
いだ相互に対し固定的に位置される。羽根抑制ジ
グは、羽根42の偏向用の装置であり、羽根42
はこのジグによつて溶接ジグ中に嵌合される。羽
根抑制ジグは、特開昭59−77383号公報に記載さ
れている。所望の純度即ち水10ppm及び酸素
7ppmが得られるまでアルゴンガスを溶接室中に
向けることによつて雰囲気を清浄にする。純粋な
雰囲気が得られたら、X軸及びY軸に沿つた一連
の増分運動によつて燃料棒格子16を移動させる
ことにより、内側格子ストラツプ20の間の各々
の交点24をレーザ光線178に整列させる。次
にこれに或る制御された量のエネルギーを与える
ことにより交点溶接部32を形成する。後に詳述
するように、較正されたリザーバー電圧により付
勢されるパルス状励起ランプによつて励起させた
Nd:YAGパルスレーザによつて、レーザ光線1
78を供給し、燃料棒格子16に特定されたレベ
ルのエネルギーを与える。特に内側格子ストラツ
プ20の交点24に向けられるパルスの数は、第
3M図に示すように制御される。即ち各々パルス
幅が6.2m秒、パルス周波数が1秒間20パルス
(20PPS)、平均出力350W、ピーク出力2580W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32を形成する。燃料棒格子1
6がレーザ光線178に対し整列位置になつた時
にレーザ光線178をオンにすることによつて交
点溶接部32を形成する。
ストラツプ20及び外側格子ストラツプ22から
成り、これらの格子ストラツプは第2A〜2E図
に示すように互に組立てられ溶接される。格子ス
トラツプ20,22は細長い材料の連続したロー
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20,22を熱処理し、特開昭59−
60397号公報に記載された被加工片取付装置中に
組立てられる。次に燃料棒格子16と被加工片取
付装置とを本発明のレーザ溶接装置100によつ
て溶接する。溶接装置100は、不活性ガスの純
粋な雰囲気中において、交点溶接部32、隅溶接
部30(シーム溶接)、スロツトタブ溶接部34
及び切欠き溶接部40(シーム溶接)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ツプを、第3A〜3L図につ
いて説明する。レーザ溶接装置については後に説
明する。被加工片即ち燃料棒格子16が3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100の作用を理解する上に
有用と思われる。第3A〜3L図からわかるよう
に、燃料棒格子16は、X軸及びY軸に沿つて1
つの平面内において位置を変え、Y軸の回りに選
択的に回動される。尚この運動は、不活性ガスの
雰囲気が高純度に保たれた室中において行われ
る。第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42が上向きに延びるように配され
る。溶接ジグは特開昭59−65294号公報に記載さ
れており、内側格子ストラツプ20及び外側格子
ストラツプ22はこのジグによつて溶接作業のあ
いだ相互に対し固定的に位置される。羽根抑制ジ
グは、羽根42の偏向用の装置であり、羽根42
はこのジグによつて溶接ジグ中に嵌合される。羽
根抑制ジグは、特開昭59−77383号公報に記載さ
れている。所望の純度即ち水10ppm及び酸素
7ppmが得られるまでアルゴンガスを溶接室中に
向けることによつて雰囲気を清浄にする。純粋な
雰囲気が得られたら、X軸及びY軸に沿つた一連
の増分運動によつて燃料棒格子16を移動させる
ことにより、内側格子ストラツプ20の間の各々
の交点24をレーザ光線178に整列させる。次
にこれに或る制御された量のエネルギーを与える
ことにより交点溶接部32を形成する。後に詳述
するように、較正されたリザーバー電圧により付
勢されるパルス状励起ランプによつて励起させた
Nd:YAGパルスレーザによつて、レーザ光線1
78を供給し、燃料棒格子16に特定されたレベ
ルのエネルギーを与える。特に内側格子ストラツ
プ20の交点24に向けられるパルスの数は、第
3M図に示すように制御される。即ち各々パルス
幅が6.2m秒、パルス周波数が1秒間20パルス
(20PPS)、平均出力350W、ピーク出力2580W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32を形成する。燃料棒格子1
6がレーザ光線178に対し整列位置になつた時
にレーザ光線178をオンにすることによつて交
点溶接部32を形成する。
第3B図に示した次のステツプでは、後述する
機構によつて燃料棒格子16がY軸の回りに90゜
回動され、それにより第1のスロツト−タブ溶接
部34及び第1の隅溶接部30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
レーザ光線178を指向させつつ燃料棒格子16
をそのX軸に沿つて移動させることにより形成す
る。本発明の代表的な実施例によれば、スロツト
−タブ溶接部34は、1分間76.2cm(30インチ)
の速度(30IPM)で燃料棒格子16を移動させ
つつパルス幅2.2m秒、パルス周波数50パルス/
秒(50PPS)及び平均出力350Wのレーザ光線1
78によつて形成する。第3B図には、各々のス
ロツト−タブ溶接部34a及び隅溶接部30aを
形成するためのレーザ光線178の相対位置が示
されている。
機構によつて燃料棒格子16がY軸の回りに90゜
回動され、それにより第1のスロツト−タブ溶接
部34及び第1の隅溶接部30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
レーザ光線178を指向させつつ燃料棒格子16
をそのX軸に沿つて移動させることにより形成す
る。本発明の代表的な実施例によれば、スロツト
−タブ溶接部34は、1分間76.2cm(30インチ)
の速度(30IPM)で燃料棒格子16を移動させ
つつパルス幅2.2m秒、パルス周波数50パルス/
秒(50PPS)及び平均出力350Wのレーザ光線1
78によつて形成する。第3B図には、各々のス
ロツト−タブ溶接部34a及び隅溶接部30aを
形成するためのレーザ光線178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16を
時計方向に回転させ、反対側の外側格子ストラツ
プ22bがレーザ光線178に整列され、それに
よつて第2のスロツト−タブ溶接部34b及び第
2の隅溶接部30bを形成する。次に第3D図に
示すように、燃料棒格子16を反時計方向に90゜
回転させて、第3A図に示した出発位置とし、燃
料棒格子16とその溶接ジグとを溶接室から取出
す。
時計方向に回転させ、反対側の外側格子ストラツ
プ22bがレーザ光線178に整列され、それに
よつて第2のスロツト−タブ溶接部34b及び第
2の隅溶接部30bを形成する。次に第3D図に
示すように、燃料棒格子16を反時計方向に90゜
回転させて、第3A図に示した出発位置とし、燃
料棒格子16とその溶接ジグとを溶接室から取出
す。
第3E〜3H図に示すように、同様の一連の溶
接ステツプが行われる。溶接室から取出した後、
燃料棒格子16及びそ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1
6と溶接ジグとをZ軸の回りに90゜時計方向に回
転させ、未溶接の外側格子ストラツプ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ツクされる。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。次に第3E図
に示すように、X軸及びY軸に沿つて一連のステ
ツプにより燃料棒格子16の位置を変えることに
より、上述したように交点溶接部32を形成す
る。全部の交点溶接部32が形成された後に、燃
料棒格子16をそのY軸の回りに反時計方向に
90゜回転させることにより、第3のスロツト−タ
ブ溶接部34c及び第3の隅溶接部30cを形成
する。次に第3G図に示すように燃料棒格子16
をそのY軸の回りに180゜回転させて第4の外側格
子ストラツプ22dをレーザ光線178に対向さ
せることにより、第4のスロツト−タブ溶接部3
4dと第4の隅溶接部30dとを形成する。次に
第3H図に示すステツプにおいて燃料棒格子16
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。
接ステツプが行われる。溶接室から取出した後、
燃料棒格子16及びそ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1
6と溶接ジグとをZ軸の回りに90゜時計方向に回
転させ、未溶接の外側格子ストラツプ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ツクされる。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。次に第3E図
に示すように、X軸及びY軸に沿つて一連のステ
ツプにより燃料棒格子16の位置を変えることに
より、上述したように交点溶接部32を形成す
る。全部の交点溶接部32が形成された後に、燃
料棒格子16をそのY軸の回りに反時計方向に
90゜回転させることにより、第3のスロツト−タ
ブ溶接部34c及び第3の隅溶接部30cを形成
する。次に第3G図に示すように燃料棒格子16
をそのY軸の回りに180゜回転させて第4の外側格
子ストラツプ22dをレーザ光線178に対向さ
せることにより、第4のスロツト−タブ溶接部3
4dと第4の隅溶接部30dとを形成する。次に
第3H図に示すステツプにおいて燃料棒格子16
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3I〜3L図には、案内スリーブ36を燃料
棒格子16に溶接するステツプが図示されてい
る。最初に燃料棒格子16を、第3A〜3H図に
示すステツプにおいて必要とされた溶接ジグから
取外し、特開昭59−60386号公報に記載されたス
リーブ溶接ジグ中に配置する。このスリーブ溶接
ジグは、案内スリーブ36を受入れるために内側
格子ストラツプ20により形成されたセルのうち
選択されたもの即ち第3J図に示すように周縁部
に切欠き38を備えたセルを通つて配設された複
数の取付用ピンを備えている。これらの取付用ピ
ンは、案内スリーブ36の軸線が内側格子ストラ
ツプ20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36を正確に位置決めす
る。案内スリーブ36が燃料棒格子16に対し正
確に整列され組立てられたら、燃料棒格子16及
びそのスリーブ溶接ジグを溶接室中に配し、溶接
室及びレーザ光線178に関し固定する。次に所
望の純度ま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45゜回転させた後、第3J図に示すよう
にレーザ光線178の通路に対して45゜になるこ
の位置に燃料棒格子16と案内スリーブ36の溶
接ジグとをロツクする。次にパルス幅6.2m秒、
パルス周波数20PPS、平均出力255W及び溶接速
度25.4cm/分(10IPM)によつて一連の切欠き溶
接部40を形成する。レーザ光線178をパルス
状にして燃料棒格子16を上記速度でY軸に沿い
移動させる。後に詳述するように、案内スリーブ
36の各々の水平列について第3J図に示すよう
にレーザ光線178を再度合焦する必要がある。
燃料棒格子16をY軸に沿つて移動させ、各々の
案内スリーブ36をレーザ光線178に関して所
定位置とし、レーザ光線をオンとして切欠き溶接
部40を形成した後、次の案内スリーブ36を整
列させるように燃料棒格子16を移動させること
によつて、一連の切欠き溶接部40を形成する。
1水平列の案内スリーブ36が溶接された後、燃
料棒格子16をX軸に沿つて移動させ、次の列の
案内スリーブ36をレーザ光線178と整列する
ように位置決めする。次に切欠き溶接部40を形
成するようにレーザ光線178を再度合焦させる
必要がある。第3J,3K図に示すように案内ス
リーブ36を4個の切欠き38に係合させ、案内
スリーブ36の両側で切欠き溶接部40を形成す
る。
棒格子16に溶接するステツプが図示されてい
る。最初に燃料棒格子16を、第3A〜3H図に
示すステツプにおいて必要とされた溶接ジグから
取外し、特開昭59−60386号公報に記載されたス
リーブ溶接ジグ中に配置する。このスリーブ溶接
ジグは、案内スリーブ36を受入れるために内側
格子ストラツプ20により形成されたセルのうち
選択されたもの即ち第3J図に示すように周縁部
に切欠き38を備えたセルを通つて配設された複
数の取付用ピンを備えている。これらの取付用ピ
ンは、案内スリーブ36の軸線が内側格子ストラ
ツプ20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36を正確に位置決めす
る。案内スリーブ36が燃料棒格子16に対し正
確に整列され組立てられたら、燃料棒格子16及
びそのスリーブ溶接ジグを溶接室中に配し、溶接
室及びレーザ光線178に関し固定する。次に所
望の純度ま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45゜回転させた後、第3J図に示すよう
にレーザ光線178の通路に対して45゜になるこ
の位置に燃料棒格子16と案内スリーブ36の溶
接ジグとをロツクする。次にパルス幅6.2m秒、
パルス周波数20PPS、平均出力255W及び溶接速
度25.4cm/分(10IPM)によつて一連の切欠き溶
接部40を形成する。レーザ光線178をパルス
状にして燃料棒格子16を上記速度でY軸に沿い
移動させる。後に詳述するように、案内スリーブ
36の各々の水平列について第3J図に示すよう
にレーザ光線178を再度合焦する必要がある。
燃料棒格子16をY軸に沿つて移動させ、各々の
案内スリーブ36をレーザ光線178に関して所
定位置とし、レーザ光線をオンとして切欠き溶接
部40を形成した後、次の案内スリーブ36を整
列させるように燃料棒格子16を移動させること
によつて、一連の切欠き溶接部40を形成する。
1水平列の案内スリーブ36が溶接された後、燃
料棒格子16をX軸に沿つて移動させ、次の列の
案内スリーブ36をレーザ光線178と整列する
ように位置決めする。次に切欠き溶接部40を形
成するようにレーザ光線178を再度合焦させる
必要がある。第3J,3K図に示すように案内ス
リーブ36を4個の切欠き38に係合させ、案内
スリーブ36の両側で切欠き溶接部40を形成す
る。
案内スリーブ36の一側を溶接した後、第3K
図に示すように燃料棒格子16を反時計方向に
90゜回転させ、反対側の他方の切欠き38をレー
ザ光線178に露呈させる必要がある。この回転
後に一連の切欠き溶接部40を上述したように形
成する。最後に第3L図に示すように燃料棒格子
16を出発位置まで反時計方向に45゜回転させた
後、燃料棒格子16と案内スリーブ36の溶接ジ
グとを溶接室から取出して、燃料棒格子16の溶
接ステツプを終了する。
図に示すように燃料棒格子16を反時計方向に
90゜回転させ、反対側の他方の切欠き38をレー
ザ光線178に露呈させる必要がある。この回転
後に一連の切欠き溶接部40を上述したように形
成する。最後に第3L図に示すように燃料棒格子
16を出発位置まで反時計方向に45゜回転させた
後、燃料棒格子16と案内スリーブ36の溶接ジ
グとを溶接室から取出して、燃料棒格子16の溶
接ステツプを終了する。
第4図には、内側及び外側の格子ストラツプ2
0,22を連結して燃料棒格子16を形成し、案
内スリーブ36を燃料棒格子16に固定するのに
必要な一連の溶接部特に交点溶接部32、スロツ
ト−タブ溶接部34、隅溶接部30及び切欠き溶
接部40を制御するためのレーザ装置102が図
示されている。この制御は、制御されたエネルギ
ー量のレーザ光線178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1
02(後続の図で詳細に示す)を制御することに
よつて行われる。各々の被加工片例えば燃料棒格
子16は、位置決めモジユール106a又は10
6bによつて、各々の溶接位置に次々に動かされ
る。第4図にはモジユール106aが示されてい
る。特に溶接室108は、一連の溶接部を形成す
るための燃料棒格子16の運動を許容しつつレー
ザ溶接の環境特に不活性ガスの雰囲気を確立する
べく燃料棒格子16を受入れるように各々の位置
決めモジユール106と組合されている。右側位
置決めモジユール106aは、開位置で図示され
ている右側キヤビネツトドア114aを有してい
る。同じく、左側キヤビネツトドア114bがそ
の閉位置で図示されており、該ドアは、左側位置
決めモジユール106b及び左側溶接室108b
をカバーすることが諒解される。キヤビネツト1
04はさらに、後述のレーザ装置102、主フレ
ーム122、アルゴンパージ装置118、及びア
ルゴン供給装置473と共に、右側及び左側位置
決めモジユール106a及び106bを取り囲ん
でいる。一対の検知マツトが右側及び左側位置決
めモジユール106a及び106bのすぐ前にそ
れぞれ配置され、左安全ゾーン134a及び13
4bを形成している。ゾーン134a及び134
bは、対応の溶接室108をキヤビネツト104
外の位置に駆動するのを防ぐために、その上の操
作者の存在を検知する。
0,22を連結して燃料棒格子16を形成し、案
内スリーブ36を燃料棒格子16に固定するのに
必要な一連の溶接部特に交点溶接部32、スロツ
ト−タブ溶接部34、隅溶接部30及び切欠き溶
接部40を制御するためのレーザ装置102が図
示されている。この制御は、制御されたエネルギ
ー量のレーザ光線178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1
02(後続の図で詳細に示す)を制御することに
よつて行われる。各々の被加工片例えば燃料棒格
子16は、位置決めモジユール106a又は10
6bによつて、各々の溶接位置に次々に動かされ
る。第4図にはモジユール106aが示されてい
る。特に溶接室108は、一連の溶接部を形成す
るための燃料棒格子16の運動を許容しつつレー
ザ溶接の環境特に不活性ガスの雰囲気を確立する
べく燃料棒格子16を受入れるように各々の位置
決めモジユール106と組合されている。右側位
置決めモジユール106aは、開位置で図示され
ている右側キヤビネツトドア114aを有してい
る。同じく、左側キヤビネツトドア114bがそ
の閉位置で図示されており、該ドアは、左側位置
決めモジユール106b及び左側溶接室108b
をカバーすることが諒解される。キヤビネツト1
04はさらに、後述のレーザ装置102、主フレ
ーム122、アルゴンパージ装置118、及びア
ルゴン供給装置473と共に、右側及び左側位置
決めモジユール106a及び106bを取り囲ん
でいる。一対の検知マツトが右側及び左側位置決
めモジユール106a及び106bのすぐ前にそ
れぞれ配置され、左安全ゾーン134a及び13
4bを形成している。ゾーン134a及び134
bは、対応の溶接室108をキヤビネツト104
外の位置に駆動するのを防ぐために、その上の操
作者の存在を検知する。
レーザ電源120は第4図に示され、かつこれ
は、以下により完全に説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10
2に適当な導体によつて結合されている。さら
に、右側及び左側位置決めモジユール106a及
び106b内でのレーザ発射操作の制御にそれぞ
れ関連した第1、すなわち右側コンピユータ数値
制御部(CNC)126a及び同一の第2、すな
わち左側CNC126bを含むコンピユータ制御
装置124が備えられている。後述するように、
右側及び左側CNC126a及び126bは、レ
ーザ装置102の制御を命じ、それによつて
CNCはレーザ装置102の制御を時分割する。
レーザ電源120は、第23A図により完全に示
されるように、レーザ溶接機表示パネル132を
含み、そしてCNC126a及び126bのそれ
ぞれが、第23B図により完全に示されるよう
に、機械機能パネル(MFP)130を含んでい
る。
は、以下により完全に説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10
2に適当な導体によつて結合されている。さら
に、右側及び左側位置決めモジユール106a及
び106b内でのレーザ発射操作の制御にそれぞ
れ関連した第1、すなわち右側コンピユータ数値
制御部(CNC)126a及び同一の第2、すな
わち左側CNC126bを含むコンピユータ制御
装置124が備えられている。後述するように、
右側及び左側CNC126a及び126bは、レ
ーザ装置102の制御を命じ、それによつて
CNCはレーザ装置102の制御を時分割する。
レーザ電源120は、第23A図により完全に示
されるように、レーザ溶接機表示パネル132を
含み、そしてCNC126a及び126bのそれ
ぞれが、第23B図により完全に示されるよう
に、機械機能パネル(MFP)130を含んでい
る。
主フレーム122は、右側及び左側位置決めモ
ジユール106a及び106bに関して整列した
位置にレーザ装置102を調整可能に取り付ける
ことができ、第5図により完全に示されている。
レーザ装置102に一旦整列されると、右側及び
左側位置決めモジユール106a及び106bは
主フレームに関して、従つて、レーザ装置102
に関して固定され、その結果、レーザ光線178
の整列が各位置決めモジユール106a及び10
6bに関して、従つて、支持された燃料棒格子1
6に関して正確に制御することができるというこ
とを確実にする。主フレーム122は、上プレー
ト142及び下プレート143(第7図参照)か
ら構成され、それぞれ正方形管のフレームに溶接
されている。第7図に示されるように、水平調節
兼衝撃吸収パツド224は、下プレート143に
取り付けられており、レーザ溶接装置100が載
置される床を通して該レーザ溶接装置100に加
えられるかもしれない振動から、レーザ装置10
2並びに左右の位置決めモジユール106a及び
106bを遮断する。さらに、パツド224は、
右側及び左側位置決めモジユール106a及び1
06bのそれぞれと関連した(後述の)モータ駆
動装置によつて生じるかもしれないどんな振動も
減衰させる。上プレート142は、他の装置構成
要素を取り付けるための基準面を形成するため
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は、
重要な整列を維持することができるように、上プ
レート142に、又は該プレートに関して、ボル
ト締めされ、あるいはほぞで結合される。
ジユール106a及び106bに関して整列した
位置にレーザ装置102を調整可能に取り付ける
ことができ、第5図により完全に示されている。
レーザ装置102に一旦整列されると、右側及び
左側位置決めモジユール106a及び106bは
主フレームに関して、従つて、レーザ装置102
に関して固定され、その結果、レーザ光線178
の整列が各位置決めモジユール106a及び10
6bに関して、従つて、支持された燃料棒格子1
6に関して正確に制御することができるというこ
とを確実にする。主フレーム122は、上プレー
ト142及び下プレート143(第7図参照)か
ら構成され、それぞれ正方形管のフレームに溶接
されている。第7図に示されるように、水平調節
兼衝撃吸収パツド224は、下プレート143に
取り付けられており、レーザ溶接装置100が載
置される床を通して該レーザ溶接装置100に加
えられるかもしれない振動から、レーザ装置10
2並びに左右の位置決めモジユール106a及び
106bを遮断する。さらに、パツド224は、
右側及び左側位置決めモジユール106a及び1
06bのそれぞれと関連した(後述の)モータ駆
動装置によつて生じるかもしれないどんな振動も
減衰させる。上プレート142は、他の装置構成
要素を取り付けるための基準面を形成するため
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は、
重要な整列を維持することができるように、上プ
レート142に、又は該プレートに関して、ボル
ト締めされ、あるいはほぞで結合される。
運動支持体140は上プレート142にボルト
締めされており、そして上プレート142に関し
てダウエルピンによりそれぞれ固定される1対の
脚141及び139から構成される。各位置決め
モジユール106は主フレーム122に取着され
ており、そして第5図に示されるように、4隅の
それぞれで上プレート142にボルト締めされる
基板150を備えている。各位置決めモジユール
106は、第5及び10図に示されるように、基
板150にそれぞれがボルト締めされる側壁15
2及び154を含んでいる。各モジユール106
は、第10図に示されるように、後壁すなわち垂
直支持壁248を含んでいる。垂直摺動体252
は、第10図に示されるように、2枚の補強板2
46にボルト締めされる。X−Yプラツトフオー
ム244が次に、第9図に示されるように、該プ
ラツトフオームの各側にある2枚の補強板246
にボルト締めされる。第10図に示されるよう
に、X−Yプラツトフオーム244は、X−Y位
置決め装置288を受け入れて装着し、該X−Y
位置決め装置によつて溶接室108は、コンピユ
ータ数値制御部(CNC)126による制御のも
とでX及びY軸に沿つて位置を変えられる。各位
置決めモジユール106はさらに、第5図に示さ
れるように、トツプシールプレート156を含ん
でおり、該トツプシールプレートは第8図に示す
ように、溶接室108の上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1.016mm
(0.040インチ)以下にして、実質上平行関係で配
置される。第8図を見ると、溶接室108とその
シールプレート156の間の臨界的間隔及び関係
により、シールプレート156に対する溶接室1
08の関係を維持しながら、X−Y位置決め装置
288が溶接室108を動かすことを可能にする
ことがわかる。この厳密な関係は、後述されるよ
うな方法で、シールプレート156に関してプラ
ツトフオーム244を正確に位置決めすることに
よつて確立される。
締めされており、そして上プレート142に関し
てダウエルピンによりそれぞれ固定される1対の
脚141及び139から構成される。各位置決め
モジユール106は主フレーム122に取着され
ており、そして第5図に示されるように、4隅の
それぞれで上プレート142にボルト締めされる
基板150を備えている。各位置決めモジユール
106は、第5及び10図に示されるように、基
板150にそれぞれがボルト締めされる側壁15
2及び154を含んでいる。各モジユール106
は、第10図に示されるように、後壁すなわち垂
直支持壁248を含んでいる。垂直摺動体252
は、第10図に示されるように、2枚の補強板2
46にボルト締めされる。X−Yプラツトフオー
ム244が次に、第9図に示されるように、該プ
ラツトフオームの各側にある2枚の補強板246
にボルト締めされる。第10図に示されるよう
に、X−Yプラツトフオーム244は、X−Y位
置決め装置288を受け入れて装着し、該X−Y
位置決め装置によつて溶接室108は、コンピユ
ータ数値制御部(CNC)126による制御のも
とでX及びY軸に沿つて位置を変えられる。各位
置決めモジユール106はさらに、第5図に示さ
れるように、トツプシールプレート156を含ん
でおり、該トツプシールプレートは第8図に示す
ように、溶接室108の上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1.016mm
(0.040インチ)以下にして、実質上平行関係で配
置される。第8図を見ると、溶接室108とその
シールプレート156の間の臨界的間隔及び関係
により、シールプレート156に対する溶接室1
08の関係を維持しながら、X−Y位置決め装置
288が溶接室108を動かすことを可能にする
ことがわかる。この厳密な関係は、後述されるよ
うな方法で、シールプレート156に関してプラ
ツトフオーム244を正確に位置決めすることに
よつて確立される。
第7図及び第9図に示されるように、一対の垂
直摺動体252が、上プレート142にダウエル
ピンによつて固定される。特に、2本のダウエル
ピンが各垂直摺動体252の基部を通つて嵌合
し、該摺動体を上プレート142に保持する。サ
ドル250は、各垂直摺動体252に可動に取り
付けられ、かつ上プレート142の基準面に対し
て実質上垂直関係で伸びる位置決めねじ254を
含む構成であり、該構成により、サドル250、
垂直摺動体252及びプラツトフオーム244を
厳密に整列させることができる。サドル250は
位置決めモジユール106の垂直摺動体252に
対してボルト締めされ且つダウエルピンにより取
り付けられる。サドル250及びその位置決めね
じ254は、例示的にはミルウオーキー・マシ
ン・コンポーネンツ・カンパニーによつて、その
会社の型式名RB16−32−20−Lで製造されたよ
うなものでよい。垂直摺動体252は、溶接室1
08のプロセス又は高さの変化を吸収するため
に、X−Yプラツトフオーム244を昇降させる
手段を形成する。3本のダウエルピンは、X−Y
プラツトフオーム244をその補強板246に固
定し、かつX−Yプラツトフオームを自由にする
ために補強板から取り除くことができる。それか
ら、頭付きキー256及び258はそれらのねじ
によつて引つ張られている。次に、位置決めねじ
254と関連したクランク(図示されず)は、X
−Yプラツトフオーム244を上下に再位置決め
するために回転させられ、その後、垂直摺動体2
52がそのサドル250にボルト締めされ、かつ
ダウエルピンによつて接合される。X−Yプラツ
トフオーム244は垂直摺動体252にボルト締
めされる。X−Yプラツトフオーム244が所望
の高さにあるとき、それは水平にされ、すなわ
ち、溶接室108の上面とシールプレート156
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256及び258が位置決
めされ、そしてダウエルピンが、それらの新たな
位置で側壁152及び154に穿孔されリーマ仕
上をされた新たな穴に再び取り付けられる。
直摺動体252が、上プレート142にダウエル
ピンによつて固定される。特に、2本のダウエル
ピンが各垂直摺動体252の基部を通つて嵌合
し、該摺動体を上プレート142に保持する。サ
ドル250は、各垂直摺動体252に可動に取り
付けられ、かつ上プレート142の基準面に対し
て実質上垂直関係で伸びる位置決めねじ254を
含む構成であり、該構成により、サドル250、
垂直摺動体252及びプラツトフオーム244を
厳密に整列させることができる。サドル250は
位置決めモジユール106の垂直摺動体252に
対してボルト締めされ且つダウエルピンにより取
り付けられる。サドル250及びその位置決めね
じ254は、例示的にはミルウオーキー・マシ
ン・コンポーネンツ・カンパニーによつて、その
会社の型式名RB16−32−20−Lで製造されたよ
うなものでよい。垂直摺動体252は、溶接室1
08のプロセス又は高さの変化を吸収するため
に、X−Yプラツトフオーム244を昇降させる
手段を形成する。3本のダウエルピンは、X−Y
プラツトフオーム244をその補強板246に固
定し、かつX−Yプラツトフオームを自由にする
ために補強板から取り除くことができる。それか
ら、頭付きキー256及び258はそれらのねじ
によつて引つ張られている。次に、位置決めねじ
254と関連したクランク(図示されず)は、X
−Yプラツトフオーム244を上下に再位置決め
するために回転させられ、その後、垂直摺動体2
52がそのサドル250にボルト締めされ、かつ
ダウエルピンによつて接合される。X−Yプラツ
トフオーム244は垂直摺動体252にボルト締
めされる。X−Yプラツトフオーム244が所望
の高さにあるとき、それは水平にされ、すなわ
ち、溶接室108の上面とシールプレート156
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256及び258が位置決
めされ、そしてダウエルピンが、それらの新たな
位置で側壁152及び154に穿孔されリーマ仕
上をされた新たな穴に再び取り付けられる。
アルゴンパージ装置118は、第5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
08から漏れるアルゴンは、各位置決めモジユー
ル106の底部に落ちて、基板150a及び15
0b内の複数の排気開口151を通つて流れる。
主フレーム122の前に、金網146によつてカ
バーされた2つの開口148a及び148bがあ
る。金網146及び主フレーム122は、一対の
室144a及び144bを形成し、該室144a
及び144bは、ダンパ226(第7図参照)を
経て主フレーム122の後側で排気ダクト(図示
せず)により、かつダクト228により送風機ア
センブリ230に結合されており、それによつ
て、漏れたアルゴンは、建屋からのアルゴン排気
導管232を介してキヤビネツト104から強制
排気される。ダンパ226はアルゴン流量を制御
している。送風機アセンブリ230は、キヤビネ
ツトドア114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、デイ
トン・エレクトリツク・カンパニーによつて、そ
の会社の型式名2C887で製造されるような排気送
風機の形態をとることができる。第9図及び第1
7図に示されるように、溶接室108の上面とシ
ールプレート156の間の間隔は、代表的には
0.762mm(0.030インチ)のオーダーであつて、溶
接室108からのアルゴンの一様な流れを可能に
すると共に、X及びY軸に沿つた溶接室108の
移動を可能にする。
全に示されている。パージ及び溶接中に溶接室1
08から漏れるアルゴンは、各位置決めモジユー
ル106の底部に落ちて、基板150a及び15
0b内の複数の排気開口151を通つて流れる。
主フレーム122の前に、金網146によつてカ
バーされた2つの開口148a及び148bがあ
る。金網146及び主フレーム122は、一対の
室144a及び144bを形成し、該室144a
及び144bは、ダンパ226(第7図参照)を
経て主フレーム122の後側で排気ダクト(図示
せず)により、かつダクト228により送風機ア
センブリ230に結合されており、それによつ
て、漏れたアルゴンは、建屋からのアルゴン排気
導管232を介してキヤビネツト104から強制
排気される。ダンパ226はアルゴン流量を制御
している。送風機アセンブリ230は、キヤビネ
ツトドア114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、デイ
トン・エレクトリツク・カンパニーによつて、そ
の会社の型式名2C887で製造されるような排気送
風機の形態をとることができる。第9図及び第1
7図に示されるように、溶接室108の上面とシ
ールプレート156の間の間隔は、代表的には
0.762mm(0.030インチ)のオーダーであつて、溶
接室108からのアルゴンの一様な流れを可能に
すると共に、X及びY軸に沿つた溶接室108の
移動を可能にする。
第5図に示されるように、運動支持体140
は、レーザ装置102、特にレーザロツド170
の形態をとるレーザ発射源とその関連光学系を、
主フレーム122の基準面に関して、特に、燃料
棒格子16の形態をした加工片に関して位置決め
する。レーザロツド170は、レーザヘツドハウ
ジング166内に配置されており、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168上に取り付けられる。光学系
位置決めプレート168は、運動支持体140、
特にその横ビーム157及び水平部材159上に
支持されたレーザ補助基板162上に取り付けら
れる。
は、レーザ装置102、特にレーザロツド170
の形態をとるレーザ発射源とその関連光学系を、
主フレーム122の基準面に関して、特に、燃料
棒格子16の形態をした加工片に関して位置決め
する。レーザロツド170は、レーザヘツドハウ
ジング166内に配置されており、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168上に取り付けられる。光学系
位置決めプレート168は、運動支持体140、
特にその横ビーム157及び水平部材159上に
支持されたレーザ補助基板162上に取り付けら
れる。
レーザヘツドハウジング166に加えて、可動
のレーザ光線切換えミラー172及びステツピン
グモータ175の形態のそのアクチユエータ、そ
れにミラー174,176a及び176bの形態
をとる固定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168上に取り付けられてい
る。第6図に示されるように、切換えミラー17
2は、ステツピングモータ175に結合された涙
滴形状のものであつて、レーザロツド170から
発したレーザ光線178を反射し、あるいは透過
する位置に、そしてその位置の外に、モータ17
5によつて連続的に回転される。
のレーザ光線切換えミラー172及びステツピン
グモータ175の形態のそのアクチユエータ、そ
れにミラー174,176a及び176bの形態
をとる固定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168上に取り付けられてい
る。第6図に示されるように、切換えミラー17
2は、ステツピングモータ175に結合された涙
滴形状のものであつて、レーザロツド170から
発したレーザ光線178を反射し、あるいは透過
する位置に、そしてその位置の外に、モータ17
5によつて連続的に回転される。
レーザ補助基板162は、光学系位置決めプレ
ート168を支持し、そして運動支持体140上
に取り付けられる。運動支持体140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
ロツド170から発したレーザ光線178と、燃
料棒格子16との間に厳密な整列を維持するのに
必要な剛性もたらしている。レーザ補助基板16
2は、横ビーム157の両端に配置された一対の
水平調節ジヤツキ158a及び158bにボルト
締めされる。球面軸受160が水平部材159の
後部に配置されて、レーザ補助基板162のため
の単一の支持点を形成し、それによつて、前側水
平調節ジヤツキ158a及び158bのそれぞれ
が昇降するとき、レーザ補助基板162は軸16
4まわりに回転することができる。球面軸受16
0は、ピボツトを形成するために一定高さに配置
され、該ピボツトのまわりで、レーザ補助基板1
62は、水平調節ジヤツキ158a及び158b
によつて、まつすぐ上に持ち上げるか、又は所望
角度に傾けることができる。
ート168を支持し、そして運動支持体140上
に取り付けられる。運動支持体140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
ロツド170から発したレーザ光線178と、燃
料棒格子16との間に厳密な整列を維持するのに
必要な剛性もたらしている。レーザ補助基板16
2は、横ビーム157の両端に配置された一対の
水平調節ジヤツキ158a及び158bにボルト
締めされる。球面軸受160が水平部材159の
後部に配置されて、レーザ補助基板162のため
の単一の支持点を形成し、それによつて、前側水
平調節ジヤツキ158a及び158bのそれぞれ
が昇降するとき、レーザ補助基板162は軸16
4まわりに回転することができる。球面軸受16
0は、ピボツトを形成するために一定高さに配置
され、該ピボツトのまわりで、レーザ補助基板1
62は、水平調節ジヤツキ158a及び158b
によつて、まつすぐ上に持ち上げるか、又は所望
角度に傾けることができる。
レーザ補助基板162の平面は、レーザ溶接装
置100の初期整列中に、ジヤツキ力が水平調節
ジヤツキ158a及び158bによつて該平面に
加えられている間、不動でなければならない。以
下に説明されるように、レーザ補助基板162は
また、一対のZ軸レーザ装置222を支持してお
り、それによつて、対応のレーザ合焦レンズ装置
204(第6図参照)は、対応する溶接室108
内の燃料棒格子16上にレーザ光線を合焦する、
即ちそ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。レーザ補助基板162は、Z軸レ
ーザ装置222(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Z軸レーザ装置
222は、レーザ補助基板162にしつかり固定
されていて、該Z軸レーザ装置が、レーザ補助基
板162の上面に垂直なZ軸に沿つてレーザ合焦
レンズ装置204を移動するようにする。第5図
に示すように、レーザロツド170は、光線切換
えミラー172上に合焦点されるレーザ光線17
7を発し、該ミラー172が、レーザ光線を最初
に垂直指向ミラー176aに、それから垂直指向
ミラー176bに交互に指向して、このように右
側レーザ光線178a及び左側レーザ光線178
bを形成する。レーザ光線178a及び178b
は、それぞれ位置決めモジユール106a及び1
06b内の開口180a及び180bを通つて指
向される。
置100の初期整列中に、ジヤツキ力が水平調節
ジヤツキ158a及び158bによつて該平面に
加えられている間、不動でなければならない。以
下に説明されるように、レーザ補助基板162は
また、一対のZ軸レーザ装置222を支持してお
り、それによつて、対応のレーザ合焦レンズ装置
204(第6図参照)は、対応する溶接室108
内の燃料棒格子16上にレーザ光線を合焦する、
即ちそ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。レーザ補助基板162は、Z軸レ
ーザ装置222(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Z軸レーザ装置
222は、レーザ補助基板162にしつかり固定
されていて、該Z軸レーザ装置が、レーザ補助基
板162の上面に垂直なZ軸に沿つてレーザ合焦
レンズ装置204を移動するようにする。第5図
に示すように、レーザロツド170は、光線切換
えミラー172上に合焦点されるレーザ光線17
7を発し、該ミラー172が、レーザ光線を最初
に垂直指向ミラー176aに、それから垂直指向
ミラー176bに交互に指向して、このように右
側レーザ光線178a及び左側レーザ光線178
bを形成する。レーザ光線178a及び178b
は、それぞれ位置決めモジユール106a及び1
06b内の開口180a及び180bを通つて指
向される。
第5図に、そして第6図に概略的に示されたレ
ーザ装置102は、本発明の好ましい実施例によ
れば、レイセオン社(Reytheon)により型式指
定番号SS500の下に製造されたレーザ装置の形式
としてもよい。レーザ装置102は、一例とし
て、Nd:YAG結晶レーザと高効率のレーザヘツ
ド中に収納された1対の真直な形状のクリプトン
せん光ランプとの形式とし得るレーザロツド17
0を備えている。レーザヘツドは、レーザロツド
170の両側に、全反射ミラー182及び部分反
射即ち半透過ミラー184を備えている。共振器
もしくは共振空間内のシヤツター188は、レー
ザロツド170と全反射ミラー182との間に配
設されており、或る選択された数のレーザパルス
を発射するように選択的に制御されるので、レー
ザ溶接を行うために与えられるエネルギーが後述
するように正確に制御される。レーザヘツドは、
レーザロツド170、励起ランプ186及びミラ
ー182,184を含むその全部の光学要素が容
易に且つ独立して交換され得るようにモジユール
式の構造を備えている。励起ランプ186は光学
的整合を乱さずにすみやかに交換できる。また励
起又はフラツシユランプ186は、その端部の接
続部を含めてその全長に亘つて水冷される。励起
ランプ186のトリガーは共振器もしくは共振空
間の励起によつて励起ランプ186の平行パルス
化を与える。レーザロツド170は一例として、
パルス幅6m秒とパルス周波数20Hz及びパルス幅
2m秒とパルス周波数50Hzにおいて動作している
際にパルス形成回路への入力電力が18KWを超過
しないようにして、400Wの平均出力が被加工片
において得られるように設計することができる。
ダンプシヤツター190は、燃料棒格子16の形
の被加工片が溶接室108中において交換されて
いる期間中にレーザ光線177を偏向路196に
沿つて光線吸収器194に向けるように第1位置
に配することができる。作動機構192は、レー
ザ光線177をビーム切換え用の可動ミラー17
2と固定ミラー174とから成る光線指向装置に
光線拡大レンズ装置198によつて合焦させる第
2位置にダンプシヤツター190をその光線遮断
第1位置から移動させるために用いられる。反射
ミラーである可動ミラー172がレーザ光線17
7を遮断するように配設されると、レーザ光線1
77は、垂直に指向されるように、垂直指向ミラ
ー176aの方にレーザ光線178aとして偏向
される。レーザ合焦レンズ装置204aはレーザ
光線178aを遮断してそれを溶接室108a中
の燃料棒格子16の方に向ける。図示したレーザ
合焦レンズ装置204は、以下に説明するよう
に、Z軸レーザ装置222により直線状に位置さ
れたレンズ202及びレンズ支持管200を備え
ている。反射ミラー172がレーザ光線177を
遮断する位置からモータ175によつて回転する
と、レーザ光線177は固定ミラー174(反射
ミラー)により反射されてレーザ光線178bを
形形成し、このレーザ光線178bは、垂直偏向
固定ミラー176bによつて溶接室108bの方
に向けられる。
ーザ装置102は、本発明の好ましい実施例によ
れば、レイセオン社(Reytheon)により型式指
定番号SS500の下に製造されたレーザ装置の形式
としてもよい。レーザ装置102は、一例とし
て、Nd:YAG結晶レーザと高効率のレーザヘツ
ド中に収納された1対の真直な形状のクリプトン
せん光ランプとの形式とし得るレーザロツド17
0を備えている。レーザヘツドは、レーザロツド
170の両側に、全反射ミラー182及び部分反
射即ち半透過ミラー184を備えている。共振器
もしくは共振空間内のシヤツター188は、レー
ザロツド170と全反射ミラー182との間に配
設されており、或る選択された数のレーザパルス
を発射するように選択的に制御されるので、レー
ザ溶接を行うために与えられるエネルギーが後述
するように正確に制御される。レーザヘツドは、
レーザロツド170、励起ランプ186及びミラ
ー182,184を含むその全部の光学要素が容
易に且つ独立して交換され得るようにモジユール
式の構造を備えている。励起ランプ186は光学
的整合を乱さずにすみやかに交換できる。また励
起又はフラツシユランプ186は、その端部の接
続部を含めてその全長に亘つて水冷される。励起
ランプ186のトリガーは共振器もしくは共振空
間の励起によつて励起ランプ186の平行パルス
化を与える。レーザロツド170は一例として、
パルス幅6m秒とパルス周波数20Hz及びパルス幅
2m秒とパルス周波数50Hzにおいて動作している
際にパルス形成回路への入力電力が18KWを超過
しないようにして、400Wの平均出力が被加工片
において得られるように設計することができる。
ダンプシヤツター190は、燃料棒格子16の形
の被加工片が溶接室108中において交換されて
いる期間中にレーザ光線177を偏向路196に
沿つて光線吸収器194に向けるように第1位置
に配することができる。作動機構192は、レー
ザ光線177をビーム切換え用の可動ミラー17
2と固定ミラー174とから成る光線指向装置に
光線拡大レンズ装置198によつて合焦させる第
2位置にダンプシヤツター190をその光線遮断
第1位置から移動させるために用いられる。反射
ミラーである可動ミラー172がレーザ光線17
7を遮断するように配設されると、レーザ光線1
77は、垂直に指向されるように、垂直指向ミラ
ー176aの方にレーザ光線178aとして偏向
される。レーザ合焦レンズ装置204aはレーザ
光線178aを遮断してそれを溶接室108a中
の燃料棒格子16の方に向ける。図示したレーザ
合焦レンズ装置204は、以下に説明するよう
に、Z軸レーザ装置222により直線状に位置さ
れたレンズ202及びレンズ支持管200を備え
ている。反射ミラー172がレーザ光線177を
遮断する位置からモータ175によつて回転する
と、レーザ光線177は固定ミラー174(反射
ミラー)により反射されてレーザ光線178bを
形形成し、このレーザ光線178bは、垂直偏向
固定ミラー176bによつて溶接室108bの方
に向けられる。
励起ランプ186は、第4図に大体示したよう
に電源120によつて励起される。該電源120
は一例として、充電誘導子を経てパルス形成回路
(PEN)を充電する電圧制御される直流電源であ
る電源によつて励起される。関連したコンピユー
タ数値制御部126は直流電源リザーバーのコン
デンサー列からパルス形成回路を充電しパルス形
成回路から励起ランプ186に放電することによ
りレーザロツド170を励起して一連のレーザパ
ルスを発生させるスイツチ(シリコン制御整流素
子))を交互に閉成する。励起ランプ186は、
レーザ閾値以下の低い直流電流レベルにおいて動
作し、この低レベルの電流に高電流パルスが加わ
つてレーザパルスを発生する。パルス形成回路
PENは2m秒から6m秒のパルスを発生させる。
に電源120によつて励起される。該電源120
は一例として、充電誘導子を経てパルス形成回路
(PEN)を充電する電圧制御される直流電源であ
る電源によつて励起される。関連したコンピユー
タ数値制御部126は直流電源リザーバーのコン
デンサー列からパルス形成回路を充電しパルス形
成回路から励起ランプ186に放電することによ
りレーザロツド170を励起して一連のレーザパ
ルスを発生させるスイツチ(シリコン制御整流素
子))を交互に閉成する。励起ランプ186は、
レーザ閾値以下の低い直流電流レベルにおいて動
作し、この低レベルの電流に高電流パルスが加わ
つてレーザパルスを発生する。パルス形成回路
PENは2m秒から6m秒のパルスを発生させる。
レーザ光線178に対する溶接室108特に燃
料棒格子16の最初の整列を助けるために、格子
16を観測し、特にレーザ光線178に対する格
子16の正確な位置を定めるために、整列TVカ
メラ206の形態の観測装置があり、この整列
TVカメラは、レーザ光線178aと合致する像
光路214を定めるように整列されている。像光
路214の光線は、第6図に示すように、レンズ
210により合焦され、米国放射線保健局
(BRH)の規則に従つた安全シヤツター212を
選択的に通過し、部分透過ミラー176を経て
TVカメラ206に到達する。レンズ202は、
燃料棒格子16にレーザ光線178を合焦させる
だけでなく、レンズ210の助けを借りて格子1
6の像をTVカメラ206に形成する。後から説
明するように、レーザ合焦レンズ装置204は、
整列の目的で燃料棒格子16を照明するように選
択的に点灯される照明ランプも備えている。安全
シヤツター212は、燃料棒格子16をレーザ光
線178に対し整列させるように選択的に開閉さ
れ、その他の期間は安全処置として閉ざされてい
る。
料棒格子16の最初の整列を助けるために、格子
16を観測し、特にレーザ光線178に対する格
子16の正確な位置を定めるために、整列TVカ
メラ206の形態の観測装置があり、この整列
TVカメラは、レーザ光線178aと合致する像
光路214を定めるように整列されている。像光
路214の光線は、第6図に示すように、レンズ
210により合焦され、米国放射線保健局
(BRH)の規則に従つた安全シヤツター212を
選択的に通過し、部分透過ミラー176を経て
TVカメラ206に到達する。レンズ202は、
燃料棒格子16にレーザ光線178を合焦させる
だけでなく、レンズ210の助けを借りて格子1
6の像をTVカメラ206に形成する。後から説
明するように、レーザ合焦レンズ装置204は、
整列の目的で燃料棒格子16を照明するように選
択的に点灯される照明ランプも備えている。安全
シヤツター212は、燃料棒格子16をレーザ光
線178に対し整列させるように選択的に開閉さ
れ、その他の期間は安全処置として閉ざされてい
る。
各々の溶接室108は、第6図に示すように、
一点鎖線で示した第1位置即ち溶接位置から第2
位置即ち休止位置に移動させることができる。レ
ーザ光線178は、溶接室108が第2位置にあ
る時に、シールド管216中に支持された電出力
測定装置又は熱電対列218の方に、垂直偏向固
定ミラー176によつて向けられる。シールド管
216は、後に示すように、溶接室108の後部
に取付けてあり、狭くなつた開口220を有し、
レーザ光線178はこれによりシールド管216
中に有効に封じこめられる。溶接室108は周期
的にその第2位置即ち休止位置に移動させ、レー
ザ光線178を熱電対列218に向け、燃料棒格
子16上に実際に入射するレーザロツド170の
出力を表示させる。レーザ装置102に強い負荷
が加わると、レーザロツド170及び(又は)そ
の励起ランプ186の消耗とレーザ溶接中に生ず
る煙や異物のためレーザ効率が低下すると考えら
れる。従つて正確で再現可能な溶接部を形成する
には、熱電対列218の測定値に依存して、レー
ザ装置102の使用寿命を通じて、励起ランプ1
86に供給される電圧を増大させる。
一点鎖線で示した第1位置即ち溶接位置から第2
位置即ち休止位置に移動させることができる。レ
ーザ光線178は、溶接室108が第2位置にあ
る時に、シールド管216中に支持された電出力
測定装置又は熱電対列218の方に、垂直偏向固
定ミラー176によつて向けられる。シールド管
216は、後に示すように、溶接室108の後部
に取付けてあり、狭くなつた開口220を有し、
レーザ光線178はこれによりシールド管216
中に有効に封じこめられる。溶接室108は周期
的にその第2位置即ち休止位置に移動させ、レー
ザ光線178を熱電対列218に向け、燃料棒格
子16上に実際に入射するレーザロツド170の
出力を表示させる。レーザ装置102に強い負荷
が加わると、レーザロツド170及び(又は)そ
の励起ランプ186の消耗とレーザ溶接中に生ず
る煙や異物のためレーザ効率が低下すると考えら
れる。従つて正確で再現可能な溶接部を形成する
には、熱電対列218の測定値に依存して、レー
ザ装置102の使用寿命を通じて、励起ランプ1
86に供給される電圧を増大させる。
レーザ溶接装置100のキヤビネツト104
は、前述のようにアルゴンパージ装置118によ
つてアルゴンを排出することができるように、溶
接室108から漏れるアルゴンを閉じ込めておく
のに役立つ。加工片、特に燃料棒格子16を取り
換えることができる第2位置即ち休止位置に溶接
室108が移動可能にするため、キヤビネツトド
ア114は、第4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取り付けられる。本発明
の実施例において、ドア開閉機構234は、主フ
レーム122にボルト締めされる2つのケーブル
シリンダから成るものとして第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、かつキヤビネツトドア114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
空気圧は調整器によつて制御される。ケーブルシ
リンダへの空気は電磁弁によつて制御される。ド
ア114は、ブロツク上に取り付けられたレール
に沿つて可動である。本発明の実施例において
は、空気作動式ケーブルシリンダは、トロマチツ
ク社(Tolomatic)によつて型式名No.100−150で
製造されたような装置形態にすることができる。
は、前述のようにアルゴンパージ装置118によ
つてアルゴンを排出することができるように、溶
接室108から漏れるアルゴンを閉じ込めておく
のに役立つ。加工片、特に燃料棒格子16を取り
換えることができる第2位置即ち休止位置に溶接
室108が移動可能にするため、キヤビネツトド
ア114は、第4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取り付けられる。本発明
の実施例において、ドア開閉機構234は、主フ
レーム122にボルト締めされる2つのケーブル
シリンダから成るものとして第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、かつキヤビネツトドア114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
空気圧は調整器によつて制御される。ケーブルシ
リンダへの空気は電磁弁によつて制御される。ド
ア114は、ブロツク上に取り付けられたレール
に沿つて可動である。本発明の実施例において
は、空気作動式ケーブルシリンダは、トロマチツ
ク社(Tolomatic)によつて型式名No.100−150で
製造されたような装置形態にすることができる。
さて、第8,9,10図を参照すると、溶接室
108をキヤビネツト104からその第2位置即
ち休止位置に取りおろすことのできる摺動テーブ
ル262が示されており、第2位置において、こ
の機械の操作者は燃料棒格子16を溶接室108
から取り出すことができる。このため、摺動テー
ブル262は、キヤビネツト104に関して第1
の溶接位置と第2の休止位置の間を直線状に摺動
駆動モータ266によつて確実に駆動されるよう
に、精確に位置決めされたX−Yプラツトフオー
ム244の上に取り付けられている。摺動テーブ
ル262は、操作者の傷害を防ぐために摺動テー
ブル262の先縁より前に突出する安全レール2
64を含んでいる。摺動駆動モータ266は、駆
動チエーン272によつてねじ式駆動装置268
に結合されており、該駆動装置は、段付きボルト
274にねじ込まれて、摺動テーブル262に固
定された支持ブラケツト276を駆動する。特に
第10図に示すように、ねじ式駆動装置268は
一対の軸受台270上の両端に取り付けられてい
る。第8図及び第9図に示すように、第1、第2
の位置の間における摺動テーブルの希望の直線移
動を可能にするために、摺動テーブル262の底
面に固定され、かつ実質上相互に平行に配向され
た一対の軸受シヤフト278が備えられている。
第8,12,13図に示すように、各軸受シヤフ
ト278はシヤフト支持体310を含む。該支持
体は、軸受シヤフト278の両端に配置され、摺
動テーブル262の下面にボルト締めされ、そし
てボルト311によつて軸受シヤフト278に固
定されている。また、一対の軸受台282が軸受
シヤフト278の長さに沿つて置され、該軸受シ
ヤフトを直線移動可能に収容し支持している。
108をキヤビネツト104からその第2位置即
ち休止位置に取りおろすことのできる摺動テーブ
ル262が示されており、第2位置において、こ
の機械の操作者は燃料棒格子16を溶接室108
から取り出すことができる。このため、摺動テー
ブル262は、キヤビネツト104に関して第1
の溶接位置と第2の休止位置の間を直線状に摺動
駆動モータ266によつて確実に駆動されるよう
に、精確に位置決めされたX−Yプラツトフオー
ム244の上に取り付けられている。摺動テーブ
ル262は、操作者の傷害を防ぐために摺動テー
ブル262の先縁より前に突出する安全レール2
64を含んでいる。摺動駆動モータ266は、駆
動チエーン272によつてねじ式駆動装置268
に結合されており、該駆動装置は、段付きボルト
274にねじ込まれて、摺動テーブル262に固
定された支持ブラケツト276を駆動する。特に
第10図に示すように、ねじ式駆動装置268は
一対の軸受台270上の両端に取り付けられてい
る。第8図及び第9図に示すように、第1、第2
の位置の間における摺動テーブルの希望の直線移
動を可能にするために、摺動テーブル262の底
面に固定され、かつ実質上相互に平行に配向され
た一対の軸受シヤフト278が備えられている。
第8,12,13図に示すように、各軸受シヤフ
ト278はシヤフト支持体310を含む。該支持
体は、軸受シヤフト278の両端に配置され、摺
動テーブル262の下面にボルト締めされ、そし
てボルト311によつて軸受シヤフト278に固
定されている。また、一対の軸受台282が軸受
シヤフト278の長さに沿つて置され、該軸受シ
ヤフトを直線移動可能に収容し支持している。
特に、第11図に示すように、摺動テーブル2
62の移動を第1、内側位置と第2、外側位置の
間に制限するための手段が備えられており、該手
段は、摺動テーブル262に固定されたストツパ
308の形態をとる。ストツパ308の両側に、
位置決めナツト304及び306のねじ込まれた
ストツプブラケツト300及び302が配置され
ている。位置決めナツト304及び306は、摺
動テーブル262の移動の限界を可変選択するよ
うに設定される。ストツプブラケツト300及び
302は、X−Yプラツトフオーム244にピン
によつて固定されている。
62の移動を第1、内側位置と第2、外側位置の
間に制限するための手段が備えられており、該手
段は、摺動テーブル262に固定されたストツパ
308の形態をとる。ストツパ308の両側に、
位置決めナツト304及び306のねじ込まれた
ストツプブラケツト300及び302が配置され
ている。位置決めナツト304及び306は、摺
動テーブル262の移動の限界を可変選択するよ
うに設定される。ストツプブラケツト300及び
302は、X−Yプラツトフオーム244にピン
によつて固定されている。
第8及び9図を参照すると、X−Yプラツトフ
オーム244を、従つて溶接室108を、位置決
めモジユール106内の第1、溶接位置に、そし
てキヤビネツト104から取り出され操作者が溶
接室108から燃料棒格子16を容易に取り除く
ことのできる第2、休止位置に精確に位置決めす
るための手段が示されている。溶接室108、特
にその燃料棒格子16は、第6,8,9図に示す
ようにレーザ光線178に関して精確に配置され
ることが重要である。このため、前部位置設定装
置284は、第12図に示すような位置決めピン
316を、第1、退出位置から第2、ロツク位置
に選択的に向ける。第2のロツク位置で、位置決
めピンは摺動テーブル262に固定された位置決
め部材317の開口318内に置かれて、摺動テ
ーブル262をレーザ光線178に関して精確に
位置決めする。同様な位置決め部材312が摺動
テーブル262の後部に配置され、かつ前部位置
設定装置284の位置決めピン316に係合する
ように該摺動テーブル262に固定されていて、
摺動テーブル262、従つて溶接室108を、そ
の第2、休止位置に位置決めしかつ保持する。特
に第12図に示すように、前部位置設定装置28
4は、一端でプラツトフオーム244に固定さ
れ、かつ他端に支持腕320を有する位置決めブ
ラケツト322を含み、該支持腕320からU字
リンク324、位置決めピン316を駆動するア
クチユエータ314が垂下している。第7図及び
第9図に示された第2の後部位置設定装置286
は、レーザ光線178に関して摺動テーブル26
2を固定するように機能する。後部位置設定装置
286は、垂直支持体248に取り付けられた位
置決めブラケツト323によつて対応の位置決め
モジユール106に固定されていて、アクチユエ
ータ315と、該アクチユエータにより第1、退
出位置から第2、ロツク位置に駆動される位置決
めピン319とを含み、このように駆動されるこ
とによつて、位置決めピン319は、摺動テーブ
ル262に取り付けられた位置決め部材321の
開口325に係合する。この様にして、摺動テー
ブル262は、それぞれ後部及び前部位置設定装
置286及び284の位置決めピン319及び3
16によつて対角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262とレーザ光線1
78の間の固定関係を確実にする。前部及び後部
位置設定装置284及び286は例示的には、デ
スタコ社(Destaco)によつて製造されたような
プランジヤー機構の形態をとることができる。
オーム244を、従つて溶接室108を、位置決
めモジユール106内の第1、溶接位置に、そし
てキヤビネツト104から取り出され操作者が溶
接室108から燃料棒格子16を容易に取り除く
ことのできる第2、休止位置に精確に位置決めす
るための手段が示されている。溶接室108、特
にその燃料棒格子16は、第6,8,9図に示す
ようにレーザ光線178に関して精確に配置され
ることが重要である。このため、前部位置設定装
置284は、第12図に示すような位置決めピン
316を、第1、退出位置から第2、ロツク位置
に選択的に向ける。第2のロツク位置で、位置決
めピンは摺動テーブル262に固定された位置決
め部材317の開口318内に置かれて、摺動テ
ーブル262をレーザ光線178に関して精確に
位置決めする。同様な位置決め部材312が摺動
テーブル262の後部に配置され、かつ前部位置
設定装置284の位置決めピン316に係合する
ように該摺動テーブル262に固定されていて、
摺動テーブル262、従つて溶接室108を、そ
の第2、休止位置に位置決めしかつ保持する。特
に第12図に示すように、前部位置設定装置28
4は、一端でプラツトフオーム244に固定さ
れ、かつ他端に支持腕320を有する位置決めブ
ラケツト322を含み、該支持腕320からU字
リンク324、位置決めピン316を駆動するア
クチユエータ314が垂下している。第7図及び
第9図に示された第2の後部位置設定装置286
は、レーザ光線178に関して摺動テーブル26
2を固定するように機能する。後部位置設定装置
286は、垂直支持体248に取り付けられた位
置決めブラケツト323によつて対応の位置決め
モジユール106に固定されていて、アクチユエ
ータ315と、該アクチユエータにより第1、退
出位置から第2、ロツク位置に駆動される位置決
めピン319とを含み、このように駆動されるこ
とによつて、位置決めピン319は、摺動テーブ
ル262に取り付けられた位置決め部材321の
開口325に係合する。この様にして、摺動テー
ブル262は、それぞれ後部及び前部位置設定装
置286及び284の位置決めピン319及び3
16によつて対角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262とレーザ光線1
78の間の固定関係を確実にする。前部及び後部
位置設定装置284及び286は例示的には、デ
スタコ社(Destaco)によつて製造されたような
プランジヤー機構の形態をとることができる。
第8及び10図を参照すると、位置決めモジユ
ール106のそれぞれは、溶接室108、特にそ
こに収納された燃料棒格子16を、一平面のX及
びY軸に沿つた複数の精確に制御された位置に精
確に位置決めすると共に、Y軸まわりに精確に制
御された角度でその平面を回転させるためのX−
Y位置決め装置288の形態をした手段を含み、
それによつて、多様な溶接部がレーザ光線178
によつて形成される。X−Y位置決め装置288
は、溶接室108を支持しかつ位置決めするため
摺動テーブル262上に取り付けられるものとし
て、第11図に示されるように配置されている。
X−Y位置決め装置288は、X位置決めテーブ
ル290とその上のY位置決めテーブル292と
を含んでいる。X及びY位置決めテーブル290
及び292は例示的には、シヤアウム・マニユフ
アクチヤリング・カンパニー(Shaum
Manufacturing Company)によつて、型式番号
DC1212で製造されるような機構形態をとること
ができる。X位置決めテーブル290は溶接室1
08を第8図の平面に実質上垂直方向に動かすよ
うに機能するのに対して、Y位置決めテーブル2
92は、第10図の平面に垂直な方向に沿つて溶
接室108を動かす。Y位置決めテーブル292
は、リゾルバ及びタコメータを含むY駆動モータ
296に結合されており、それによつて、精確な
増分距離を溶接室108に伝えることができる。
同様に、X位置決めテーブル290もリゾルバ及
びタコメータを含むX駆動モータに関連してい
る。
ール106のそれぞれは、溶接室108、特にそ
こに収納された燃料棒格子16を、一平面のX及
びY軸に沿つた複数の精確に制御された位置に精
確に位置決めすると共に、Y軸まわりに精確に制
御された角度でその平面を回転させるためのX−
Y位置決め装置288の形態をした手段を含み、
それによつて、多様な溶接部がレーザ光線178
によつて形成される。X−Y位置決め装置288
は、溶接室108を支持しかつ位置決めするため
摺動テーブル262上に取り付けられるものとし
て、第11図に示されるように配置されている。
X−Y位置決め装置288は、X位置決めテーブ
ル290とその上のY位置決めテーブル292と
を含んでいる。X及びY位置決めテーブル290
及び292は例示的には、シヤアウム・マニユフ
アクチヤリング・カンパニー(Shaum
Manufacturing Company)によつて、型式番号
DC1212で製造されるような機構形態をとること
ができる。X位置決めテーブル290は溶接室1
08を第8図の平面に実質上垂直方向に動かすよ
うに機能するのに対して、Y位置決めテーブル2
92は、第10図の平面に垂直な方向に沿つて溶
接室108を動かす。Y位置決めテーブル292
は、リゾルバ及びタコメータを含むY駆動モータ
296に結合されており、それによつて、精確な
増分距離を溶接室108に伝えることができる。
同様に、X位置決めテーブル290もリゾルバ及
びタコメータを含むX駆動モータに関連してい
る。
後に詳細に説明するように、全体的に第9図に
示すB軸回転駆動装置238は、溶接室108、
特に、該溶接室108の側壁内に回転可能に取り
付けられるような回転自在の取付装置アセンブリ
240と係合可能であつて、第9図に示されるよ
うな回転自在なジグ又は取付装置242を回転可
能に位置決めする。燃料棒格子16は回転自在の
取付装置アセンブリ240に取り付け可能であ
り、それによつて、格子16はY軸まわりに回転
可能に配置することができる。
示すB軸回転駆動装置238は、溶接室108、
特に、該溶接室108の側壁内に回転可能に取り
付けられるような回転自在の取付装置アセンブリ
240と係合可能であつて、第9図に示されるよ
うな回転自在なジグ又は取付装置242を回転可
能に位置決めする。燃料棒格子16は回転自在の
取付装置アセンブリ240に取り付け可能であ
り、それによつて、格子16はY軸まわりに回転
可能に配置することができる。
溶接室108及びその回転自在な取付装置アセ
ンブリ240は、特に第14及び15図と関連し
て説明するが、それは、底板326、前壁329
a、後壁329b、側壁327a及び327bか
ら構成される。上部フランジ331は前述した壁
の上部周辺まわりに配置されて、シールプレート
156の下面に精確な平行関係で接近配置される
機械加工された平らなシール面333を形成す
る。シール面333とシールプレート156の間
のこの精確な関係は、溶接室108から位置決め
モジユール106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156の下面に
対し実質上平行な面のX,Y軸に沿う溶接室10
8及びその燃料棒格子16の移動を可能にする。
ンブリ240は、特に第14及び15図と関連し
て説明するが、それは、底板326、前壁329
a、後壁329b、側壁327a及び327bか
ら構成される。上部フランジ331は前述した壁
の上部周辺まわりに配置されて、シールプレート
156の下面に精確な平行関係で接近配置される
機械加工された平らなシール面333を形成す
る。シール面333とシールプレート156の間
のこの精確な関係は、溶接室108から位置決め
モジユール106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156の下面に
対し実質上平行な面のX,Y軸に沿う溶接室10
8及びその燃料棒格子16の移動を可能にする。
第15図に示すように、支持ガスケツト332
は、アルゴン入口338を通るアルゴンの流れを
受け入れる空間(以下、プレナム室という)を形
成するため、底板326上に配置されている。こ
のプレナム室は、底部カバー328、デイフユー
ザ板330、及び固定帯材334によつて形成さ
れ、この帯材334は、フレーム構造として構成
されると共に、支持ガスケツト332に関してデ
イフユーザ板330の周縁を保持するように配置
されている。
は、アルゴン入口338を通るアルゴンの流れを
受け入れる空間(以下、プレナム室という)を形
成するため、底板326上に配置されている。こ
のプレナム室は、底部カバー328、デイフユー
ザ板330、及び固定帯材334によつて形成さ
れ、この帯材334は、フレーム構造として構成
されると共に、支持ガスケツト332に関してデ
イフユーザ板330の周縁を保持するように配置
されている。
第14及び15図に示すような一対のマニホル
ド管336(1つのみ例示)は、前記プレナム室
内にアルゴンの流れを分配する。デイフユーザ板
330は、一様に焼結させた略々60%密度のステ
ンレス鋼から形成するのが重要であり、本発明の
実施例では、3.2mm(1/8インチ)の厚さ及び
96.75cm2(15平方インチ)の寸法を有し、かつブ
ラウンスイツク社(Brunswick)によつて、型
式番号FM1110で製造される“フエルトメタル
(Feltmetal)”として既知の材料から造られる。
デイフユーザ板330は、溶接室108の底部全
体を被覆し、かつ溶接室108から出る空気を最
少の乱れで“漂わせる”ガス層流を発生させる手
段となつている。より高い濃度のアルゴンは、溶
接室108の横断面領域全体にわたつて一様に分
配されて、溶接室108から空気を効果的に排除
し、それによつて、不活性ガス、例えばアルゴン
の雰囲気を高純度に確保することができる。水
10PPM、酸素7PPMのオーダーの純度の雰囲気
は、ジルカロイ材料の明らかに改善された溶接部
を形成する。種々の多孔金属製品が、最も効果的
な材料を確認するために試みられた。厚くて、高
密度の材料、例えば、60%の密度を有する焼結ス
テンレス鋼フアイバープレートによつて、改善さ
れた結果が得られるということが確かめられた。
さらに、デイフユーザ板330は、できるだけ非
拡散支持構造を少なくして、溶接室108の実質
上底部全体をカバーすることが重要である。拡散
面積は、室の底面積との関係で減少するとき、空
気及び水分に関して溶接室108をパージするた
めに必要な時間及びアルゴン量は、増加する。例
えば、底面のほんの1/4をカバーするデイフユー
ザ板330は、管その他の噴出口を通して溶接室
108内にガス流を単に向けるのと同様の効果し
かない。第15図に示すように、デイフユーザ板
330は、側壁327、前壁及び後壁329に効
果的にシールされていて、プレナム室に流れるア
ルゴンがデイフユーザ板330を通つて拡散させ
られるようにしており、単に、デイフユーザ板3
30をバイパスして側壁、前壁及び後壁に沿つて
上に流れるにするものではない。デイフユーザ板
330の周辺を支持する例示の構造は、比較的に
多いガス流量で導入されたアルゴンがデイフユー
ザ板330をゆがめないようにしている。底部カ
バー328及びデイフユーザ板330によつて形
成されたプレナム室の構造と共に一対のマニホル
ド管336は、溶接室108両端間のガス分布を
一様にする。前述したように、シール面333
は、1.016mm以下の距離で、シールプレート15
6の下面に関して実質上一様な平行間隔で、そし
て実施例では、0.762mmの間隔で配置されていて、
溶接室内への、そしてそこからの分配を一様にす
る。溶接室108とシールプレート156の間に
シールを使用すると、それがX−Y位置決め装置
288に対して不必要な抵抗を与える傾向があ
り、そのため溶接部の形成速度が遅くなる点で、
使用を回避した。後に詳細に説明するように、溶
接室108内への、そしてそこからのガス流は、
他の汚染ガスが溶接室108内に流れるのを妨げ
る。溶接室108内への不活性ガスの流れを一様
に維持する結果として、溶接室108内の溶接雰
囲気の純度が保証される。前述のように、燃料棒
格子16が過熱した大流量の水を受けて、どんな
溶接部も急速に汚染し、格子16の構造的劣下及
び燃料棒18の破壊になる原子炉の悪環境にさら
されるときでさえ、溶接部汚染は、燃料棒格子1
6の構造的健全性を保証するのに十分な程度まで
防止される。
ド管336(1つのみ例示)は、前記プレナム室
内にアルゴンの流れを分配する。デイフユーザ板
330は、一様に焼結させた略々60%密度のステ
ンレス鋼から形成するのが重要であり、本発明の
実施例では、3.2mm(1/8インチ)の厚さ及び
96.75cm2(15平方インチ)の寸法を有し、かつブ
ラウンスイツク社(Brunswick)によつて、型
式番号FM1110で製造される“フエルトメタル
(Feltmetal)”として既知の材料から造られる。
デイフユーザ板330は、溶接室108の底部全
体を被覆し、かつ溶接室108から出る空気を最
少の乱れで“漂わせる”ガス層流を発生させる手
段となつている。より高い濃度のアルゴンは、溶
接室108の横断面領域全体にわたつて一様に分
配されて、溶接室108から空気を効果的に排除
し、それによつて、不活性ガス、例えばアルゴン
の雰囲気を高純度に確保することができる。水
10PPM、酸素7PPMのオーダーの純度の雰囲気
は、ジルカロイ材料の明らかに改善された溶接部
を形成する。種々の多孔金属製品が、最も効果的
な材料を確認するために試みられた。厚くて、高
密度の材料、例えば、60%の密度を有する焼結ス
テンレス鋼フアイバープレートによつて、改善さ
れた結果が得られるということが確かめられた。
さらに、デイフユーザ板330は、できるだけ非
拡散支持構造を少なくして、溶接室108の実質
上底部全体をカバーすることが重要である。拡散
面積は、室の底面積との関係で減少するとき、空
気及び水分に関して溶接室108をパージするた
めに必要な時間及びアルゴン量は、増加する。例
えば、底面のほんの1/4をカバーするデイフユー
ザ板330は、管その他の噴出口を通して溶接室
108内にガス流を単に向けるのと同様の効果し
かない。第15図に示すように、デイフユーザ板
330は、側壁327、前壁及び後壁329に効
果的にシールされていて、プレナム室に流れるア
ルゴンがデイフユーザ板330を通つて拡散させ
られるようにしており、単に、デイフユーザ板3
30をバイパスして側壁、前壁及び後壁に沿つて
上に流れるにするものではない。デイフユーザ板
330の周辺を支持する例示の構造は、比較的に
多いガス流量で導入されたアルゴンがデイフユー
ザ板330をゆがめないようにしている。底部カ
バー328及びデイフユーザ板330によつて形
成されたプレナム室の構造と共に一対のマニホル
ド管336は、溶接室108両端間のガス分布を
一様にする。前述したように、シール面333
は、1.016mm以下の距離で、シールプレート15
6の下面に関して実質上一様な平行間隔で、そし
て実施例では、0.762mmの間隔で配置されていて、
溶接室内への、そしてそこからの分配を一様にす
る。溶接室108とシールプレート156の間に
シールを使用すると、それがX−Y位置決め装置
288に対して不必要な抵抗を与える傾向があ
り、そのため溶接部の形成速度が遅くなる点で、
使用を回避した。後に詳細に説明するように、溶
接室108内への、そしてそこからのガス流は、
他の汚染ガスが溶接室108内に流れるのを妨げ
る。溶接室108内への不活性ガスの流れを一様
に維持する結果として、溶接室108内の溶接雰
囲気の純度が保証される。前述のように、燃料棒
格子16が過熱した大流量の水を受けて、どんな
溶接部も急速に汚染し、格子16の構造的劣下及
び燃料棒18の破壊になる原子炉の悪環境にさら
されるときでさえ、溶接部汚染は、燃料棒格子1
6の構造的健全性を保証するのに十分な程度まで
防止される。
溶接室108は、燃料棒格16を不活性雰囲気
内で該格子のレーザ溶接をするために取り付ける
回転自在のジグ又は取付装置242を収容し回転
可能に支持する。第14図に示すように、取付装
置242は、第1のシヤフト510及び第2の取
付シヤフト368を含んでいる。第1のシヤフト
510は、溶接室108の側壁327bの開口3
43内に開口カバー342に取り付けられた軸受
346によつて回転可能に受け入れられる。給送
装置カバー348は、軸受346をカバーすると
共に、アルゴンが可撓性ホース490によつて取
付装置242に導入されるアルゴン入口500を
支持しかつシールするために、回転自在の取付装
置242に取り付けられている。第2の取付シヤ
フト368は、側壁327aに取着した軸受ハウ
ジング344内に取り付けられるように、軸受3
56内に装着されている(第15図参照)。次に、
シヤフト368は位置決めホイール358に固着
され、該ホイールは、レーザ光線178に関する
溶接室108内の回転自在の取付装置242の位
置を選択的に回転させ、かつ方向を固定させるた
めに、制御可能に回転させられる。位置決め機構
370は、位置決めホイール358の位置、従つ
て回転自在の取付装置242の角度位置を確実に
ロツクするため、かつ位置決めホイール358を
解放して、後述のように、B軸回転駆動装置23
8によつて該ホイールを回転させるため、側壁3
27aに取着されたハウジング372に取り付け
られている。位置決め機構370は、位置決めホ
イール358をその位置に確実に位置決めしかつ
ロツクするために開口379の1つにばね376
によつて押し込まれる位置決めピン378を含ん
でいる。位置決め機構370はまた、ピン378
を軸方向に案内するため該ピン378に取着され
かつハウジング372内に配置された位置シヤフ
ト374と、B軸回転駆動装置238によつて回
転させるため、ばね376を押し下げて位置決め
ホイール358を解放するように係合可能な解放
部材380とを含んでいる。
内で該格子のレーザ溶接をするために取り付ける
回転自在のジグ又は取付装置242を収容し回転
可能に支持する。第14図に示すように、取付装
置242は、第1のシヤフト510及び第2の取
付シヤフト368を含んでいる。第1のシヤフト
510は、溶接室108の側壁327bの開口3
43内に開口カバー342に取り付けられた軸受
346によつて回転可能に受け入れられる。給送
装置カバー348は、軸受346をカバーすると
共に、アルゴンが可撓性ホース490によつて取
付装置242に導入されるアルゴン入口500を
支持しかつシールするために、回転自在の取付装
置242に取り付けられている。第2の取付シヤ
フト368は、側壁327aに取着した軸受ハウ
ジング344内に取り付けられるように、軸受3
56内に装着されている(第15図参照)。次に、
シヤフト368は位置決めホイール358に固着
され、該ホイールは、レーザ光線178に関する
溶接室108内の回転自在の取付装置242の位
置を選択的に回転させ、かつ方向を固定させるた
めに、制御可能に回転させられる。位置決め機構
370は、位置決めホイール358の位置、従つ
て回転自在の取付装置242の角度位置を確実に
ロツクするため、かつ位置決めホイール358を
解放して、後述のように、B軸回転駆動装置23
8によつて該ホイールを回転させるため、側壁3
27aに取着されたハウジング372に取り付け
られている。位置決め機構370は、位置決めホ
イール358をその位置に確実に位置決めしかつ
ロツクするために開口379の1つにばね376
によつて押し込まれる位置決めピン378を含ん
でいる。位置決め機構370はまた、ピン378
を軸方向に案内するため該ピン378に取着され
かつハウジング372内に配置された位置シヤフ
ト374と、B軸回転駆動装置238によつて回
転させるため、ばね376を押し下げて位置決め
ホイール358を解放するように係合可能な解放
部材380とを含んでいる。
第14,18,19,20図に示すように、回
転自在の取付装置242が備えるフレーム502
は、該フレーム502の両側で互いに関し整列し
たシヤフト510及び368の間に配置されてい
る。一対の支柱が、フレーム502の相対する側
の間で相互に平行に伸びて開口505を形成し、
この開口505を通るアルゴンの層流が、最上方
の支持面540に支持される燃料棒格子16に、
向けられる。燃料棒格子16は、溶接ジグ542
内に保持され、該溶接ジグは、一対の位置決めピ
ン524によつて回転自在の取付装置242にロ
ツクされる。溶接ジグ542は第15図に仮想線
で示され、特開昭59−65294号公報に記載されて
いる。アルゴンは、溶接室108の最下部にある
第1のアルゴン入口338を通つて溶接室108
に流入し、また第2のアルゴン入口500を通つ
て横方向導管512に向けられ、そこから一対の
軸方向導管514を通つて、支柱504内の出口
506を経由し放出され、溶接室108内に流入
する。第2のデイフユーザ板520は開口505
をカバーするために保持フレーム518により回
動自在な取付装置242に取着、固定されてお
り、該フレーム518は、取付装置242に形成
された凹所516内に第2のデイフユーザ板52
0を保持するべくねじによつて取り付けられてい
る。従つて、加工片を通して、特に燃料棒格子1
6の内側格子ストラツプ20及び外側格子ストラ
ツプ22を通して不活性ガスのアルゴンの更なる
流れを与え、それによつて、雰囲気純度と、その
純度で形成されるレーザ溶接部の健全性とを保証
する手段が提供される。
転自在の取付装置242が備えるフレーム502
は、該フレーム502の両側で互いに関し整列し
たシヤフト510及び368の間に配置されてい
る。一対の支柱が、フレーム502の相対する側
の間で相互に平行に伸びて開口505を形成し、
この開口505を通るアルゴンの層流が、最上方
の支持面540に支持される燃料棒格子16に、
向けられる。燃料棒格子16は、溶接ジグ542
内に保持され、該溶接ジグは、一対の位置決めピ
ン524によつて回転自在の取付装置242にロ
ツクされる。溶接ジグ542は第15図に仮想線
で示され、特開昭59−65294号公報に記載されて
いる。アルゴンは、溶接室108の最下部にある
第1のアルゴン入口338を通つて溶接室108
に流入し、また第2のアルゴン入口500を通つ
て横方向導管512に向けられ、そこから一対の
軸方向導管514を通つて、支柱504内の出口
506を経由し放出され、溶接室108内に流入
する。第2のデイフユーザ板520は開口505
をカバーするために保持フレーム518により回
動自在な取付装置242に取着、固定されてお
り、該フレーム518は、取付装置242に形成
された凹所516内に第2のデイフユーザ板52
0を保持するべくねじによつて取り付けられてい
る。従つて、加工片を通して、特に燃料棒格子1
6の内側格子ストラツプ20及び外側格子ストラ
ツプ22を通して不活性ガスのアルゴンの更なる
流れを与え、それによつて、雰囲気純度と、その
純度で形成されるレーザ溶接部の健全性とを保証
する手段が提供される。
位置決めピン524は、第19,21図に示す
ようにロツクヘツド526を備えており、その下
縁が、回転可能の取付装置242の支持面540
上の適所に溶接ジグ542をロツクする。ロツク
ヘツド526は、一端で装着部材530に固定さ
れた片持ちばり部材528によつてその他端に旋
回可能に、可撓的に装着されている。装着部材5
30は、そのカラー532が凹所536内に固定
的に嵌合しその中にねじ538によつて保持され
る様に、開口534内に配置されている。この様
にして、溶接ジグ542によつて支持される燃料
棒格子16は支持面540上に徐々に下げること
ができ、そのため、溶接ジグ542内の開口は、
位置決めピン524のロツクヘツド526整列し
てそれによつて受け入れられ、そしてばねで押さ
れている該ピン524は、この開口を通るように
偏向され、その後、ロツクヘツド526は、それ
らの片持ちばり部材528によつて支持ロツク位
置に押入される。
ようにロツクヘツド526を備えており、その下
縁が、回転可能の取付装置242の支持面540
上の適所に溶接ジグ542をロツクする。ロツク
ヘツド526は、一端で装着部材530に固定さ
れた片持ちばり部材528によつてその他端に旋
回可能に、可撓的に装着されている。装着部材5
30は、そのカラー532が凹所536内に固定
的に嵌合しその中にねじ538によつて保持され
る様に、開口534内に配置されている。この様
にして、溶接ジグ542によつて支持される燃料
棒格子16は支持面540上に徐々に下げること
ができ、そのため、溶接ジグ542内の開口は、
位置決めピン524のロツクヘツド526整列し
てそれによつて受け入れられ、そしてばねで押さ
れている該ピン524は、この開口を通るように
偏向され、その後、ロツクヘツド526は、それ
らの片持ちばり部材528によつて支持ロツク位
置に押入される。
第15及び16図を参照して、位置決め機構3
70の詳細な構造を説明する。取付装置242の
シヤフト510は、ロツクナツト350によつて
スラストハウジング340内に保持された軸受3
46によつて回転可能に取り付けられている。さ
らに、一対の手回しノブ352が、溶接室108
の移動を助けるためにカバー342上に取着され
ている。回転可能の取付装置242の他のシヤフ
ト368は、軸受ハウジング344内に支持され
る軸受356によつて回転可能に支持され、かつ
側壁327aにねじ込まれた固定カバー354に
よつて該ハウジング内に保持されている。結合カ
ラー364はシヤフト368の端を受け入れるた
めの開口を有し、かつカラー開口及びシヤフト3
68内のスロツトを通るように配置されたダウル
ピン366によつて位置決めホイール358に回
転自在に結合されている。歯をつけた結合部材3
62が位置決めホイール358に固定されてお
り、該結合部材は、位置決めホイール358に、
またその回転可能の取付装置242に回転を伝え
るべくB軸回転駆動装置238によつて選択的に
駆動されるように、対応する結合部材384の歯
に噛み合う形状及び間隔の歯を有している。
70の詳細な構造を説明する。取付装置242の
シヤフト510は、ロツクナツト350によつて
スラストハウジング340内に保持された軸受3
46によつて回転可能に取り付けられている。さ
らに、一対の手回しノブ352が、溶接室108
の移動を助けるためにカバー342上に取着され
ている。回転可能の取付装置242の他のシヤフ
ト368は、軸受ハウジング344内に支持され
る軸受356によつて回転可能に支持され、かつ
側壁327aにねじ込まれた固定カバー354に
よつて該ハウジング内に保持されている。結合カ
ラー364はシヤフト368の端を受け入れるた
めの開口を有し、かつカラー開口及びシヤフト3
68内のスロツトを通るように配置されたダウル
ピン366によつて位置決めホイール358に回
転自在に結合されている。歯をつけた結合部材3
62が位置決めホイール358に固定されてお
り、該結合部材は、位置決めホイール358に、
またその回転可能の取付装置242に回転を伝え
るべくB軸回転駆動装置238によつて選択的に
駆動されるように、対応する結合部材384の歯
に噛み合う形状及び間隔の歯を有している。
第16図を参照すると、位置決めホイール35
8の半径方向に配置された複数のセンサーストリ
ツプ382,382a,382b,382c,3
82d,382eが示されており、これ等のセン
サーストリツプは、第16図に矢印で示すB軸位
置まわりの位置決めホイール358及びその回転
可能の取付装置242の角度位置、すなわち、第
16図の平面に関して垂直に配置されるY軸まわ
りの角度位置の指示を与えるように機能する。第
14及び15図に見られるように、センサースト
リツプ382は、位置決めホイール358のB軸
位置に応じて、複数の近接スイツチ402,40
2a,402b,402c,402dのうちの相
当するものを別個に作動させるように、異なる形
状を有している。例えば、センサーストリツプ3
82aはスイツチ402aのみを作動して、−90゜
のB軸位置の指示をする二進信号“100”を発生
する。ストリツプ382bは近接スイツチ402
bのみを作動して、−45゜角度位置の指示をする二
進信号“010”を発生する。センサーストリツプ
382cはバイナリ近接スイツチ402a,bを
作動して、ゼロ角度位置を指示する二進信号
“110”を発生する。センサーストリツプ382d
は、スイツチ402cを作動して、+45゜位置の指
示をする二進信号“001”を発生する。そしてセ
ンサーストリツプ382eはスイツチ402a及
び402cを作動して、+90゜の角度位置の指示を
する二進信号“101”を発生する。3つの近接ス
イツチ402a,b,cはセンサーストリツプ3
82によつて作動されて、回転可能の取付装置2
42のB軸位置を示す二進信号を発生するのに対
して、最下位すなわち最後の近接スイツチ402
dは作動すると、センサーストリツプ382が近
接スイツチ402に整列関係にあるということを
示し、位置決めホイール358のB軸角度位置を
指示する二進信号を発生する。
8の半径方向に配置された複数のセンサーストリ
ツプ382,382a,382b,382c,3
82d,382eが示されており、これ等のセン
サーストリツプは、第16図に矢印で示すB軸位
置まわりの位置決めホイール358及びその回転
可能の取付装置242の角度位置、すなわち、第
16図の平面に関して垂直に配置されるY軸まわ
りの角度位置の指示を与えるように機能する。第
14及び15図に見られるように、センサースト
リツプ382は、位置決めホイール358のB軸
位置に応じて、複数の近接スイツチ402,40
2a,402b,402c,402dのうちの相
当するものを別個に作動させるように、異なる形
状を有している。例えば、センサーストリツプ3
82aはスイツチ402aのみを作動して、−90゜
のB軸位置の指示をする二進信号“100”を発生
する。ストリツプ382bは近接スイツチ402
bのみを作動して、−45゜角度位置の指示をする二
進信号“010”を発生する。センサーストリツプ
382cはバイナリ近接スイツチ402a,bを
作動して、ゼロ角度位置を指示する二進信号
“110”を発生する。センサーストリツプ382d
は、スイツチ402cを作動して、+45゜位置の指
示をする二進信号“001”を発生する。そしてセ
ンサーストリツプ382eはスイツチ402a及
び402cを作動して、+90゜の角度位置の指示を
する二進信号“101”を発生する。3つの近接ス
イツチ402a,b,cはセンサーストリツプ3
82によつて作動されて、回転可能の取付装置2
42のB軸位置を示す二進信号を発生するのに対
して、最下位すなわち最後の近接スイツチ402
dは作動すると、センサーストリツプ382が近
接スイツチ402に整列関係にあるということを
示し、位置決めホイール358のB軸角度位置を
指示する二進信号を発生する。
溶接室108はY位置決めテーブル292によ
つて、第15図に見られるように左方に動かさ
れ、それによつてセンサーストリツプ382は前
述したように近接スイツチ402に選択的に係合
して、位置決めホイール358のB軸角度位置の
指示をする。後述するように、X及びY位置決め
テーブル290,292は、コンピユータ数値制
御部(CNC)126の制御下にあり、それによ
つて、位置決めホイール358及びその回転可能
の取付装置242を回転させたいとき、Y位置決
めテーブル292は、溶接室108を第15図に
見られるように左方に動かすように作動され、そ
れによつて、取付装置アセンブリ240はB軸回
転駆動装置238に係合し、特に、歯のある結合
部材362は、歯のある結合部材384に係合し
て、取付装置242に対する位置決めホイール3
58の回転可能な結合を達成する。ばね394
は、結合部材362と噛み合うように結合部材3
84を押す。また、第5の近接スイツチ402e
がモータブラケツト400に取り付けられてい
て、その付勢は、結合部材362及び384が互
いに係合する位置に溶接室108が移動すると
き、解放380がモータブラケツトに押しつけら
れて行なわれる。近接スイツチ402aを作動
し、すなわち閉じると、ソレノイド406が付勢
され、それによつてトリツプ404が、ばね40
8の付勢作用に逆つて、第15図に示すように左
方に配置され、かくして解放380に係合し、ば
ね376を押し下げ、そして位置決めホイール3
58内の開口379の1つから位置決めピン37
8を取り出す。モータ388は付勢されて、噛み
合つた結合部材362及び384を駆動し、回転
可能の取付装置242に回転運動を伝える。モー
タ288は、近接スイツチ402によつて検知さ
れる新たな位置に達するまで位置決めホイール3
58を回転し続ける。その新たな位置に達したと
き、ソレノイド406は消勢され、位置決めピン
は、新たなホイール位置に関連したその位置決め
開口379に再び挿入される。
つて、第15図に見られるように左方に動かさ
れ、それによつてセンサーストリツプ382は前
述したように近接スイツチ402に選択的に係合
して、位置決めホイール358のB軸角度位置の
指示をする。後述するように、X及びY位置決め
テーブル290,292は、コンピユータ数値制
御部(CNC)126の制御下にあり、それによ
つて、位置決めホイール358及びその回転可能
の取付装置242を回転させたいとき、Y位置決
めテーブル292は、溶接室108を第15図に
見られるように左方に動かすように作動され、そ
れによつて、取付装置アセンブリ240はB軸回
転駆動装置238に係合し、特に、歯のある結合
部材362は、歯のある結合部材384に係合し
て、取付装置242に対する位置決めホイール3
58の回転可能な結合を達成する。ばね394
は、結合部材362と噛み合うように結合部材3
84を押す。また、第5の近接スイツチ402e
がモータブラケツト400に取り付けられてい
て、その付勢は、結合部材362及び384が互
いに係合する位置に溶接室108が移動すると
き、解放380がモータブラケツトに押しつけら
れて行なわれる。近接スイツチ402aを作動
し、すなわち閉じると、ソレノイド406が付勢
され、それによつてトリツプ404が、ばね40
8の付勢作用に逆つて、第15図に示すように左
方に配置され、かくして解放380に係合し、ば
ね376を押し下げ、そして位置決めホイール3
58内の開口379の1つから位置決めピン37
8を取り出す。モータ388は付勢されて、噛み
合つた結合部材362及び384を駆動し、回転
可能の取付装置242に回転運動を伝える。モー
タ288は、近接スイツチ402によつて検知さ
れる新たな位置に達するまで位置決めホイール3
58を回転し続ける。その新たな位置に達したと
き、ソレノイド406は消勢され、位置決めピン
は、新たなホイール位置に関連したその位置決め
開口379に再び挿入される。
第14及び16図に示すように、溶接室108
は、その雰囲気内の水分含有量をPPMによつて
指示するための水分センサー410を含んでい
る。さらに、シールド管216が溶接室108の
後壁329bにシールドブラケツト414によつ
て取り付けられている。また、溶接室108が第
6図に点線で示すように第2の休止位置に配置さ
れたときに、及びレンズ支持管200がシールド
管216と軸方向に整列して配置されたときに、
レーザ光線178に整列して熱電対列218を取
着するため、メータブラケツト412も後壁32
9b上に配置されている。前述したように、レー
ザ装置102は、精確なレーザエネルギー量をレ
ーザ光線178によつて燃料棒格子16に与える
ことを確実にするために周期的に較正される。さ
らに、第16図に示すように、シールプレート1
56は、溶接室108が前部及び後部位置設定装
置284及び286によつてその第1の溶接位置
に配置されてロツクされたとき、加工片、例えば
格子16に整列して配置される開口426を含ん
でいる。レーザ合焦レンズ装置204が回転可能
の取付装置242に取着された加工片に整列した
とき、Z軸レーザ装置は、第6及び16図に示す
ように、Z軸に沿つて下方にレーザ合焦レンズ装
置204を動かすように作動され、それによつ
て、レーザ合焦レンズ装置204、特にそのレン
ズ202は、加工片上にレーザ光線焦点を合わせ
るように位置決めされる。その位置で、レーザ合
焦レンズ装置204は、開口426まわりに同心
的に配置されたシールドリング420内で軸方向
に整列される。さらに、シールドキヤツプ422
がシールドリング420上に取り付けられてお
り、そして該シールドキヤツプは、レーザ合焦レ
ンズ装置204よりも少し大きな寸法の開口42
4を形成するように内方に延びたフランジを含
み、溶接室108内に向けて放射されたレーザ光
線に操作者がさらされるのを妨げている。
は、その雰囲気内の水分含有量をPPMによつて
指示するための水分センサー410を含んでい
る。さらに、シールド管216が溶接室108の
後壁329bにシールドブラケツト414によつ
て取り付けられている。また、溶接室108が第
6図に点線で示すように第2の休止位置に配置さ
れたときに、及びレンズ支持管200がシールド
管216と軸方向に整列して配置されたときに、
レーザ光線178に整列して熱電対列218を取
着するため、メータブラケツト412も後壁32
9b上に配置されている。前述したように、レー
ザ装置102は、精確なレーザエネルギー量をレ
ーザ光線178によつて燃料棒格子16に与える
ことを確実にするために周期的に較正される。さ
らに、第16図に示すように、シールプレート1
56は、溶接室108が前部及び後部位置設定装
置284及び286によつてその第1の溶接位置
に配置されてロツクされたとき、加工片、例えば
格子16に整列して配置される開口426を含ん
でいる。レーザ合焦レンズ装置204が回転可能
の取付装置242に取着された加工片に整列した
とき、Z軸レーザ装置は、第6及び16図に示す
ように、Z軸に沿つて下方にレーザ合焦レンズ装
置204を動かすように作動され、それによつ
て、レーザ合焦レンズ装置204、特にそのレン
ズ202は、加工片上にレーザ光線焦点を合わせ
るように位置決めされる。その位置で、レーザ合
焦レンズ装置204は、開口426まわりに同心
的に配置されたシールドリング420内で軸方向
に整列される。さらに、シールドキヤツプ422
がシールドリング420上に取り付けられてお
り、そして該シールドキヤツプは、レーザ合焦レ
ンズ装置204よりも少し大きな寸法の開口42
4を形成するように内方に延びたフランジを含
み、溶接室108内に向けて放射されたレーザ光
線に操作者がさらされるのを妨げている。
第17図を参照すると、溶接室108、特にそ
のシールドキヤツプ422に対してZ軸に沿つて
直線的に移動させるために、Z軸レーザ装置22
2に取着されたレーザ合焦レンズ装置204が詳
細に示されている。レーザ合焦レンズ装置204
は、特開昭59−61588号公報に記載されている。
レーザ合焦レンズ装置204は、垂直に配置され
かつレーザ光線178に関して同心に整列したレ
ンズ支持管200を含んでいる。管ベース部43
0は、レンズ装着部材440を着脱自在に受けと
るように、レンズ支持管200の底部に配置さ
れ、かつ該レンズ支持管に結合されている。第1
7図の詳細な図面に示すように、レンズ装着部材
440は、複数のロツクピン432の対応するも
のを受け入れるように配置された複数のらせん溝
434(例えば3個)を有するロツクリング43
6を受け入れるような形状に構成されている。回
転すると、ロツクリング436及びレンズ装着部
材440は管ベース部430にロツクすることが
できる。安全フード438は、焦点を合わせたレ
ーザ光線178を加工片に向けるため円錐形につ
くられたものであり、そしてレンズ装着部材44
0の内部周辺部分にあるねじ切り部に係合するた
めのねじ切り周辺部分を有している。同様に、レ
ンズ202は、レンズ装着部材440の中央開口
内に支持されていて、かつその中に、レンズ装着
部材440にあるねじ切り部に係合するべく周辺
にねじが切られた保持リング442によつて保持
されている。即ち、保持リング442は、レンズ
202を保持するためにレンズ装着部材440に
ねじ込むことができる。
のシールドキヤツプ422に対してZ軸に沿つて
直線的に移動させるために、Z軸レーザ装置22
2に取着されたレーザ合焦レンズ装置204が詳
細に示されている。レーザ合焦レンズ装置204
は、特開昭59−61588号公報に記載されている。
レーザ合焦レンズ装置204は、垂直に配置され
かつレーザ光線178に関して同心に整列したレ
ンズ支持管200を含んでいる。管ベース部43
0は、レンズ装着部材440を着脱自在に受けと
るように、レンズ支持管200の底部に配置さ
れ、かつ該レンズ支持管に結合されている。第1
7図の詳細な図面に示すように、レンズ装着部材
440は、複数のロツクピン432の対応するも
のを受け入れるように配置された複数のらせん溝
434(例えば3個)を有するロツクリング43
6を受け入れるような形状に構成されている。回
転すると、ロツクリング436及びレンズ装着部
材440は管ベース部430にロツクすることが
できる。安全フード438は、焦点を合わせたレ
ーザ光線178を加工片に向けるため円錐形につ
くられたものであり、そしてレンズ装着部材44
0の内部周辺部分にあるねじ切り部に係合するた
めのねじ切り周辺部分を有している。同様に、レ
ンズ202は、レンズ装着部材440の中央開口
内に支持されていて、かつその中に、レンズ装着
部材440にあるねじ切り部に係合するべく周辺
にねじが切られた保持リング442によつて保持
されている。即ち、保持リング442は、レンズ
202を保持するためにレンズ装着部材440に
ねじ込むことができる。
安全フード438は、レンズ装着部材440に
ランプフード446を取り付けるため、開口を通
つてランプフード446内に配置されている。一
対のクオーツハロゲンランプ428は、加工片を
照明するためにランプフード446内に配置され
ていて、Z軸又はレーザ光線178に関する加工
片の整列を行なえるようにしている。ランプ42
8の動作温度は、溶接くずがその上に集まるのを
防いでいる。詳細に後述するように、操作者は、
TVカメラ206の映像を表示するCRT133を
見ることによつてレーザ光線178に関して加工
片を整列し、それによつて、操作者は電子的視準
線を最初の溶接個所に置き、ホーム位置と観測し
た最初の溶接個所との間のオフセツトを決定する
ことができる。次にこのオフセツトは、X−Y位
置決め装置288に印加されるような制御信号に
自動的に組み合わされ、それによつて、溶接部の
各々が、レーザ光線178に関して精確に位置決
めされる。ランプ428は、管取付部201に挿
入される電気的入力ポート449と、管取付部2
01から管ベース部430に延びる導管451と
を経由してレンズフード446に導かれるワイヤ
によつて付勢される。同様に、不活性ガス、例え
ばアルゴンの流れは、安全フード438及びレン
ズ202により形成されたスペース内に、管取付
部201の開口内にねじ込まれたアルゴン入力ポ
ート448から、レンズ装着部材440に延びる
導管450を経て導かれる。レンズ装着部材44
0は、導管450に整列して形成されたアルゴン
噴出口を有し、これにより、アルゴンの流れは安
全フード438内に向かう噴流になり、溶接プロ
セス中に発生する異物又は汚染物は、加工片に合
焦されたレーザ光線178を減衰させないよう
に、効果的に取り除かれるであろう。第17図に
見られるように、アルゴンの流れは、安全フード
438から、シールドリング420及びキヤツプ
422によつて囲まれたスペース内に逃げ、出口
454を経て排出される。
ランプフード446を取り付けるため、開口を通
つてランプフード446内に配置されている。一
対のクオーツハロゲンランプ428は、加工片を
照明するためにランプフード446内に配置され
ていて、Z軸又はレーザ光線178に関する加工
片の整列を行なえるようにしている。ランプ42
8の動作温度は、溶接くずがその上に集まるのを
防いでいる。詳細に後述するように、操作者は、
TVカメラ206の映像を表示するCRT133を
見ることによつてレーザ光線178に関して加工
片を整列し、それによつて、操作者は電子的視準
線を最初の溶接個所に置き、ホーム位置と観測し
た最初の溶接個所との間のオフセツトを決定する
ことができる。次にこのオフセツトは、X−Y位
置決め装置288に印加されるような制御信号に
自動的に組み合わされ、それによつて、溶接部の
各々が、レーザ光線178に関して精確に位置決
めされる。ランプ428は、管取付部201に挿
入される電気的入力ポート449と、管取付部2
01から管ベース部430に延びる導管451と
を経由してレンズフード446に導かれるワイヤ
によつて付勢される。同様に、不活性ガス、例え
ばアルゴンの流れは、安全フード438及びレン
ズ202により形成されたスペース内に、管取付
部201の開口内にねじ込まれたアルゴン入力ポ
ート448から、レンズ装着部材440に延びる
導管450を経て導かれる。レンズ装着部材44
0は、導管450に整列して形成されたアルゴン
噴出口を有し、これにより、アルゴンの流れは安
全フード438内に向かう噴流になり、溶接プロ
セス中に発生する異物又は汚染物は、加工片に合
焦されたレーザ光線178を減衰させないよう
に、効果的に取り除かれるであろう。第17図に
見られるように、アルゴンの流れは、安全フード
438から、シールドリング420及びキヤツプ
422によつて囲まれたスペース内に逃げ、出口
454を経て排出される。
レンズ支持管200、及び特にその管取付部2
01は、Z軸レーザ装置222上に装着装置46
0によつて取り付けられている。ベローズ456
は、第17図に点線で示すようにレーザ光線17
8の光路に沿つて直線状にレーザ合焦レンズ装置
204をZ軸レーザ装置222が動かせるように
しながら、レンズ支持管200の最上部に固定さ
れていて、該レンズ支持管を通るレーザ光線シー
ルドを形成する。この様にして、レンズ202
は、異なる種類の溶接部を形成するために回転自
在の取付装置242を回転させることによつてレ
ーザ光線178に関して位置が変化しうる加工片
上にレーザ光線178の精確な焦点合わせをする
ためにZ軸に沿つて可変に配置させることができ
る。
01は、Z軸レーザ装置222上に装着装置46
0によつて取り付けられている。ベローズ456
は、第17図に点線で示すようにレーザ光線17
8の光路に沿つて直線状にレーザ合焦レンズ装置
204をZ軸レーザ装置222が動かせるように
しながら、レンズ支持管200の最上部に固定さ
れていて、該レンズ支持管を通るレーザ光線シー
ルドを形成する。この様にして、レンズ202
は、異なる種類の溶接部を形成するために回転自
在の取付装置242を回転させることによつてレ
ーザ光線178に関して位置が変化しうる加工片
上にレーザ光線178の精確な焦点合わせをする
ためにZ軸に沿つて可変に配置させることができ
る。
第7及び8図に示すように、伸縮可能のベロー
ズ456は、ベローズアダプタ464によつてレ
ンズ支持管200の最上部に、そして保護ハウジ
ング461に結合されている。Z軸レーザ装置2
22はZ軸テーブル458を含み、その上に、レ
ーザ合焦レンズ装置204がレンズ装着装置46
0によつて取り付けられ、そしてレーザ合焦レン
ズ装置は、第7図に示すようにZ軸駆動モータ4
70によつて選択的に駆動され位置を変える。X
及びY軸駆動モータ294及び296と同様に、
Z軸駆動モータ470はZ軸テーブル458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軸テーブル458は垂直位置に取り付けら
れ、それによつて、一対のばね付勢リール466
と平衡する力をZ軸駆動モータ470に加える。
ばね付勢リール466は、そのまわりに配置され
ると共にねじ468のような適当な固着手段によ
つてZ軸テーブル458に固定されたケーブル4
72によつてそれぞれ結合されているZ軸テーブ
ル458は、本発明の実施例においては、デザイ
ン・コーポーネンツ(Design Components),
Inc.によつて、型式番号SA100で製造されるよう
なテーブル形態をとることができる。Z軸駆動モ
ータ470とZ軸テーブル458の間の結合は、
シヤアウム・マニユフアクチヤリング,Inc.によ
つて、型式名“ヘリーカル”(Heli−Cal)No.
3477−16−8及び5085−8−8で製造された要素
形態を例えばとることができる。Z軸駆動モータ
470は例えばコントロール・システムズ・リサ
ーチ,Inc.によつて、型式番号SM706RHで製造
されるようなDCサーボコントローラーの形態を
とることができる。
ズ456は、ベローズアダプタ464によつてレ
ンズ支持管200の最上部に、そして保護ハウジ
ング461に結合されている。Z軸レーザ装置2
22はZ軸テーブル458を含み、その上に、レ
ーザ合焦レンズ装置204がレンズ装着装置46
0によつて取り付けられ、そしてレーザ合焦レン
ズ装置は、第7図に示すようにZ軸駆動モータ4
70によつて選択的に駆動され位置を変える。X
及びY軸駆動モータ294及び296と同様に、
Z軸駆動モータ470はZ軸テーブル458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軸テーブル458は垂直位置に取り付けら
れ、それによつて、一対のばね付勢リール466
と平衡する力をZ軸駆動モータ470に加える。
ばね付勢リール466は、そのまわりに配置され
ると共にねじ468のような適当な固着手段によ
つてZ軸テーブル458に固定されたケーブル4
72によつてそれぞれ結合されているZ軸テーブ
ル458は、本発明の実施例においては、デザイ
ン・コーポーネンツ(Design Components),
Inc.によつて、型式番号SA100で製造されるよう
なテーブル形態をとることができる。Z軸駆動モ
ータ470とZ軸テーブル458の間の結合は、
シヤアウム・マニユフアクチヤリング,Inc.によ
つて、型式名“ヘリーカル”(Heli−Cal)No.
3477−16−8及び5085−8−8で製造された要素
形態を例えばとることができる。Z軸駆動モータ
470は例えばコントロール・システムズ・リサ
ーチ,Inc.によつて、型式番号SM706RHで製造
されるようなDCサーボコントローラーの形態を
とることができる。
ガス指向装置を構成するアルゴン供給装置47
3が、適当な不活性ガス、例えばアルゴンの流れ
を溶接室108及びレーザ合焦レンズ装置204
に、選択された可変の割合で供給するため第21
図に示されている。内側格子ストラツプ20及び
外側格子ストラツプ22を形成するジルカロイの
ような揮発性材料のレーザ溶接は、ジルカロイの
酸素、窒素及び水に対する高い反応性により不活
性雰囲気中で行なわなければならない。損傷もな
く原子炉の悪環境に耐える所望の高品質の溶接部
を形成するためには、加工片の直接的な溶接領域
のまわりに不活性ガス流を与えても、酸素及び水
対して適切にシールドしないということが溶接テ
ストから分かつた。第21図に示すアルゴン供給
装置473は、特に第17図に示すようなレーザ
合焦レンズ装置204と共に、第14図により完
全に示すような溶接室108を包含している。ア
ルゴン供給装置473はアルゴン供給タンク47
4を備え、該タンクは、アルゴン供給装置473
からアルゴン供給タンク474を分離する流量弁
476に結合されている。この弁476は、アル
ゴン供給装置全体を停止する必要があるときを除
いて、全開に保持される。アルゴンはタンク47
4から弁476を通つて圧力調整器478に流
れ、該調整器が、最大レベル、例えば50psiを越
えないようにアルゴン供給装置における圧力を確
立する。溶接室108a及び108bのそれぞれ
並びにレーザ合焦レンズ装置204へのアルゴン
の流れは、格子16が溶接室内に装荷されている
か、溶接室108がパージされているか、又は溶
接動作中であるかどうかに依存して、複数の異な
る割合で制御するようになつている。例えば、溶
接室108のパージは、比較的大流量の不活性ガ
スを必要とし、かつその時、圧力は最大レベルを
越えるべきではない。このため、逃がし弁482
がマニホルド管480に結合されていて、ガス流
を受けとめ、それを複数の流量コントローラ48
4,486及び488に分配する。流量コントロ
ーラ484,486及び488はそれぞれ、溶接
室108に、回転可能の取付装置242に、そし
てレーザ合焦レンズ装置204に結合されてい
る。特に、制御されたガス流量は、流量コントロ
ーラ484から可撓性ホース490を経てアルゴ
ン入口338に供給され、それによつてアルゴン
は第15図に示すようにマニホルド管336のそ
れぞれに向けられる。同様に、流量コントローラ
486からのガス流は、第15及び18図に示す
ように、可撓性ホース490を通つてアルゴン入
口500に向けられ、それによつて、アルゴン
は、回転可能の取付装置242の出口506を通
つて放出されるように導管512及び514を経
て流される。可撓性ホース490は、溶接室10
8が摺動テーブル262によつてキヤビネツト1
04の内外に動かされるので、その移動を可能に
するため備えられている。ガス流は、流量コント
ローラ488から可撓性ホース490を経てレー
ザ合焦レンズ装置204に、特にアルゴン入口4
48に導かれ、それによつて、アルゴンは導管4
50及び複数の噴出口452を経て、レーザ合焦
レンズ202のすぐ下のスペース内に向けること
ができる。このアルゴン流は、溶接室108内の
レーザ溶接によつて生じた極微小酸化物がレンズ
202を汚染するのを防いでいる。
3が、適当な不活性ガス、例えばアルゴンの流れ
を溶接室108及びレーザ合焦レンズ装置204
に、選択された可変の割合で供給するため第21
図に示されている。内側格子ストラツプ20及び
外側格子ストラツプ22を形成するジルカロイの
ような揮発性材料のレーザ溶接は、ジルカロイの
酸素、窒素及び水に対する高い反応性により不活
性雰囲気中で行なわなければならない。損傷もな
く原子炉の悪環境に耐える所望の高品質の溶接部
を形成するためには、加工片の直接的な溶接領域
のまわりに不活性ガス流を与えても、酸素及び水
対して適切にシールドしないということが溶接テ
ストから分かつた。第21図に示すアルゴン供給
装置473は、特に第17図に示すようなレーザ
合焦レンズ装置204と共に、第14図により完
全に示すような溶接室108を包含している。ア
ルゴン供給装置473はアルゴン供給タンク47
4を備え、該タンクは、アルゴン供給装置473
からアルゴン供給タンク474を分離する流量弁
476に結合されている。この弁476は、アル
ゴン供給装置全体を停止する必要があるときを除
いて、全開に保持される。アルゴンはタンク47
4から弁476を通つて圧力調整器478に流
れ、該調整器が、最大レベル、例えば50psiを越
えないようにアルゴン供給装置における圧力を確
立する。溶接室108a及び108bのそれぞれ
並びにレーザ合焦レンズ装置204へのアルゴン
の流れは、格子16が溶接室内に装荷されている
か、溶接室108がパージされているか、又は溶
接動作中であるかどうかに依存して、複数の異な
る割合で制御するようになつている。例えば、溶
接室108のパージは、比較的大流量の不活性ガ
スを必要とし、かつその時、圧力は最大レベルを
越えるべきではない。このため、逃がし弁482
がマニホルド管480に結合されていて、ガス流
を受けとめ、それを複数の流量コントローラ48
4,486及び488に分配する。流量コントロ
ーラ484,486及び488はそれぞれ、溶接
室108に、回転可能の取付装置242に、そし
てレーザ合焦レンズ装置204に結合されてい
る。特に、制御されたガス流量は、流量コントロ
ーラ484から可撓性ホース490を経てアルゴ
ン入口338に供給され、それによつてアルゴン
は第15図に示すようにマニホルド管336のそ
れぞれに向けられる。同様に、流量コントローラ
486からのガス流は、第15及び18図に示す
ように、可撓性ホース490を通つてアルゴン入
口500に向けられ、それによつて、アルゴン
は、回転可能の取付装置242の出口506を通
つて放出されるように導管512及び514を経
て流される。可撓性ホース490は、溶接室10
8が摺動テーブル262によつてキヤビネツト1
04の内外に動かされるので、その移動を可能に
するため備えられている。ガス流は、流量コント
ローラ488から可撓性ホース490を経てレー
ザ合焦レンズ装置204に、特にアルゴン入口4
48に導かれ、それによつて、アルゴンは導管4
50及び複数の噴出口452を経て、レーザ合焦
レンズ202のすぐ下のスペース内に向けること
ができる。このアルゴン流は、溶接室108内の
レーザ溶接によつて生じた極微小酸化物がレンズ
202を汚染するのを防いでいる。
水分(H2O)センサー410が溶接室108
内に配置され、水分モニター492と結合されて
いる。操作者及びコンピユータ数値制御部
(CNC)126は、パージ及び溶接作業中に溶接
室108内の水分レベルを検査し、もし水分含有
量が、規定レベル、例えば10PPMよりも大きい
ならば、レーザ溶接を止めることができる。さら
に、酸素プローブ496が、溶接室108の上部
フランジ331とシールプレート156の間の周
辺開口を通つて導出されるアルゴンをサンプリン
グするために、シールプレート156内に配置さ
れている。酸素プローブ496の出力はまた、溶
接室108内の空気の窒素含有量の指示を与える
機能も有する。溶接室108内の雰囲気の監視
は、溶接室108がその第1の溶接位置に配置さ
れるときに始める。各酸素プローブ又はモニター
496は、較正ガス入口を含み、そのため酸素プ
ローブ496への直接のガス流がある。酸素プロ
ーブ496の出力は酸素分析装置494に結合さ
れ、該分析装置の出力は、モニター計498にお
いてPPMで表示することができる。CNC126
は、後述のようにプログラムして、酸素レベルが
プログラム値、例えば7PPM以下まで、一連の溶
接が開始されないようにすることができる。溶接
中、酸素のサンプリングは、溶接くずによる酸素
プローブ496の汚染を防ぐために自動的に停止
される。
内に配置され、水分モニター492と結合されて
いる。操作者及びコンピユータ数値制御部
(CNC)126は、パージ及び溶接作業中に溶接
室108内の水分レベルを検査し、もし水分含有
量が、規定レベル、例えば10PPMよりも大きい
ならば、レーザ溶接を止めることができる。さら
に、酸素プローブ496が、溶接室108の上部
フランジ331とシールプレート156の間の周
辺開口を通つて導出されるアルゴンをサンプリン
グするために、シールプレート156内に配置さ
れている。酸素プローブ496の出力はまた、溶
接室108内の空気の窒素含有量の指示を与える
機能も有する。溶接室108内の雰囲気の監視
は、溶接室108がその第1の溶接位置に配置さ
れるときに始める。各酸素プローブ又はモニター
496は、較正ガス入口を含み、そのため酸素プ
ローブ496への直接のガス流がある。酸素プロ
ーブ496の出力は酸素分析装置494に結合さ
れ、該分析装置の出力は、モニター計498にお
いてPPMで表示することができる。CNC126
は、後述のようにプログラムして、酸素レベルが
プログラム値、例えば7PPM以下まで、一連の溶
接が開始されないようにすることができる。溶接
中、酸素のサンプリングは、溶接くずによる酸素
プローブ496の汚染を防ぐために自動的に停止
される。
アルゴン供給装置473は、実質上一定の流量
で、不活性ガス、例えばアルゴンの流れを、溶接
室108内に供給して、その中の雰囲気を実質上
純粋に、すなわち、前述したような酸素及び水汚
染の限界以下に維持する。流量は、レーザ溶接装
置100、特にその溶接室108がその装荷及び
取おろしサイクルにあるか、パージサイクルにあ
るか、又は溶接サイクルにあるかに依存してい
る。後述のように、溶接室108と関連した
CNC126は直接、コントローラ484,48
6及び488の流量を、複数の流量のどれか一つ
に制御する。特に、各流量コントローラに対して
4つのポテンシヨメータがある。CNC126は
選択されたポテンシヨメータを作動して、装荷及
び取おろし、パージ、及び溶接サイクルのそれぞ
れに必要なガス流量を供給する。プログラム流量
を変えるには、CNC126がポテンシヨメータ
をアドレスし、その後操作者が希望の流量を供給
するように該ポテンシヨメータを調整することが
できる。この流量は、コントローラの適当なデイ
ジタルデイスプレイ上に現われるであろう。流量
コントローラは標準のリツトル/分(SLPM)で
較正されている。
で、不活性ガス、例えばアルゴンの流れを、溶接
室108内に供給して、その中の雰囲気を実質上
純粋に、すなわち、前述したような酸素及び水汚
染の限界以下に維持する。流量は、レーザ溶接装
置100、特にその溶接室108がその装荷及び
取おろしサイクルにあるか、パージサイクルにあ
るか、又は溶接サイクルにあるかに依存してい
る。後述のように、溶接室108と関連した
CNC126は直接、コントローラ484,48
6及び488の流量を、複数の流量のどれか一つ
に制御する。特に、各流量コントローラに対して
4つのポテンシヨメータがある。CNC126は
選択されたポテンシヨメータを作動して、装荷及
び取おろし、パージ、及び溶接サイクルのそれぞ
れに必要なガス流量を供給する。プログラム流量
を変えるには、CNC126がポテンシヨメータ
をアドレスし、その後操作者が希望の流量を供給
するように該ポテンシヨメータを調整することが
できる。この流量は、コントローラの適当なデイ
ジタルデイスプレイ上に現われるであろう。流量
コントローラは標準のリツトル/分(SLPM)で
較正されている。
格子16を装荷し及び取おろすために溶接室1
08を開くとき、溶接室108は、シールプレー
ト156をドアのように開に揺動させるよりもむ
しろ、シールプレート156に関して摺動テーブ
ル262上で摺動するべきである。この摺動技術
は、空気/アルゴンの乱れを軽減し、かつ溶接室
108内のアルゴンと空気を混合する傾向のある
空気流を可及的に少なくする。装荷/取おろしサ
イクル中、アルゴン流は、アルゴン雰囲気をでき
るだけ純粋に、典形的には、毎時2.75m3
(30CFE)のオーダーに維持するように少量に設
定される。装荷/取おろしサイクル中の大流量
は、溶接室108内に空気を引き込む乱流を生じ
させるであろう。格子16の装荷/取おろしは、
特開昭59−56995号公報に記載されたような機械
的把持装置によつて行なわれる。もしこのような
把持装置を使用しなければ、操作者は彼の手で溶
接室108に対し作業しなければならないので、
空気/アルゴンの混合が増え、望ましくない余分
の水分がアルゴン雰囲気に入る。
08を開くとき、溶接室108は、シールプレー
ト156をドアのように開に揺動させるよりもむ
しろ、シールプレート156に関して摺動テーブ
ル262上で摺動するべきである。この摺動技術
は、空気/アルゴンの乱れを軽減し、かつ溶接室
108内のアルゴンと空気を混合する傾向のある
空気流を可及的に少なくする。装荷/取おろしサ
イクル中、アルゴン流は、アルゴン雰囲気をでき
るだけ純粋に、典形的には、毎時2.75m3
(30CFE)のオーダーに維持するように少量に設
定される。装荷/取おろしサイクル中の大流量
は、溶接室108内に空気を引き込む乱流を生じ
させるであろう。格子16の装荷/取おろしは、
特開昭59−56995号公報に記載されたような機械
的把持装置によつて行なわれる。もしこのような
把持装置を使用しなければ、操作者は彼の手で溶
接室108に対し作業しなければならないので、
空気/アルゴンの混合が増え、望ましくない余分
の水分がアルゴン雰囲気に入る。
溶接サイクルの直前、及び溶接室108がその
第1の溶接位置に、すなわちシールプレート15
6の直下に戻つた後、流量コントローラ484及
び486は、毎時36.7m3(400CFH)のオーダー
の不活性ガスの比較的大流量を得るためにそれら
のCNC126によつて制御され、それによつて、
第16図に示すように35.56×40.64×40.64cm(14
×16×16インチ)の略々正方形の寸法を有する溶
接室108は、酸素レベルを約1分で10PPM以
下に下げるようにパージされる。
第1の溶接位置に、すなわちシールプレート15
6の直下に戻つた後、流量コントローラ484及
び486は、毎時36.7m3(400CFH)のオーダー
の不活性ガスの比較的大流量を得るためにそれら
のCNC126によつて制御され、それによつて、
第16図に示すように35.56×40.64×40.64cm(14
×16×16インチ)の略々正方形の寸法を有する溶
接室108は、酸素レベルを約1分で10PPM以
下に下げるようにパージされる。
パージサイクルが完了した後、レーザ溶接装置
100、特にそのCNC126はレーザ溶接サイ
クルの開始準備をする。このサイクルの間、流量
コントローラ484及び486によつて制御され
るようなかなり少ないガス流量速が溶接室108
内に導入されている。また、酸素プローブ496
のための溶接ガスサンプリングポンプは、溶接く
ずによる汚染を防ぐために自動的に停止される。
毎時2.75m3のオーダーの比較的に少ない流量が、
溶接室雰囲気を前述した純度レベル以下に維持す
るために十分であることがわかつた。第14及び
15図に示すように、アルゴンガスは、マニホル
ド管336によつて導かれ、デイフユーザ板33
0を通つて流れて、空気を溶接室108外に“浮
動”させるガス層流を発生させる。高濃度のアル
ゴン及び実質上一定のその流量は、溶接室108
から効果的に空気を排除する。デイフユーザ板3
30は、略々60%の板密度及び3.175mmの厚さの
焼結ステンレス鋼フアイバから造られる。さら
に、デイフユーザ板330は、できるだけ非拡散
支持構造を少なくして、溶接室108の底部断面
全体を実質上カバーする。拡散面積が溶接室10
8の断面積に関して減少すると、空気について溶
接室108をパージするために必要な時間及びア
ルゴン量は増加するので、格子16の高速で、高
生産しなければならないとき、これは重要な考慮
事項である。さらに、デイフユーザ板330は、
流入アルゴンがデイフユーザ板330を通つて拡
散させられ、単にデイフユーザ板330をバイパ
スして、壁327及び329に沿つて沿つて上に
流れないように、溶接室の側面に適切にシールさ
れなければならない。固定ストリツプ334がデ
イフユーザ板330の上部周面まわりに配置され
ていて、デイフユーザ板330をそらせる傾向の
ある大ガス流量のもとでも、それがそらされるの
を防いでいる。対のマニホルド管336の形態を
した多数のガス入口は、溶接室108内へのガス
分配を改善する。
100、特にそのCNC126はレーザ溶接サイ
クルの開始準備をする。このサイクルの間、流量
コントローラ484及び486によつて制御され
るようなかなり少ないガス流量速が溶接室108
内に導入されている。また、酸素プローブ496
のための溶接ガスサンプリングポンプは、溶接く
ずによる汚染を防ぐために自動的に停止される。
毎時2.75m3のオーダーの比較的に少ない流量が、
溶接室雰囲気を前述した純度レベル以下に維持す
るために十分であることがわかつた。第14及び
15図に示すように、アルゴンガスは、マニホル
ド管336によつて導かれ、デイフユーザ板33
0を通つて流れて、空気を溶接室108外に“浮
動”させるガス層流を発生させる。高濃度のアル
ゴン及び実質上一定のその流量は、溶接室108
から効果的に空気を排除する。デイフユーザ板3
30は、略々60%の板密度及び3.175mmの厚さの
焼結ステンレス鋼フアイバから造られる。さら
に、デイフユーザ板330は、できるだけ非拡散
支持構造を少なくして、溶接室108の底部断面
全体を実質上カバーする。拡散面積が溶接室10
8の断面積に関して減少すると、空気について溶
接室108をパージするために必要な時間及びア
ルゴン量は増加するので、格子16の高速で、高
生産しなければならないとき、これは重要な考慮
事項である。さらに、デイフユーザ板330は、
流入アルゴンがデイフユーザ板330を通つて拡
散させられ、単にデイフユーザ板330をバイパ
スして、壁327及び329に沿つて沿つて上に
流れないように、溶接室の側面に適切にシールさ
れなければならない。固定ストリツプ334がデ
イフユーザ板330の上部周面まわりに配置され
ていて、デイフユーザ板330をそらせる傾向の
ある大ガス流量のもとでも、それがそらされるの
を防いでいる。対のマニホルド管336の形態を
した多数のガス入口は、溶接室108内へのガス
分配を改善する。
同様にして、第17図に示すレーザ合焦レンズ
装置204は、キヤツプ422に関してぴつたり
シールする必要はない。その間の隙間は、大流量
のアルゴンが空気について溶接室108をパージ
するために使用されるとき、溶接室108から出
るアルゴンガスのための開口を形成する。全ての
ガスは互いに拡散し合うので、一定のガス流は、
純粋雰囲気を維持するために溶接及びパージサイ
クル中に特に必要である。小さな隙間は好ましく
は、キヤツプ422とレーザ合焦レンズ装置20
4の間と共に、溶接室108とシールプレート1
56の間で必要であるけれども、溶接室108の
残りは、漏洩があつてはならない。アルゴンは空
気より重く、そして溶接室108内の漏洩個所か
ら流出する傾向があるけれども、空気もまた、同
じ穴を通つて溶接室108内に吸引され、従つて
溶接室108の雰囲気を汚染することがある。
装置204は、キヤツプ422に関してぴつたり
シールする必要はない。その間の隙間は、大流量
のアルゴンが空気について溶接室108をパージ
するために使用されるとき、溶接室108から出
るアルゴンガスのための開口を形成する。全ての
ガスは互いに拡散し合うので、一定のガス流は、
純粋雰囲気を維持するために溶接及びパージサイ
クル中に特に必要である。小さな隙間は好ましく
は、キヤツプ422とレーザ合焦レンズ装置20
4の間と共に、溶接室108とシールプレート1
56の間で必要であるけれども、溶接室108の
残りは、漏洩があつてはならない。アルゴンは空
気より重く、そして溶接室108内の漏洩個所か
ら流出する傾向があるけれども、空気もまた、同
じ穴を通つて溶接室108内に吸引され、従つて
溶接室108の雰囲気を汚染することがある。
第22A,第22B図には、コンピユータ数値
制御装置、特に左側のコンピユータ数値制御部1
26a(CNC)と、第22B図に単一のブロツク
により示した別のコンピユータ数値制御部126
b(CNC)へのその接続が、機能的なブロツク線
図により示されている。尚、別のコンピユータ数
値制御部126bは、第22A,22B図に示す
ように、コンピユータ数値制御部126aと同一
の要素から成立つている。コンピユータ数値制御
部126aは、中央処理記憶装置(CPU)56
0を備えている。本発明の図示した実施例によれ
ば、コンピユータ数値制御部126、特にその中
央処理記憶装置560は、本出願人が型式番号
2560号の下に製造しているコンピユータと同じも
のとしてよい。中央処理記憶装置560は、64K
のコアメモリを有し、その装置形態及びプログラ
ミングについて機械加工制御に特に適合してい
る。尚、標準型の2560号CNCは、全システムの
動作を監視するための監視プログラムとしての性
質の動作をする、ここに主タスクループシステム
又はオペレーテイングプログラムと称される基本
監視ソフトウエアを含んでいる。2560号CNCに
おいて確立されたデータ構造において、コード組
即ちS,T及びMコードは、2560号CNCを容易
に適合させ得る特別のオペレーシヨンないしは個
別化オペレーシヨンを行うために用いられる。特
にここにアプリケーシヨンサブルーチンと称され
るサブルーチンを呼出し又は要求するM,S,T
の各コードによつて、パートプログラムがプログ
ラミングされ、そのプログラムによつて、アルゴ
ンの流量及び特別の或る溶接モードの選択の制御
を含む選択された機能が実行される。パートプロ
グラムは、被加工片にX軸駆動モータ294とY
軸駆動モータ296によつて、またレーザ合焦レ
ンズ装置204にZ軸駆動モータ570によつて
それぞれ与えられる運動を制御するX,Y及びZ
の各コードによつてもプログラミングされてい
る。特にX,Yの各コードは、燃料棒格子16で
ある被加工片を溶接ステツプの間において移動さ
せる移動量及び目標を指定する。同様にZコード
は、レーザ合焦レンズ装置204に与えるべき移
動量を制御し、それによつてレーザ光線178を
燃料棒格子16上に合焦させる。特にZコードは
切欠き溶接部40の形成に必要である。この場
合、回動自在な取付装置又はジグ242は、レー
ザ光線178と直角になるその通常の表面から離
れるように回動するので、レーザ合焦レンズ装置
204の再合焦が必要になるものである。更に中
央処理記憶装置560のメモリは、パートプログ
ラム記憶領域と呼ばれる特別の記憶領域を有し、
この記憶領域は、オペレーテイングシステムプロ
グラムによつて実行されるようにパートプログラ
ムを格納するために用いられる。パートプログラ
ムは後述するように、制御された不活性ガスの雰
囲気中においての溶接プロセスの各ステツプを基
本的に指定し、より特定的には、M,S,Tの各
コードによりプログラミングされることにより、
溶接モードとアルゴン流量とが有効に制御され
る。パートプログラム記憶領域は、第24A,2
4B図について後述するパートプログラムを格納
しており、第25A〜25R図にはアプリケーシ
ヨンルーチンが記載されている。パートプログラ
ムはインターフエース590を経て磁気テープ駆
動装置586により中央処理記憶装置560に入
力される。本発明の一実施例によれば、磁気テー
プ駆動装置586は、カンテツクス社により型式
番号220号の下に製造されている駆動装置とする
ことができる。別の方法として、パートプログラ
ムを紙テープ上に記憶させ、紙テープリーダー5
84によりマイクロプロセツサーのインターフエ
ース588を介し入力してもよい。紙テープリー
ダー584は一例としてデシテツクス社製のリー
ダーとすることができる。マイクロプロセツサー
のインターフエース588はデータメツセージを
陰極線管133(CRT)上にデイスプレイする
ことも可能にする。また操作者がインターフエー
ス588を介し文字・数字けん盤131上におい
て中央処理記憶装置560のメモリに種々のデー
タを入力することもできる。文字・数字けん盤1
31及びCRT133は第4図に示すようにコン
ピユータハウジング129a及び129bに設け
る。
制御装置、特に左側のコンピユータ数値制御部1
26a(CNC)と、第22B図に単一のブロツク
により示した別のコンピユータ数値制御部126
b(CNC)へのその接続が、機能的なブロツク線
図により示されている。尚、別のコンピユータ数
値制御部126bは、第22A,22B図に示す
ように、コンピユータ数値制御部126aと同一
の要素から成立つている。コンピユータ数値制御
部126aは、中央処理記憶装置(CPU)56
0を備えている。本発明の図示した実施例によれ
ば、コンピユータ数値制御部126、特にその中
央処理記憶装置560は、本出願人が型式番号
2560号の下に製造しているコンピユータと同じも
のとしてよい。中央処理記憶装置560は、64K
のコアメモリを有し、その装置形態及びプログラ
ミングについて機械加工制御に特に適合してい
る。尚、標準型の2560号CNCは、全システムの
動作を監視するための監視プログラムとしての性
質の動作をする、ここに主タスクループシステム
又はオペレーテイングプログラムと称される基本
監視ソフトウエアを含んでいる。2560号CNCに
おいて確立されたデータ構造において、コード組
即ちS,T及びMコードは、2560号CNCを容易
に適合させ得る特別のオペレーシヨンないしは個
別化オペレーシヨンを行うために用いられる。特
にここにアプリケーシヨンサブルーチンと称され
るサブルーチンを呼出し又は要求するM,S,T
の各コードによつて、パートプログラムがプログ
ラミングされ、そのプログラムによつて、アルゴ
ンの流量及び特別の或る溶接モードの選択の制御
を含む選択された機能が実行される。パートプロ
グラムは、被加工片にX軸駆動モータ294とY
軸駆動モータ296によつて、またレーザ合焦レ
ンズ装置204にZ軸駆動モータ570によつて
それぞれ与えられる運動を制御するX,Y及びZ
の各コードによつてもプログラミングされてい
る。特にX,Yの各コードは、燃料棒格子16で
ある被加工片を溶接ステツプの間において移動さ
せる移動量及び目標を指定する。同様にZコード
は、レーザ合焦レンズ装置204に与えるべき移
動量を制御し、それによつてレーザ光線178を
燃料棒格子16上に合焦させる。特にZコードは
切欠き溶接部40の形成に必要である。この場
合、回動自在な取付装置又はジグ242は、レー
ザ光線178と直角になるその通常の表面から離
れるように回動するので、レーザ合焦レンズ装置
204の再合焦が必要になるものである。更に中
央処理記憶装置560のメモリは、パートプログ
ラム記憶領域と呼ばれる特別の記憶領域を有し、
この記憶領域は、オペレーテイングシステムプロ
グラムによつて実行されるようにパートプログラ
ムを格納するために用いられる。パートプログラ
ムは後述するように、制御された不活性ガスの雰
囲気中においての溶接プロセスの各ステツプを基
本的に指定し、より特定的には、M,S,Tの各
コードによりプログラミングされることにより、
溶接モードとアルゴン流量とが有効に制御され
る。パートプログラム記憶領域は、第24A,2
4B図について後述するパートプログラムを格納
しており、第25A〜25R図にはアプリケーシ
ヨンルーチンが記載されている。パートプログラ
ムはインターフエース590を経て磁気テープ駆
動装置586により中央処理記憶装置560に入
力される。本発明の一実施例によれば、磁気テー
プ駆動装置586は、カンテツクス社により型式
番号220号の下に製造されている駆動装置とする
ことができる。別の方法として、パートプログラ
ムを紙テープ上に記憶させ、紙テープリーダー5
84によりマイクロプロセツサーのインターフエ
ース588を介し入力してもよい。紙テープリー
ダー584は一例としてデシテツクス社製のリー
ダーとすることができる。マイクロプロセツサー
のインターフエース588はデータメツセージを
陰極線管133(CRT)上にデイスプレイする
ことも可能にする。また操作者がインターフエー
ス588を介し文字・数字けん盤131上におい
て中央処理記憶装置560のメモリに種々のデー
タを入力することもできる。文字・数字けん盤1
31及びCRT133は第4図に示すようにコン
ピユータハウジング129a及び129bに設け
る。
中央処理記憶装置560は、第22A,22B
図に示すように、X軸駆動モータ294、Y軸駆
動モータ296及びZ軸駆動モータ470にそれ
ぞれ組合された閉ループ軸駆動・制御盤566,
568,570に組合されている。尚、各々の駆
動モータ294,296,470は、その回転速
度及び走行距離を表示することにより、対応する
X,Y,Zの各テーブル290,292,458
の運動の非常に正確な制御を与えるように、タコ
メーター及びリゾルバーに組合されている。また
制御盤566から導出された制御出力信号は、サ
ーボ増幅器567に供給され、モータ速度を表わ
す信号と比較され、Y軸駆動モータ294を作動
させる出力信号を送出する。モータ294,29
6,470は、概略的に図示したように、対応す
るX,Y,Zの各テーブル290,292,45
8を駆動するための親ねじ295,297,47
1に組合されている。1組のリミツトスイツチ5
72,372a〜572cは、親ねじ295の位
置従つてその位置決めテーブル290の位置を検
出して入出力インターフエース562を介し中央
処理記憶装置560に信号を送出するように、親
ねじ295に組合されている。特にリミツトスイ
ツチ572a,572cは、X軸位置決めテーブ
ル290がその最前方及び最後方の極限行程位置
にあることを示す出力信号を送出し、リミツトス
イツチ572bは、X軸位置決めテーブル290
がレーザ光線178に関する基準位置になる位置
即ちホーム位置にあることを指示する。同様の1
組のリミツトスイツチ576,576a〜576
cは、Z軸駆動テーブル458を駆動する親ねじ
471に組合されている。1組のリミツトスイツ
チ574a,574b,574cは、Y軸テーブ
ル292を駆動する親ねじ297に組合されてお
り、第4のリミツトスイツチ574dは、Y軸位
置決めテーブル292がそのセンター位置即ち溶
接室108をそのキヤビネツトから取外し得る位
置におかれた時を検出するために親ねじ297に
組合されている。
図に示すように、X軸駆動モータ294、Y軸駆
動モータ296及びZ軸駆動モータ470にそれ
ぞれ組合された閉ループ軸駆動・制御盤566,
568,570に組合されている。尚、各々の駆
動モータ294,296,470は、その回転速
度及び走行距離を表示することにより、対応する
X,Y,Zの各テーブル290,292,458
の運動の非常に正確な制御を与えるように、タコ
メーター及びリゾルバーに組合されている。また
制御盤566から導出された制御出力信号は、サ
ーボ増幅器567に供給され、モータ速度を表わ
す信号と比較され、Y軸駆動モータ294を作動
させる出力信号を送出する。モータ294,29
6,470は、概略的に図示したように、対応す
るX,Y,Zの各テーブル290,292,45
8を駆動するための親ねじ295,297,47
1に組合されている。1組のリミツトスイツチ5
72,372a〜572cは、親ねじ295の位
置従つてその位置決めテーブル290の位置を検
出して入出力インターフエース562を介し中央
処理記憶装置560に信号を送出するように、親
ねじ295に組合されている。特にリミツトスイ
ツチ572a,572cは、X軸位置決めテーブ
ル290がその最前方及び最後方の極限行程位置
にあることを示す出力信号を送出し、リミツトス
イツチ572bは、X軸位置決めテーブル290
がレーザ光線178に関する基準位置になる位置
即ちホーム位置にあることを指示する。同様の1
組のリミツトスイツチ576,576a〜576
cは、Z軸駆動テーブル458を駆動する親ねじ
471に組合されている。1組のリミツトスイツ
チ574a,574b,574cは、Y軸テーブ
ル292を駆動する親ねじ297に組合されてお
り、第4のリミツトスイツチ574dは、Y軸位
置決めテーブル292がそのセンター位置即ち溶
接室108をそのキヤビネツトから取外し得る位
置におかれた時を検出するために親ねじ297に
組合されている。
第22A図と第22B図に示すように、1組の
周辺装置が、インターフエース562,564を
光学的に遮断することにより、中央処理記憶装置
560により制御され、これに組合されている。
特に別のコンピユータ数値制御部126bは、数
値制御部リンク558及びインターフエース56
2を介して中央処理記憶装置560と1組の初期
接続手順信号を交換し、それにより各々の数値制
御部126a,126bは時分割形態で光線切換
用のミラー172の制御を要求し取得する。特開
昭59−156595号公報に記載されているように、数
値制御部126a,126bは、レーザ光線17
8をその溶接室108中に向けるように光線切換
用のミラー172の制御を要求し、後にその制御
を行うことができる。数値制御部126aは使用
後にレーザリリース信号を発生し、別の数値制御
部126bはこの信号によりそれ自身が使用する
べくレーザを要求し且つ後にそれをロツクする。
周辺装置が、インターフエース562,564を
光学的に遮断することにより、中央処理記憶装置
560により制御され、これに組合されている。
特に別のコンピユータ数値制御部126bは、数
値制御部リンク558及びインターフエース56
2を介して中央処理記憶装置560と1組の初期
接続手順信号を交換し、それにより各々の数値制
御部126a,126bは時分割形態で光線切換
用のミラー172の制御を要求し取得する。特開
昭59−156595号公報に記載されているように、数
値制御部126a,126bは、レーザ光線17
8をその溶接室108中に向けるように光線切換
用のミラー172の制御を要求し、後にその制御
を行うことができる。数値制御部126aは使用
後にレーザリリース信号を発生し、別の数値制御
部126bはこの信号によりそれ自身が使用する
べくレーザを要求し且つ後にそれをロツクする。
本発明の一実施例によれば、レーザ装置102
は、レイセオン社が型式番号SS500の下に製造し
ているレーザ装置としてもよく、第4図に示すレ
ーザ電源120と、インターフエース562によ
り中央処理記憶装置560に結合されたレーザ制
御装置592とを備えている。レーザ制御装置5
92は、第22B図に示すように、レーザ溶接機
デイスプレイパネル132に結合されている。レ
ーザ溶接機デイスプレイパネル132は、第4図
に示されるように、レーザ電源120に取り付け
られ、かつ第23A図にも詳細に示されている。
レーザ溶接機デイスプレイパネル132は、ラン
プ列及び押しボタン列を含み、これらによつて、
レーザ装置102及びその制御装置592の状態
を制御しかつ表示する。レーザロツド170を励
起してレーザ光線177を発射する前に、レーザ
トリガーをオンにして作動可能化すなわちイネイ
ブルしなければならない。照明押しボタン600
は、レーザ電源120がその準備モードにあると
いう条件で、レーザ電源120からパルス形成回
路に高電圧を印加するように作動する。レーザ電
源が高電圧を供給するとき、“レーザ高電圧オン”
押しボタン600は照明される。“シヤツター開”
ランプ602は、ダンプシヤツター190がその
開位置にありかつBRH安全シヤツター212が
その開位置にあるとき照明され、それによつて、
レーザ光線177は溶接室108の1つに向けら
れ、そしてTVカメラ206は燃料棒格子16の
映像を見ることが可能になる。“レーザ励起”ラ
ンプ604は、レーザロツド170がレーザ発射
動作をするとき、すなわち、その励起ランプ18
6がトリガーされ、共振器もしくは共振空間内の
シヤツター188は開かれ、そしてそのCNC1
26はレーザ102の制御を得たとき、照明され
る光線切換えミラー172が右側溶接室108a
内にレーザ光線を向ける位置に配置されたとき
“ビーム・スイツチ・イン”位置ランプ608が
照明されるのに対して、光線切換えミラー172
がその別の位置にあり、それによつて、レーザ光
線177が他方の左側溶接室108b内に向けら
れるとき、“ビーム・スイツチ・アウト”位置ラ
ンプ612が照明される。“ガス・オン”ランプ
610は、特別のアルゴンガス流量がそのCNC
126によつて選択されたとき照明される。“ホ
ーム・ミラー”押しボタン614は、そのホーム
位置すなわち基準位置に光線切換えミラー172
を向けるように押される。“トリガー・オン”ラ
ンプ616は、レーザ高電圧がオンにされたとい
う条件で、レーザランプトリガー回路を作動可能
にするように押される。“レーザ高電圧オフ”押
しボタン618は、レーザ電源120から高電圧
出力を除くために押される。メーター498及び
492は、溶接室108の酸素含有量及び水含有
量を連続的に表示するデイジタルメーターであ
る。
は、レイセオン社が型式番号SS500の下に製造し
ているレーザ装置としてもよく、第4図に示すレ
ーザ電源120と、インターフエース562によ
り中央処理記憶装置560に結合されたレーザ制
御装置592とを備えている。レーザ制御装置5
92は、第22B図に示すように、レーザ溶接機
デイスプレイパネル132に結合されている。レ
ーザ溶接機デイスプレイパネル132は、第4図
に示されるように、レーザ電源120に取り付け
られ、かつ第23A図にも詳細に示されている。
レーザ溶接機デイスプレイパネル132は、ラン
プ列及び押しボタン列を含み、これらによつて、
レーザ装置102及びその制御装置592の状態
を制御しかつ表示する。レーザロツド170を励
起してレーザ光線177を発射する前に、レーザ
トリガーをオンにして作動可能化すなわちイネイ
ブルしなければならない。照明押しボタン600
は、レーザ電源120がその準備モードにあると
いう条件で、レーザ電源120からパルス形成回
路に高電圧を印加するように作動する。レーザ電
源が高電圧を供給するとき、“レーザ高電圧オン”
押しボタン600は照明される。“シヤツター開”
ランプ602は、ダンプシヤツター190がその
開位置にありかつBRH安全シヤツター212が
その開位置にあるとき照明され、それによつて、
レーザ光線177は溶接室108の1つに向けら
れ、そしてTVカメラ206は燃料棒格子16の
映像を見ることが可能になる。“レーザ励起”ラ
ンプ604は、レーザロツド170がレーザ発射
動作をするとき、すなわち、その励起ランプ18
6がトリガーされ、共振器もしくは共振空間内の
シヤツター188は開かれ、そしてそのCNC1
26はレーザ102の制御を得たとき、照明され
る光線切換えミラー172が右側溶接室108a
内にレーザ光線を向ける位置に配置されたとき
“ビーム・スイツチ・イン”位置ランプ608が
照明されるのに対して、光線切換えミラー172
がその別の位置にあり、それによつて、レーザ光
線177が他方の左側溶接室108b内に向けら
れるとき、“ビーム・スイツチ・アウト”位置ラ
ンプ612が照明される。“ガス・オン”ランプ
610は、特別のアルゴンガス流量がそのCNC
126によつて選択されたとき照明される。“ホ
ーム・ミラー”押しボタン614は、そのホーム
位置すなわち基準位置に光線切換えミラー172
を向けるように押される。“トリガー・オン”ラ
ンプ616は、レーザ高電圧がオンにされたとい
う条件で、レーザランプトリガー回路を作動可能
にするように押される。“レーザ高電圧オフ”押
しボタン618は、レーザ電源120から高電圧
出力を除くために押される。メーター498及び
492は、溶接室108の酸素含有量及び水含有
量を連続的に表示するデイジタルメーターであ
る。
中央制御記憶装置560は、第22A,22B
図に示すように、光学的に遮断されたインターフ
エース562を介して制御信号を供給し、レーザ
制御装置592を作動させる。特にインターフエ
ース出力信号は、レーザ制御装置592に供給さ
れてレーザ電源の高電圧出力をオンオフさせ、レ
ーザランプのトリガーを可能化し、共振空間内の
シヤツター188及び安全シヤツター212を開
放位置とし、溶接プロセスを開始させ、M51〜
M54コードのうちの1つに依存して特別のレーザ
溶接モードを選択し、Tコードから導出されたパ
ルス周波数(繰返し速さ:REP RATE)を設定
し、Sコードから導出された出力レベルを設定
し、パルス幅を設定し、光線切換用の可動ミラー
172を位置決めする。光学的に遮断されたイン
ターフエース562を介して中央処理記憶装置5
60に供給されるべき、レーザ状態並びに溶接部
の完成を表わす信号がレーザ制御装置592によ
つて発生する。緊急時には緊急停止信号の発生に
よつてレーザ装置102の作動特にレーザ制御装
置592の作動を停止させることができる。
図に示すように、光学的に遮断されたインターフ
エース562を介して制御信号を供給し、レーザ
制御装置592を作動させる。特にインターフエ
ース出力信号は、レーザ制御装置592に供給さ
れてレーザ電源の高電圧出力をオンオフさせ、レ
ーザランプのトリガーを可能化し、共振空間内の
シヤツター188及び安全シヤツター212を開
放位置とし、溶接プロセスを開始させ、M51〜
M54コードのうちの1つに依存して特別のレーザ
溶接モードを選択し、Tコードから導出されたパ
ルス周波数(繰返し速さ:REP RATE)を設定
し、Sコードから導出された出力レベルを設定
し、パルス幅を設定し、光線切換用の可動ミラー
172を位置決めする。光学的に遮断されたイン
ターフエース562を介して中央処理記憶装置5
60に供給されるべき、レーザ状態並びに溶接部
の完成を表わす信号がレーザ制御装置592によ
つて発生する。緊急時には緊急停止信号の発生に
よつてレーザ装置102の作動特にレーザ制御装
置592の作動を停止させることができる。
さらに、第7図に示すようにドア開閉機構23
4を制御して、キヤビネツト104のドア114
を開閉するために、CPU560によつて信号が
発生し、これが、光学的に遮断したインターフエ
ース562によつて伝達される。溶接室108を
ロツクし、かつアンロツクするために信号が印加
され、該信号は特に、第9図に示すように、前部
及び後部位置設定装置284及び286のそれぞ
れに印加される。リミツトスイツチ組572,5
74,576から得られる出力信号は、インター
フエース562に印加される。信号はまたレーザ
水冷装置620に印加される。レーザフラツシユ
又は励起ランプ186、ミラー182及び184
によつて画定される共振空間は、所望の圧力及び
流量の清浄、純粋、且つ温度調整された水を供給
する閉ループ水冷装置によつて冷却される。図示
されていないけれども、レーザ水冷装置は、ポン
プ、水−水熱交換器、リゾルバ、純水装置、フイ
ルター、及び温度調整器を含むことが当業者には
良く理解できよう。レーザロツク170及び光線
吸収器194からの熱は、水に放散され、この装
置から除外される。さらに、制御信号は、レーザ
合焦レンズ装置204のランプ428に印加され
て、燃料棒格子16を照明し、それによつて、X
−Y位置決め装置288は、X又はY軸のいずれ
かに沿つて調整され、燃料棒格子16の出発点を
レーザ光線178に関して整列させることができ
る。
4を制御して、キヤビネツト104のドア114
を開閉するために、CPU560によつて信号が
発生し、これが、光学的に遮断したインターフエ
ース562によつて伝達される。溶接室108を
ロツクし、かつアンロツクするために信号が印加
され、該信号は特に、第9図に示すように、前部
及び後部位置設定装置284及び286のそれぞ
れに印加される。リミツトスイツチ組572,5
74,576から得られる出力信号は、インター
フエース562に印加される。信号はまたレーザ
水冷装置620に印加される。レーザフラツシユ
又は励起ランプ186、ミラー182及び184
によつて画定される共振空間は、所望の圧力及び
流量の清浄、純粋、且つ温度調整された水を供給
する閉ループ水冷装置によつて冷却される。図示
されていないけれども、レーザ水冷装置は、ポン
プ、水−水熱交換器、リゾルバ、純水装置、フイ
ルター、及び温度調整器を含むことが当業者には
良く理解できよう。レーザロツク170及び光線
吸収器194からの熱は、水に放散され、この装
置から除外される。さらに、制御信号は、レーザ
合焦レンズ装置204のランプ428に印加され
て、燃料棒格子16を照明し、それによつて、X
−Y位置決め装置288は、X又はY軸のいずれ
かに沿つて調整され、燃料棒格子16の出発点を
レーザ光線178に関して整列させることができ
る。
溶接室雰囲気内の酸素及び水をPPMで示すア
ナログ信号を発生するために、溶接室108に関
して配置される酸素プローブ496及び水分セン
サー410から入力が供給される。同様にして、
シールド管216と共に配置されるような熱電対
列218は、そこに向けられたレーザ光線178
の出力を示すアナログ信号を発生する。プローブ
496、センサー410及び熱電対列218の
各々の出力は、対応するデイジタル電圧計57
8,580及び582に印加され、該電圧計が、
入力アナログ信号を、光学的に遮断したインター
フエース564を経てCPU560に印加される
べき対応のデイジタル信号に変換する。インター
フエース564は、デイジタル電圧計578,5
80,582のそれぞれに適切なメーター選択信
号を供給して、インターフエース564を経て
CPU560に、一度に1つのデイジタル信号の
みを選択的に印加する。レーザ溶接装置100の
動作に依存して、CPU560は、光学的に遮断
したインターフエース564を経て、流量コント
ローラ488,484,486のそれぞれに信号
を印加して、レーザ合焦レンズ装置204、回転
可能の取付装置242及び溶接室108へのアル
ゴン流量を制御する。同様に、B軸モータ388
に信号が印加され、それによつて、位置決めホイ
ール358及び回転可能の取付装置242は回転
することができる。前述のように、位置決めホイ
ール358の角度位置は、複数の近接スイツチ4
02a〜eによつて検知されて、インターフエー
ス564によつてCPU560に印加される二進
信号を発生する。
ナログ信号を発生するために、溶接室108に関
して配置される酸素プローブ496及び水分セン
サー410から入力が供給される。同様にして、
シールド管216と共に配置されるような熱電対
列218は、そこに向けられたレーザ光線178
の出力を示すアナログ信号を発生する。プローブ
496、センサー410及び熱電対列218の
各々の出力は、対応するデイジタル電圧計57
8,580及び582に印加され、該電圧計が、
入力アナログ信号を、光学的に遮断したインター
フエース564を経てCPU560に印加される
べき対応のデイジタル信号に変換する。インター
フエース564は、デイジタル電圧計578,5
80,582のそれぞれに適切なメーター選択信
号を供給して、インターフエース564を経て
CPU560に、一度に1つのデイジタル信号の
みを選択的に印加する。レーザ溶接装置100の
動作に依存して、CPU560は、光学的に遮断
したインターフエース564を経て、流量コント
ローラ488,484,486のそれぞれに信号
を印加して、レーザ合焦レンズ装置204、回転
可能の取付装置242及び溶接室108へのアル
ゴン流量を制御する。同様に、B軸モータ388
に信号が印加され、それによつて、位置決めホイ
ール358及び回転可能の取付装置242は回転
することができる。前述のように、位置決めホイ
ール358の角度位置は、複数の近接スイツチ4
02a〜eによつて検知されて、インターフエー
ス564によつてCPU560に印加される二進
信号を発生する。
第23B図を参照すると、第22A図について
記載したように光学的に遮断したインターフエー
ス564を経てCPU560に入力を供給するた
め、第4図に示すコンピユータハウジング129
に取り付けられる機械機能パネル(MFP)13
0が示されている。機械機能パネル130の押し
ボタン及び選択スイツチによつて実施されるよう
な種々の制御機能について説明をする。“緊急停
止”押しボタン680は、CNC126をオフに
する緊急状況において操作者によつて作動され
る。押されると、CPU560から得られる全て
のデイジタル出力が消勢され、そして、アルゴン
供給装置473、レーザ装置102、X及びY軸
駆動モータ294及び296、Z軸駆動モータ4
70のような全ての補助装置が停止される。“制
御オン”押しボタン668は、CNC126をオ
ン状態にするために作動され、それによつて、電
力が種々のロジツク要素に印加され、かつ種々の
データレジスターはクリアされる。押しボタン6
68を押して保持すると、機械機能パネル130
の多数の押しボタンを後面より点灯するランプが
付勢され、その適当なテストをする。“クリア”
押しボタン656は、CNC126をクリアする
ために、特に、CPU560の記憶されたプログ
ラムアクテイブバツフア内に記憶される全てのア
クテイブ指令をクリアするために作動され、そし
てその選択された出力はリセツトされる。パート
プログラムの過程に設定されるM及びGコード
は、初期状態にリセツトされる。種々のプログラ
ムの実行中に、押しボタン656は操作者からク
リア機能を要求するために照明される。“メツセ
ージ”押しボタン638は、CRT133上に表
示されるべき診断メツセージがあるということを
示すために、周期的に照明される。操作者によつ
て押されると、全てのアクテイブ診断メツセージ
はデイスプレイからクリアされ、かつ押しボタン
638を照明するランプは消勢される。“テスト
1“ランプ636は、溶接室108がその第2の
休止又は較正位置にあること、及び熱電対列21
8に向けられた冷却水がすでにオンにされたこと
を示すために照明される。“サーボ・オン”押し
ボタン666は、AC電力をX及びY軸駆動モー
タ294及び296に、そしてZ軸駆動モータ4
70に印加するために操作者により作動され、そ
してこれらの駆動モータが作動されるとき照明さ
れる。“ピン・アウト”押しボタン634は、前
部及び後部位置設定装置284及び286を作動
させるために操作者によつて押され、かつ保持さ
れ、それによつて、位置決めピン316及び31
9は、次の移動が可能なように摺動テーブル26
2のピン止めを外すために取り除かれる。CNC
126は、この機能を可能にするためにその“手
動”モードでなければならない。“ピン・イン”
押しボタン652は、位置決めピン316及び3
19が完全に引つ込められるとき、照明される。
記載したように光学的に遮断したインターフエー
ス564を経てCPU560に入力を供給するた
め、第4図に示すコンピユータハウジング129
に取り付けられる機械機能パネル(MFP)13
0が示されている。機械機能パネル130の押し
ボタン及び選択スイツチによつて実施されるよう
な種々の制御機能について説明をする。“緊急停
止”押しボタン680は、CNC126をオフに
する緊急状況において操作者によつて作動され
る。押されると、CPU560から得られる全て
のデイジタル出力が消勢され、そして、アルゴン
供給装置473、レーザ装置102、X及びY軸
駆動モータ294及び296、Z軸駆動モータ4
70のような全ての補助装置が停止される。“制
御オン”押しボタン668は、CNC126をオ
ン状態にするために作動され、それによつて、電
力が種々のロジツク要素に印加され、かつ種々の
データレジスターはクリアされる。押しボタン6
68を押して保持すると、機械機能パネル130
の多数の押しボタンを後面より点灯するランプが
付勢され、その適当なテストをする。“クリア”
押しボタン656は、CNC126をクリアする
ために、特に、CPU560の記憶されたプログ
ラムアクテイブバツフア内に記憶される全てのア
クテイブ指令をクリアするために作動され、そし
てその選択された出力はリセツトされる。パート
プログラムの過程に設定されるM及びGコード
は、初期状態にリセツトされる。種々のプログラ
ムの実行中に、押しボタン656は操作者からク
リア機能を要求するために照明される。“メツセ
ージ”押しボタン638は、CRT133上に表
示されるべき診断メツセージがあるということを
示すために、周期的に照明される。操作者によつ
て押されると、全てのアクテイブ診断メツセージ
はデイスプレイからクリアされ、かつ押しボタン
638を照明するランプは消勢される。“テスト
1“ランプ636は、溶接室108がその第2の
休止又は較正位置にあること、及び熱電対列21
8に向けられた冷却水がすでにオンにされたこと
を示すために照明される。“サーボ・オン”押し
ボタン666は、AC電力をX及びY軸駆動モー
タ294及び296に、そしてZ軸駆動モータ4
70に印加するために操作者により作動され、そ
してこれらの駆動モータが作動されるとき照明さ
れる。“ピン・アウト”押しボタン634は、前
部及び後部位置設定装置284及び286を作動
させるために操作者によつて押され、かつ保持さ
れ、それによつて、位置決めピン316及び31
9は、次の移動が可能なように摺動テーブル26
2のピン止めを外すために取り除かれる。CNC
126は、この機能を可能にするためにその“手
動”モードでなければならない。“ピン・イン”
押しボタン652は、位置決めピン316及び3
19が完全に引つ込められるとき、照明される。
操作者によつて押され保持されると、“ピン・
イン”押しボタン652は、前部及び後部位置設
定装置284及び286を作動して、それらの位
置決めピン316及び319を、摺動テーブル2
62内の位置決め開口内に配置させる。同様に、
CNC126は、この機能を果たすためにその
“手動”モードになければならない。位置決めピ
ン316及び319がそれらの位置決め開口内に
完全に挿入されると、押しボタン652は照明さ
れる。“ドア開”押しボタン632は、ドア開閉
機構234を作動させるために、操作者によつて
押され保持される。CNC126は、この機能を
実行させるために、その“手動”モードになけれ
ばならない。ドア114がその全開位置に配置さ
れたとき、“ドア開”押しボタン632が照明さ
れる。“ドア閉”押しボタン650は、ドア開閉
機構234を作動させて、ドア114を閉じるた
めに押され保持される。CNC126は、この機
能を果たすために、その“手動”モードになけれ
ばならない。キヤビネツトドア114がその全閉
位置に配置されるとき、“ドア閉”押しボタン6
50は照明される。“室・アウト”押しボタン6
30は、摺動駆動モータ266を作動させるため
に操作者によつて押され保持され、それによつ
て、摺動テーブル262及びその溶接室108は
その第2の休止位置に駆動される。摺動テーブル
262を駆動するために、CNC126はその
“手動”モードになければならず、レーザ合焦レ
ンズ装置204は、リミツトスイツチ576bに
よつて検知されるように完全に引つ込められなけ
ればならず、そしてY位置決めテーブル292
は、リミツトスイツチ574dによつて検出され
るようにその中心位置に配置されなければならな
い。摺動テーブル262が、その第2の休止位置
に配置されたとき、“室・アウト”押しボタン6
30が照明される。同様に、“ドア閉”押しボタ
ン650は、摺動駆動モータ266を逆方向に作
動させて、摺動テーブル262を、その第1の溶
接位置に戻すために押され保持される。摺動テー
ブル262を中に駆動するために、CNC126
は“手動”モードになければならず、レーザ合焦
レンズ装置204は完全に引つ込められ、ドア1
14は開かれ、前部及び後部位置設定装置284
及び286は作動してそれらの位置決めピンを引
つ込め、そしてY位置決めテーブル292は中心
に置かれる。摺動テーブル262がその第1の溶
接位置にすでにあるとき、“ドア閉”押しボタン
650は照明される。
イン”押しボタン652は、前部及び後部位置設
定装置284及び286を作動して、それらの位
置決めピン316及び319を、摺動テーブル2
62内の位置決め開口内に配置させる。同様に、
CNC126は、この機能を果たすためにその
“手動”モードになければならない。位置決めピ
ン316及び319がそれらの位置決め開口内に
完全に挿入されると、押しボタン652は照明さ
れる。“ドア開”押しボタン632は、ドア開閉
機構234を作動させるために、操作者によつて
押され保持される。CNC126は、この機能を
実行させるために、その“手動”モードになけれ
ばならない。ドア114がその全開位置に配置さ
れたとき、“ドア開”押しボタン632が照明さ
れる。“ドア閉”押しボタン650は、ドア開閉
機構234を作動させて、ドア114を閉じるた
めに押され保持される。CNC126は、この機
能を果たすために、その“手動”モードになけれ
ばならない。キヤビネツトドア114がその全閉
位置に配置されるとき、“ドア閉”押しボタン6
50は照明される。“室・アウト”押しボタン6
30は、摺動駆動モータ266を作動させるため
に操作者によつて押され保持され、それによつ
て、摺動テーブル262及びその溶接室108は
その第2の休止位置に駆動される。摺動テーブル
262を駆動するために、CNC126はその
“手動”モードになければならず、レーザ合焦レ
ンズ装置204は、リミツトスイツチ576bに
よつて検知されるように完全に引つ込められなけ
ればならず、そしてY位置決めテーブル292
は、リミツトスイツチ574dによつて検出され
るようにその中心位置に配置されなければならな
い。摺動テーブル262が、その第2の休止位置
に配置されたとき、“室・アウト”押しボタン6
30が照明される。同様に、“ドア閉”押しボタ
ン650は、摺動駆動モータ266を逆方向に作
動させて、摺動テーブル262を、その第1の溶
接位置に戻すために押され保持される。摺動テー
ブル262を中に駆動するために、CNC126
は“手動”モードになければならず、レーザ合焦
レンズ装置204は完全に引つ込められ、ドア1
14は開かれ、前部及び後部位置設定装置284
及び286は作動してそれらの位置決めピンを引
つ込め、そしてY位置決めテーブル292は中心
に置かれる。摺動テーブル262がその第1の溶
接位置にすでにあるとき、“ドア閉”押しボタン
650は照明される。
“送り保持”押しボタン660は、“送り保持”
機能を設定するために最初に押され、それによつ
て、X,Y及びZ駆動モータ294,296及び
470のそれぞれが消勢される。その結果、B軸
まわりの回転可能の取付装置242の移動を除い
て、X又はY軸に沿つた溶接室108の移動、及
びZ軸に沿つたレーザ合焦レンズ装置204の移
動は、禁止される。“送り保持”押しボタン66
0の2回目の押し下げで、“送り保持”機能は解
放され、それによつて、X及びY軸に沿つた溶接
室108の移動及びZ軸に沿つたレーザ合焦レン
ズ装置204の移動を可能にする。CNC126
が“自動単一サイクル又は手動”データ入力
MDIモードにあるとき、“サイクル起動”押しボ
タン658は、パートプログラムデータの実行を
開始するために操作者によつて作動される。
CNC126がパートプログラムデータを実行し
ているとき、“サイクル起動”押しボタン658
が照明される。“手動”押しボタン678は、
CNC126をその“手動”動作モードにするた
めに押される。その“手動”モードにあるとき、
“手動”押しボタン678は照明される。“MDI
単一”押しボタン676は、CNC126を、手
動データ入力“MDI単一”動作モードにするた
めに、操作者によつて押される。“MDI単一”モ
ードにあるとき、押しボタン676は照明され
る。“MDI単一”モードは診断道具であり、かつ
この機能に入るとき、操作者は、パートプログラ
ムのステツプを、文字・数字けん盤131を経
て、CPUメモリの指定領域すなわちバツフア内
に入力させられる。“サイクル起動”押しボタン
658を押したとき、入力されたプログラムは読
み出され、かつ一度に1ステツプ実行される。
“MDI連続”押しボタン674は、CNC126を
そのMDI連続動作モードにするために押される。
“起動サイクル”押しボタン658を押したとき、
操作者の入力したプログラム全体が、その自動モ
ードにあるかのように読み出される点を除いて、
“MDI連続”モードは、“MDI単一”モードと同
じである。“単一サイクル”押しボタン672は、
CNC126をその“単一サイクル”モードにす
るために操作者によつて押され、かつそのモード
にあるとき、押しボタン672が照明される。
“自動”押しボタン670は、CNC126をその
“自動”動作モードにするために押し下げられ、
かつそのモードにあるとき、“自動”押しボタン
670が照明される。
機能を設定するために最初に押され、それによつ
て、X,Y及びZ駆動モータ294,296及び
470のそれぞれが消勢される。その結果、B軸
まわりの回転可能の取付装置242の移動を除い
て、X又はY軸に沿つた溶接室108の移動、及
びZ軸に沿つたレーザ合焦レンズ装置204の移
動は、禁止される。“送り保持”押しボタン66
0の2回目の押し下げで、“送り保持”機能は解
放され、それによつて、X及びY軸に沿つた溶接
室108の移動及びZ軸に沿つたレーザ合焦レン
ズ装置204の移動を可能にする。CNC126
が“自動単一サイクル又は手動”データ入力
MDIモードにあるとき、“サイクル起動”押しボ
タン658は、パートプログラムデータの実行を
開始するために操作者によつて作動される。
CNC126がパートプログラムデータを実行し
ているとき、“サイクル起動”押しボタン658
が照明される。“手動”押しボタン678は、
CNC126をその“手動”動作モードにするた
めに押される。その“手動”モードにあるとき、
“手動”押しボタン678は照明される。“MDI
単一”押しボタン676は、CNC126を、手
動データ入力“MDI単一”動作モードにするた
めに、操作者によつて押される。“MDI単一”モ
ードにあるとき、押しボタン676は照明され
る。“MDI単一”モードは診断道具であり、かつ
この機能に入るとき、操作者は、パートプログラ
ムのステツプを、文字・数字けん盤131を経
て、CPUメモリの指定領域すなわちバツフア内
に入力させられる。“サイクル起動”押しボタン
658を押したとき、入力されたプログラムは読
み出され、かつ一度に1ステツプ実行される。
“MDI連続”押しボタン674は、CNC126を
そのMDI連続動作モードにするために押される。
“起動サイクル”押しボタン658を押したとき、
操作者の入力したプログラム全体が、その自動モ
ードにあるかのように読み出される点を除いて、
“MDI連続”モードは、“MDI単一”モードと同
じである。“単一サイクル”押しボタン672は、
CNC126をその“単一サイクル”モードにす
るために操作者によつて押され、かつそのモード
にあるとき、押しボタン672が照明される。
“自動”押しボタン670は、CNC126をその
“自動”動作モードにするために押し下げられ、
かつそのモードにあるとき、“自動”押しボタン
670が照明される。
“%送り”選択スイツチ682は、X及びY軸
駆動モータ294及び296がX及びY位置決め
テーブル290及び292をそれぞれ駆動する駆
動送り速度の手動無効をするために12の位置を有
している。図示されるように、送り速度は、“%
送り”スイツチ682の位置に依存して10%から
120%まで10%の増分で可変である。“ジヨグ・モ
ード”選択スイツチ684は次の軸ジヨグ・モー
ド:高、低、1.000、0.1000、0.0100、0.0010、及
び0.0001の1つを選択するため7つの位置を有し
ている。高及び低モードは、実質上連続移動がX
及びY位置決めテーブル290及び292に加え
られる“スリユー(slew)”型式のジヨグである
のに対して、残りのモードにおいては、指定され
た長さの増分移動がX及びY位置決めテーブル2
90及び292に加えられる。“Xイン”押しボ
タン622は、X軸ジヨグ動作を、マイナス方向
にあるいは位置決めモジユール106内に、すな
わち第9図に示すように上方向にするために、操
作者によつて押される。“Xアウト”押しボタン
640は、X軸ジヨグ動作を、プラス方向に又は
位置決めモジユール106から外に、すなわち第
9図に示すように下方向動作をさせるために押さ
れる。“Y左”押しボタン624は、X軸ジヨグ
動作を、プラス又は左方向にさせるために操作者
によつて押される。すなわち、溶接室108は、
第9図に見られるように左方に動かされる。“Y
右”押しボタン642は、X軸ジヨグ動作を、マ
イナス又は右方向にするために、操作者によつて
押される。すなわち、溶接室108は第9図に見
られるように右方に動かされる。
駆動モータ294及び296がX及びY位置決め
テーブル290及び292をそれぞれ駆動する駆
動送り速度の手動無効をするために12の位置を有
している。図示されるように、送り速度は、“%
送り”スイツチ682の位置に依存して10%から
120%まで10%の増分で可変である。“ジヨグ・モ
ード”選択スイツチ684は次の軸ジヨグ・モー
ド:高、低、1.000、0.1000、0.0100、0.0010、及
び0.0001の1つを選択するため7つの位置を有し
ている。高及び低モードは、実質上連続移動がX
及びY位置決めテーブル290及び292に加え
られる“スリユー(slew)”型式のジヨグである
のに対して、残りのモードにおいては、指定され
た長さの増分移動がX及びY位置決めテーブル2
90及び292に加えられる。“Xイン”押しボ
タン622は、X軸ジヨグ動作を、マイナス方向
にあるいは位置決めモジユール106内に、すな
わち第9図に示すように上方向にするために、操
作者によつて押される。“Xアウト”押しボタン
640は、X軸ジヨグ動作を、プラス方向に又は
位置決めモジユール106から外に、すなわち第
9図に示すように下方向動作をさせるために押さ
れる。“Y左”押しボタン624は、X軸ジヨグ
動作を、プラス又は左方向にさせるために操作者
によつて押される。すなわち、溶接室108は、
第9図に見られるように左方に動かされる。“Y
右”押しボタン642は、X軸ジヨグ動作を、マ
イナス又は右方向にするために、操作者によつて
押される。すなわち、溶接室108は第9図に見
られるように右方に動かされる。
“Zアツプ”押しボタン626は、X軸ジヨグ
動作を、マイナス方向にするために操作者によつ
て押し下げられる。すなわち、Z軸駆動モータ4
70は、Z軸テーブル458を第7図に示すよう
にマイナス又は上方向に駆動するために付勢され
る。“Zダウン”押しボタン644は、Z軸ジヨ
グ動作をプラス方向にするために操作者によつて
押され、それによつて、Z軸テーブル458及び
それにより支えられるレーザ合焦レンズ装置20
4は、第7図に見られるようにプラス又はダウン
方向に配置される。“BCW”押しボタン628
は、CNC126がその手動モードにあるならば、
B軸動作をプラス方向に、又は取付装置を右回り
動作させるために押される。特に、押しボタン6
28を押したときに、B軸駆動モータ388は、
位置決めホイール358を第7図に示すように右
回り方向に回転させるために作動される。“B
CCW”押しボタン646は、CNC126がその
“手動”モードにあるならば、B軸動作をマイナ
ス又は左回り方向にするために操作者によつて押
される。特に、B軸駆動モータ388は、位置決
めホイール358を、第7図に見られるように左
回り方向に駆動するために作動される。
動作を、マイナス方向にするために操作者によつ
て押し下げられる。すなわち、Z軸駆動モータ4
70は、Z軸テーブル458を第7図に示すよう
にマイナス又は上方向に駆動するために付勢され
る。“Zダウン”押しボタン644は、Z軸ジヨ
グ動作をプラス方向にするために操作者によつて
押され、それによつて、Z軸テーブル458及び
それにより支えられるレーザ合焦レンズ装置20
4は、第7図に見られるようにプラス又はダウン
方向に配置される。“BCW”押しボタン628
は、CNC126がその手動モードにあるならば、
B軸動作をプラス方向に、又は取付装置を右回り
動作させるために押される。特に、押しボタン6
28を押したときに、B軸駆動モータ388は、
位置決めホイール358を第7図に示すように右
回り方向に回転させるために作動される。“B
CCW”押しボタン646は、CNC126がその
“手動”モードにあるならば、B軸動作をマイナ
ス又は左回り方向にするために操作者によつて押
される。特に、B軸駆動モータ388は、位置決
めホイール358を、第7図に見られるように左
回り方向に駆動するために作動される。
内側格子ストラツプ20を溶接し、次にこれを
外側格子ストラツプ22に溶接し、かくして形成
された燃料棒格子16を案内スリーブ16に溶接
するプロセスは、第3A〜3K図に説明した通り
である。これらの図には、燃料棒格子16をレー
ザ光線178に関し適切に位置決めするように燃
料棒格子16をX,Y,Zの各軸に沿つて移動さ
せる一連の移動が示され、それによつて交点溶接
部32、隅溶接部30、スロツト−タブ溶接部3
4及び切欠き溶接部40が形成される。内側及び
外側の格子ストラツプ20,22は、特開昭59−
77383号公報及び特開昭59−60397号公報に記載さ
れているように組立てられて燃料棒格子16を形
成する。次に燃料棒格子16を、特開昭59−
65294号公報に詳細に記載された第15図の溶接
ジグ542上に配置する。溶接ジグ542は溶接
室108中に回動自在に配設した回動自在のジグ
又は取付装置に、位置決めピン524によつて取
外し自在に固定する。上述したように燃料棒格子
16をそのB軸の回りに回動させ、切欠き溶接部
40を形成するためにレーザ光線178を受入れ
る所定位置に燃料棒格子16を配設することがで
きる。X−Y位置決め装置288は選択的に作動
して、X及びY位置決めテーブル290及び29
2を、レーザ光線178に関し燃料棒格子16を
位置決めするようにX軸及びY軸に沿つた一連の
増分ステツプにより作動させることにより、交点
溶接部32を形成し、次に回動自在の取付装置2
42上において回動させた後、スロツト−タブ溶
接部34及び隅溶接部30を形成する。
外側格子ストラツプ22に溶接し、かくして形成
された燃料棒格子16を案内スリーブ16に溶接
するプロセスは、第3A〜3K図に説明した通り
である。これらの図には、燃料棒格子16をレー
ザ光線178に関し適切に位置決めするように燃
料棒格子16をX,Y,Zの各軸に沿つて移動さ
せる一連の移動が示され、それによつて交点溶接
部32、隅溶接部30、スロツト−タブ溶接部3
4及び切欠き溶接部40が形成される。内側及び
外側の格子ストラツプ20,22は、特開昭59−
77383号公報及び特開昭59−60397号公報に記載さ
れているように組立てられて燃料棒格子16を形
成する。次に燃料棒格子16を、特開昭59−
65294号公報に詳細に記載された第15図の溶接
ジグ542上に配置する。溶接ジグ542は溶接
室108中に回動自在に配設した回動自在のジグ
又は取付装置に、位置決めピン524によつて取
外し自在に固定する。上述したように燃料棒格子
16をそのB軸の回りに回動させ、切欠き溶接部
40を形成するためにレーザ光線178を受入れ
る所定位置に燃料棒格子16を配設することがで
きる。X−Y位置決め装置288は選択的に作動
して、X及びY位置決めテーブル290及び29
2を、レーザ光線178に関し燃料棒格子16を
位置決めするようにX軸及びY軸に沿つた一連の
増分ステツプにより作動させることにより、交点
溶接部32を形成し、次に回動自在の取付装置2
42上において回動させた後、スロツト−タブ溶
接部34及び隅溶接部30を形成する。
このプロセスのための機械制御は、コンピユー
タ数値制御部(CNC)126、特に中央処理記
憶装置560によつて行われる。中央処理記憶装
置560は、第24A,24B図を参照して以下
に説明するパートプログラム700を格納するた
めの記憶装置を備えている。パートプログラム7
00は、操作者が機械機能パネル(MFP)13
0上の押ボタンAUT0(自動)を押すことによ
り数値前記部126を自動モードにするステツプ
702によつて入力される。操作者は次にパート
プログラムを実行のため呼出す命令を文字・数字
けん盤131に入力する。操作者は次に押しボタ
ン658“CYCLE START”(サイクル起動)
を押す。次のステツプ708では、プログラム
M81コードは、LOAD/UNLOAD CHAMBER
(溶接室装架−取おろし)サブルーチンを呼出し、
摺動テーブル262を第1の溶接位置から第2の
休止位置に駆動するように、摺動駆動モータ26
6を作動させる。操作者はこれによつて、組立て
られてはいるが溶接されてない燃料棒格子16と
その溶接ジグ542とを回動自在な取付装置24
2上に装架することができる。燃料棒格子16と
その溶接ジグ542とは、レーザ光線178に対
する取付装置242上の所定位置に位置決めピン
524によつてロツクされる。溶接室装架−取お
ろしサブルーチンは第25B図について詳細に説
明する。ステツプ710では、操作者は、特開昭
59−56995号公報に記載された装架−取おろしマ
ニピユレータの助けを借りて、燃料棒格子16及
びその溶接ジグ542を取付装置242に装架
(ロード)する。ステツプ708が終了したら、
操作者がステツプ712において機械機能パネル
130上のCYCLE START(サイクル起動)押
しボタン658を押してパートプログラム700
の実行を再開するまで、パートプログラム700
の実行が中断される。次にステツプ714におい
て、LOAD/UNLOAD(装架−取おろし)アプ
リケーシヨンサブルーチンを呼出して溶接室10
8をレーザ光線178の下方の第1の溶接位置に
再装架(リロード)する。再位置決めされたら、
Mコードを用いてCHAMBER
ENVIRONMENT CHECK(溶接室環境チエツ
ク)アプリケーシヨンサブルーチンを呼出した
後、マニホルド管336及びデイフユーザ板33
0を経由して、アルゴンを比較的高速で供給する
ことにより、酸素及び水のような不純物を溶接室
108からパージする。これにより比較的重いア
ルゴンが空気を排除し、溶接室108の上部フラ
ンジ331とシールプレート158との間のスペ
ースを通つて空気を押出す。特別のアルゴン流量
は、Mコードにより設定し、それにより流量コン
トローラ484は溶接室108への大きな流量を
与えるように設定される。回動自在な取付装置又
はジグ242及びレーザ合焦レンズ装置204に
組合された流量コントローラ486,488も、
溶接室108からのパージを早めるために大きな
流量に設定される。特別のMコードは第25I図
について後から説明するSELECT GAS FLOW
RATE(ガス流量選択)アプリケーシヨンルーチ
ンを呼出す。パートプログラム700の次のステ
ツプ716では、M91コードは、回動自在の取付
装置242又はジグを回動させるように、特にB
軸回転駆動装置238を作動させて取付装置24
2を回動させるように設定される。特に、ステツ
プ716により実行されるM91コードは、第25
R図に詳細に記載したROTATE FIXTURE(ジ
グ回転)アプリケーシヨンサブルーチンを要求す
る。ステツプ718は、酸素及び水分についての
溶接室108中の環境をモニターし、酸素及び水
分のレベルが所定レベル以下になるまでパートプ
ログラム700をそれ以上実行しないように、
CHAMBER ENVIRONMENT CHECK(溶接
室環境チエツク)アプリケーシヨンサブルーチン
を開始或いは要求する。溶接室環境チエツクアプ
リケーシヨンサブルーチンは第25F図について
詳細に説明する。
タ数値制御部(CNC)126、特に中央処理記
憶装置560によつて行われる。中央処理記憶装
置560は、第24A,24B図を参照して以下
に説明するパートプログラム700を格納するた
めの記憶装置を備えている。パートプログラム7
00は、操作者が機械機能パネル(MFP)13
0上の押ボタンAUT0(自動)を押すことによ
り数値前記部126を自動モードにするステツプ
702によつて入力される。操作者は次にパート
プログラムを実行のため呼出す命令を文字・数字
けん盤131に入力する。操作者は次に押しボタ
ン658“CYCLE START”(サイクル起動)
を押す。次のステツプ708では、プログラム
M81コードは、LOAD/UNLOAD CHAMBER
(溶接室装架−取おろし)サブルーチンを呼出し、
摺動テーブル262を第1の溶接位置から第2の
休止位置に駆動するように、摺動駆動モータ26
6を作動させる。操作者はこれによつて、組立て
られてはいるが溶接されてない燃料棒格子16と
その溶接ジグ542とを回動自在な取付装置24
2上に装架することができる。燃料棒格子16と
その溶接ジグ542とは、レーザ光線178に対
する取付装置242上の所定位置に位置決めピン
524によつてロツクされる。溶接室装架−取お
ろしサブルーチンは第25B図について詳細に説
明する。ステツプ710では、操作者は、特開昭
59−56995号公報に記載された装架−取おろしマ
ニピユレータの助けを借りて、燃料棒格子16及
びその溶接ジグ542を取付装置242に装架
(ロード)する。ステツプ708が終了したら、
操作者がステツプ712において機械機能パネル
130上のCYCLE START(サイクル起動)押
しボタン658を押してパートプログラム700
の実行を再開するまで、パートプログラム700
の実行が中断される。次にステツプ714におい
て、LOAD/UNLOAD(装架−取おろし)アプ
リケーシヨンサブルーチンを呼出して溶接室10
8をレーザ光線178の下方の第1の溶接位置に
再装架(リロード)する。再位置決めされたら、
Mコードを用いてCHAMBER
ENVIRONMENT CHECK(溶接室環境チエツ
ク)アプリケーシヨンサブルーチンを呼出した
後、マニホルド管336及びデイフユーザ板33
0を経由して、アルゴンを比較的高速で供給する
ことにより、酸素及び水のような不純物を溶接室
108からパージする。これにより比較的重いア
ルゴンが空気を排除し、溶接室108の上部フラ
ンジ331とシールプレート158との間のスペ
ースを通つて空気を押出す。特別のアルゴン流量
は、Mコードにより設定し、それにより流量コン
トローラ484は溶接室108への大きな流量を
与えるように設定される。回動自在な取付装置又
はジグ242及びレーザ合焦レンズ装置204に
組合された流量コントローラ486,488も、
溶接室108からのパージを早めるために大きな
流量に設定される。特別のMコードは第25I図
について後から説明するSELECT GAS FLOW
RATE(ガス流量選択)アプリケーシヨンルーチ
ンを呼出す。パートプログラム700の次のステ
ツプ716では、M91コードは、回動自在の取付
装置242又はジグを回動させるように、特にB
軸回転駆動装置238を作動させて取付装置24
2を回動させるように設定される。特に、ステツ
プ716により実行されるM91コードは、第25
R図に詳細に記載したROTATE FIXTURE(ジ
グ回転)アプリケーシヨンサブルーチンを要求す
る。ステツプ718は、酸素及び水分についての
溶接室108中の環境をモニターし、酸素及び水
分のレベルが所定レベル以下になるまでパートプ
ログラム700をそれ以上実行しないように、
CHAMBER ENVIRONMENT CHECK(溶接
室環境チエツク)アプリケーシヨンサブルーチン
を開始或いは要求する。溶接室環境チエツクアプ
リケーシヨンサブルーチンは第25F図について
詳細に説明する。
溶接室108中の環境が十分に純粋であること
がステツプ718により定められた後、ステツプ
720は、X及びYコードに応答して、X位置決
めテーブル290及びY位置決めテーブル292
を制御可能に駆動する。それにより、最初に形成
すべき溶接部は、レーザ光線178と合致するZ
軸に沿つて位置決めされる。最初の溶接位置は、
1組のXコード及びYコードによつて特定化さ
れ、これらのコードは、X軸駆動モータ294及
びY軸駆動モータ296に適切な制御信号を送出
するように解釈される。Zコードは同様に解釈さ
れ、制御信号がZ軸駆動モータ470に送出さ
れ、レーザ合焦レンズ装置204はそれにより燃
料棒格子16の最初の溶接部にレーザ光線178
を合焦させるように位置決めされる。これらのス
テツプの終了後に、ステツプ720において、パ
ートプログラム700は終了する。ステツプ72
2において操作者は、“X IN(イン)”押しボタ
ン622、“X OUT(アウト)”押しボタン64
0、“Y左”押しボタン624及び“Y右”押し
ボタン642を適切に作動することにより、手動
で制御し、X位置決めテーブル290及びY位置
決めテーブル292を位置決めすることにより、
燃料棒格子16の最初の溶接部をレーザ光線17
8に対して正確に整列させる。この目的のため
に、BRH安全シヤツター212は開放され、操
作者は、陰極線管133上にデイスプレイされ
た、整列TVカメラ206から得られる格子16
の像を見ることができる。TVカメラ206のレ
ンズは電子的十字線を有するので、操作者は最初
の溶接部をレーザ光線178に対し正確に整列さ
せることができる。操作者は同様に機能パネル1
30のZ UP(アツプ)押しボタン626及びZ
DOWN(ダウン)押しボタン644を操作して
レーザ合焦レンズ装置204の運動を制御し、レ
ーザレンズ202を正確に配置し、レーザ光線1
78を燃料棒格子16上に合焦させる。
がステツプ718により定められた後、ステツプ
720は、X及びYコードに応答して、X位置決
めテーブル290及びY位置決めテーブル292
を制御可能に駆動する。それにより、最初に形成
すべき溶接部は、レーザ光線178と合致するZ
軸に沿つて位置決めされる。最初の溶接位置は、
1組のXコード及びYコードによつて特定化さ
れ、これらのコードは、X軸駆動モータ294及
びY軸駆動モータ296に適切な制御信号を送出
するように解釈される。Zコードは同様に解釈さ
れ、制御信号がZ軸駆動モータ470に送出さ
れ、レーザ合焦レンズ装置204はそれにより燃
料棒格子16の最初の溶接部にレーザ光線178
を合焦させるように位置決めされる。これらのス
テツプの終了後に、ステツプ720において、パ
ートプログラム700は終了する。ステツプ72
2において操作者は、“X IN(イン)”押しボタ
ン622、“X OUT(アウト)”押しボタン64
0、“Y左”押しボタン624及び“Y右”押し
ボタン642を適切に作動することにより、手動
で制御し、X位置決めテーブル290及びY位置
決めテーブル292を位置決めすることにより、
燃料棒格子16の最初の溶接部をレーザ光線17
8に対して正確に整列させる。この目的のため
に、BRH安全シヤツター212は開放され、操
作者は、陰極線管133上にデイスプレイされ
た、整列TVカメラ206から得られる格子16
の像を見ることができる。TVカメラ206のレ
ンズは電子的十字線を有するので、操作者は最初
の溶接部をレーザ光線178に対し正確に整列さ
せることができる。操作者は同様に機能パネル1
30のZ UP(アツプ)押しボタン626及びZ
DOWN(ダウン)押しボタン644を操作して
レーザ合焦レンズ装置204の運動を制御し、レ
ーザレンズ202を正確に配置し、レーザ光線1
78を燃料棒格子16上に合焦させる。
操作者は、パートプログラムの実行を再開する
ために、ステツプ724においてCYCLE
START押しボタン658を押す。次のステツプ
726では、パートプログラム700は、最初の
溶接位置と整列位置即ちステツプ722による整
列後の新しい格子位置との差(これらの差はX,
Yの各オフセツトとして知られる)を計算する。
同様に、Z軸に沿つた最初のホーム位置とレーザ
合焦レンズ装置204の合焦位置との差はZオフ
セツトを与える。X,Y,Zの各オフセツトは、
記憶装置中の指定された領域に記憶され、コンピ
ユータ数値制御部126によつて、燃料棒格子1
6の調節された位置或いはオフセツト位置を勘案
して、各々の溶接部の正確な位置を計算するため
に用いられる。
ために、ステツプ724においてCYCLE
START押しボタン658を押す。次のステツプ
726では、パートプログラム700は、最初の
溶接位置と整列位置即ちステツプ722による整
列後の新しい格子位置との差(これらの差はX,
Yの各オフセツトとして知られる)を計算する。
同様に、Z軸に沿つた最初のホーム位置とレーザ
合焦レンズ装置204の合焦位置との差はZオフ
セツトを与える。X,Y,Zの各オフセツトは、
記憶装置中の指定された領域に記憶され、コンピ
ユータ数値制御部126によつて、燃料棒格子1
6の調節された位置或いはオフセツト位置を勘案
して、各々の溶接部の正確な位置を計算するため
に用いられる。
次のステツプ728では、レーザ装置102の
いろいろのパラメーターが設定され、特に出力レ
ベル、パルス周波数、パルス幅及び溶接部の形態
即ち交点溶接部32、隅溶接部30、スロツト−
タブ溶接部34及び切欠き溶接部40のうちのど
れを形成するかを定めるS,T,Mの各コードが
プログラムされる。特にレーザ装置102の出力
レベルは、第25J図について詳細に説明する
SERVICE S CODE(サービスSコード)アプ
リケーシヨンサブルーチンによつてサービスされ
るSコードによつて定められる。同様にパルス周
波数は、第25K図について詳細に説明する
SERVICE T CODE(サービスTコード)アプ
リケーシヨンサブルーチンによりサービスされる
Tコードにより設定される。パルス幅は、1〜6
m秒に対応するMコードM55−M60のうちの
1つにより設定される。これらのコードは第25
L図について詳細に説明するSET LASER
PULSE WIDTH(レーザパルス幅設定)アプリ
ケーシヨンサブルーチンを要求する。同様に、4
つの形式のMコードM51〜M54があり、これ
らのコードは、第25G図について詳細に説明す
るSET LASER MODE(レーザモード設定)ア
プリケーシヨンサブルーチンの実行を要求する。
次のステツプ730では、或る溶接作業について
必要な特別のアルゴン流量が、MコードM61〜
M64のうち1つの使用により設定され、特に第
25I図について詳細に説明するSELECT GAS
FLOW RATE(ガス流量選択)アプリケーシヨ
ンサブルーチンが要求される。次のステツプ73
2では、MコードM51〜M54のうち1つの設
定によつて、第25N図において詳細に説明する
PERFORM LASER WELD(レーザ溶接実行)
アプリケーシヨンサブルーチンが要求される。一
般に、PERFORM LASER WELD(レーザ溶接
実行)アプリケーシヨンサブルーチンは、第25
Q図に示すGET LASER(レーザ取得)アプリケ
ーシヨンサブルーチンを経てレーザを使用するこ
とを最初要求し、それによつて別のコンピユータ
数値制御部126bが、数値制御部126bの
REQUEST LASER(レーザ要求)出力及び
LOCK LASER(レーザロツク)出力の点検によ
りチエツクされ、もし存在したら、コンピユータ
数値制御部126aは、別のコンピユータ数値制
御部126bのRELEASE LASER(レーザリリ
ース)出力信号が発生するまで待期し、この出力
信号が発生した時点で数値制御部126aはレー
ザを要求し、専用のためにレーザをその後ロツク
する。数値制御部126aは、レーザ装置102
の使用を得た後、レーザ光線178aをその溶接
室108に向けるように、光線切換え用の可動ミ
ラー172を位置させる。次にX位置決めテーブ
ル290及びY位置決めテーブル292が適切な
位置において停止したか否かについて、それらの
テーブルの位置がチエツクされ、位置決めタイム
アウト期間の経過後にレーザロツド170を励起
させる。次のステツプ732では、溶接ステツプ
が終了したことを示すLASING COMPLETE
(レーザ発射終了)信号を待ち、その後に光線切
換え用の可動ミラー172をリリースし、X−Y
位置決め装置288に指令して燃料棒格子16
を、一連の溶接部のうち次の溶接部の形成に備え
た次の位置に移動させる。次のステツプ736で
は、MコードM51〜M54のうち1つにより設
定された特別の形態の溶接部が完成したか否かが
定められ、完成していなかつたら、パートプログ
ラム700は、次の溶接部を形成するためにステ
ツプ732に戻り、ステツプ734では燃料棒格
子16を次の溶接位置に移動させる。次のステツ
プ735では、WAIT FOR OTHER CNC(別
のコンピユータ数値制御部待期)アプリケーシヨ
ンサブルーチンを要求するようにMコードM88
がプログラムされているか否かが定められ、それ
により一連の溶接部が完成したことを示すための
信号が別の数値制御部126bに送出され、別の
数値制御部126bからの応答を待期する。この
期間中はパートプログラムの実行は中断される。
いろいろのパラメーターが設定され、特に出力レ
ベル、パルス周波数、パルス幅及び溶接部の形態
即ち交点溶接部32、隅溶接部30、スロツト−
タブ溶接部34及び切欠き溶接部40のうちのど
れを形成するかを定めるS,T,Mの各コードが
プログラムされる。特にレーザ装置102の出力
レベルは、第25J図について詳細に説明する
SERVICE S CODE(サービスSコード)アプ
リケーシヨンサブルーチンによつてサービスされ
るSコードによつて定められる。同様にパルス周
波数は、第25K図について詳細に説明する
SERVICE T CODE(サービスTコード)アプ
リケーシヨンサブルーチンによりサービスされる
Tコードにより設定される。パルス幅は、1〜6
m秒に対応するMコードM55−M60のうちの
1つにより設定される。これらのコードは第25
L図について詳細に説明するSET LASER
PULSE WIDTH(レーザパルス幅設定)アプリ
ケーシヨンサブルーチンを要求する。同様に、4
つの形式のMコードM51〜M54があり、これ
らのコードは、第25G図について詳細に説明す
るSET LASER MODE(レーザモード設定)ア
プリケーシヨンサブルーチンの実行を要求する。
次のステツプ730では、或る溶接作業について
必要な特別のアルゴン流量が、MコードM61〜
M64のうち1つの使用により設定され、特に第
25I図について詳細に説明するSELECT GAS
FLOW RATE(ガス流量選択)アプリケーシヨ
ンサブルーチンが要求される。次のステツプ73
2では、MコードM51〜M54のうち1つの設
定によつて、第25N図において詳細に説明する
PERFORM LASER WELD(レーザ溶接実行)
アプリケーシヨンサブルーチンが要求される。一
般に、PERFORM LASER WELD(レーザ溶接
実行)アプリケーシヨンサブルーチンは、第25
Q図に示すGET LASER(レーザ取得)アプリケ
ーシヨンサブルーチンを経てレーザを使用するこ
とを最初要求し、それによつて別のコンピユータ
数値制御部126bが、数値制御部126bの
REQUEST LASER(レーザ要求)出力及び
LOCK LASER(レーザロツク)出力の点検によ
りチエツクされ、もし存在したら、コンピユータ
数値制御部126aは、別のコンピユータ数値制
御部126bのRELEASE LASER(レーザリリ
ース)出力信号が発生するまで待期し、この出力
信号が発生した時点で数値制御部126aはレー
ザを要求し、専用のためにレーザをその後ロツク
する。数値制御部126aは、レーザ装置102
の使用を得た後、レーザ光線178aをその溶接
室108に向けるように、光線切換え用の可動ミ
ラー172を位置させる。次にX位置決めテーブ
ル290及びY位置決めテーブル292が適切な
位置において停止したか否かについて、それらの
テーブルの位置がチエツクされ、位置決めタイム
アウト期間の経過後にレーザロツド170を励起
させる。次のステツプ732では、溶接ステツプ
が終了したことを示すLASING COMPLETE
(レーザ発射終了)信号を待ち、その後に光線切
換え用の可動ミラー172をリリースし、X−Y
位置決め装置288に指令して燃料棒格子16
を、一連の溶接部のうち次の溶接部の形成に備え
た次の位置に移動させる。次のステツプ736で
は、MコードM51〜M54のうち1つにより設
定された特別の形態の溶接部が完成したか否かが
定められ、完成していなかつたら、パートプログ
ラム700は、次の溶接部を形成するためにステ
ツプ732に戻り、ステツプ734では燃料棒格
子16を次の溶接位置に移動させる。次のステツ
プ735では、WAIT FOR OTHER CNC(別
のコンピユータ数値制御部待期)アプリケーシヨ
ンサブルーチンを要求するようにMコードM88
がプログラムされているか否かが定められ、それ
により一連の溶接部が完成したことを示すための
信号が別の数値制御部126bに送出され、別の
数値制御部126bからの応答を待期する。この
期間中はパートプログラムの実行は中断される。
或る特別の形態の溶接部が完成したら、パート
プログラム700はステツプ738に進み、ここ
でパートプログラム700は停止し、次の溶接形
式を定めるためにMコードM51〜M54のうち
どれがプログラムされているかを点検する。次の
ステツプ740では、燃料棒格子16の少くとも
一側の溶接を完成するのに必要な全部の溶接形式
が行われたか否かが定められ、行われていない場
合は、パートプログラム700はステツプ716
に戻り、一連のステツプ716〜738が反復さ
れる。燃料棒格子16をその溶接室108から取
出して回転させ溶接室108に戻すことが必要に
なる前に、第3A〜3D図に示した一連の溶接ス
テツプを燃料棒格子16の羽根側において実行す
る。ステツプ742では、第6図に実線で示した
ようにダンプシヤツター190を位置させレーザ
光線177を光線吸収器194に向けるための信
号を送出することによつて、レーザ装置102を
オフにする。
プログラム700はステツプ738に進み、ここ
でパートプログラム700は停止し、次の溶接形
式を定めるためにMコードM51〜M54のうち
どれがプログラムされているかを点検する。次の
ステツプ740では、燃料棒格子16の少くとも
一側の溶接を完成するのに必要な全部の溶接形式
が行われたか否かが定められ、行われていない場
合は、パートプログラム700はステツプ716
に戻り、一連のステツプ716〜738が反復さ
れる。燃料棒格子16をその溶接室108から取
出して回転させ溶接室108に戻すことが必要に
なる前に、第3A〜3D図に示した一連の溶接ス
テツプを燃料棒格子16の羽根側において実行す
る。ステツプ742では、第6図に実線で示した
ようにダンプシヤツター190を位置させレーザ
光線177を光線吸収器194に向けるための信
号を送出することによつて、レーザ装置102を
オフにする。
次のステツプ744では、MコードM82が
LOAD/UNLOAD CART(カート装架/取おろ
し)アプリケーシヨンサブルーチンを要求するよ
うにセツトされ、摺動駆動モータ266はそれに
より作動して摺動テーブル262を第2位置であ
る休止位置に向けるので、燃料棒格子16を溶接
室108から取出すことができる。操作者はこの
時点で溶接室108から燃料棒格子16及びその
溶接ジグ542を取出すように手動マニピユレー
タを操作し、次の一連の溶接ステツプに備えるた
めの手動操作を行う。一例として、燃料棒格子1
6の羽根側の交点溶接部32が、第3A〜3D図
に示したステツプに従つて形成された後、燃料棒
格子16を取外して回転させ、燃料棒格子16の
反対側即ち案内スリーブ側の交点溶接部32が第
3E〜3H図に示したステツプに従つて形成され
るようにする。燃料棒格子16の両側の交点溶接
部32が形成されたら、格子16を取外し、案内
スリーブ36をそれに挿入した後、第3I〜3L
図に示すように切欠き溶接部40を形成する。
LOAD/UNLOAD CART(カート装架/取おろ
し)アプリケーシヨンサブルーチンを要求するよ
うにセツトされ、摺動駆動モータ266はそれに
より作動して摺動テーブル262を第2位置であ
る休止位置に向けるので、燃料棒格子16を溶接
室108から取出すことができる。操作者はこの
時点で溶接室108から燃料棒格子16及びその
溶接ジグ542を取出すように手動マニピユレー
タを操作し、次の一連の溶接ステツプに備えるた
めの手動操作を行う。一例として、燃料棒格子1
6の羽根側の交点溶接部32が、第3A〜3D図
に示したステツプに従つて形成された後、燃料棒
格子16を取外して回転させ、燃料棒格子16の
反対側即ち案内スリーブ側の交点溶接部32が第
3E〜3H図に示したステツプに従つて形成され
るようにする。燃料棒格子16の両側の交点溶接
部32が形成されたら、格子16を取外し、案内
スリーブ36をそれに挿入した後、第3I〜3L
図に示すように切欠き溶接部40を形成する。
第25A図を参照すると、較正パートプログラ
ムが示されている。それによつて、操作者は、較
正パートプログラムをコールするための指令を、
文字・数字けん盤131を経て手動で入力するこ
とができる。最初にステツプ750において、操
作者は“自動”押しボタン670を押す。その
後、ステツプ752において、操作者は、較正パ
ートプログラムをコールする指令を、文字・数字
けん盤131上でタイプし、それからステツプ7
54において、“サイクル起動”押しボタン65
8を押す。次に、ステツプ756はLOAD/
UNLOAD CART(装架/取おろしカート)アプ
リケーシヨンサブルーチンを命じ、それによつ
て、摺動テーブル262及び溶接室108はそれ
らの第2の休止位置に置かれ、第6図に実線で示
すように、レーザ光線178は、シールド管21
6内にそして熱電対列218上に向けられる。次
に、ステツプ758において、CNC126は、
Z軸駆動モータ470を制御して、レーザ合焦レ
ンズ装置204によりレーザ光線178を熱電対
列218に合焦させる。レーザ装置102は、第
24B図に示されるようなステツプ728と同じ
動作を実行するステツプ728′において準備さ
れる。すなわち、Sコードに従つて出力レベル
を、Tコードに従つてパルス周波数を、Mコード
に従つてパルス幅を、そしてMコードに従つて溶
接部の形態を、較正アプリケーシヨンサブルーチ
ンをコールするステツプ759における前に、設
定する。特に、ステツプ759はMコードM98
を設定し、それによつて、“レーザ較正”アプリ
ケーシヨンサブルーチンが命じられる。この様に
して、操作者は、レーザロツド170及びその励
起ランプ186の効率がレーザ溶接装置100の
激しい使用によつて低下すること、すなわち、高
作業デユーテイ率及びその結果として燃料棒格子
16の高い生産率を確保するためにレーザ溶接装
置100がレーザロツド170を連続的に励起す
ることに注目して選択した時点で、レーザ装置1
02の較正を行なうことができる。励起ランプ1
86は、2日毎に取り換える必要があるかもしれ
ないと考えられている。連続使用中に、操作者
は、レーザロツド170の実際の出力をチエツク
し、かつ加工片上に加わるそのエネルギーレベル
を熱電対列218によつて測定することによつ
て、高レーザ電圧源の出力の調整を行ない、レー
ザロツド170又はその励起ランプ186の寿命
にかかわらず、一様な溶接部が形成されるレベル
にレーザ光線178の強度を維持する。
ムが示されている。それによつて、操作者は、較
正パートプログラムをコールするための指令を、
文字・数字けん盤131を経て手動で入力するこ
とができる。最初にステツプ750において、操
作者は“自動”押しボタン670を押す。その
後、ステツプ752において、操作者は、較正パ
ートプログラムをコールする指令を、文字・数字
けん盤131上でタイプし、それからステツプ7
54において、“サイクル起動”押しボタン65
8を押す。次に、ステツプ756はLOAD/
UNLOAD CART(装架/取おろしカート)アプ
リケーシヨンサブルーチンを命じ、それによつ
て、摺動テーブル262及び溶接室108はそれ
らの第2の休止位置に置かれ、第6図に実線で示
すように、レーザ光線178は、シールド管21
6内にそして熱電対列218上に向けられる。次
に、ステツプ758において、CNC126は、
Z軸駆動モータ470を制御して、レーザ合焦レ
ンズ装置204によりレーザ光線178を熱電対
列218に合焦させる。レーザ装置102は、第
24B図に示されるようなステツプ728と同じ
動作を実行するステツプ728′において準備さ
れる。すなわち、Sコードに従つて出力レベル
を、Tコードに従つてパルス周波数を、Mコード
に従つてパルス幅を、そしてMコードに従つて溶
接部の形態を、較正アプリケーシヨンサブルーチ
ンをコールするステツプ759における前に、設
定する。特に、ステツプ759はMコードM98
を設定し、それによつて、“レーザ較正”アプリ
ケーシヨンサブルーチンが命じられる。この様に
して、操作者は、レーザロツド170及びその励
起ランプ186の効率がレーザ溶接装置100の
激しい使用によつて低下すること、すなわち、高
作業デユーテイ率及びその結果として燃料棒格子
16の高い生産率を確保するためにレーザ溶接装
置100がレーザロツド170を連続的に励起す
ることに注目して選択した時点で、レーザ装置1
02の較正を行なうことができる。励起ランプ1
86は、2日毎に取り換える必要があるかもしれ
ないと考えられている。連続使用中に、操作者
は、レーザロツド170の実際の出力をチエツク
し、かつ加工片上に加わるそのエネルギーレベル
を熱電対列218によつて測定することによつ
て、高レーザ電圧源の出力の調整を行ない、レー
ザロツド170又はその励起ランプ186の寿命
にかかわらず、一様な溶接部が形成されるレベル
にレーザ光線178の強度を維持する。
第25M図に示すようなレーザ較正アプリケー
シヨンサブルーチンはステツプ759におけるM
コードM98の設定によつて入力され、そして一
般に、パルス形成回路(PFN)に印加されるリ
ゾルバ電圧“RESVOT”を計算し、それによつ
て、励起ランプ186に印加されるその出力電圧
が、選択されたSコード、パルス幅、及びパルス
繰返し速さ(Tコード)に従つたプログラム出力
レベルに対して調整される。レーザ較正アプリケ
ーシヨンサブルーチンはそれからレーザロツド1
70を励起し、熱電対列218の出力を読み取
り、熱電対列出力をプログラム出力レベルと比較
する。熱電対列218の計算出力と測定出力の間
の差は、リゾルバ電圧出力を調整するために使用
される。この反復プロセスは、測定されたレーザ
出力レベルとプログラムされたものとが所定の
差、例えば2W以内になるまで、継続する。分岐
(divergence)に達するとき、リゾルバ電圧の新
たな値は、CPU560のメモリ内の規定の位置
にストアされる。。最初にステツプ759に入つ
た後、ステツプ1022は、特別の例示レーザー
システム、すなわちレイセオン社によつて製造さ
れるような型式名称No.SS500のパルス形成回路の
特別の特性に基いてリゾルバ電圧(RESVOLT)
の値に対して等式1及び2を解く。前述のレイセ
オン社のレーザ装置の特別のパルス形成回路に対
して計算が実行されて、第25S図に示されたよ
うな曲線を出す。この曲線は、繰返し速さREP
RATEの関数としてパルス形成回路フアクター
を特徴づけるパラメータを供給するために計算さ
れた。等式1におけるパラメータMは、第25S
図の実験的に得られた曲線の傾斜として定義さ
れ、かつゼロ繰返し速さでの曲線のオフセツト値
は、このパルス形成回路網について57であると導
出される。傾斜Mの値は例えば0.33である。パル
ス形成回路フアクターPFNFACTRの値は、等式
1において計算され、かつプログラムされたSコ
ードに従つたレーザ光線178の所望の出力、T
コードによつて決定される繰返し速さREP
RATE、及び選択されたMコードによつて決定
されるパルス幅等の適当な値と共に等式2に代入
されて、これに従つてリゾルバ電圧RESVOLT
の計算値を出す。次に、ステツプ1024は、特
別のレイセオン社のレーザ装置のD/A変換回路
のためにRESVOLTの計算値をスケールする。
次に、RESVOLTの計算値は、第25O図に関
して詳細に説明するようにコールされかつ実行さ
れる安全出力レベル“SAFPWR”アプリケーシ
ヨンサブルーチンによつてチエツクされる。もし
この計算されたRESVOLTが安全ならば、ステ
ツプ1028はパルス形成回路を付勢し、そして
ステツプ1030において計時されるような適当
な遅延の後、ステツプ1032は、制御されてい
るレーザ光線178を溶接室108に向けるよう
に光線切換えミラー172を作動させる。次に、
ステツプ1034は、励起ランプ186が付勢さ
れているかどうかを決定し、もし付勢されていな
いならば、アラームメツセージがCRT133上
にステツプ1036によつて表示される。もし励
起ランプ186がオンにされたならば、励起ラン
プ186と関連したトリガー回路は、ステツプ1
040がダンプシヤツター190を開く前に作動
可能にされる。次に、ステツプ1042は、内部
空洞シヤツター188を開いて、レーザロツド1
70によりレーザ光線を熱電対列218内に発射
させる。ステツプ1044は、内部空洞シヤツタ
ー188を閉じる前の適当な期間を計時し、熱電
対列218の出力をアクセスし、アナログ熱電対
列出力を対応するデイジタル表示に変換する。ス
テツプ1046は、Sコードに従つてプログラム
された値と測定されたレーザ出力レベルを比較
し、もしこの差が、±2W内にあるならば、リゾル
バ電圧RESVOLTの相当する値は、CPU560
のメモリテーブル内にストアされる。もし分岐が
一致しないならば、ステツプ1050は、これが
ステツプ1022〜1046の6番目のループで
あるかどうかを決定し、もしそうならば、ステツ
プ1052は、レーザ較正アプリケーシヨンサブ
ルーチンが分岐に達することができないというア
ラームメツセージをCRT133上に表示する。
もし6番目以下のループならば、ステツプ105
4は、第25M図のステツプ1054において示
された等式に従つてSコードのオフセツト値すな
わち修正値S3を計算する。ここで、S1は最初
にプログラムされたSコードであり、MEAS
POWERは、熱電対列218によりステツプ10
46で測定されたレーザ光線178の出力であ
り、そしてS2は、以前に計算されたオフセツト
値である。修正コードS3は第2の等式に従つて
RESVOLTの新たな値を計算するためにステツ
プ1022に戻りかつそこで使用される。その
後、ステツプ1024〜ステツプ1054は、分
岐が得られるまで、すなわち6つのループが完了
するまで、反復される。第25M図に示されるよ
うに、ステツプ1046で決定されるような分岐
が得られるとき、レーザ装置102のパルス形成
回路に印加される電源からの出力電圧は、メモリ
テーブル内にオフセツト値としてストアされ、そ
れによつて、レーザ出力ビームの補償が効果的に
なされ、そして各溶接部のためのエネルギー入力
は、長い期間にわたつて実質上一定に保持され、
このようにして溶接部の一様性を保証する。
シヨンサブルーチンはステツプ759におけるM
コードM98の設定によつて入力され、そして一
般に、パルス形成回路(PFN)に印加されるリ
ゾルバ電圧“RESVOT”を計算し、それによつ
て、励起ランプ186に印加されるその出力電圧
が、選択されたSコード、パルス幅、及びパルス
繰返し速さ(Tコード)に従つたプログラム出力
レベルに対して調整される。レーザ較正アプリケ
ーシヨンサブルーチンはそれからレーザロツド1
70を励起し、熱電対列218の出力を読み取
り、熱電対列出力をプログラム出力レベルと比較
する。熱電対列218の計算出力と測定出力の間
の差は、リゾルバ電圧出力を調整するために使用
される。この反復プロセスは、測定されたレーザ
出力レベルとプログラムされたものとが所定の
差、例えば2W以内になるまで、継続する。分岐
(divergence)に達するとき、リゾルバ電圧の新
たな値は、CPU560のメモリ内の規定の位置
にストアされる。。最初にステツプ759に入つ
た後、ステツプ1022は、特別の例示レーザー
システム、すなわちレイセオン社によつて製造さ
れるような型式名称No.SS500のパルス形成回路の
特別の特性に基いてリゾルバ電圧(RESVOLT)
の値に対して等式1及び2を解く。前述のレイセ
オン社のレーザ装置の特別のパルス形成回路に対
して計算が実行されて、第25S図に示されたよ
うな曲線を出す。この曲線は、繰返し速さREP
RATEの関数としてパルス形成回路フアクター
を特徴づけるパラメータを供給するために計算さ
れた。等式1におけるパラメータMは、第25S
図の実験的に得られた曲線の傾斜として定義さ
れ、かつゼロ繰返し速さでの曲線のオフセツト値
は、このパルス形成回路網について57であると導
出される。傾斜Mの値は例えば0.33である。パル
ス形成回路フアクターPFNFACTRの値は、等式
1において計算され、かつプログラムされたSコ
ードに従つたレーザ光線178の所望の出力、T
コードによつて決定される繰返し速さREP
RATE、及び選択されたMコードによつて決定
されるパルス幅等の適当な値と共に等式2に代入
されて、これに従つてリゾルバ電圧RESVOLT
の計算値を出す。次に、ステツプ1024は、特
別のレイセオン社のレーザ装置のD/A変換回路
のためにRESVOLTの計算値をスケールする。
次に、RESVOLTの計算値は、第25O図に関
して詳細に説明するようにコールされかつ実行さ
れる安全出力レベル“SAFPWR”アプリケーシ
ヨンサブルーチンによつてチエツクされる。もし
この計算されたRESVOLTが安全ならば、ステ
ツプ1028はパルス形成回路を付勢し、そして
ステツプ1030において計時されるような適当
な遅延の後、ステツプ1032は、制御されてい
るレーザ光線178を溶接室108に向けるよう
に光線切換えミラー172を作動させる。次に、
ステツプ1034は、励起ランプ186が付勢さ
れているかどうかを決定し、もし付勢されていな
いならば、アラームメツセージがCRT133上
にステツプ1036によつて表示される。もし励
起ランプ186がオンにされたならば、励起ラン
プ186と関連したトリガー回路は、ステツプ1
040がダンプシヤツター190を開く前に作動
可能にされる。次に、ステツプ1042は、内部
空洞シヤツター188を開いて、レーザロツド1
70によりレーザ光線を熱電対列218内に発射
させる。ステツプ1044は、内部空洞シヤツタ
ー188を閉じる前の適当な期間を計時し、熱電
対列218の出力をアクセスし、アナログ熱電対
列出力を対応するデイジタル表示に変換する。ス
テツプ1046は、Sコードに従つてプログラム
された値と測定されたレーザ出力レベルを比較
し、もしこの差が、±2W内にあるならば、リゾル
バ電圧RESVOLTの相当する値は、CPU560
のメモリテーブル内にストアされる。もし分岐が
一致しないならば、ステツプ1050は、これが
ステツプ1022〜1046の6番目のループで
あるかどうかを決定し、もしそうならば、ステツ
プ1052は、レーザ較正アプリケーシヨンサブ
ルーチンが分岐に達することができないというア
ラームメツセージをCRT133上に表示する。
もし6番目以下のループならば、ステツプ105
4は、第25M図のステツプ1054において示
された等式に従つてSコードのオフセツト値すな
わち修正値S3を計算する。ここで、S1は最初
にプログラムされたSコードであり、MEAS
POWERは、熱電対列218によりステツプ10
46で測定されたレーザ光線178の出力であ
り、そしてS2は、以前に計算されたオフセツト
値である。修正コードS3は第2の等式に従つて
RESVOLTの新たな値を計算するためにステツ
プ1022に戻りかつそこで使用される。その
後、ステツプ1024〜ステツプ1054は、分
岐が得られるまで、すなわち6つのループが完了
するまで、反復される。第25M図に示されるよ
うに、ステツプ1046で決定されるような分岐
が得られるとき、レーザ装置102のパルス形成
回路に印加される電源からの出力電圧は、メモリ
テーブル内にオフセツト値としてストアされ、そ
れによつて、レーザ出力ビームの補償が効果的に
なされ、そして各溶接部のためのエネルギー入力
は、長い期間にわたつて実質上一定に保持され、
このようにして溶接部の一様性を保証する。
装架/取おろしカートアプリケーシヨンサブル
ーチンは、ドア114が開かれ、レーザ合焦レン
ズ装置204が引つ込められ、そして位置決めピ
ン316及び319が取り除かれて、摺動テーブ
ル262を動かせるということを確実にしなが
ら、第1位置と第2位置の間で摺動テーブル26
2及びその溶接室108を配置するように摺動駆
動モータ266を作動させるために第25B図に
示されている。最初にステツプ760において、
第24A図に示すパートプログラムのステツプ7
08で設定されるMコードは、オペレーテイング
システムプログラムの“要求フラツグ実行サイク
ル”の間実行される。特に、ステツプ708は、
摺動テーブル262及びその溶接室108を取り
除くためにMコードM82を設定するのに対し
て、ステツプ710において、MコードM81が
設定され、それによつて、摺動テーブル262
は、その第2の溶接位置に戻される。次に、ステ
ツプ762は、動かされるべき溶接室108の前
の安全ゾーン134をアクセスし、もし何もなけ
れば、ステツプ764はZ軸駆動モータ470を
作動して、レーザ合焦レンズ装置204をそのホ
ーム位置に動かす。次に、ステツプ766はX及
びY軸駆動モータ294及び296を作動して、
X及びY位置決めテーブル290及び292をそ
れらの中心位置に、そしてそれらのホーム位置、
すなわち延長位置にそれぞれ配置する。次に、ス
テツプ768は“送り保持”を設定して、X及び
Y位置決めテーブル290及び292を停止さ
せ、そしてドア開閉機構234がドア114をそ
の開位置に置くために作動される。次に、前部及
び後部位置設定装置284及び286はそれらの
位置決めピン316及び319を持ち上げるため
に作動され、それによつて、摺動テーブル262
を自由にする。その後、ステツプ772は、Mコ
ードM82が設定されたとき外方に、あるいはM
コードM81が設定されたとき内方に摺動テーブ
ル262を向けるように、摺動駆動モータ266
を作動する。それから、ステツプ774は、前部
及び後部位置設定装置284及び286を作動し
て、それらの位置決めピン316及び319を、
摺動テーブル262に関してロツク位置に配置す
る。次に、キヤビネツトドア114はMコードM
81に応答して閉じ、かつステツプ780におい
て、“送り保持”が解放される。ステツプ782
において、MコードM81が設定されたかどうか
についての決定がなされ、かつそれは溶接室10
8が装架されているということを示すが、もし装
架されているならば、第25F図に示されるよう
な“溶接室環境チエツク”アプリケーシヨンサブ
ルーチンは、溶接室108内の雰囲気が溶接を可
能にするのに十分な純度であるということを確認
するために命じられる。その後、ステツプ784
は、ルーチンを出るる前に、ルーチン要求フラツ
グ及びシーケンスポインターをクリアする。
ーチンは、ドア114が開かれ、レーザ合焦レン
ズ装置204が引つ込められ、そして位置決めピ
ン316及び319が取り除かれて、摺動テーブ
ル262を動かせるということを確実にしなが
ら、第1位置と第2位置の間で摺動テーブル26
2及びその溶接室108を配置するように摺動駆
動モータ266を作動させるために第25B図に
示されている。最初にステツプ760において、
第24A図に示すパートプログラムのステツプ7
08で設定されるMコードは、オペレーテイング
システムプログラムの“要求フラツグ実行サイク
ル”の間実行される。特に、ステツプ708は、
摺動テーブル262及びその溶接室108を取り
除くためにMコードM82を設定するのに対し
て、ステツプ710において、MコードM81が
設定され、それによつて、摺動テーブル262
は、その第2の溶接位置に戻される。次に、ステ
ツプ762は、動かされるべき溶接室108の前
の安全ゾーン134をアクセスし、もし何もなけ
れば、ステツプ764はZ軸駆動モータ470を
作動して、レーザ合焦レンズ装置204をそのホ
ーム位置に動かす。次に、ステツプ766はX及
びY軸駆動モータ294及び296を作動して、
X及びY位置決めテーブル290及び292をそ
れらの中心位置に、そしてそれらのホーム位置、
すなわち延長位置にそれぞれ配置する。次に、ス
テツプ768は“送り保持”を設定して、X及び
Y位置決めテーブル290及び292を停止さ
せ、そしてドア開閉機構234がドア114をそ
の開位置に置くために作動される。次に、前部及
び後部位置設定装置284及び286はそれらの
位置決めピン316及び319を持ち上げるため
に作動され、それによつて、摺動テーブル262
を自由にする。その後、ステツプ772は、Mコ
ードM82が設定されたとき外方に、あるいはM
コードM81が設定されたとき内方に摺動テーブ
ル262を向けるように、摺動駆動モータ266
を作動する。それから、ステツプ774は、前部
及び後部位置設定装置284及び286を作動し
て、それらの位置決めピン316及び319を、
摺動テーブル262に関してロツク位置に配置す
る。次に、キヤビネツトドア114はMコードM
81に応答して閉じ、かつステツプ780におい
て、“送り保持”が解放される。ステツプ782
において、MコードM81が設定されたかどうか
についての決定がなされ、かつそれは溶接室10
8が装架されているということを示すが、もし装
架されているならば、第25F図に示されるよう
な“溶接室環境チエツク”アプリケーシヨンサブ
ルーチンは、溶接室108内の雰囲気が溶接を可
能にするのに十分な純度であるということを確認
するために命じられる。その後、ステツプ784
は、ルーチンを出るる前に、ルーチン要求フラツ
グ及びシーケンスポインターをクリアする。
第25C図を参照すると、CPU560の100Hz
クロツクによつてステツプ790においてコール
される“同期”アプリケーシヨンサブルーチンが
示されている。ステツプ792は、他のCNC1
26bと関連した溶接室にレーザ光線178を向
けられている位置、かつその位置の変更が指令さ
れていなかつた位置に、光線切換えミラー172
があるかどうかを決定する。もしノーならば、ス
テツプ793は、CNC126bによりレーザ作
動電圧を分離選択する。CNC126a及び別の
CNC126bの各々が、レーザ装置102の制
御を時分割し、ここで、一方のCNC126のみ
が任意のあるときに制御を有している。さらに、
CNC126a及び126bの一方が、主CNCと
して指定され、かつパルス幅及び繰返し速さを設
定し、そのパラメータを他のCNCが採用する。
しかし、各CNC126a及び126bは、レー
ザ光線178a及び178bが対応する溶接室1
08a及び108b内に入る光路の関数であるそ
れ自身の較正プロセスを実行する。この事につい
ては、各光学系統によつてそのレーザ光線178
に加えられる減衰度はある程度異なり、また各溶
接室108内で起きる溶接プロセスは別の影響、
すなわち、レーザ合焦レンズ202のコーテイン
グを有するかもしれないということを理解された
い。較正後に、各CNC126a及び126bは、
第22B図に示すようにそれ自身のデイジタル/
アナログコンバータを経てレーザ制御装置592
に印加されるリゾルバ電圧RESVOLTのそれ自
身の値を計算するであろう。従つて、CNC12
6a又は126bの一方がレーザ装置102の制
御をリリースするとき、その一方のCNCは、動
作電圧すなわちリゾルバ電圧をさもないとレーザ
制御装置592に印加するかも知れないそのデイ
ジタル/アナログコンバータを消勢する必要であ
る。言い換えると、各CNC126は、ステツプ
793において示されるようなその動作電圧を分
離選択する。次に、ステツプ794は、両方の
CNC126a及び126bが現在レーザをロツ
クしたかどうかを決定する。もしイエスならば、
ステツプ795は、親CNC126aはレーザを
ロツクしたかどうかを決定する。もしノーなら
ば、ステツプ796は、親CNC126aにより
レーザのロツクを解く即ちアンロツクすると共
に、第25Q図に示す“レーザ取得”アプリケー
シヨンサブルーチンを再初期化させる。次に、ス
テツプ798は、親CNC126aがレーザをロ
ツクしたか、要求したかどうかの双方を決定し、
もしノーならば、親CNC126は、ステツプ8
08に直接進む前に、第22B図に示されるよう
に他のCNC126bにCNCリンク558を経て、
ステツプ800において印加されるようなレーザ
リリース信号をリセツトする。もしイエスなら
ば、ステツプ802は、他のCNC126bがレ
ーザ要求信号をCNCリンク558を経て親CNC
126aに印加したかどうかを決定し、もしイエ
スならば、このルーチンは、親CNC126aが
レーザロツク信号をCNCリンク558に印加す
ることによつて、レーザシステム102をロツク
したかどうかを決定するステツプ804に動く。
もし、ノーならば、親CNC126aはステツプ
806において、CNCリンク558を更新し、
ステツプ808に進む前にレーザ要求信号をリセ
ツトする。
クロツクによつてステツプ790においてコール
される“同期”アプリケーシヨンサブルーチンが
示されている。ステツプ792は、他のCNC1
26bと関連した溶接室にレーザ光線178を向
けられている位置、かつその位置の変更が指令さ
れていなかつた位置に、光線切換えミラー172
があるかどうかを決定する。もしノーならば、ス
テツプ793は、CNC126bによりレーザ作
動電圧を分離選択する。CNC126a及び別の
CNC126bの各々が、レーザ装置102の制
御を時分割し、ここで、一方のCNC126のみ
が任意のあるときに制御を有している。さらに、
CNC126a及び126bの一方が、主CNCと
して指定され、かつパルス幅及び繰返し速さを設
定し、そのパラメータを他のCNCが採用する。
しかし、各CNC126a及び126bは、レー
ザ光線178a及び178bが対応する溶接室1
08a及び108b内に入る光路の関数であるそ
れ自身の較正プロセスを実行する。この事につい
ては、各光学系統によつてそのレーザ光線178
に加えられる減衰度はある程度異なり、また各溶
接室108内で起きる溶接プロセスは別の影響、
すなわち、レーザ合焦レンズ202のコーテイン
グを有するかもしれないということを理解された
い。較正後に、各CNC126a及び126bは、
第22B図に示すようにそれ自身のデイジタル/
アナログコンバータを経てレーザ制御装置592
に印加されるリゾルバ電圧RESVOLTのそれ自
身の値を計算するであろう。従つて、CNC12
6a又は126bの一方がレーザ装置102の制
御をリリースするとき、その一方のCNCは、動
作電圧すなわちリゾルバ電圧をさもないとレーザ
制御装置592に印加するかも知れないそのデイ
ジタル/アナログコンバータを消勢する必要であ
る。言い換えると、各CNC126は、ステツプ
793において示されるようなその動作電圧を分
離選択する。次に、ステツプ794は、両方の
CNC126a及び126bが現在レーザをロツ
クしたかどうかを決定する。もしイエスならば、
ステツプ795は、親CNC126aはレーザを
ロツクしたかどうかを決定する。もしノーなら
ば、ステツプ796は、親CNC126aにより
レーザのロツクを解く即ちアンロツクすると共
に、第25Q図に示す“レーザ取得”アプリケー
シヨンサブルーチンを再初期化させる。次に、ス
テツプ798は、親CNC126aがレーザをロ
ツクしたか、要求したかどうかの双方を決定し、
もしノーならば、親CNC126は、ステツプ8
08に直接進む前に、第22B図に示されるよう
に他のCNC126bにCNCリンク558を経て、
ステツプ800において印加されるようなレーザ
リリース信号をリセツトする。もしイエスなら
ば、ステツプ802は、他のCNC126bがレ
ーザ要求信号をCNCリンク558を経て親CNC
126aに印加したかどうかを決定し、もしイエ
スならば、このルーチンは、親CNC126aが
レーザロツク信号をCNCリンク558に印加す
ることによつて、レーザシステム102をロツク
したかどうかを決定するステツプ804に動く。
もし、ノーならば、親CNC126aはステツプ
806において、CNCリンク558を更新し、
ステツプ808に進む前にレーザ要求信号をリセ
ツトする。
親CNC126aがレーザをロツクしたとき、
すなわち、レーザロツク信号をCNCリンク55
8を経て他のCNC126bに印加したとき、こ
のルーチンはレーザ状態チエツクを開始する。最
初に、ステツプ808は、親CNC126aがレ
ーザに対して制御を有しているかどうか、すなわ
ち、使用中フラツグが発生しているかどうかを決
定し、もしノーならば、このサブルーチンを出
る。もしイエスならば、アプリケーシヨンサブル
ーチンは、ステツプ810において、ランプ電圧
がオンであるかどうか、励起ランプ186が最大
出力限界以下で作動しているかどうか、ランプ冷
却水の温度、ランプ冷却水の流量、レーザ電源か
らの電流及び電圧、キヤビネツトドアが開かれて
いるかどうか等を含む種々のレーザパラメータを
チエツクする。もし全てが問題ないならば、この
サブルーチンから出る。もしランプパラメータの
いずれかが限界内にないならば、ステツプ812
は、レーザトリガー回路が作動可能にされたかど
うかを決定し、もしイエスならば、ステツプ81
4は、レーザ装置102を機能抑止する遅延を設
定する前にレーザ作動可能回路をオフにする。も
しステツプ812がノーと決定するならば、ステ
ツプ818は、内部空洞シヤツター188が開か
れているかどうかを決定し、もしイエスならば、
ステツプ820は、ステツプ822で光線切換え
ミラー172を外れ位置に置く前にアラーム状態
を設定し、そしてステツプ824が、CRT13
3上に適当なアラームメツセージ“ミラー外れ位
置”を表示する。もし共振空間内のシヤツター1
88が閉じているならば、ステツプ826は、
CRT133上にアラームメツセージをただちに
表示する。
すなわち、レーザロツク信号をCNCリンク55
8を経て他のCNC126bに印加したとき、こ
のルーチンはレーザ状態チエツクを開始する。最
初に、ステツプ808は、親CNC126aがレ
ーザに対して制御を有しているかどうか、すなわ
ち、使用中フラツグが発生しているかどうかを決
定し、もしノーならば、このサブルーチンを出
る。もしイエスならば、アプリケーシヨンサブル
ーチンは、ステツプ810において、ランプ電圧
がオンであるかどうか、励起ランプ186が最大
出力限界以下で作動しているかどうか、ランプ冷
却水の温度、ランプ冷却水の流量、レーザ電源か
らの電流及び電圧、キヤビネツトドアが開かれて
いるかどうか等を含む種々のレーザパラメータを
チエツクする。もし全てが問題ないならば、この
サブルーチンから出る。もしランプパラメータの
いずれかが限界内にないならば、ステツプ812
は、レーザトリガー回路が作動可能にされたかど
うかを決定し、もしイエスならば、ステツプ81
4は、レーザ装置102を機能抑止する遅延を設
定する前にレーザ作動可能回路をオフにする。も
しステツプ812がノーと決定するならば、ステ
ツプ818は、内部空洞シヤツター188が開か
れているかどうかを決定し、もしイエスならば、
ステツプ820は、ステツプ822で光線切換え
ミラー172を外れ位置に置く前にアラーム状態
を設定し、そしてステツプ824が、CRT13
3上に適当なアラームメツセージ“ミラー外れ位
置”を表示する。もし共振空間内のシヤツター1
88が閉じているならば、ステツプ826は、
CRT133上にアラームメツセージをただちに
表示する。
“主”アプリケーシヨンサブルーチンは、第2
5D図に示され、かつ高レベルオペレーテイング
システム・プログラム又は“主”タスクループ”
内で動作する。フラツグによつて遮断されると
き、又は文字・数字けん盤131、紙テープリー
ダー584、又は磁気テープ駆動装置586等に
よつて設定されるような他の遮断を除いて、主ル
ーチンは連続的に動作する。前述したように、
“同期”ルーチンは、CPUの100Hz同期クロツク
信号によつて発生した遮断により呼出されるであ
ろう。最初に、ステツプ830は、“同期”アプ
リケーシヨンサブルーチンの間に設定されたフラ
ツグをさがす。ステツプ832は、“トリガーフ
ラツグ”が設定されているかどうかを決定し、も
しそうならば、トリガー作動可能化出力がステツ
プ834においてクリアされる前に、トリガータ
イマーはタイムアウトし、それによつて、レーザ
装置102と関連したトリガー回路はクリアされ
る。次に、ステツプ836は、光線切換えミラー
172が外れ位置にあるということを示すアラー
ムフラツグの指定されたビツト15をチエツクす
る。もしイエスならば、ステツプ838は、
CRT133上に、メツセージ“ミラー外れ位置”
を表示する。ステツプ840は、第23b図に示
されるような機械機能パネル130上の“メツセ
ージ”押しボタン638が作動したかどうかを決
定し、もしそうならば、アラーム及びエラーメツ
セージフラツグは全てのエラー条件を確認するた
めにリセツトされ、そしてもしあるならば、“メ
ツセージ”押しボタン638が照明される。最後
に、ステツプ842において、もし第24A及び
第24B図に示すパートプログラムにおいて生じ
るようなプログラム停止が設定されるならば、レ
ーザダンプシヤツター出力がクリアされ、それに
よつて、ダンプシヤツター190が閉じて、レー
ザ光線177をビーム吸収器194に向ける。
5D図に示され、かつ高レベルオペレーテイング
システム・プログラム又は“主”タスクループ”
内で動作する。フラツグによつて遮断されると
き、又は文字・数字けん盤131、紙テープリー
ダー584、又は磁気テープ駆動装置586等に
よつて設定されるような他の遮断を除いて、主ル
ーチンは連続的に動作する。前述したように、
“同期”ルーチンは、CPUの100Hz同期クロツク
信号によつて発生した遮断により呼出されるであ
ろう。最初に、ステツプ830は、“同期”アプ
リケーシヨンサブルーチンの間に設定されたフラ
ツグをさがす。ステツプ832は、“トリガーフ
ラツグ”が設定されているかどうかを決定し、も
しそうならば、トリガー作動可能化出力がステツ
プ834においてクリアされる前に、トリガータ
イマーはタイムアウトし、それによつて、レーザ
装置102と関連したトリガー回路はクリアされ
る。次に、ステツプ836は、光線切換えミラー
172が外れ位置にあるということを示すアラー
ムフラツグの指定されたビツト15をチエツクす
る。もしイエスならば、ステツプ838は、
CRT133上に、メツセージ“ミラー外れ位置”
を表示する。ステツプ840は、第23b図に示
されるような機械機能パネル130上の“メツセ
ージ”押しボタン638が作動したかどうかを決
定し、もしそうならば、アラーム及びエラーメツ
セージフラツグは全てのエラー条件を確認するた
めにリセツトされ、そしてもしあるならば、“メ
ツセージ”押しボタン638が照明される。最後
に、ステツプ842において、もし第24A及び
第24B図に示すパートプログラムにおいて生じ
るようなプログラム停止が設定されるならば、レ
ーザダンプシヤツター出力がクリアされ、それに
よつて、ダンプシヤツター190が閉じて、レー
ザ光線177をビーム吸収器194に向ける。
第25E図を参照すると、“クリア”アプリケ
ーシヨンサブルーチンが示され、このルーチン
は、オペレーテイングシステム・プログラムの
“クリア要求フラツグ”機能内で実行されて、
CPU560のメモリの“初期化テーブル”内に
包含された全てのアプリケーシヨンタイマー、変
数、出力、及び“要求フラツグ”をクリアする。
これはメモリの初期化テーブルをアドレスするこ
とによつてステツプ850において指示されるよ
うに行なわれる。ステツプ852において、その
長さが決定され、それによつて、そこにストアさ
れた値は、このルーチンを出る前にクリアするこ
とができる。“要求フラツグ”は、オペレーテイ
ングシステムによつて実行されるMコードが第2
5A〜25R図において説明されるアプリケーシ
ヨンサブルーチンを要求する、すなわちコールす
る手段である。
ーシヨンサブルーチンが示され、このルーチン
は、オペレーテイングシステム・プログラムの
“クリア要求フラツグ”機能内で実行されて、
CPU560のメモリの“初期化テーブル”内に
包含された全てのアプリケーシヨンタイマー、変
数、出力、及び“要求フラツグ”をクリアする。
これはメモリの初期化テーブルをアドレスするこ
とによつてステツプ850において指示されるよ
うに行なわれる。ステツプ852において、その
長さが決定され、それによつて、そこにストアさ
れた値は、このルーチンを出る前にクリアするこ
とができる。“要求フラツグ”は、オペレーテイ
ングシステムによつて実行されるMコードが第2
5A〜25R図において説明されるアプリケーシ
ヨンサブルーチンを要求する、すなわちコールす
る手段である。
“溶接室環境チエツク”アプリケーシヨンサブ
ルーチンは第25F図に示され、かつ第24A図
に示されたパートプログラムのステツプ718か
ら要求される。この要求は、主タスクループ又は
オペレーテイングシステム・プログラムの次の
“要求フラツグ”実行サイクル間、実行される。
基本的に、このアプリケーシヨンサブルーチン
は、溶接雰囲気が十分に純粋であるかどうかを決
定するために、溶接室108内の雰囲気の酸素及
び水の読み取りをするために配置された水分セン
サー410及び酸素プローブ496を読み取る。
酸素及び水の指示は、規定の限界と、比較され
て、レーザ溶接のための“良否”環境条件を決定
する。ステツプ862において、“良否”フラツ
グがクリアされる。その後、ステツプ864は、
CNC126のCRT上に、溶接室環境の酸素及び
水含有量が測定されているということを示すメツ
セージ“溶接室ガスチエツク”を表示する。その
後、ステツプ866は、選択された酸素プローブ
496をアクセスし、遅延を設定する。この遅延
で、サンプル酸素の読みは、CPU560がその
読み取りを行なう前に引き出される。同様にし
て、ステツプ868は、希望の水分センサー41
0を選択し、かつ遅延を設定し、その間に、
CPU560がその読みを引き出す前に、サンプ
リングがなされる。次に、ステツプ870は、酸
素プローブ496及び水分センサー410のアナ
ログ指示をデイジタル値に変換し、これらの値を
予め選択された限界と比較する。ステツプ872
は、酸素及び水分値が設定された限界よりも小さ
いかどうかを決定し、もしノーならば、ステツプ
874は、次の組の水及び酸素指示が引き出され
る前の遅延を設定し、そしてステツプ876は、
アラームメツセージ“指示不良”をCRT上に表
示させる。もし不良、すなわち制限以上の指示が
なされるならば、ステツプ864〜872が反復
されて、空気が溶接室108からパージされると
き、希望の純度が比較的に短い期間、例えば一分
以内に達成されるであろうということを期待して
いる。もし、ステツプ872によつて決定される
ような単一の良好な指示がなされるならば、ステ
ツプ880は、このような良好な3つ指示がなさ
れたかどうかを決定し、もしノーならば、ステツ
プ864〜872が反復される。ステツプ880
によつて決定されるような3つの良好な指示がな
された後、ステツプ882は、パートプログラ
ム、特に第24A図に見られるようなステツプ7
20に戻る前に、良条件フラツグを設定する。
ルーチンは第25F図に示され、かつ第24A図
に示されたパートプログラムのステツプ718か
ら要求される。この要求は、主タスクループ又は
オペレーテイングシステム・プログラムの次の
“要求フラツグ”実行サイクル間、実行される。
基本的に、このアプリケーシヨンサブルーチン
は、溶接雰囲気が十分に純粋であるかどうかを決
定するために、溶接室108内の雰囲気の酸素及
び水の読み取りをするために配置された水分セン
サー410及び酸素プローブ496を読み取る。
酸素及び水の指示は、規定の限界と、比較され
て、レーザ溶接のための“良否”環境条件を決定
する。ステツプ862において、“良否”フラツ
グがクリアされる。その後、ステツプ864は、
CNC126のCRT上に、溶接室環境の酸素及び
水含有量が測定されているということを示すメツ
セージ“溶接室ガスチエツク”を表示する。その
後、ステツプ866は、選択された酸素プローブ
496をアクセスし、遅延を設定する。この遅延
で、サンプル酸素の読みは、CPU560がその
読み取りを行なう前に引き出される。同様にし
て、ステツプ868は、希望の水分センサー41
0を選択し、かつ遅延を設定し、その間に、
CPU560がその読みを引き出す前に、サンプ
リングがなされる。次に、ステツプ870は、酸
素プローブ496及び水分センサー410のアナ
ログ指示をデイジタル値に変換し、これらの値を
予め選択された限界と比較する。ステツプ872
は、酸素及び水分値が設定された限界よりも小さ
いかどうかを決定し、もしノーならば、ステツプ
874は、次の組の水及び酸素指示が引き出され
る前の遅延を設定し、そしてステツプ876は、
アラームメツセージ“指示不良”をCRT上に表
示させる。もし不良、すなわち制限以上の指示が
なされるならば、ステツプ864〜872が反復
されて、空気が溶接室108からパージされると
き、希望の純度が比較的に短い期間、例えば一分
以内に達成されるであろうということを期待して
いる。もし、ステツプ872によつて決定される
ような単一の良好な指示がなされるならば、ステ
ツプ880は、このような良好な3つ指示がなさ
れたかどうかを決定し、もしノーならば、ステツ
プ864〜872が反復される。ステツプ880
によつて決定されるような3つの良好な指示がな
された後、ステツプ882は、パートプログラ
ム、特に第24A図に見られるようなステツプ7
20に戻る前に、良条件フラツグを設定する。
第25G図には、第24B図のパートプログラ
ム700のステツプ728により要求され主タス
クプログラム即ちオペレーテイングシステムプロ
グラムのBIDFLAG EXECUTE(要求フラツグ
実行)サイクルの間実行されるSET LASER
MODE(レーザモード設定)アプリケーシヨンサ
ブルーチンが示されている。SET LASER
MODE(レーザモード設定)アプリケーシヨンサ
ブルーチンは、燃料棒格子16についてなされる
4つの異なる溶接形態に対応する溶接モードのう
ちどれを選択するべきかを定める。第2A図に示
すように、交点溶接部32、隅溶接部30、スロ
ツト−タブ溶接部34及び切欠き溶接部40の4
つの異なつた形式の溶接部がある。レーザ装置1
02は上述したようにレイセオン社製の型式番号
SS500としてもよく、パルス状のレーザ光線17
8を燃料棒格子16に向ける時間及び(又は)パ
ルス数について4形態の溶接部の各々を制御する
ための4個の異なつたモジユールないしは固定結
線された回路を備えている。一例として、各々の
モジユールは、レーザ光線178を被加工物に向
ける時間又はパルス数を設定するための親指スイ
ツチを備えている。各々のモジユール及びその溶
接形態にコードM51〜M54のうち1つが割当
てられる。ステツプ902において、これらのモ
ードのうち1つがそのコードに従つてアドレスさ
れる。ステツプ904において、光学的に遮断さ
れたインターフエース562のSELECT
LASER MODE(レーザモード選択)端子に現れ
るレーザモード出力がクリアされる。最後にステ
ツプ906では、特別の形態の溶接部について所
望のモジユールを選択するために、SELECT
LASER MODE OUTPUT(レーザモード選択出
力)を介して、選択されたモードがレーザ制御装
置592に供給される。パルス幅及びパルス周波
数(繰返し速さ)は、後述するように、プログラ
ムされたMコード及びTコードに従つて選定され
る。
ム700のステツプ728により要求され主タス
クプログラム即ちオペレーテイングシステムプロ
グラムのBIDFLAG EXECUTE(要求フラツグ
実行)サイクルの間実行されるSET LASER
MODE(レーザモード設定)アプリケーシヨンサ
ブルーチンが示されている。SET LASER
MODE(レーザモード設定)アプリケーシヨンサ
ブルーチンは、燃料棒格子16についてなされる
4つの異なる溶接形態に対応する溶接モードのう
ちどれを選択するべきかを定める。第2A図に示
すように、交点溶接部32、隅溶接部30、スロ
ツト−タブ溶接部34及び切欠き溶接部40の4
つの異なつた形式の溶接部がある。レーザ装置1
02は上述したようにレイセオン社製の型式番号
SS500としてもよく、パルス状のレーザ光線17
8を燃料棒格子16に向ける時間及び(又は)パ
ルス数について4形態の溶接部の各々を制御する
ための4個の異なつたモジユールないしは固定結
線された回路を備えている。一例として、各々の
モジユールは、レーザ光線178を被加工物に向
ける時間又はパルス数を設定するための親指スイ
ツチを備えている。各々のモジユール及びその溶
接形態にコードM51〜M54のうち1つが割当
てられる。ステツプ902において、これらのモ
ードのうち1つがそのコードに従つてアドレスさ
れる。ステツプ904において、光学的に遮断さ
れたインターフエース562のSELECT
LASER MODE(レーザモード選択)端子に現れ
るレーザモード出力がクリアされる。最後にステ
ツプ906では、特別の形態の溶接部について所
望のモジユールを選択するために、SELECT
LASER MODE OUTPUT(レーザモード選択出
力)を介して、選択されたモードがレーザ制御装
置592に供給される。パルス幅及びパルス周波
数(繰返し速さ)は、後述するように、プログラ
ムされたMコード及びTコードに従つて選定され
る。
第25H図には、SET LASER PULSE
WIDTH(レーザパルス幅設定)アプリケーシヨ
ンサブルーチンが示されている。最初にステツプ
910において、第24B図のパートプログラム
700のステツプ728により選択された5つの
可能なレーザパルス幅のうちの1つに従つて、M
コードM55〜M59のうちの1つをセツトする
ことによつて、上記アプリケーシヨンサブルーチ
ンが入力され、中央処理記憶装置560の記憶部
のデータプール中の選択されたMコードを解釈し
アクセスする次のBidflag Execute Cycle(要求
フラツグ実行サイクル)ステツプ912において
実行される。ステツプ914では、選択されたパ
ルスについて計算されたレーザ光線178の安全
出力レベルが、第25O図のSAFE PWR(安全
出力)アプリケーシヨンサブルーチンに要求する
ことによりチエツクされる。ステツプ916で
は、計算された出力レベルが安全か否か、即ち最
大限度より低いか否かが定められ、安全でない場
合はステツプ918において警報が設定され、パ
ートプログラムに対する即時停止が行われる。安
全ならばステツプ920においてインターフエー
ス562のSELECT PULSE WIDTH
OUTPUT(パルス幅選択出力)をリセツトし、
ステツプ922においてSELECTED PULSE
WIDTH OUTPUT(パルス幅選択ずみ出力)を
設定する。レーザ制御装置592はそれによりレ
ーザ光線178の所望パルス幅を設定する。尚、
2つのコンピユータ数値制御部のうちの1つ12
6a又は126bがパルス幅を設定し、残りの数
値制御部126b又は126aは、このように設
定されたパルス幅を採用することができる。特開
昭59−156595号公報に詳細に説明されているよう
に、2個の数値制御部126a又は126bは主
数値制御部と称され、他の数値制御部126b又
は126aのレーザ制御装置592のパルス幅及
びパルス周波数を実際に制御する。しかし各々の
数値制御部126はそのレーザ電源からのリザー
バー電圧ないし出力電圧を選択的に制御するの
で、各々の数値制御部126a,126bに組合
された溶接室108に供給されるレーザ光線17
8の出力レベルを個別に調節することができる。
各々の溶接室108は同種の溶接形態を実行する
ので、主要数値制御部と呼ばれる1つの数値制御
部126a又は126bがパルス幅及びパルス周
波数を選択する。別々の光路、レーザ合焦レンズ
装置204及び溶接室108のいろいろの条件に
ついて各々の溶接室108に向けられる各々のレ
ーザ光線を個別に調節し得るようにリザーバー電
圧(RESVOLT)を個別に調節することが望ま
しい。
WIDTH(レーザパルス幅設定)アプリケーシヨ
ンサブルーチンが示されている。最初にステツプ
910において、第24B図のパートプログラム
700のステツプ728により選択された5つの
可能なレーザパルス幅のうちの1つに従つて、M
コードM55〜M59のうちの1つをセツトする
ことによつて、上記アプリケーシヨンサブルーチ
ンが入力され、中央処理記憶装置560の記憶部
のデータプール中の選択されたMコードを解釈し
アクセスする次のBidflag Execute Cycle(要求
フラツグ実行サイクル)ステツプ912において
実行される。ステツプ914では、選択されたパ
ルスについて計算されたレーザ光線178の安全
出力レベルが、第25O図のSAFE PWR(安全
出力)アプリケーシヨンサブルーチンに要求する
ことによりチエツクされる。ステツプ916で
は、計算された出力レベルが安全か否か、即ち最
大限度より低いか否かが定められ、安全でない場
合はステツプ918において警報が設定され、パ
ートプログラムに対する即時停止が行われる。安
全ならばステツプ920においてインターフエー
ス562のSELECT PULSE WIDTH
OUTPUT(パルス幅選択出力)をリセツトし、
ステツプ922においてSELECTED PULSE
WIDTH OUTPUT(パルス幅選択ずみ出力)を
設定する。レーザ制御装置592はそれによりレ
ーザ光線178の所望パルス幅を設定する。尚、
2つのコンピユータ数値制御部のうちの1つ12
6a又は126bがパルス幅を設定し、残りの数
値制御部126b又は126aは、このように設
定されたパルス幅を採用することができる。特開
昭59−156595号公報に詳細に説明されているよう
に、2個の数値制御部126a又は126bは主
数値制御部と称され、他の数値制御部126b又
は126aのレーザ制御装置592のパルス幅及
びパルス周波数を実際に制御する。しかし各々の
数値制御部126はそのレーザ電源からのリザー
バー電圧ないし出力電圧を選択的に制御するの
で、各々の数値制御部126a,126bに組合
された溶接室108に供給されるレーザ光線17
8の出力レベルを個別に調節することができる。
各々の溶接室108は同種の溶接形態を実行する
ので、主要数値制御部と呼ばれる1つの数値制御
部126a又は126bがパルス幅及びパルス周
波数を選択する。別々の光路、レーザ合焦レンズ
装置204及び溶接室108のいろいろの条件に
ついて各々の溶接室108に向けられる各々のレ
ーザ光線を個別に調節し得るようにリザーバー電
圧(RESVOLT)を個別に調節することが望ま
しい。
“ガス流量選択”アプリケーシヨンサブルーチ
ンは第25I図に示されており、このサブルーチ
ンは、第24A及び24B図に示されたパートプ
ログラムのステツプ714及び730において、
特別のMコード、すなわち、MコードM61〜M
64の1つを設定することによつて要求され、そ
して主タスクループ又はオペレーテイングシステ
ムプログラムのその後の“要求フラツグ実行サイ
クル”の間に実行される。次に、ステツプ932
において、第22A図に示した光学的に遮断した
インターフエース564の3つの流量選択出力が
クリアされた後、ステツプ934において、流量
コントローラ484,486,488の一つに印
加される流量選択済み出力がプログラムされたM
コードに従つて設定される。その後、ステツプ9
36は、CNCの制御がないときに設定される手
動又は定常状態流量選択を不能にする。
ンは第25I図に示されており、このサブルーチ
ンは、第24A及び24B図に示されたパートプ
ログラムのステツプ714及び730において、
特別のMコード、すなわち、MコードM61〜M
64の1つを設定することによつて要求され、そ
して主タスクループ又はオペレーテイングシステ
ムプログラムのその後の“要求フラツグ実行サイ
クル”の間に実行される。次に、ステツプ932
において、第22A図に示した光学的に遮断した
インターフエース564の3つの流量選択出力が
クリアされた後、ステツプ934において、流量
コントローラ484,486,488の一つに印
加される流量選択済み出力がプログラムされたM
コードに従つて設定される。その後、ステツプ9
36は、CNCの制御がないときに設定される手
動又は定常状態流量選択を不能にする。
第25J図を参照すると、“サービスSコード
(SERVICE S CODE)”アプリケーシヨンサブ
ルーチンが示されており、ここでは、パートプロ
グラムのステツプ728においてSコードの変化
が、オペレーテイングシステム・プログラムの予
め調整された出発データサイクルの間に、“サー
ビスSコード”アプリケーシヨンサブルーチンが
実行されることを要求する。Sコードは、レーザ
作動電圧、特に、励起ランプ186に印加される
電圧を決定する。ステツプ950において命じら
れた後、ステツプ952は、新さなSコードが限
界内にあるかどうかを決定し、もしノーならば、
このアプリケーシヨンサブルーチンは中止され、
アラームメツセージがステツプ954において
CRT上に表示される。もし限界内ならば、ステ
ツプ956は、第25A及び25M図に示される
較正サブルーチンをステツプ958において要求
するために、操作者によつて手動で設定される
M98フラツグの存在を決定する。次に、ステツプ
960は、第25L図に関してより完全に説明さ
れる“レーザ出力レベル設定オフセツト”アプリ
ケーシヨンサブルーチンを要求する、すなわちコ
ールする。最後に、新たなSコード値が、CPU
560のメモリ内のプログラム制御バツフア
(PCB)に転送される。
(SERVICE S CODE)”アプリケーシヨンサブ
ルーチンが示されており、ここでは、パートプロ
グラムのステツプ728においてSコードの変化
が、オペレーテイングシステム・プログラムの予
め調整された出発データサイクルの間に、“サー
ビスSコード”アプリケーシヨンサブルーチンが
実行されることを要求する。Sコードは、レーザ
作動電圧、特に、励起ランプ186に印加される
電圧を決定する。ステツプ950において命じら
れた後、ステツプ952は、新さなSコードが限
界内にあるかどうかを決定し、もしノーならば、
このアプリケーシヨンサブルーチンは中止され、
アラームメツセージがステツプ954において
CRT上に表示される。もし限界内ならば、ステ
ツプ956は、第25A及び25M図に示される
較正サブルーチンをステツプ958において要求
するために、操作者によつて手動で設定される
M98フラツグの存在を決定する。次に、ステツプ
960は、第25L図に関してより完全に説明さ
れる“レーザ出力レベル設定オフセツト”アプリ
ケーシヨンサブルーチンを要求する、すなわちコ
ールする。最後に、新たなSコード値が、CPU
560のメモリ内のプログラム制御バツフア
(PCB)に転送される。
“サービスTコード(SERVICE T CODE)”
アプリケーシヨンサブルーチンは、第24B図の
パートプログラムのステツプ728におけるTコ
ードによつて設定されるレーザパルス繰返し速さ
REP RATE即ち周波数(PRF)の値を計算する
ため第25K図に示されている。ステツプ970
は、CPU560のメモリの変換データバツツフ
ア(CDB)を調べることによつて、“サービスT
コード”アプリケーシヨンサブルーチンを開始す
る。変換があつたとき、新たなTコードは、
CPUメモリのプログラム制御バツフア(PCB)
に転送され、“サービスTコード”アプリケーシ
ヨンサブルーチンは、Tコードの新たな値を受け
入れることができるかできないかを決定するオペ
レーテイングシステムプログラムの予め調整され
た出発データサイクルの間に、要求されかつ実行
される。ステツプ972において、Tコードの新
たな値は、所定の限界と比較してチエツクされ、
もし限界外ならば、アプリケーシヨンルーチンは
中断され、適当なアラームメツセージがCRT1
33上に表示される。もし限界内ならば、ステツ
プ974は、レーザ制御装置592内にあるよう
なデイジタルアナログ変換器と関連したPRF範
囲を決定する。第22B図に示すように、レーザ
制御装置592は、“選択パルス周波数”とマー
クした線にデイジタル出力を受け取り、そのデイ
ジタル出力は、レーザ制御装置592がデイジタ
ル出力の精確なアナログ値を発生することができ
るように選択された対応する範囲を有している。
次に、ステツプ976は、指示された等式に従つ
てPRFデイジタル/アナログ出力値
(PRFOUT)を計算する。この等式で、FSOUT
は、特別のデイジタル/アナログユニツトのフル
スケール出力であり、Tコードは、Tコード値で
あり、そしてRANGEは、各PRF範囲の最大値
である。
アプリケーシヨンサブルーチンは、第24B図の
パートプログラムのステツプ728におけるTコ
ードによつて設定されるレーザパルス繰返し速さ
REP RATE即ち周波数(PRF)の値を計算する
ため第25K図に示されている。ステツプ970
は、CPU560のメモリの変換データバツツフ
ア(CDB)を調べることによつて、“サービスT
コード”アプリケーシヨンサブルーチンを開始す
る。変換があつたとき、新たなTコードは、
CPUメモリのプログラム制御バツフア(PCB)
に転送され、“サービスTコード”アプリケーシ
ヨンサブルーチンは、Tコードの新たな値を受け
入れることができるかできないかを決定するオペ
レーテイングシステムプログラムの予め調整され
た出発データサイクルの間に、要求されかつ実行
される。ステツプ972において、Tコードの新
たな値は、所定の限界と比較してチエツクされ、
もし限界外ならば、アプリケーシヨンルーチンは
中断され、適当なアラームメツセージがCRT1
33上に表示される。もし限界内ならば、ステツ
プ974は、レーザ制御装置592内にあるよう
なデイジタルアナログ変換器と関連したPRF範
囲を決定する。第22B図に示すように、レーザ
制御装置592は、“選択パルス周波数”とマー
クした線にデイジタル出力を受け取り、そのデイ
ジタル出力は、レーザ制御装置592がデイジタ
ル出力の精確なアナログ値を発生することができ
るように選択された対応する範囲を有している。
次に、ステツプ976は、指示された等式に従つ
てPRFデイジタル/アナログ出力値
(PRFOUT)を計算する。この等式で、FSOUT
は、特別のデイジタル/アナログユニツトのフル
スケール出力であり、Tコードは、Tコード値で
あり、そしてRANGEは、各PRF範囲の最大値
である。
PRFOUTの計算値が、光学的に遮断したイン
ターフエース562の“パルス周波数選択出力”
を経て、レーザ装置制御592に印加される。次
に、ステツプ978は、第25O図に関して詳細
に説明されるように、安全出力レベルチエツク”
(SAFEPWR)アプリケーシヨンサブルーチンを
要求する。安全出力の計算値は、既知の限界と比
較され、もし限界外にあるならば、パートプログ
ラムの実行は中止され、アラームメツセージが
CRT133上に表示される。安全ならば、光学
的に遮断したインターフエース562によつてレ
ーザ装置制御592に印加されるトリガー信号が
オフされ、ステツプ986は、このCNC126
が主であるかどうか、すなわち、レーザパルス繰
返し速さ及びパルス幅がこのCNC126によつ
て選択されているかどうかを決定し、ノーなら
ば、このアプリケーシヨンサブルーチンから出
る。さもなければ、ステツプ988はパルス周波
数選択出力及びリゾルバ電圧出力を不能にした
後、ステツプ990は、選択出力レベル端子を経
てレーザ制御装置592に印加されるべき希望の
PRF範囲及びその範囲信号に応じてパルス周波
数選択出力を設定する。
ターフエース562の“パルス周波数選択出力”
を経て、レーザ装置制御592に印加される。次
に、ステツプ978は、第25O図に関して詳細
に説明されるように、安全出力レベルチエツク”
(SAFEPWR)アプリケーシヨンサブルーチンを
要求する。安全出力の計算値は、既知の限界と比
較され、もし限界外にあるならば、パートプログ
ラムの実行は中止され、アラームメツセージが
CRT133上に表示される。安全ならば、光学
的に遮断したインターフエース562によつてレ
ーザ装置制御592に印加されるトリガー信号が
オフされ、ステツプ986は、このCNC126
が主であるかどうか、すなわち、レーザパルス繰
返し速さ及びパルス幅がこのCNC126によつ
て選択されているかどうかを決定し、ノーなら
ば、このアプリケーシヨンサブルーチンから出
る。さもなければ、ステツプ988はパルス周波
数選択出力及びリゾルバ電圧出力を不能にした
後、ステツプ990は、選択出力レベル端子を経
てレーザ制御装置592に印加されるべき希望の
PRF範囲及びその範囲信号に応じてパルス周波
数選択出力を設定する。
第25L図の“レーザ出力レベルオフセツト設
定”アプリケーシヨンサブルーチンは、Sコード
の変化、又はMコードM70のプログラミングに
よつて示されるようなMコードのどれかの変化に
よつて要求され、そしてオペレーテイングシステ
ムプログラムのその後の要求フラツグ実行サイク
ルの間に実行される。例えば、Sコードの変化が
あつたとき、“サービスSコード”アプリケーシ
ヨンサブルーチンは実行され、そのステツプ96
0において、“レーザ出力レベルオフセツト設定”
アプリケーシヨンサブルーチンが要求される。M
コードの変化があつたとき、MコードM70が設
定され、それによつてこのアプリケーシヨンサブ
ルーチンを要求する。一般に、“レーザ出力レベ
ルオフセツト設定”アプリケーシヨンサブルーチ
ンは、Tコードによつて設定されるプログラムさ
れたパルス繰返し速さに基いて、かつCPUメモ
リテーブル内にストアされたプログラムされたパ
ルス幅に基いてリゾルバ電圧を取得する。リゾル
バ電圧は、パルス形成回路に印加されるレーザ電
源120の出力電圧であり、それによつて、ラン
プ付勢電圧が発生する。ステツプ1002におい
て、CPUメモリ内のオフセツトテーブルが、出
力レベル、周波数、及びパルス幅を設定するプロ
グラムされたS,T,Mコードについて探索され
て、それによつて、リゾルバ電圧の指示を得る。
ステツプ1004は、出力レベル選択端子を作動
可能化した後(第22B図参照)、ステツプ10
06はタイミング遅延を開始する。次に、ステツ
プ1008は、光線切換えミラー172を作動し
て、レーザ光線178をこのCNC126aの溶
接室108に向ける。次に、ステツプ1010
は、ランプ電圧が限界内にあるかどうかを決定
し、その後、ステツプ1012において、レーザ
トリガー回路を作動可能化し、すなわち光学的に
遮断したインターフエース562の“トリガー”
出力はオンにされる。その後、ステツプ1014
は、遅延を開始して、ステツプ1016に出る前
に、励起ランプ186を安定化させる。このよう
に、第25N図について説明する“レーザ溶接実
行”アプリケーシヨンサブルーチンが呼出される
とき、レーザロツド170はそのレーザ光線を発
射させる用意をする。
定”アプリケーシヨンサブルーチンは、Sコード
の変化、又はMコードM70のプログラミングに
よつて示されるようなMコードのどれかの変化に
よつて要求され、そしてオペレーテイングシステ
ムプログラムのその後の要求フラツグ実行サイク
ルの間に実行される。例えば、Sコードの変化が
あつたとき、“サービスSコード”アプリケーシ
ヨンサブルーチンは実行され、そのステツプ96
0において、“レーザ出力レベルオフセツト設定”
アプリケーシヨンサブルーチンが要求される。M
コードの変化があつたとき、MコードM70が設
定され、それによつてこのアプリケーシヨンサブ
ルーチンを要求する。一般に、“レーザ出力レベ
ルオフセツト設定”アプリケーシヨンサブルーチ
ンは、Tコードによつて設定されるプログラムさ
れたパルス繰返し速さに基いて、かつCPUメモ
リテーブル内にストアされたプログラムされたパ
ルス幅に基いてリゾルバ電圧を取得する。リゾル
バ電圧は、パルス形成回路に印加されるレーザ電
源120の出力電圧であり、それによつて、ラン
プ付勢電圧が発生する。ステツプ1002におい
て、CPUメモリ内のオフセツトテーブルが、出
力レベル、周波数、及びパルス幅を設定するプロ
グラムされたS,T,Mコードについて探索され
て、それによつて、リゾルバ電圧の指示を得る。
ステツプ1004は、出力レベル選択端子を作動
可能化した後(第22B図参照)、ステツプ10
06はタイミング遅延を開始する。次に、ステツ
プ1008は、光線切換えミラー172を作動し
て、レーザ光線178をこのCNC126aの溶
接室108に向ける。次に、ステツプ1010
は、ランプ電圧が限界内にあるかどうかを決定
し、その後、ステツプ1012において、レーザ
トリガー回路を作動可能化し、すなわち光学的に
遮断したインターフエース562の“トリガー”
出力はオンにされる。その後、ステツプ1014
は、遅延を開始して、ステツプ1016に出る前
に、励起ランプ186を安定化させる。このよう
に、第25N図について説明する“レーザ溶接実
行”アプリケーシヨンサブルーチンが呼出される
とき、レーザロツド170はそのレーザ光線を発
射させる用意をする。
PERFORM LASER WELDS(レーザ溶接実
行)アプリケーシヨンサブルーチンは、第25N
図に示され、パートプログラム700のステツプ
728により設定されたMコードM71,M72
によつて要求され、次の要求フラツグ実行サイク
ルの間に実行される。ステツプ1060を入力す
ると、アプリケーシヨンサブルーチン要求フラツ
グは、次の要求フラツグ実行サイクルを実行する
ように設定される。入力後にステツプ1062に
おいて、M51〜M54のうち1つのコードに対
応するレーザモードが選択されたか否かを定め
る。レーザ制御装置592は、上述したように、
交点溶接部32、スロツト−タブ溶接部34、隅
溶接部30及び切欠き溶接部40のうちの1つを
制御するようにプログラムされた固定結線された
4個の別々のモジユールを備えている。選択され
ていなかつたらステツプ1063でERROR
MESSAGE(エラーメツセージ)がルーチンを出
る前にデイスプレイされる。選択されていたら、
ステツプ1064において、第25F図について
説明したCHAMBER ENVIRONMENT
CHECK(溶接室環境チエツク)アプリケーシヨ
ンサブルーチンのステツプ882においてGOフ
ラツグが設定されていたか否かが定められる。設
定されていなかつたらステツプ1066において
溶接室環境チエツクアプリケーシヨンサブルーチ
ンに再要求し、溶接室108の酸素及び水分が所
定の限度よりも低くなるように溶接室108中の
雰囲気が清浄になつているか否かが再び定められ
る。低くなつていたらステツプ1068において
光線切換え用の可動ミラー172を作動させ、コ
ンピユータ数値制御部126の溶接室108にレ
ーザ光線178を向ける。その後に、ダンプシヤ
ツター190を開放位置に配設することにより、
選択された溶接室108にレーザ光線177を向
ける。次にステツプ1072において、Mコード
M71が設定されたか否かが定められる。上述し
たように、2つのMコードM71〜M72があ
り、MコードM71は、交点溶接部32に対応す
る点溶接を行うべきことを指示し、MコードM7
2は、隅溶接部30、スロツト−タブ溶接部34
及び切欠き溶接部40に対応するシーム溶接を行
うべきことを指示する。シーム溶接と点溶接との
相違は次の通りである。即ちシーム溶接の場合
は、レーザロツド170がレーザ光線178の一
連のパルスを発射する間に燃料棒格子16がX−
Y位置決め装置によつて移動する。点溶接の場合
には、レーザ光線178に対し燃料棒格子16を
固定させた状態で溶接が行われる。即ち点溶接を
行うべきことを示すMコードM71が検出された
ら、ステツプ1074において、レーザロツド1
70を励起させる前にX,Y位置決め装置が停止
するのを待期する遅延が設定される。シーム溶接
を行うべきことを示すMコードM72がプログラ
ムされた場合には、遅延は設定されないので、燃
料棒格子16の移動が開始される前にレーザロツ
ド170の溶接を開始することができる。次のス
テツプ1076では、励起ランプ186に供給さ
れる電圧がプログラムされた通りか否かがチエツ
クされる。次のステツプ1078では、レーザの
状態がチエツクされ、特に励起ランプ冷却材の温
度及び流量が所定の限度以内になつているか否
か、励起ランプの電流及び電圧が所定の限度以内
になつているか否か、またキヤビネツトのドア1
14が開放しているか否かが定められる。次のス
テツプ1080では、第25L図に示したSET
LASER POWER LEVEL OFFSET(レーザ出
力レベルオフセツト設定)アプリケーシヨンサブ
ルーチンのステツプ1012によつて励起ランプ
トリガー回路が完全にトリガーされたか否かがチ
エツクされる。トリガーされなかつた場合は、ス
テツプ1082において、アラームメツセージ
「トリガー回路が動作可能化されていない」が陰
極線管133上にデイスプレイされる。動作可能
化されていた場合は、ステツプ1084におい
て、レーザ制御装置592のシヤツター制御モジ
ユールを動作可能化することによつてレーザを作
動させる(即ち溶接開始信号をレーザに供給す
る)。ステツプ1086では、レーザロツド17
0がその間にレーザ操作を終了するようにプログ
ラムされた遅延時間を開始させる(即ちレーザ制
御装置592からの溶接終了信号を受けるように
待期する)。ステツプ1088では、8秒の時間
が経過したか否かが定められ、経過してない場合
は、「レーザ操作終了タイムアウト」のメツセー
ジが陰極線管133にデイスプレイされる。タイ
ムアウト後にステツプ1092において、点溶接
を行うべきか否か、即ちMコードM71が設定さ
れたか否かが定められ、設定されていたら、サブ
ルーチンはステツプ1096に移行し、中央処理
記憶装置560は、レーザロツド170がリリー
スされ、別の数値制御部126bがレーザを要求
し得ないことを示すレーザリリース信号が中央処
理記憶装置560からインターフエース562を
介して数値制御部リンク558上に発生する。シ
ーム溶接部が形成されたら、ステツプ1094に
おいてダンプシヤツター190及び安全シヤツタ
ー212を閉じた後、ステツプ1096において
サブルーチンから出る。
行)アプリケーシヨンサブルーチンは、第25N
図に示され、パートプログラム700のステツプ
728により設定されたMコードM71,M72
によつて要求され、次の要求フラツグ実行サイク
ルの間に実行される。ステツプ1060を入力す
ると、アプリケーシヨンサブルーチン要求フラツ
グは、次の要求フラツグ実行サイクルを実行する
ように設定される。入力後にステツプ1062に
おいて、M51〜M54のうち1つのコードに対
応するレーザモードが選択されたか否かを定め
る。レーザ制御装置592は、上述したように、
交点溶接部32、スロツト−タブ溶接部34、隅
溶接部30及び切欠き溶接部40のうちの1つを
制御するようにプログラムされた固定結線された
4個の別々のモジユールを備えている。選択され
ていなかつたらステツプ1063でERROR
MESSAGE(エラーメツセージ)がルーチンを出
る前にデイスプレイされる。選択されていたら、
ステツプ1064において、第25F図について
説明したCHAMBER ENVIRONMENT
CHECK(溶接室環境チエツク)アプリケーシヨ
ンサブルーチンのステツプ882においてGOフ
ラツグが設定されていたか否かが定められる。設
定されていなかつたらステツプ1066において
溶接室環境チエツクアプリケーシヨンサブルーチ
ンに再要求し、溶接室108の酸素及び水分が所
定の限度よりも低くなるように溶接室108中の
雰囲気が清浄になつているか否かが再び定められ
る。低くなつていたらステツプ1068において
光線切換え用の可動ミラー172を作動させ、コ
ンピユータ数値制御部126の溶接室108にレ
ーザ光線178を向ける。その後に、ダンプシヤ
ツター190を開放位置に配設することにより、
選択された溶接室108にレーザ光線177を向
ける。次にステツプ1072において、Mコード
M71が設定されたか否かが定められる。上述し
たように、2つのMコードM71〜M72があ
り、MコードM71は、交点溶接部32に対応す
る点溶接を行うべきことを指示し、MコードM7
2は、隅溶接部30、スロツト−タブ溶接部34
及び切欠き溶接部40に対応するシーム溶接を行
うべきことを指示する。シーム溶接と点溶接との
相違は次の通りである。即ちシーム溶接の場合
は、レーザロツド170がレーザ光線178の一
連のパルスを発射する間に燃料棒格子16がX−
Y位置決め装置によつて移動する。点溶接の場合
には、レーザ光線178に対し燃料棒格子16を
固定させた状態で溶接が行われる。即ち点溶接を
行うべきことを示すMコードM71が検出された
ら、ステツプ1074において、レーザロツド1
70を励起させる前にX,Y位置決め装置が停止
するのを待期する遅延が設定される。シーム溶接
を行うべきことを示すMコードM72がプログラ
ムされた場合には、遅延は設定されないので、燃
料棒格子16の移動が開始される前にレーザロツ
ド170の溶接を開始することができる。次のス
テツプ1076では、励起ランプ186に供給さ
れる電圧がプログラムされた通りか否かがチエツ
クされる。次のステツプ1078では、レーザの
状態がチエツクされ、特に励起ランプ冷却材の温
度及び流量が所定の限度以内になつているか否
か、励起ランプの電流及び電圧が所定の限度以内
になつているか否か、またキヤビネツトのドア1
14が開放しているか否かが定められる。次のス
テツプ1080では、第25L図に示したSET
LASER POWER LEVEL OFFSET(レーザ出
力レベルオフセツト設定)アプリケーシヨンサブ
ルーチンのステツプ1012によつて励起ランプ
トリガー回路が完全にトリガーされたか否かがチ
エツクされる。トリガーされなかつた場合は、ス
テツプ1082において、アラームメツセージ
「トリガー回路が動作可能化されていない」が陰
極線管133上にデイスプレイされる。動作可能
化されていた場合は、ステツプ1084におい
て、レーザ制御装置592のシヤツター制御モジ
ユールを動作可能化することによつてレーザを作
動させる(即ち溶接開始信号をレーザに供給す
る)。ステツプ1086では、レーザロツド17
0がその間にレーザ操作を終了するようにプログ
ラムされた遅延時間を開始させる(即ちレーザ制
御装置592からの溶接終了信号を受けるように
待期する)。ステツプ1088では、8秒の時間
が経過したか否かが定められ、経過してない場合
は、「レーザ操作終了タイムアウト」のメツセー
ジが陰極線管133にデイスプレイされる。タイ
ムアウト後にステツプ1092において、点溶接
を行うべきか否か、即ちMコードM71が設定さ
れたか否かが定められ、設定されていたら、サブ
ルーチンはステツプ1096に移行し、中央処理
記憶装置560は、レーザロツド170がリリー
スされ、別の数値制御部126bがレーザを要求
し得ないことを示すレーザリリース信号が中央処
理記憶装置560からインターフエース562を
介して数値制御部リンク558上に発生する。シ
ーム溶接部が形成されたら、ステツプ1094に
おいてダンプシヤツター190及び安全シヤツタ
ー212を閉じた後、ステツプ1096において
サブルーチンから出る。
“安全出力レベルチエツク(CHECK SAFE
POWER LEVEL)”アプリケーシヨンサブルー
チンが第25O図に示され、Tコード及びMコー
ドM55〜M57によつてプログラムされる通り
の所定の繰返し速さ及びパルス幅に対して、及び
第25L図に関して前述した“レーザ出力レベル
オフセツト設定”アプリケーシヨンサブルーチン
において決定されるようなレーザランプ電圧に対
して必要なレーザランプ出力を計算するために実
行される。実施例のレーザ装置102、すなわち
レイセオン社の型式番号SS500については、最大
安全出力レベルは、16KWのオーダーであり、も
しランプレーザ出力の計算値がそのレベルを越え
るならば、パートプログラムは自動的に停止され
る。“安全出力レベルチエツク”アプリケーシヨ
ンサブルーチンは、第25H図に示された“レー
ザパルス幅設定”アプリケーシヨンサブルーチン
のステツプ914、第25K図に示された“サー
ビスTコード”アプリケーシヨンサブルーチンの
ステツプ978、又は第25M図の“レーザ較
正”アプリケーシヨンサブルーチンのステツプ1
026のいずれかから、ステツプ1100に入力
される。次に、ステツプ1102において、現在
Tコード値がCPUメモリのプログラム制御バツ
フア(PCB)から得られ、ステツプ1104に
おいて、指示された等式に従つてパルス形成回路
フアクターを計算するために使用される。ここ
で、繰返し速さREP RATEの値は、Tコード値
によつてプログラムされるパルス周波数を示し、
オフセツトは、第25L図の“レーザー出力レベ
ルオフセツト設定”アプリケーシヨンサブルーチ
ンによつて入力されるオフセツトテーブルから得
られ、傾斜は、第25S図の曲線から決定される
傾斜である。次に、ステツプ1106は、Mコー
ドM55〜M60によつて設定されるパルス幅と
リゾルバ電圧RESVOLTの値の関数としての中
間値VSQRを計算する。もしVSQRが1より小さ
いならば、ランプ出力は希望の最大限界内にある
ことが分かり、このアプリケーシヨンサブルーチ
ンから出る。もし大きければ、ステツプ1110
は、中間値VSQRを使い、指示された等式に従つ
てパルス形成回路(VPFN)に印加される電圧
の値を計算し、もしVPFNが1より小さいなら
ば、レーザランプ出力が最大安全レベル以下であ
るという決定があつたことであつて、このルーチ
ンを出る。もしノーならば、ランプ出力が最大安
全限界を越えているかもしれないという指示を出
し、もしそうであるならば、ステツプ1114
は、VPFN及びPFNFACTRの値に従つてラン
プ出力を計算する。もしランプ出力の値が最大安
全限界以下であるならば、このルーチンを出る
が、もし限界以上ならステツプ1118はアラー
ムメツセージをCRT133上に表示し、そして
パートプログラムは自動的に停止する。CPU5
60のGレジスタは、ルーチン呼び出しのための
チエツクリターン指示器として使われ、それによ
つて、“安全出力レベルチエツク”アプリケーシ
ヨンサブルーチンを出たときに、“レーザパルス
幅設定”、“サービスTコード”又は“レーザ出力
レベルオフセツト設定”アプリケーシヨンサブル
ーチンの一つへ戻る。
POWER LEVEL)”アプリケーシヨンサブルー
チンが第25O図に示され、Tコード及びMコー
ドM55〜M57によつてプログラムされる通り
の所定の繰返し速さ及びパルス幅に対して、及び
第25L図に関して前述した“レーザ出力レベル
オフセツト設定”アプリケーシヨンサブルーチン
において決定されるようなレーザランプ電圧に対
して必要なレーザランプ出力を計算するために実
行される。実施例のレーザ装置102、すなわち
レイセオン社の型式番号SS500については、最大
安全出力レベルは、16KWのオーダーであり、も
しランプレーザ出力の計算値がそのレベルを越え
るならば、パートプログラムは自動的に停止され
る。“安全出力レベルチエツク”アプリケーシヨ
ンサブルーチンは、第25H図に示された“レー
ザパルス幅設定”アプリケーシヨンサブルーチン
のステツプ914、第25K図に示された“サー
ビスTコード”アプリケーシヨンサブルーチンの
ステツプ978、又は第25M図の“レーザ較
正”アプリケーシヨンサブルーチンのステツプ1
026のいずれかから、ステツプ1100に入力
される。次に、ステツプ1102において、現在
Tコード値がCPUメモリのプログラム制御バツ
フア(PCB)から得られ、ステツプ1104に
おいて、指示された等式に従つてパルス形成回路
フアクターを計算するために使用される。ここ
で、繰返し速さREP RATEの値は、Tコード値
によつてプログラムされるパルス周波数を示し、
オフセツトは、第25L図の“レーザー出力レベ
ルオフセツト設定”アプリケーシヨンサブルーチ
ンによつて入力されるオフセツトテーブルから得
られ、傾斜は、第25S図の曲線から決定される
傾斜である。次に、ステツプ1106は、Mコー
ドM55〜M60によつて設定されるパルス幅と
リゾルバ電圧RESVOLTの値の関数としての中
間値VSQRを計算する。もしVSQRが1より小さ
いならば、ランプ出力は希望の最大限界内にある
ことが分かり、このアプリケーシヨンサブルーチ
ンから出る。もし大きければ、ステツプ1110
は、中間値VSQRを使い、指示された等式に従つ
てパルス形成回路(VPFN)に印加される電圧
の値を計算し、もしVPFNが1より小さいなら
ば、レーザランプ出力が最大安全レベル以下であ
るという決定があつたことであつて、このルーチ
ンを出る。もしノーならば、ランプ出力が最大安
全限界を越えているかもしれないという指示を出
し、もしそうであるならば、ステツプ1114
は、VPFN及びPFNFACTRの値に従つてラン
プ出力を計算する。もしランプ出力の値が最大安
全限界以下であるならば、このルーチンを出る
が、もし限界以上ならステツプ1118はアラー
ムメツセージをCRT133上に表示し、そして
パートプログラムは自動的に停止する。CPU5
60のGレジスタは、ルーチン呼び出しのための
チエツクリターン指示器として使われ、それによ
つて、“安全出力レベルチエツク”アプリケーシ
ヨンサブルーチンを出たときに、“レーザパルス
幅設定”、“サービスTコード”又は“レーザ出力
レベルオフセツト設定”アプリケーシヨンサブル
ーチンの一つへ戻る。
“別のCNCを待機(WAIT FOR OTHER
CNC)”アプリケーシヨンサブルーチンは第25
P図に示されており、これは主CNC126aに、
一連の溶接部を完了させ、その後、別のCNC1
26bからの応答を待機しながら、第24A及び
24B図に示されたパートプログラムの実行を中
止する。このアプリケーシヨンサブルーチンは、
第24B図に示されたパートプログラムのステツ
プ735において設定されたMコードM88によ
つて呼び出され、そして主タスクループの次の
“要求フラツグ実行サイクル”の間に実行される。
このアプリケーシヨンサブルーチンは、主CNC
126aが特定の種類の溶接部を完了した後、別
のCNC126bが燃料棒格子16に対して溶接
動作を完了することができる遅延を与え、さもな
ければ、共通溶接パラメーラ、すなわち、両方の
CNC126a及び126bによつて使用される
パルス幅及び繰返し速さを変化させるであろう。
なお、2つのCNC126の一方のみが、主CNC
126aとして設定されてパルス幅及び繰返し速
さを制御し、別のCNC126bが、主CNC12
6aによつて設定されたパルス幅及び繰返し速さ
を採用する。従つて、別のCNC126bが特定
形態の溶接部について溶接動作を完了するまで、
主CNC126aは、パルス幅及び繰返し速さの
リセツトを遅延させなければならない。従つて、
ステツプ736が第1形態の溶接部の完了を決定
した後、MコードM88のチエツクが行なわれ、
“別のCNCを待機”アプリケーシヨンサブルーチ
ンを呼び出す。ステツプ1030に入つた後、ス
テツプ1032は、第24A及び24B図に示さ
れたようなパートプログラムの実行を中止し、従
つて、別のCNC126bがその溶接動作を完了
してしまうまで、同形態の溶接部、及びその繰返
し速さとパルス幅を維持する。この目的のため、
ステツプ1034は、このCNCが主CNCとして
選択されているかどうかを決定し、もしイエスな
らば、ステツプ1040は、別のCNCが現在運
転されているかどうかを決定する。もしノーなら
ば、このアプリケーシヨンサブルーチンは、直接
ステツプ1048に動く、もし別のCNCが運転
されているならば、ステツプ1046においてそ
の溶接待期信号を設定し、遅延を開始する前に、
別のCNC126bが“溶接完了”フラツグを設
定することのできるタイミング期間を設定する。
もしこのCNC126が主でないならば、ステツ
プ1036はこのCNCに対して“溶接待期”を
設定する一方、ステツプ1038は、“溶接完了”
表示を設定するために主CNCを待つ。この様に
して、ステツプ1046で設定された遅延がレー
ザ溶接動作を完了するために別のCNC126b
に与えられた後、ステツプ1048は“溶接待
期”フラツグをクリアして、このルーチンを出
る。
CNC)”アプリケーシヨンサブルーチンは第25
P図に示されており、これは主CNC126aに、
一連の溶接部を完了させ、その後、別のCNC1
26bからの応答を待機しながら、第24A及び
24B図に示されたパートプログラムの実行を中
止する。このアプリケーシヨンサブルーチンは、
第24B図に示されたパートプログラムのステツ
プ735において設定されたMコードM88によ
つて呼び出され、そして主タスクループの次の
“要求フラツグ実行サイクル”の間に実行される。
このアプリケーシヨンサブルーチンは、主CNC
126aが特定の種類の溶接部を完了した後、別
のCNC126bが燃料棒格子16に対して溶接
動作を完了することができる遅延を与え、さもな
ければ、共通溶接パラメーラ、すなわち、両方の
CNC126a及び126bによつて使用される
パルス幅及び繰返し速さを変化させるであろう。
なお、2つのCNC126の一方のみが、主CNC
126aとして設定されてパルス幅及び繰返し速
さを制御し、別のCNC126bが、主CNC12
6aによつて設定されたパルス幅及び繰返し速さ
を採用する。従つて、別のCNC126bが特定
形態の溶接部について溶接動作を完了するまで、
主CNC126aは、パルス幅及び繰返し速さの
リセツトを遅延させなければならない。従つて、
ステツプ736が第1形態の溶接部の完了を決定
した後、MコードM88のチエツクが行なわれ、
“別のCNCを待機”アプリケーシヨンサブルーチ
ンを呼び出す。ステツプ1030に入つた後、ス
テツプ1032は、第24A及び24B図に示さ
れたようなパートプログラムの実行を中止し、従
つて、別のCNC126bがその溶接動作を完了
してしまうまで、同形態の溶接部、及びその繰返
し速さとパルス幅を維持する。この目的のため、
ステツプ1034は、このCNCが主CNCとして
選択されているかどうかを決定し、もしイエスな
らば、ステツプ1040は、別のCNCが現在運
転されているかどうかを決定する。もしノーなら
ば、このアプリケーシヨンサブルーチンは、直接
ステツプ1048に動く、もし別のCNCが運転
されているならば、ステツプ1046においてそ
の溶接待期信号を設定し、遅延を開始する前に、
別のCNC126bが“溶接完了”フラツグを設
定することのできるタイミング期間を設定する。
もしこのCNC126が主でないならば、ステツ
プ1036はこのCNCに対して“溶接待期”を
設定する一方、ステツプ1038は、“溶接完了”
表示を設定するために主CNCを待つ。この様に
して、ステツプ1046で設定された遅延がレー
ザ溶接動作を完了するために別のCNC126b
に与えられた後、ステツプ1048は“溶接待
期”フラツグをクリアして、このルーチンを出
る。
“レーザ取得(GET LASER)”アプリケーシ
ヨンサブルーチンは第25Q図に示されており、
レーザ装置102の使用を要求するために、第2
2B図に示されるように、CNCリンク558を
介して一方のCNC126が通信することのでき
る手段を提供している。CNC126a及び12
6bの一方のみが、任意のある時にレーザ装置1
02の制御をすることができる。従つて、2台の
CNC126a,126b間の調整を可能にする
ために、レーザ装置102を制御中の第1の
CNC126がCNCリンク558に“レーザロツ
ク”信号を出す。レーザ装置102の使用を放棄
した後、第1のCNCは、CNCリンク558に
“レーザリリース”信号を出し、それによつてレ
ーザ装置102の制御を求める第2のCNCが
CNCリンク558に“レーザ要求”信号を出す
ことができる。その後、CNC126はレーザ装
置102の使用を得て、CNCリンク558に
“レーザロツク”信号を出し、それによつて、第
1のCNC126は、レーザ装置102へのアク
セスを得ることが禁止される。ステツプ1160
に示すように、“レーザ取得”アプリケーシヨン
サブルーチンは、“レーザ出力レベルオフセツト
設定”アプリケーシヨンサブルーチンのステツプ
1008、“レーザ較正”アプリケーシヨンサブ
ルーチンのステツプ1032、又は“レーザ溶接
実行”アプリケーシヨンサブルーチンのステツプ
1070のいずれか1つによつて要求され、オペ
レーテイングシステムプログラムの次の“要求フ
ラツグ実行サイクル”の間に実行される。入力後
に、ステツプ1162は、第2のCNC126b
がその“レーザ要求”又は“レーザロツク”出力
を設定したかどうかを決定するためにCNCリン
ク558を調べ、もしそうならば、ステツプ11
64は、第1のCNC126aでシーケンスポイ
ンター(sequence pointer)を設定し、このルー
チンを出る。他方、もし第2のCNC126bが
レーザ装置102を要求せず、あるいはロツクし
なかつたならば、第1のCNC126aは、CNC
リンク588に対して、その光学的に遮断したイ
ンターフエース562に、“レーザ要求”出力を
出す。その後、ステツプ1168は、第2の
CNC126bの“レーザリリース”出力の待期
を開始する。第2のCNC126bがCNCリンク
558に“レーザリリース”出力を出した後、ス
テツプ1172において、第1のCNC126a
は、レーザ使用中フラツグを設定し、かつ“レー
ザロツク”出力をCNCリンク558上に出した
後、ステツプ1174において、レーザ光線切換
えミラー172を作動して、第1のCNC126
aと関連した溶接室108にレーザ光線を向け
る。その後、ステツプ1176において、第1の
CNC126aはそのリゾルバ電圧出力を設定し
た後、ステツプ1178において、ルーチンシー
ケンスポインターをクリアし、呼び出し、サブル
ーチンに戻る。
ヨンサブルーチンは第25Q図に示されており、
レーザ装置102の使用を要求するために、第2
2B図に示されるように、CNCリンク558を
介して一方のCNC126が通信することのでき
る手段を提供している。CNC126a及び12
6bの一方のみが、任意のある時にレーザ装置1
02の制御をすることができる。従つて、2台の
CNC126a,126b間の調整を可能にする
ために、レーザ装置102を制御中の第1の
CNC126がCNCリンク558に“レーザロツ
ク”信号を出す。レーザ装置102の使用を放棄
した後、第1のCNCは、CNCリンク558に
“レーザリリース”信号を出し、それによつてレ
ーザ装置102の制御を求める第2のCNCが
CNCリンク558に“レーザ要求”信号を出す
ことができる。その後、CNC126はレーザ装
置102の使用を得て、CNCリンク558に
“レーザロツク”信号を出し、それによつて、第
1のCNC126は、レーザ装置102へのアク
セスを得ることが禁止される。ステツプ1160
に示すように、“レーザ取得”アプリケーシヨン
サブルーチンは、“レーザ出力レベルオフセツト
設定”アプリケーシヨンサブルーチンのステツプ
1008、“レーザ較正”アプリケーシヨンサブ
ルーチンのステツプ1032、又は“レーザ溶接
実行”アプリケーシヨンサブルーチンのステツプ
1070のいずれか1つによつて要求され、オペ
レーテイングシステムプログラムの次の“要求フ
ラツグ実行サイクル”の間に実行される。入力後
に、ステツプ1162は、第2のCNC126b
がその“レーザ要求”又は“レーザロツク”出力
を設定したかどうかを決定するためにCNCリン
ク558を調べ、もしそうならば、ステツプ11
64は、第1のCNC126aでシーケンスポイ
ンター(sequence pointer)を設定し、このルー
チンを出る。他方、もし第2のCNC126bが
レーザ装置102を要求せず、あるいはロツクし
なかつたならば、第1のCNC126aは、CNC
リンク588に対して、その光学的に遮断したイ
ンターフエース562に、“レーザ要求”出力を
出す。その後、ステツプ1168は、第2の
CNC126bの“レーザリリース”出力の待期
を開始する。第2のCNC126bがCNCリンク
558に“レーザリリース”出力を出した後、ス
テツプ1172において、第1のCNC126a
は、レーザ使用中フラツグを設定し、かつ“レー
ザロツク”出力をCNCリンク558上に出した
後、ステツプ1174において、レーザ光線切換
えミラー172を作動して、第1のCNC126
aと関連した溶接室108にレーザ光線を向け
る。その後、ステツプ1176において、第1の
CNC126aはそのリゾルバ電圧出力を設定し
た後、ステツプ1178において、ルーチンシー
ケンスポインターをクリアし、呼び出し、サブル
ーチンに戻る。
“取付装置回転(ROTATE FIXTURE)”ア
プリケーシヨンサブルーチンは第25R図に示さ
れており、第24B図に示したパートプログラム
のステツプ728において設定されるようなMコ
ードM91〜M95によつて要求され、そして次
の“要求フラツグ実行サイクル”の間に実行され
る。入力後、ステツプ1262は、Z軸駆動モー
タ470を作動させ、それによつて、レーザ合焦
レンズ装置204はリミツトスイツチ576bに
よつて検出されるホーム位置に配置される。その
後、ステツプ1264において、Y軸駆動モータ
296は作動されて、Y位置決めテーブル292
を、リミツトスイツチ574dによつて検出され
るようなその中心位置に駆動し、X軸は、B軸回
転駆動装置238の係合を可能にするように位置
決めされる。その後、ステツプ1266におい
て、Y軸駆動モータが作動され、位置決め輪35
8の結合部材362がB軸回転駆動装置238と
関連した結合部材384に係合するように、Y位
置決めテーブル292を駆動する。その後、ステ
ツプ1268は、X及びY位置決めテーブル29
0及び292の移動を禁止するために“送り保
持”を設定し、回転自在の取付装置242の現在
の角度位置を検知するために近接スイツチ402
a−dの出力をアクセスして、取付装置を回転さ
せる必要があるかどうかを決定し、その後、位置
決めホイール358をロツクしている位置決めピ
ン378を引き抜き、B軸回転駆動装置388を
付勢する。ステツプ1270において、近接スイ
ツチ402dの出力は参考のため検知され、検知
されると、残りの近接スイツチ402a−402
cの出力が、新たな位置に向かつて回転させられ
ている取付装置の位置を決定するために検知され
る。新たな位置に回転したとき、ステツプ127
2はB軸回転駆動装置388と、トリツプソレノ
イド406を消勢し、それによつて位置決めピン
378は、位置決めホイール358に係合しそれ
をロツクするために復帰する。その後、“送り保
持”はリリースされかつクリアされ、Y軸駆動モ
ータ296は作動されてY位置決めテーブル29
2を動かし、B軸回転駆動装置238との係合か
ら解放し、最後にステツプ1274において、補
助プロセスが作動可能にされ、かつ“取付装置回
転”アプリケーシヨンサブルーチンの“要求フラ
ツグ”及びシーケンスポインターがクリアされ
る。
プリケーシヨンサブルーチンは第25R図に示さ
れており、第24B図に示したパートプログラム
のステツプ728において設定されるようなMコ
ードM91〜M95によつて要求され、そして次
の“要求フラツグ実行サイクル”の間に実行され
る。入力後、ステツプ1262は、Z軸駆動モー
タ470を作動させ、それによつて、レーザ合焦
レンズ装置204はリミツトスイツチ576bに
よつて検出されるホーム位置に配置される。その
後、ステツプ1264において、Y軸駆動モータ
296は作動されて、Y位置決めテーブル292
を、リミツトスイツチ574dによつて検出され
るようなその中心位置に駆動し、X軸は、B軸回
転駆動装置238の係合を可能にするように位置
決めされる。その後、ステツプ1266におい
て、Y軸駆動モータが作動され、位置決め輪35
8の結合部材362がB軸回転駆動装置238と
関連した結合部材384に係合するように、Y位
置決めテーブル292を駆動する。その後、ステ
ツプ1268は、X及びY位置決めテーブル29
0及び292の移動を禁止するために“送り保
持”を設定し、回転自在の取付装置242の現在
の角度位置を検知するために近接スイツチ402
a−dの出力をアクセスして、取付装置を回転さ
せる必要があるかどうかを決定し、その後、位置
決めホイール358をロツクしている位置決めピ
ン378を引き抜き、B軸回転駆動装置388を
付勢する。ステツプ1270において、近接スイ
ツチ402dの出力は参考のため検知され、検知
されると、残りの近接スイツチ402a−402
cの出力が、新たな位置に向かつて回転させられ
ている取付装置の位置を決定するために検知され
る。新たな位置に回転したとき、ステツプ127
2はB軸回転駆動装置388と、トリツプソレノ
イド406を消勢し、それによつて位置決めピン
378は、位置決めホイール358に係合しそれ
をロツクするために復帰する。その後、“送り保
持”はリリースされかつクリアされ、Y軸駆動モ
ータ296は作動されてY位置決めテーブル29
2を動かし、B軸回転駆動装置238との係合か
ら解放し、最後にステツプ1274において、補
助プロセスが作動可能にされ、かつ“取付装置回
転”アプリケーシヨンサブルーチンの“要求フラ
ツグ”及びシーケンスポインターがクリアされ
る。
以上のように、本発明は、溶接室(加工室)1
08及びその中の格子(加工片)16を移動装置
(位置決めモジユール106)により所定の移動
順序で移動させることによつて格子16の所要場
所にレーザ加工作業を行い、溶接部30,32,
34,40を形成するレーザ加工作業の実行装置
を開示している。
08及びその中の格子(加工片)16を移動装置
(位置決めモジユール106)により所定の移動
順序で移動させることによつて格子16の所要場
所にレーザ加工作業を行い、溶接部30,32,
34,40を形成するレーザ加工作業の実行装置
を開示している。
この実行装置において、溶接室108はアルゴ
ン供給装置473であるガス指向装置に接続さ
れ、また移動装置である位置決めモジユール10
6のX−Y位置決め装置282及びB軸回転駆動
装置238は溶接室108及びその中の回転自在
な取付装置242(格子16が取り付けられる)
に結合されると共に、ガス指向装置473及び移
動装置106がコンピユータ数値制御部126
a,126bを備えるコンピユータ制御装置もし
くはプログラマブルコンピユータ124に接続さ
れている。このコンピユータ124の制御下にガ
ス指向装置473及び移動装置106が作動さ
れ、非反応性ガス、即ちアルゴンのような不活性
ガスが選択された割合で溶接室108に供給され
ると共に、溶接室108及びその中の格子16が
前述した所定の移動順序で移動される。
ン供給装置473であるガス指向装置に接続さ
れ、また移動装置である位置決めモジユール10
6のX−Y位置決め装置282及びB軸回転駆動
装置238は溶接室108及びその中の回転自在
な取付装置242(格子16が取り付けられる)
に結合されると共に、ガス指向装置473及び移
動装置106がコンピユータ数値制御部126
a,126bを備えるコンピユータ制御装置もし
くはプログラマブルコンピユータ124に接続さ
れている。このコンピユータ124の制御下にガ
ス指向装置473及び移動装置106が作動さ
れ、非反応性ガス、即ちアルゴンのような不活性
ガスが選択された割合で溶接室108に供給され
ると共に、溶接室108及びその中の格子16が
前述した所定の移動順序で移動される。
かくして、本発明によれば、加工片がレーザ光
線に関して3次元の一連の位置を移動している間
に、高効率で該加工片のレーザ加工作業を行うよ
うに改良された新規なレーザ加工作業の実行装置
を提供するという本発明の目的たる効果が得られ
る。
線に関して3次元の一連の位置を移動している間
に、高効率で該加工片のレーザ加工作業を行うよ
うに改良された新規なレーザ加工作業の実行装置
を提供するという本発明の目的たる効果が得られ
る。
本発明を考えるとき、この開示は単なる例示で
あり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によつて
決定されるべきである。
あり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によつて
決定されるべきである。
第1図は、本発明に従つて形成された複数の格
子を有する棒束型燃料集合体の斜視図、第2A〜
2E図はそれぞれ、本発明に従つて形成され第1
図の燃料集合体に組み付けられる燃料棒格子の斜
視図、平面図、断面側面図、分解斜視図、及び平
面図、第3A〜3L図は、第2A〜2E図に示し
た燃料棒格子を溶接する諸ステツプの順序を示す
斜視図、第3M図は、レーザ光線プロフイールを
示す曲線図、第4図は、本発明に従つて構成され
た精密レーザ溶接装置の斜視図、第5図は、第4
図に示した精密レーザ溶接装置のための構造支持
関係の分解斜視図であり、左側及び右側位置決め
モジユールによつて位置決めされるような、一対
の加工片、例えば燃料棒格子に関してレーザ装置
をしつかり支持する主フレーム及び運動支持体を
含む。第6図は、単一レーザ源かから発したレー
ザ光線を時分割方式で、2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4図及
び第5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、第7図は、
第4図に示したレーザ溶接装置の側面図、第8図
は、第4図に示したレーザ溶接装置の部分正面
図、第9図は、第8図の線−に沿つたレーザ
溶接装置の平面図、第10図は、第8図の線−
に沿つた側断面図、第11図は、第8図の線XI
−XIに沿つた側断面図、第12図は、第11図の
線XII−XIIから見た部分正面図、第13図は、第1
1図の線−に沿つた摺動テーブルの移動
を可能にするための機構を示す部分断面図、第1
4図は、第4図に示した溶接室及びその回転可能
の取付装置を選択的に位置決めするための機構の
分解斜視図、第15図は、第9図の線−
に沿つて、特に、溶接室と、取付装置を選択的に
回転させる機構と、該機構に組み合うB軸回転駆
動装置とを示す正面断面図、第16図は、第15
図の線−に沿つて、特に回転自在の取付
装置の位置決め機構と、溶接室に対するレーザ合
焦レンズ装置の関係とを示す一部断面の側面図、
第17図は、第7図に示した特にレーザ合焦レン
ズ装置を縦方向に切断して示す断面図、第18図
は、第14図の溶接室内に配置される回転自在の
取付装置の一部破断した平面図、第19図は、第
18図の線XI−XIに沿つた取付装置の断面
図、第20図は、第19図の線−に沿つ
た回転取付装置の側断面図、第21図は、適当な
不活性ガス、例えばアルゴンをタンクから溶接室
及びレーザ合焦レンズ装置に供給するアルゴン供
給装置の概略系統図、第22A及び22B図は、
中央処理記憶装置、溶接室位置決め機構、別のコ
ンピユータ制御装置、レーザ装置、アルゴン供給
装置、排気装置、B軸回転駆動装置、酸素分析装
置、水分分析装置、及び熱電対列のそれぞれに関
するインターフエース回路の関係を示すレーザ溶
接装置用のコンピユータ制御装置の概略図、第2
3A及び23B図は、第4図に示したレーザ電源
及び第22A及び22B図に示したCPUに関連
した、レーザ溶接機表示パネルと機械機能パネル
とをそれぞれ示す正面図、第24A及び24B図
は、核燃料棒格子の一連の溶接部を精確に形成す
るようにレーザ溶接装置を制御する制御プロセス
のステツプを示すパートプログラムのフローチヤ
ート図、第25A〜25R図は、第24A及び2
2B図に示したパートプログラムによつて設定さ
れたM,S,Tコードにより要求されるアプリケ
ーシヨンサブルーチンのフローチヤート図、第2
5S図は、レーザーパルス形成回路を特徴付ける
パラメータ示す曲線図である。 図において、16は燃料棒格子(加工片)、3
0,32,34及び34は溶接個所、100はレ
ーザ溶接装置、102はレーザ装置、106は位
置決めモジユール、108は溶接室(加工室)、
120はレーザ電源、126はコンピユータ数値
制御部(CNC)、170はレーザロツド、204
はレーザ合焦レンズ装置、473はアルゴン供給
装置(ガス指向装置)である。
子を有する棒束型燃料集合体の斜視図、第2A〜
2E図はそれぞれ、本発明に従つて形成され第1
図の燃料集合体に組み付けられる燃料棒格子の斜
視図、平面図、断面側面図、分解斜視図、及び平
面図、第3A〜3L図は、第2A〜2E図に示し
た燃料棒格子を溶接する諸ステツプの順序を示す
斜視図、第3M図は、レーザ光線プロフイールを
示す曲線図、第4図は、本発明に従つて構成され
た精密レーザ溶接装置の斜視図、第5図は、第4
図に示した精密レーザ溶接装置のための構造支持
関係の分解斜視図であり、左側及び右側位置決め
モジユールによつて位置決めされるような、一対
の加工片、例えば燃料棒格子に関してレーザ装置
をしつかり支持する主フレーム及び運動支持体を
含む。第6図は、単一レーザ源かから発したレー
ザ光線を時分割方式で、2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4図及
び第5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、第7図は、
第4図に示したレーザ溶接装置の側面図、第8図
は、第4図に示したレーザ溶接装置の部分正面
図、第9図は、第8図の線−に沿つたレーザ
溶接装置の平面図、第10図は、第8図の線−
に沿つた側断面図、第11図は、第8図の線XI
−XIに沿つた側断面図、第12図は、第11図の
線XII−XIIから見た部分正面図、第13図は、第1
1図の線−に沿つた摺動テーブルの移動
を可能にするための機構を示す部分断面図、第1
4図は、第4図に示した溶接室及びその回転可能
の取付装置を選択的に位置決めするための機構の
分解斜視図、第15図は、第9図の線−
に沿つて、特に、溶接室と、取付装置を選択的に
回転させる機構と、該機構に組み合うB軸回転駆
動装置とを示す正面断面図、第16図は、第15
図の線−に沿つて、特に回転自在の取付
装置の位置決め機構と、溶接室に対するレーザ合
焦レンズ装置の関係とを示す一部断面の側面図、
第17図は、第7図に示した特にレーザ合焦レン
ズ装置を縦方向に切断して示す断面図、第18図
は、第14図の溶接室内に配置される回転自在の
取付装置の一部破断した平面図、第19図は、第
18図の線XI−XIに沿つた取付装置の断面
図、第20図は、第19図の線−に沿つ
た回転取付装置の側断面図、第21図は、適当な
不活性ガス、例えばアルゴンをタンクから溶接室
及びレーザ合焦レンズ装置に供給するアルゴン供
給装置の概略系統図、第22A及び22B図は、
中央処理記憶装置、溶接室位置決め機構、別のコ
ンピユータ制御装置、レーザ装置、アルゴン供給
装置、排気装置、B軸回転駆動装置、酸素分析装
置、水分分析装置、及び熱電対列のそれぞれに関
するインターフエース回路の関係を示すレーザ溶
接装置用のコンピユータ制御装置の概略図、第2
3A及び23B図は、第4図に示したレーザ電源
及び第22A及び22B図に示したCPUに関連
した、レーザ溶接機表示パネルと機械機能パネル
とをそれぞれ示す正面図、第24A及び24B図
は、核燃料棒格子の一連の溶接部を精確に形成す
るようにレーザ溶接装置を制御する制御プロセス
のステツプを示すパートプログラムのフローチヤ
ート図、第25A〜25R図は、第24A及び2
2B図に示したパートプログラムによつて設定さ
れたM,S,Tコードにより要求されるアプリケ
ーシヨンサブルーチンのフローチヤート図、第2
5S図は、レーザーパルス形成回路を特徴付ける
パラメータ示す曲線図である。 図において、16は燃料棒格子(加工片)、3
0,32,34及び34は溶接個所、100はレ
ーザ溶接装置、102はレーザ装置、106は位
置決めモジユール、108は溶接室(加工室)、
120はレーザ電源、126はコンピユータ数値
制御部(CNC)、170はレーザロツド、204
はレーザ合焦レンズ装置、473はアルゴン供給
装置(ガス指向装置)である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 非反応性ガスを含む環境内でコンピユータ制
御により一連のレーザ加工作業を実行する装置で
あつて、 加工室と、 レーザ光線の焦点を加工片に合わせ該加工片に
レーザ光線を向けるレーザ及び光学装置と、 前記加工室内に非反応性ガスを選択された割合
で指向するためのガス指向装置と、 レーザ光線に関して前記加工室及び加工片を所
定の移動順序で選択的に移動させ、加工片の選択
された場所にそれぞれの加工作業が実行される移
動装置と、 加工片のレーザ加工を制御するためのプログラ
マブルコンピユータであつて、前記選択された割
合を示すプログラマブルパラメータに従つて前記
ガス指向装置を制御するための制御装置と、前記
移動装置を制御して、前記加工室及びその中に配
置された加工片を前記移動順序で順次動かすた
め、加工片の加工場所を示す一組の命令によつて
プログラム可能のプログラマブル回路とを含むプ
ログラマブルコンピユータと、 を備えるコンピユータ制御によるレーザ加工作業
の実行装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US414241 | 1982-09-01 | ||
US06/414,241 US4541055A (en) | 1982-09-01 | 1982-09-01 | Laser machining system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59156592A JPS59156592A (ja) | 1984-09-05 |
JPH029547B2 true JPH029547B2 (ja) | 1990-03-02 |
Family
ID=23640582
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58159152A Granted JPS59156592A (ja) | 1982-09-01 | 1983-09-01 | コンピユ−タ制御によるレ−ザ加工作業の実行装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4541055A (ja) |
JP (1) | JPS59156592A (ja) |
BE (1) | BE897643A (ja) |
FR (1) | FR2532229B1 (ja) |
Families Citing this family (124)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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