JPH029547B2 - - Google Patents

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JPH029547B2
JPH029547B2 JP58159152A JP15915283A JPH029547B2 JP H029547 B2 JPH029547 B2 JP H029547B2 JP 58159152 A JP58159152 A JP 58159152A JP 15915283 A JP15915283 A JP 15915283A JP H029547 B2 JPH029547 B2 JP H029547B2
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welding
laser beam
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fuel rod
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Riroi Urufu Donarudo
Uorasu Kurementsu Jatsuku
Chisuubun Kerii Jon
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Westinghouse Electric Corp
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
“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。
“％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。
“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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
“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。
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。
“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。
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。
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。
“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。
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。
“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。
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。
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。
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。
“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。
“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。
“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。
“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。
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。
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。
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。
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。
【図面の簡単な説明】
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。

Claims (1)

  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。
JP58159152A 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 Granted JPS59156592A (ja)

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