JPH0360596B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、加工片をレーザ加工する装置に関
し、特に、レーザ光線の焦点を加工片上に合わせ
てそれを該加工片に向ける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、それ等の間に、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
れる一体ユニツトである。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
１２、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〜２Ｃ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を受けるための交点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部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形成される。

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
ーブに配置された燃料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
をそれぞれ形成する一連の制御された溶接作業を
行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つい
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部を形成するために変
えられる。

第２Ｂ図及び２Ｃ図を参照すると、弾性を有す
る複数の指状部材４４が、相互に平行関係で内側
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のいずれかの側に配置され、そして
指状部材４４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の弾性的把持を行うのに役立つてい
る。指状部材４４ａは、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。

燃料棒格子１６は機械加工、特に溶接される。
交点溶接部３２を形成するためには、燃料棒格子
１６をＸ，Ｙ軸のそれぞれに沿つて移動させ、レ
ーザ光線が内側格子ストラツプ２０同志の各交点
に焦点を結ぶ各位置で停止させる。一旦位置決め
したら、レーザ源を付勢してレーザ光線を焦点が
合つた交点に発射し、交点溶接部３２を形成す
る。その後、燃料棒格子１６を次の位置に移動し
て、別の交点溶接部３２を形成する。スロツト−
タブ溶接部３４及び隅シーム溶接部３０は、外側
格子ストラツプ２２の各々が溶接のためレーザ光
線に向けられるように、燃料棒格子１６をそのＹ
軸回りに回転させることによつて、形成される。
また、案内スリーブ３６を内側格子ストラツプ２
０の切欠き３８内に取り付ける切欠きシーム溶接
部４０の溶接は、燃料棒格子１６をレーザ光線に
関して45゜の角度をなす位置まで回転して、案内
スリーブ３６と切欠き３８との境界をレーザ光線
にさらすことによつて行われる。本発明では、交
点溶接部はそれぞれ散在する単一平面内で実行さ
れるので、最初に交点溶接部３２を形成するよう
にレーザ光線の焦点を合わせることを考えてい
る。隅シーム溶接部３０及びスロツト−タブ溶接
部３４を形成するためには、燃料棒格子１６を交
点溶接部３２の平面外に回転させる必要があり、
従つてレーザ光線の再焦点合わせを必要とする。
同様に、切欠き溶接部４０を形成する場合も、燃
料棒格子１６を交点溶接部の平面からレーザ光線
に関して45゜の位置に回転させるので、精密溶接
が行われる前に、レーザ光線の再合焦を必要とす
る。

特開昭59−156596号公報に記載されているよう
に、燃料棒格子１６はジルカロイとして知られる
ジルコニウム合金の揮発性材料で形成されてい
る。酸素又は水のような反応性媒質の存在下で溶
接が行われたとすると生じるかも知れない溶接部
の汚染を回避するために、燃料棒格子１６は不活
性ガスの環境内で機械加工、即ち溶接される。汚
染溶接部の危険性は、この燃料棒格子１６のよう
な溶接構造物を原子炉内に見られる苛酷な環境で
使用すべき場合に、当該技術分野で十分に認めら
れている。この環境では、溶接部は水のような流
動冷却材の存在の下では比較的高い温度になり、
どんな溶接汚染も成長すると最終的には溶接部の
破損につながる。この場合、溶接部の破損によつ
て燃料棒１８の間隔を維持している支持構造が取
り去られ、燃料棒１８は冷却材の高速流により強
い振動を受ける。その結果、燃料棒１８は破壊
し、それに伴つてそのウラン酸化物が冷却材中に
放出される。従つて、機械加工、特に溶接は同時
に燃料棒格子１６を３軸方向に移動可能にしなが
ら不活性環境内で行うと共に、前述したような
種々の形態の溶接部を形成するために燃料棒格子
１６上へのレーザ光線の再合焦を可能にすること
が重要である。

米国特許第3422246号及び第4190759号明細書
は、レーザ光線に関してレーザ源の少なくとも
Ｘ，Ｙ方向間に相対的移動のあるレーザ加工装置
を開示している。後者の米国特許は、加工片即ち
半導体基板を受けるＸ，Ｙテーブルの使用及び加
工片上に向けられるようにレーザ光線を回転させ
るスキヤンナーの使用を開示している。しかし、
後者の米国特許は、非反応性環境内の加工につい
て何ら開示していないし、また、レーザ光線の再
合焦についても、加工片はそれが移動するときに
沿うＸ，Ｙ軸から別の所に移されるので、何ら開
示していない。前者の米国特許は、レーザ源がＸ
軸を横断してＹ軸に沿つて移動している間に、加
工即ち切断すべき加工片を受けるプラツトフオー
ムを開示しているが、記載されているビーム操作
機構は複雑であり、ビームを矩形に整形してから
回転させ、矩形ビームの線を加工片の移動に関し
て整合した状態に維持する必要がある。

米国特許第4027137号及び第4162390号明細書は
制御した環境内における加工片のレーザ加工に関
係している。前者の米国特許は、ばねで負荷され
被溶接加工片に係合する金属ノズルの支持装置
と、空気の強制噴流をノズルに指向させて、レー
ザ穿孔によるくずをノズルから除去する指向装置
とを記載している。この目的のため、ノズルに隣
接しそれを取り巻く領域を真空ポンプで排気する
ことによつて、穿孔によるくずを更に除去してい
る。後者の米国特許は、ガス流が導入される室を
開示しており、この室の環境は制御されており真
空ポンプによつて排気されている。室は光透過性
ミラーを有しており、レーザ光線は該ミラーを通
つて加工片上に向けられる。特に、アルゴンのよ
うなガス流を光透過性ミラーに送つて、そこから
溶接くずを除去している。

本発明に関連した特別な問題は、燃料棒格子１
６のレーザ溶接過程中に飛び出るくずによるレー
ザ光線の減衰である。後述するように、レーザ光
線を合焦するレンズは溶接すべき燃料棒格子１６
の直ぐ近くに置かれており、燃料棒格子１６から
飛び出るくずが溶接中にレンズに付着する。従つ
て、レンズに付着するくずがレーザ光線の強度、
即ち溶接部に与えられた出力を減衰させやすい。
従つて、レーザレンズを周期的に迅速に清掃する
と共に、精密な部位でレーザ光線の光路内に再装
入可能にして、レーザ光線の精密な再合焦を確実
にする必要があるが、従来、そのようなレーザ加
工装置は提供されていなかつた。

従つて、本発明の目的は、レーザ光線の減衰を
軽減すべくレーザレンズを周期的に迅速に清掃可
能であるばかりか、同レーザレンズをレーザ光線
の精密な再合焦を確実にする位置に再装入可能な
レーザ加工装置を提供することである。

この目的から、本発明によるレーザ加工装置
は、ａ）レーザ光線の焦点を加工片上の溶接部位
に合わせるレーザレンズと、ｂ）前記レーザ光線
が前記加工片に向かつて沿つて進む光路を画定す
るベースと、ｃ）加工中に前記加工片から飛び出
るくずの清掃を可能にするべく前記ベースに着脱
可能に取着されるようになつている、前記レーザ
レンズを受け容れるための装着部材であつて、前
記加工片の加工中に飛び出る前記くずが溜まりに
くいように、前記レーザレンズにガス流を案内す
る通路が形成されている。前記装着部材と、ｄ）
該装着部材を前記ベースに着脱可能に取着すると
共に前記装着部材及び前記レーザレンズに弾性的
に力を加えるために、前記ベースに係合しうる着
脱自在のロツク部材と、ｅ）前記加工片を前記レ
ーザ光線に対して位置合わせするために前記加工
片上に可視光線を指向させるように動作可能に前
記装着部材に装着されたランプと、ｆ）該ランプ
を電気的に付勢するため同ランプに接続されると
共に、前記装着部材及び前記ベースの対峙する部
分にそれぞれ装着されるめす部分とおす部分とを
有する電気コネクターと、ｇ）該電気コネクター
の前記めす部分及び前記おす部分が一旦嵌合した
ら前記装着部材の回転を防止するように、前記装
着部材及び前記ベースに配置される、ダウエルピ
ン及びそれに対応する開口の形態の保持機構とを
備えている。

本発明の上述したレーザ加工装置によると、レ
ーザレンズを保持した装着部材は、レーザ加工中
にレーザ表面に溜まつたどんなくずでも除去する
レーザ清掃が可能にベースに着脱自在に装着され
るようになつている。

しかも、レーザ加工装置の装着部材は、レーザ
レンズをベースに関して所定位置、即ちレーザ光
線の精密な再合焦を確実にする位置に配置させる
態様で、ベースの着脱自在に装着されるようにな
つていて、そのために、ロツク部材がベースに係
合し、装着部材及びそのレーザレンズをベースに
関する上記の所定位置に押している。本発明の一
実施例においては、ロツク部材には少なくとも１
つの溝があり、この溝と、ベースに取着され且つ
該溝内に置かれうる対応のロツクピンとが係合し
うる。第１位置へのロツク部材の移動、特に回転
の際、ロツクピンがロツク部材の溝に係合して装
着部材をベースに係合させると共にレーザレンズ
をその所定位置に押す。

更に、本発明によると、ランプが装着部材に装
着されていて、可視光線を加工片に照射し、それ
によつて加工片をレーザ光線に関して位置合わせ
しうるようになつており、また、ランプを電気的
に付勢するために電気コネクターも設けられてい
る。電気コネクターは、装着部材及びベースの対
峙する部分に装着されるめす部分とおす部分とを
有し、装着部材とベースにはダウエルピン及び開
口の形態の保持機構が配設されている。該保持機
構は、めす部分及びおす部分が一旦接持もしくは
嵌合されたら、装着部材の回転を防止するが、レ
ーザレンズを上述の所定位置に置くためにロツク
部材の回転は許容する。

次に、本発明の好適な実施例を添付図面に関連
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〜２Ｃ図
に示すように互いに組み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
に組み立てられる。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１０２に
よつて溶接する。レーザ溶接装置１０２は、不活
性ガスの純粋な雰囲気中において、交点溶接部３
２、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。燃料棒格子１６は平面を形成す
るＸ軸及びＹ軸に沿つて一連の増分運動をするよ
うに移動して、第３図に示すように、内側格子ス
トラツプ２０の各交点部をレーザ光線１７８の直
下に位置決めする。各交点各溶接部を完成した
後、燃料棒格子１６をそのＹ軸回りに回転され、
各外側格子ストラツプ２２の表面をレーザ光線１
７８に向ける。パルス状のレーザ光線１７８を外
側格子ストラツプ２２上に指向させながら、第４
図に示すＸ−Ｙ位置決め装置２８８が燃料棒格子
１６をそのＸ軸に沿つて移動させ、レーザ光線１
７８が隅シーム溶接部３０及びスロツト−タブ溶
接部３４の各々を形成しうるようにする。第４図
に示したＢ軸回転駆動装置２３８は、第３図に示
したように、燃料棒格子１６を受ける回転自在の
ジグ又は取付装置２４２と係合可能であり、燃料
棒格子１６を、その上面がレーザ光線１７８に対
して実質的に垂直に配設される第１位置から、そ
の上面が第１位置に関し実質的に90゜で配設され
且つ外側格子ストラツプ２２の表面がレーザ光線
に対して実質的に垂直に配設される第２位置へ回
転させるように、作動可能である。また、Ｂ軸回
転駆動装置２３８も回転自在の取付装置２４２と
そこに取着された燃料棒格子１６と第３位置に移
動させるように作動可能であり、第３位置におい
て、燃料棒格子１６の上面はその最初の位置に関
して45゜の角度で配設されて、それによりレーザ
光線１７８が内側格子ストラツプ２０に形成され
る切欠き３８（第２Ａ，２Ｃ図参照）の各々とそ
の中に置かれる案内スリーブ３６との間の境界に
指向され、切欠きシール溶接部４０が形成され
る。特に、Ｘ−Ｙ位置決め装置２８８は切欠きシ
ーム溶接部４０を形成するため燃料棒格子１６を
そのＹ軸に沿つて移動させる。交点溶接部３２、
隅シーム溶接部３０、スロツト−タブ溶接部３４
及びシーム溶接部４０の各々を形成するステツプ
毎のプロセスは特開昭59−60397号公報に記載さ
れている。

第３図に示したレーザ溶接装置１０２は、本発
明の好適な実施例によればレイセオン社
（Raytheon）により型式指定番号SS500の下に製
造されたレーザ溶接装置の形式としてもよい。レ
ーザ溶接装置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１７０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１７
０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は光学的アライン
メント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亙つて水冷される。励起
ランプ１８６のトリガーは、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
をビーム切換用の可動ミラー１７２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ス
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１７７を遮断するよ
うに配置されると、レーザ光線１７７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１
６の方に向ける。第４図に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２
０２及ぼレンズ支持管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を形成し、この
レーザ光線１７８ｂは垂直偏向固定ミラー１７６
ｂによつて溶接室１０８ｂの方に向けられる。

励起ランプ１８６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（CNC）
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た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１
７０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の最初のアラインメントもしくは位
置合わせを助けるために、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、TVカメラ２０６の形態の観
測装置があり、該TVカメラは、レーザ光線１７
８ａ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３図に示
すように、固定偏向ミラー２０８により反射さ
れ、米国放射線保健局（BRH）の規則に従つて
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１６の像をTVカメラ２０６
に形成する。レーザ合焦レンズ装置２０４は、位
置合わせのために燃料棒格子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、後述するように、燃料
棒格子１６をレーザ光線１７８に対し位置合わせ
するため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。

各溶接室１０８は、第３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１８６に
供給される電圧を増大させる。

第４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に関しての第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２６
６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２６４を含んでい
る。摺動駆動モータ２６６は、駆動テーブル２６
２を直線状に駆動するため、駆動チエーン２７２
によつてねじ式駆動装置２６８に結合されてい
る。

第４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１
０８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、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は位置決めピン３１６を、
第１、退出位置かなら第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３
１７の開口３１８内に置かれて、摺動テーブル２
６２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（図示しない）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。図
示しないが、前部位置設定装置も設けられてお
り、これは、同様の位置決めピンを作動して摺動
テーブル２６２に係合し第１溶接位置に保持する
ため、位置決めモジユールに関して固定される。
諒解されるように、前部位置設定装置２８４及び
後部位置設定装置は摺動テーブル２６２に係合し
ており、該摺動テーブル２６２と燃料棒格子１６
を内部に有する溶接室１０８とをレーザ光線に関
する固定位置に置くことにより、燃料棒格子１６
に対して精密加工を行うことができる。

前部位置設定装置２８４及び後部位置設定装置
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４図に示すように、位置決めモジユール１０
６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上に取り付けるものとして配置されてい
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２９
２とを含んでいる。Ｘ及びＹ位置決めテーブル２
９０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４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、位置決めモジユール１０６の側壁１５２
の表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、精確な移動距離を溶接室
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。

全体的に第４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２４２と係合可能であつて、第３図に示す
ように、燃料棒格子１６をレーザ光線１７８に関
して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２４２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。特開昭59−156593
号公報には、Ｘ位置決めテーブル２９０、Ｙ位置
決めテーブル２９２及び関連した駆動モータを含
むＸ−Ｙ位置決め装置と、摺動テーブル２６２及
びその関連駆動モータ２６６と、Ｂ軸回転駆動装
置２３８と、回転自在の取付装置２４２との構造
及び動作が十分に記載されている。

第５図に詳細に示すように、レーザ合焦レンズ
装置２０４は、溶接室１０８及び特にそのシール
ドキヤツプ４２２に向かう又は離れる方向にＺ軸
に沿つて直線状に移動可能にＺ軸レーザ装置又は
組体２２２に装着されていて、燃料棒格子上への
レーザ光線１７８の合焦を可能にする。レーザ合
焦レンズ装置２０４は、垂直に配設され且つその
レーザ光線１７８に関して同軸に整列したレンズ
支持管２００を含む。管基部即ちベース４３０
は、レンズ装着部材４４０を着脱自在に受けるた
め、レンズ支持管２００の底部に配設されそこに
結合されている。第５図から諒解されるように、
装着部材４４０は、管基部即ちベース４３０の外
周面から半径方向の外方に突き出た複数（例えば
３本）のロツクピン４３２の対応するものを受け
入れるように配設された複数のつる巻溝４３４を
有するロツク部材即ちロツクリング４３６に組み
合う形状をしている。このロツクリング４３６に
よつて装着部材４４０をベース４３０に取着する
ためには、ロツクリング４３６の各つる巻溝４３
４の開放した上端（第６Ｂ図参照）をロツクピン
４３２に合わせてから、ロツクリングを一方向
（第６Ｂ図において反時計方向）に回すと、ロツ
クピン４３２がつる巻溝４３４に形成された回転
止め開口４３５に受け入れられ、ロツクリング４
３６及び装着部材４４０はベース４３０に対して
ロツクされる。安全フード４３８は合焦されたレ
ーザ光線１７８を加工片上に向ける円錐形につく
られており、装着部材４４０の内側周辺部分にあ
るねじ山に係合するねじの切られた周辺部分を有
する。同様に、レンズ２０２は装着部材４４０の
中央開口内に支持され、その中に保持リング４４
２によつて保持される。保持リング４４２は、装
着部材４４０にあるねじ山に係合するために周辺
にねじが切られていて、装着部材４４０にねじ込
まれ、合焦レンズ２０２を解放又は着脱自在に保
持する。

安全フード４３８は開口を通つてランプフード
４４６内に配設され、該フード４４６を装着部材
４４０に取着する。１対の水晶ハロゲンランプ４
２８がレンズフード４４６内に配設されていて加
工片を照明し、該加工片のＺ軸即ちレーザ光線１
７８に関する位置合わせを助けている。ランプ４
２８の点灯温度は溶接くずがそこに溜まるのを防
止する。後から詳細に説明するように、操作者は
TVカメラ２０６で撮影した像を表示する陰極線
管CRTを見て、TVカメラ２０６に関連したその
電子的十字線を最初の溶接部位に置き、ホーム位
置との該最初の溶接部位との間のオフセツトを決
定することによつて、加工片をレーザ光線に関し
て位置合わせする。このオフセツトは次いで、Ｘ
−Ｙ位置決め装置２８８に印加される制御信号に
自動的に加えられ、それにより、溶接部の各々が
レーザ光線１７８に関して精密に位置決めされ
る。ランプ４２８は、管取付部分２０１に挿入さ
れる電気入力ポート４４９と管取付部分２０１か
ら管基部４３０に延びる導管４５１とを介してレ
ンズフード４４６に導かれるワイヤにより付勢さ
れる。同様に、例えばアルゴンである不活性ガス
の流れは、管取付部分２０１の開口内に螺着した
アルゴン入口４４８により、そこから装着部材４
４０まで延びる導管４５０を経由して、安全フー
ド４３８及びレンズ２０２で画定されるスペース
内に導入される。装着部材４４０は導管４５０に
整列状態に形成されたアルゴン噴出口を有し、そ
れによりアルゴン流は安全フード４３８内に指向
されるジエツトになり、溶接プロセス中に放出さ
れるようなくず又は汚染物は加工片上に合焦する
レーザ光線を減衰しないように効果的に除去され
る。第５図に見られるように、アルゴンの流れは
安全フード４３８から出て、シールドリング４２
０及びキヤツプ４２２によつて囲まれたスペース
に入り、出口４５４を経由して排出される。

第５図に概略的に示した装着部材４４０は、第
６Ａ図に平面図で詳細に示されている。特に、装
着部材４４０の上面には環状路４５３が形成され
ており、装着部材４５３の周辺に沿つて270℃以
上にわたつて延び、導管４５０からアルゴンガス
を受け取ると共に、このアルゴンガスを環状路に
連通する複数の通路４５２ａ〜ｋの各々に分配す
る。アルゴンガスは導管４５０、環状路４５３を
経て各通路４５２に流れてレンズ２０２に向けら
れ、レーザレンズ２０２に溶接くずが付着するの
を防止する。更に、開口４５７は電気コネクター
４５５のおす部分４５５ｂを受け入れて、それ
が、第５図に示すように管基部４３０に装着され
ためす部分４５５ａと組み合うのを許容する。レ
ーザレンズ２０２から溶接くずを掃除するため、
装着部材４４０は管基部４３０から容易に取り外
すことができる。再び組み付ける際には、電気コ
ネクター４５５のめす部分およびおす部分が互い
に整列して電気エネルギーが水晶ハロゲンランプ
４２８に供給されるように、装着部分４４０を管
基部４３０に整列させる。電気コネクターの整列
を助けるために、ダウエルピン４４７が装着部材
４４０の上面に取着されていて、装着部材４４０
を管基部４３０に対して軸方向に押し付けた時
に、ダウエルピン４４７が管基部４３０内の開口
（図示しない）に入り、それにより、ロツクリン
グ４３６に加えられる回転力が電気コネクター４
５５に伝わらないようになつている。

第６Ｂ図において、ロツクリング４３６の側面
が示され、その縁にあるつる巻溝４３４がよく示
されている。第５図から明らかなように、ロツク
リング４３６は装着部材４４０を管基部４３０に
関して固定し、そこに着脱自在に取着されてい
て、装着部材４４０の取外しとレーザレンズ２０
２の清掃とを可能にしている。ロツクリング４３
６が回転される第１の方向では３つの溝４３４が
等間隔の複数のロツクピン４３２に係合する。ロ
ツクリング４３６が第１の方向に回転する時、該
リングは第５図に示すように軸方向で上方に引つ
張られ、レーザレンズ２０２をその正しい位置に
配置する。レーザレンズ２０２の精密な位置決め
は燃料棒格子１６の精密な溶接を行うために必要
である。ロツクリング４３６が第１の方向に回転
する時、ロツクピン４３２は下方に移動して溝４
３４に入り、その端に達する。この端は若干大き
くなつていて、厳密な寸法の回転止め開口４３５
を形成する。ロツクリング４３６のフランジ４４
３と装着部材４４０の突出部との間には複数の
“Ｏ”リング４４５が配設され、ロツクピン４３
２をその回転止め開口４３５に弾性的に押し込む
手段を形成している。回転止め開口４３５は注意
深く機械加工されているので、ロツクリング４３
６が第１の方向の最終位置まで回転すると、各ロ
ツクピン４３２がその回転止め開口４３５内に入
つて“Ｏ”リング４４５によつて下方に押され、
ロツクピン４３２が回転止め開口４３５の最上面
に係合することによつて、レンズ２０２が管基部
４３０に関して精密に且つ反復可能に位置決めさ
れるようになつている。この様にして、装着部材
４４０を反復可能に着脱しうるので、レーザレン
ズ２０２を周期的に浄化し、管基部４３０に精密
に再位置決めされるように再びそこに取着しう
る。

レンズ支持管２００、特に管取付部分２０１は
第４図にもつとよく示すように装着装置４６０に
よつてＺ軸レーザ装置２２２に取着されている。
ベローズ４５６はレンズ支持管２００の最上部に
取り付けられていて、そこを通るレーザ光線のシ
ールドを形成すると同時に、Ｚ軸レーザ装置２２
２がレーザ合焦レンズ装置２０４をレーザ光線１
７８の光路に沿つて直線状に移動させることを許
容している。この様にして、レーザレンズ２０２
はＺ軸に沿つて可変に配設され、切欠きシーム溶
接部４０を形成するために回転自在の取付装置２
４２を回転することによつてレーザ光線１７８に
関して位置が変わるような加工片上へのレーザ光
線１７８の精密な焦点合わせを可能にしている。

第４図に示すように、伸縮可能のベローズ４５
６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４
６１に結合されている。Ｚ軸レーザ装置２２２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４６０によ
つて取り付けられ、そしてレーザ合焦レンズ装置
は、図示しないＺ軸駆動モータによつて増分的、
選択的に駆動される。Ｘ及びＹ軸駆動モータと同
様にＺ軸駆動モータは、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軸モータ（図示しない）はＺ軸テーブル４
５８をそのＺ軸に沿つて直線的に移動させるため
該Ｚ軸テーブルに機械的に結合されている。この
様にして、第５図に詳細に示したレーザ合焦レン
ズ装置２０４は再位置決めされ、レーザ光線１７
８を加工片上に精密に合焦することができる。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軸駆動モータに加える。ばね付勢リール
４６６は、そのまわりに配設されると共にねじ４
６８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４７２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・コンポー
ネンツ（Design Components）社によつて、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
クチヤリング社によつて、型式名“ベリーカル”
（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軸駆動モータは例えばコントロール・シス
テムズ・リサーチ社によつて、型式番号
SM706RHで製造されるようなDCサーボコント
ローラの形態をとることができる。

アルゴン供給装置４７３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７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、酸素及び水に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７
図に示すアルゴン供給装置４７３は、第５図に示
したレーザ合焦レンズ装置２０４と共に、溶接室
１０８を含んでいる。アルゴン供給装置は４７３
はアルゴン供給タンク４７４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４７４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3.5Kg／cm²（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１
０８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４８４，４８６及
び４８８に分配する。同流量コントローラ４８
４，４８６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を経て及び溶接室１０８
の底部に配設されたデイフユーザ板３３０を経て
供給され、それによつて溶接室１０８内に不活性
ガスの層流を確保する。同様に、流量コントロー
ラ４８６からのガス流は、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。可撓性ホース４
９０は、溶接室１０８が摺動テーブル２６２によ
つて位置決めモジユール１０６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２０
４に、特にアルゴン入口４４８に導かれ、それに
よつて、アルゴンは導管４５０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
内に配設され、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）は、パージ及び溶接作業中に溶接室１０
８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（第４図参照）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、同シールプレート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内の空気の酸素含有量の指示
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４９
８においてPPMで表示することができる。コン
ピユータ装置は、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以下に
なるまで、一連の溶接が開始されないようになる
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、実質的に一定の流
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的
に純粋に、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１０２、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と関連したコン
ピユータ装置は直接、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。コンピユータ装
置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、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、典型的には、毎時2.75m³
（30CFH）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われるべきである。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CNCによつて制御され、それによつて第４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１０
８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
１０２、特にそのコンピユータ数値制御部CNC
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
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７図に示すように、アルゴンガスは、デイ
フユーザ板３３０を通つて流れ、空気を溶接室１
０８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３３０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１
０８の底部断面全体を実質上カバーする。拡散面
積が溶接室１０８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１
６を高速で、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３
３０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。

同様にして、第５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。

前述したレーザ溶接装置１０２はプログラムさ
れたデイジタルコンピユータの制御下にある。

本発明の範囲を越えてはいるが、コンピユータ
装置は溶接室１０８及びその中の燃料棒格子１６
にＸ−Ｙ位置決め装置２８８により与えられる増
分運動を制御し、特に、Ｘ−Ｙ位置決め装置２８
８のＸ，Ｙテーブルに接続されるＸ軸、Ｙ軸駆動
モータの各々に別個の制御信号を印加する。同様
に、コンピユータ装置は摺動テーブル２６２に機
械的に接続された摺動駆動モータにも制御信号を
印加し、摺動テーブルを第１の溶接位置と第２の
休止位置との間に駆動する。同様に、Ｂ軸駆動装
置２３８もコンピユータ装置の制御下にあつて、
同装置は、回転自在の取付装置２４２の位置を検
出するためのみでなく、取付装置とそれに支持さ
れた燃料棒格子１６とを次の溶接ステツプのため
の正しい位置に移動させるために、回転自在の取
付装置２４２に係合できる。レーザロツド１７０
及びその励起ランプ１８６に関連したレーザ電源
及びパルス形成回路もコンピユータ装置の制御下
にあり、励起ランプ１７８に印加される電圧の出
力レベル、パルス幅及び周波数を調節することに
よつて、対応するレーザパルスが燃料棒格子１６
に指向される。第７図に示されたアルゴン供給装
置４７３、特にその流量コントローラ５８４，５
８６及び５８８はコンピユータ装置に接続されて
いてその制御下にあり、希望のアルゴン流量を溶
接室１０８、回転自在の取付装置２４２及びレー
ザ合焦レンズ装置２０４のそれぞれに供給する。
このコンピユータ装置は特開昭59−156592号公報
に十分に記載されている。

以上のように、本発明によるレーザ加工装置
は、レーザレンズにガス流を案内する通路が形成
された着脱自在の装着部材と、該装着部材をベー
スに着脱自在に取着するロツク部材とを備えてい
るので、レーザレンズを簡単に取り外して迅速に
清掃することができることは勿論のこと、レーザ
加工中にレンズ表面に溜まつたどんなくずでも除
去するレンズ清掃が可能であり、レーザの減衰を
防止しうると共に、装着部材のレーザレンズをロ
ツク部材により所定位置、即ちレーザ光線を再合
焦する位置に保持できる。また、本発明のレーザ
加工装置は、加工片をレーザ光線に関して位置合
わせするため加工片上に可視光線を指向させるよ
うに動作可能に装着部材に装着されたランプを備
えているので、同ランプにより可視光線に加工片
に照射して、レーザ光線に関する加工片の位置合
わせを容易に行うことができるため、レーザレン
ズによるレーザ光線の精密な再合焦ひいては精密
なレーザ加工が可能となる。更に、同ランプを電
気的に付勢するため同ランプに接続されると共
に、装着部材及びベースの対峙する部分にそれぞ
れ装着されるめす部分及びおす部分を有する電気
コネクターと、該電気コネクターのめす部分及び
おす部分が一旦嵌合したら装着部材の回転を防止
するように、装着部材及びベースに配置される、
ダウエルピン及びそれに対応する開口の形態の保
持機構とを備えているので、ロツク部材の操作時
に回転力が装着部材に伝わることがなく、ランプ
への電力の供給準備がベースに装着部材を装着す
るだけで極めて簡単且つ容易に整う。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のレーザ加工装置により構成
された複数の格子を含む棒束型燃料集合体の斜視
図、第２Ａ〜２Ｃ図は、本発明に従つて製作され
組み込まれて第１図の燃料集合体になる燃料棒格
子の斜視図と、平面図と側面断面図、第３図は、
単一レーザ源から発射されるレーザ光線を時分割
方式で２つの加工片、例えば燃料棒格子のそれぞ
れに対して指向されるレーザ溶接装置の概要説明
図、第４図は、第３図に示したレーザ溶接装置の
一部を示す正面断面図、第５図は、第３図に示し
たレーザ合焦レンズ装置の断面図、第６Ａ図は、
第５図に示した装着部材の平面図、第６Ｂ図は、
第５図に示したロツクリングを一部破断して示す
側面図、第７図は、例えばアルゴンのような適当
な不活性ガスをそのタンクから各溶接室及びレー
ザ合焦レンズ装置に供給するアルゴン供給装置の
概略系統図である。 １６…加工片（燃料棒格子）、２０２…レーザ
レンズ、１７７，１７８…レーザ光線、４２８…
ランプ、４３０…管基部（ベース）、４３６…ロ
ツクリング（ロツク部材）、４４０…装着部材、
４５２…通路、４４７…ダウエルピン（保持機
構）、４５５…電気コネクター、４５５ａ，４５
５ｂ…めす部分、おす部分。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ レーザ加工のための装置であつて、 ａ レーザ光線の焦点を加工片上の溶接部位に合
   わせるレーザレンズと、 ｂ 前記レーザ光線が前記加工片に向かつて沿つ
   て進む光路を画定するベースと、 ｃ 加工中に前記加工片から飛び出るくずの清掃
   を可能にするべく前記ベースに着脱可能に取着
   されるようになつている、前記レーザレンズを
   受け容れるための装着部材であつて、前記加工
   片の加工中に飛び出る前記くずが溜まりにくい
   ように、前記レーザレンズにガス流を案内する
   通路が形成されている、前記装着部材と、 ｄ 該装着部材を前記ベースに着脱可能に取着す
   ると共に前記装着部材及び前記レーザレンズに
   弾性的に力を加えるために、前記ベースに係合
   しうる着脱自在のロツク部材と、 ｅ 前記加工片を前記レーザ光線に対して位置合
   わせするために前記加工片上に可視光線を指向
   させるように動作可能に前記装着部材に装着さ
   れたランプと、 ｆ 該ランプを電気的に付勢するため同ランプに
   接続されると共に、前記装着部材及び前記ベー
   スの対峙する部分にそれぞれ装着されるめす部
   分とおす部分とを有する電気コネクターと、 ｇ 該電気コネクターの前記めす部分及び前記お
   す部分が一旦嵌合したら前記装着部材の回転を
   防止するように、前記装着部材及び前記ベース
   に配置される、ダウエルピンと、それに対応す
   る開口との形態の保持機構と、 を備えるレーザ加工装置。