(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
核燃料棒束の支持格子3において、内部格子板4a、4bの格子間及び内部/外部格子板の格子間を溶接するための支持格子内部格子間溶接装置1において、円棒形状体円形断面の棒状体で、相互に所定間隔離隔した一対の溶接ツール10a、10bと、前記各溶接ツール10a、10bを相互に連結するためにその間に介在する連結片11と、前記各溶接ツール10a、10bの
上端部に引き入れられてレーザーを伝送させるための光ファイバー連結部12aを有する各
光ファイバー12からなるレーザー器具10、及び前記レーザー器具10の連結片11中心部に連結される支持片31と、該支持片31に連結される移動片33と、該移動片33に連結される直線駆動部35からなる制御部30と、前記支持格子3を固定させるためにその上部面に格子形態の固定ホーム51を有する支持格子治具50と、前記レーザー器具10の溶接ツール10a、10bを垂直方向に固定させるために多数個の案内孔71を有する溶接ツール治具70とを有することを特徴とするレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置。
【請求項２】
前記溶接ツール10a、10bが、印加されるレーザーを伝送させるためにその内部上側に具備される整列レンズ15と、該整列レンズ15をパスしたレーザーを集束させるためにその下側に具備される集束レンズ16と、該集束レンズ16で集束されたレーザーを所定方向に伝送させるためにその下側に具備されるプリズム17を含んでなることを特徴とする、請求項1に記載のレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置。
【請求項３】
前記溶接ツール10a、10bの外周縁下側適所にプリズム17を通じて伝送されるレーザーが通過するためのレーザー通過孔19を貫通形成することを特徴とする、請求項2に記載のレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置。
【請求項４】
前記溶接ツール1 0a、10bの適所に少なくとも一つ以上のガスライン18を具備し、該ガスライン18の端部がプリズム17に近接した適所に連結されることを特徴とする、請求項2に記載のレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置。
【請求項５】
前記溶接ツール10a、10bが、印加されるレーザーを伝送させるためにその内部上側に具備された整列レンズ15と、該整列レンズ15をパスしたレーザーを集束させるためにその下側に具備された集束レンズ16と、前記集束レンズ16で集束されたレーザーを所定方向に伝送させるためにその下側に具備された銅ミラーを含んでなることを特徴とする、請求項1に記載のレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置。
【請求項６】
前記銅ミラーの勾配角が、110°であることを特徴とする、請求項５に記載のレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置。
【請求項７】
前記移動片33が、上下方向に直線駆動可能に形成されることを特徴とする、請求項1に
記載のレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置。
【請求項８】
前記直線駆動部35が、水平方向に直線駆動可能に形成されることを特徴とする、請求項1に記載のレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置。
【請求項９】
相互に所定間隔離隔した一対の溶接ツール10a、10bと、前記各溶接ツール10a、10bの間に介在して相互に連結させる連結片11と、前記各溶接ツール10a、10bの適所に具備されてガスの供給を受けるガスライン18と、レーザーを照射するための光ファイバー連結部12aを有する光ファイバー12と、前記各溶接ツール10a、10bの内部に下方向に整列レンズ15と集束レンズ16とプリズム17を順次に有するレーザー器具10、該レーザー器具10の連結片11中心部に連結される支持片31と、該支持片31に連結されて上下方向に直線運動可能に形成された移動片33と、該移動片33に連結されて水平方向に駆動可能に形成された直線駆動部35を有する制御部30、及び溶接ツール治具と支持格子治具を含む構成からなるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置による溶接方法において、
前記支持格子3を支持格子治具50に位置させて固定する工程(S11)、
前記制御部30の制御によってレーザー器具10をx、y、z方向に駆動させて支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5b上部所定位置に位置させる工程(S12)、
前記制御部30を調節して移動片33を上下方向に駆動させて溶接ツール10a、10bを支持格子3の内部格子間5a、5b適所に挿入させる工程( S13)、
前記支持格子3の内部格子間5a、5bに各溶接ツール10a、10bの挿入及び引き入れ時に前記各溶接ツール10a、10bが溶接ツール治具70の案内孔71にガイドされて垂直方向を維持しながら挿入される工程(S13-1)、
前記各溶接ツール10a、10bの上端に光ファイバー連結部12aを通じて引き入れられる光ファイバー12でレーザーを伝送する工程(S14)、
前記光ファイバー12を通じて伝送されたレーザーが前記各溶接ツール10a、10bの内部上側に具備された整列レンズ15から照射される工程(S15)、
前記整列レンズ15で照射されたレーザーが整列されて透過した後、整列レンズ15の下側に具備された集束レンズ16に集束する工程(S16)、
前記集束レンズ16に集束されたレーザーがその下側に具備されたプリズム17を通じて反射する工程(S17)、
前記プリズム17を通じて伝送されて集束されたレーザーによって支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5bにレーザー溶接が遂行される工程(S18)、
を含んでなることを特徴とするレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置による溶接方法。
【請求項１０】
前記ガスライン18に供給される保護ガスの排出によって支持格子試片の酸化を防止する工程(S17-1)をさらに含んでなることを特徴とする、請求項９に記載のレーザー器具を利
用した支持格子内部格子間溶接装置による溶接方法。
【請求項１１】
前記支持格子3の内部格子間5a、5bに挿入された各溶接ツール10a、10bが支持格子3の内部格子間5a、5bを連続的または間欠的に溶接する工程(S18-1)をさらに含んでなることを特徴とする、請求項９に記載のレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置による溶接方法。
【請求項１２】
請求項９に記載のレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接方法によって製造されることを特徴とする支持格子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置と溶接方法及びそれによって製造された支持格子に関するものである。より詳細には、レーザー器具を利用して支持格子の内部格子間を連続的または間欠的にシーム溶接することにより、支持格子の構造的強度増強と溶接後溶接材料が飛散する現象及び熱変形を減少させて、繊細な溶接が可能で支持格子間の溶接ビードサイズを小さく形成するだけではなく、溶接部位の欠陥を減少させて、冷却水の流動抵抗を減少させることにより冷却水の圧力降下を減少させることができる。これにより冷却水流動ポンプの負荷を減少させることができるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置と溶接方法及びそれによって製造された支持格子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、支持格子は、スプリング及びディンプルが刻印された格子板を縦横に配列及び組み合わせて交差部位を溶接して核燃料棒束を支持及び固定するためのものである。
【０００３】
現在、商用的に供給されている支持格子は、縦横に配列及び組み合わせた格子板の交差点をスポット溶接で接合して使用しているが、交差点の溶接及び溶接品質が支持格子の構造的性能に大きい影響を及ぼしている。
【０００４】
このような、支持格子は交差点の溶接品質及び方法を改善することにより、構造的性能を向上させることができ、それにより核燃料の特性を大きく向上させることができる。
【０００５】
このような軽水炉燃料用支持格子は、基本的に内部格子板交差部、内部/外部格子板交
差部及び外部格子板の角の連結部の溶接構造を成していて、現在韓国国内の燃料生産業社で支持格子製造時に外部格子にレーザーを利用してスポット溶接を実施し、内部交差板交差点にスポット溶接を実施している。
【０００６】
一方、現在遂行されている内部交差板のスポット溶接工程は、6ないし7スポットを利用したレーザー溶接からなるので、溶接後支持格子製品周辺に溶接によって溶接材料が飛散する現象が発生する問題点があった。
【０００７】
それだけではなく、スポット溶接工程時にレーザーで発生する高熱によって支持格子の寸法変更及び熱変形が発生し得るため、それにより追加的な補修作業が必要とされる問題点があった。
【０００８】
上述したように、核燃料棒を支持するように製作する従来技術による支持格子の内部格子板交差点の溶接方法は、図1に図示しているように、支持格子100の内部格子板140a、140b格子間連結部150で交差点溶接を利用して遂行できるが、このような溶接方法は溶接後
の溶接ビードのサイズが大きくて、繊細な溶接が不可能であり、サイズが大きな溶接ビードによって炉心内を流動する冷却水の圧力降下を招く深刻な問題点があった。
【０００９】
このような既存の支持格子溶接方法は、スポット溶接を利用して溶接した後に溶接材料が飛散する現象及び熱変形が発生することにより繊細な溶接が不可能で、支持格子の交差点溶接ビードのサイズが大きくて冷却水の流動抵抗を大きくして窮極的に冷却水の圧力降下を深刻化させて、冷却水流動ポンプの負荷を増加させる要因になっていて、支持格子の構造強度増強及び深刻な圧力降下を改善するために、新しい支持格子溶接工法を開発する
必要がある。
【００１０】
そのための核心的な技術開発が、すなわち超精密レーザー及び光伝送器具を利用した溶接技術の開発である。すなわち、超精密レーザーを利用した支持格子溶接は、熱変形が少なく、繊細な溶接が可能で溶接部位が小さくて冷却水の圧力降下を減少させながらも支持格子の構造強度を大きく増加させることができる。
【００１１】
したがって、今後開発される溶接工法は、原子力発電所用核燃料開発に必須的な技術として、近いうちに多くの先進国で技術開発が活発に行われようとしている。
【００１２】
特に、支持格子の上端及び下端で施行している交差点スポット溶接方法は、溶接ビードが大きくて圧力降下がひどく、流動面積の減少をもたらして冷却水稼動ポンプの負荷を大きく増加させ、原子炉構造物の設計余裕度を減少させているのが実情で、核燃料棒束支持格子の機械/構造的安定性増強及び圧力降下減少のために新しい先端溶接技術の導入が必
要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、前記の問題点を解決するために案出されたもので、レーザー器具を利用して支持格子の内部格子間を連続的または間欠的にシーム溶接することにより、支持格子の構造的強度増強と溶接後の溶接材料が飛散する現象及び熱変形を減少させて、繊細な溶接が可能で支持格子間の溶接ビードサイズを小さくするだけではなく、溶接部位の欠陥を減少させて、冷却水の流動抵抗を減少させることにより冷却水の圧力降下を減少させることができる。これにより冷却水流動ポンプの負荷を減少させることができるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置と溶接方法及びそれによって製造された支持格子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記のような目的を果たすために本発明は、核燃料棒束の支持格子において、内部格子の格子間及び内部/外部格子板の格子間を溶接するための支持格子内部格子間溶接装置において、円棒形状体円形断面の棒状体で、相互に所定間隔離隔した一対の溶接ツールと、前記各溶接ツールを相互に連結するためにその間に介在する連結片と、前記各溶接ツールの上端部に引き入れられてレーザーを伝送させるための光ファイバー連結部を有する各
光ファイバーからなるレーザー器具及び前記レーザー器具の連結片中心部に連結される支持と、該支持片に連結される移動片と、該移動片に連結される直線駆動部からなる制御部と、前記支持格子を固定させるためにその上部面に格子形態の固定ホームを有する支持格子治具と、前記レーザー器具の溶接ツールを垂直方向に固定させるために多数個の案内孔を有する溶接ツールとを有することを特徴とする。
【００１５】
前記溶接ツールは、印加されるレーザーを伝送するためにその内部上側に具備される整列レンズと、該整列レンズをパスしたレーザーを集束させるためにその下側に具備される集束レンズと、該集束レンズで集束されたレーザーを所定方向に伝送するためにその下側に具備されるプリズムを含んでなることが、好ましい。
【００１６】
ここで、前記プリズムは、前記溶接ツーの下段部に位置し、前記溶接ツールの下段部と45°の角度をなす。
【００１７】
一方、前記溶接ツールの外周縁下側適所にプリズムを通じて伝送されるレーザーが通過するためのレーザー通過孔を貫通形成する。
【００１８】
そして、前記溶接ツールの適所に少なくとも一つ以上のガスラインを具備し、前記ガスラインの端部がプリズムに近接した適所に連結される。
【００１９】
一方、前記溶接ツールは、印加されるレーザーを伝送させるためにその内部上側に具備される整列レンズと、該整列レンズをパスしたレーザーを集束させるためにその下側に具備される集束レンズと、該集束レンズで集束されたレーザーを所定方向に伝送させるためにその下側に具備される銅ミラーを含んでなる。
【００２０】
ここで、前記銅ミラーの勾配角は110°をなす。
【００２１】
一方、前記移動片は、上下方向に直線駆動可能に形成する。
【００２２】
合わせて、前記直線駆動部は水平方向に直線駆動可能に形成する。
【００２３】
本願におけるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置は上記のような特徴を備える。
【００２４】
一方、相互に所定間隔離隔した一対の溶接ツールと、前記各溶接ツールの間に介在して相互に連結させる連結片と、前記各溶接ツールの適所に具備されてガスの供給を受けるガ
スラインと、レーザーを照射するための光ファイバー連結部を有する光ファイバーと、前記各溶接ツールの内部に下方向に整列レンズと集束レンズとプリズムを順次に有するレーザー器具、該レーザー器具の連結片中心部に連結される支持片と、該支持片に連結されて上下方向に直線運動可能に形成された移動片と、該移動片に連結されて水平方向に駆動可能に形成された直線駆動部を有する制御部、及び溶接ツール治具と支持格子治具を含む構成からなるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置による溶接方法において、
前記支持格子を支持格子治具に位置させて固定する工程、前記制御部の制御によってレーザー器具をx、y、z方向に駆動させて支持格子の内部格子板の内部格子間上部所定位置に位置させる工程、前記制御部を調節して移動片を上下方向に駆動させて溶接ツーを支持格子の内部格子間適所に挿入させる工程、前記支持格子の内部格子間に各溶接ツールの挿入及び引き入れ時に前記各溶接ツールが溶接ツール治具の案内孔にガイドされて垂直方向を維持しながら挿入される工程、前記各溶接ツールの上端に光ファイバー連結を通じて引き入れられる光ファイバーでレーザーを伝送する工程、前記光ファイバーを通じて伝送されたレーザーが前記各溶接ツールの内部上側に具備された整列レンズから照射される工程、前記整列レンで照射されたレーザーが整列されて透過した後、整列レンズの下側に具備された集束レンズに集束する工程、前記集束レンズに集束されたレーザーがその下側に具備されたプリズムを通じて反射する工程、前記プリズムを通じて伝送されて集束されたレーザーによって支持格子の内部格子板の内部格子間にレーザー溶接が遂行される工程、を含んでなる。
【００２５】
本願発明による上記方法はさらに以下の工程を含む。
【００２６】
一方、前記ガスラインに供給される保護ガスの排出によって支持格子試片の酸化を防止する工程をさらに含んでなる。
【００２７】
前記支持格子の内部格子間に挿入された各溶接ツールが、支持格子の内部格子間を連続的または間欠的に溶接する工程をさらに含んでなることが好ましい。
【００２８】
ここで、レーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接方法によって製造される支持格子を含む。
【発明の効果】
【００２９】
前記のような構成を有する本発明は、レーザー器具を利用して支持格子の内部格子間)
を連続的または間欠的にシーム溶接することにより、支持格子の構造的強度増強と溶接後
に溶接材料が飛散する現象及び熱変形を減少させて、繊細な溶接が可能で支持格子間の溶接ビードサイズを小さく形成するだけではなく、溶接部位の欠陥を減少させて、冷却水の流動抵抗を減少させることにより冷却水の圧力降下を減少させることができる。これにより冷却水流動ポンプの負荷を減少させることができ、経済性と安全性を向上させることができる等の効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明による実施例を添付した例示図を参照して詳細に説明する。
【００３１】
図2は、本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置を概略的に
示す図で、図3は本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置のレ
ーザー器具を概略的に示す断面図で、図4は本発明によるレーザー器具を利用した支持格
子内部格子間溶接装置の使用状態を概略的に示す図で、図5は本発明によるレーザー器具
を利用した支持格子内部格子間溶接装置が支持格子の内部格子間に位置してレーザー溶接する過程を概略的に示す断面図で、図6は、本発明によるレーザー器具を利用した支持格
子内部格子間溶接装置に適用される支持格子治具を概略的に示す斜視図で、図7は、本発
明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置に適用される溶接ツール治具を概略的に示す斜視図で、図8、図9、図10は、本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置を利用して支持格子の内部格子間を溶接する過程を概略的に示した図で、図11は、本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置の内部溶接方法を示す流れ図で、図12は、本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置によって支持格子の内部格子間の間が連続的に溶接された様子を概略的に示した図で、図13は、本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置によって支持格子の内部格子間の間が間欠的に溶接された様子を概略的に示した図である。
【００３２】
図に示されているように、本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置1は、レーザー器具10と制御部30で構成される。
【００３３】
前記レーザー器具10は、円棒形状体で、相互所定間隔離隔した一対の溶接ツール10a、10bと前記各溶接ツール10a、10bを相互連結させるためにその間に介在する板形状の連結片11と前記各溶接ツール10a、10bの上端部に光ファイバー連結部12aを通じて引き入れ及び
連結されてレーザーを照射する光ファイバー12を含んで構成される。
【００３４】
ここで、前記各溶接ツール10a、10bは、光ファイバー連結部12aを通じてその上部に引
き入れ及び連結される光ファイバー12で照射されるレーザーを整列させるために内部上側に整列レンズ15を具備して、該整列レンズ15をパスしたレーザーを集束させるためにその下側に集束レンズ16を具備し、該集束レンズ16で集束されたレーザーを所定角度で屈折及び伝送させるためにその下側にプリズム17を具備する。
【００３５】
本発明の実施例では、前記各溶接ツール10a、10bの内部に整列レンズ15と集束レンズ16を通じて整列されたレーザーがその下方に所定間隔離隔したプリズム17で反射して支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5bをレーザー溶接するように構成されているが
、外部から提供されて照射されるレーザーを透過及び集束させた後、伝送して支持格子3
の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5bをレーザー溶接することが容易であれば、前記各溶接ツール10a、10bの内部に具備されるプリズム17が凸面ミラーからなることも可能である。
【００３６】
また、前記各溶接ツール10a、10bの内部に整列レンズ15と集束レンズ16とプリズム17を具備しているが、照射されるレーザーを集束した後、反射させて支持格子3の内部格子板4
a、4bの内部格子間5a、5bを溶接することが容易であれば、前記各レンズをその他の多様なレンズで構成することも可能である。
【００３７】
ここで、前記プリズム17の位置及び角度は45°であることが好ましい。すなわち、前記各溶接ツール10a、10bの内部下側に位置するプリズム17は、前記整列レンズ15と集束レンズ16を通じて整列及び透過されたレーザーを伝送して支持格子3の内部格子板4a、4bの内
部格子間5a、5bを溶接する場合、照射及び伝送されるレーザーの溶接位置を正確に整列させるために前記プリズム17の位置及び角度を45°にすることが好ましい。
【００３８】
本発明の実施例では、前記プリズム17の位置及び角度が45°になるように構成しているが、前記プリズム17で反射するレーザーを支持格子3の内部格子間5a、5bに正確に整列及
び照射させるためのプリズム17の位置はそれに限定されない。
【００３９】
一方、本発明の実施例では、前記溶接ツール10a、10bの内部に具備されるプリズム17が前記整列レンズ15と集束レンズ16から照射されるレーザーを集束した後、反射させて支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5bを溶接するように構成されているが、前記
プリズム17を銅ミラー（図示略）に代替して適用することも可能である。
【００４０】
ここで、前記銅ミラーの勾配角は、110°にすることが好ましい。
【００４１】
一方、前記各溶接ツール10a、10bの内部下側に具備する各プリズム17の方向は、相互に対称する。すなわち、支持格子3の内部格子間5a、5bをレーザー溶接する場合、伝送され
るそれぞれのレーザーで相互に対称の位置の内部格子間5a、5bレーザー溶接を実施するために、前記各溶接ツール10a、10bの内部下側に具備する各プリズム17が相互に対称する位置に配列する。
【００４２】
本発明の実施例では、前記各溶接ツール10a、10bの内部下側に位置するプリズム17が、所定の角度に固定されることによりプリズム17の位置及び角度が不変的になっていて、レーザー溶接時に支持格子3の内部格子間5a、5bレーザー溶接位置を調節するために前記プ
リズム17が正確に配列されるように構成されている。
【００４３】
一方、前記各溶接ツール10a、10bの外周縁下側適所に、プリズム17を通じて伝送されるレーザーがパスするための通過孔19を貫通形成する。
【００４４】
ここで、前記各溶接ツール10a、10bの適所に溶接ツール10a、10bの内部で保護ガスを供給するための少なくとも一つ以上のガスライン18を具備するが、前記ガスライン18の端部はプリズム17に近接した適所に連結される。すなわち、前記各溶接ツール10a、10bの外周縁適所に外部から流入するガスライン18をそれぞれ具備し、前記各ガスライン18の端部は前記各溶接ツール10a、10bの内部下側に具備されるプリズム17に近接するように連結される。
【００４５】
ここで、前記ガスライン18を通じて各溶接ツール10a、10bのプリズム17に流入する保護ガスは、アルゴン(Ar)からなる。
【００４６】
前記したように、前記各溶接ツール10a、10bにガスライン18が連結されて、前記ガスライン18を通じて保護ガスを供給するように成り立って支持格子3試片の酸化を防止する。
【００４７】
本発明の実施例では、前記ガスライン18を通じて各溶接ツール10a、10bの内部に保護ガスであるアルゴン(Ar)ガスを供給し、支持格子3試片の酸化を防止するように構成されて
いるが、前記支持格子3試片の酸化を防止することが容易であれば、前記ガスライン18を
通じてその他の多様な保護ガスを供給することも可能である。
【００４８】
また、本発明の実施例では、前記ガスライン18が、前記各溶接ツール10a、10bの外周縁適所に少なくとも一つ以上具備されているが、前記各ガスライン18を前記各溶接ツール10a、10bの内部に引き入れられるように設置することも可能である。
【００４９】
前記制御部30は、前記レーザー器具10の連結片11の中心部に連結される板形状の支持片31と該支持片31の端部に連結される移動片33と該移動片33の端部に連結される直線駆動部35からなる。
【００５０】
ここで、前記移動片33は上下方向に駆動可能に、前記直線駆動部35は水平方向に駆動可能に形成する。すなわち、前記移動片33は支持格子3の内部格子間5a、5bをレーザー溶接
する場合、多数個の溶接ツール10a、10bを有するレーザー器具10を支持格子3の内部格子
間5a、5bに挿入及び引き入れさせるために上下方向に駆動するように形成し、前記直線駆動部35は支持格子3の内部格子間5a、5bをレーザー溶接する場合、多数個の溶接ツール10a、10bを有するレーザー器具10が支持格子3の内部格子間5a、5b上部に位置するように水平方向に駆動可能に形成する。
【００５１】
前記のように、前記直線駆動部35の水平方向駆動及び前記移動片33の上下方向駆動によって前記レーザー器具10を支持格子3の上部に位置させて、前記支持格子3の上部に位置したレーザー器具10を支持格子3の内部格子間5a、5bに挿入及び引き入れられることにより
支持格子3の内部格子間5a、5bレーザー溶接が可能になる。
【００５２】
本発明の実施例では、前記移動片33が上下方向に直線駆動可能に形成されているが、前記支持片31を上下方向に駆動可能に形成することも可能である。
【００５３】
また、本発明の実施例では、前記移動片33が上下方向に直線駆動可能に形成されているが、前記移動片33が上下方向及び水平方向に直線駆動が可能に形成することも可能である。
【００５４】
ここで、本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置1は、支持
格子3を固定させるための支持格子治具50と支持格子3の内部格子間5a、5bに挿入及び引き入れられる各溶接ツール10a、10bの垂直方向案内及び各溶接ツール10a、10bの垂直方向位置を固定させるための溶接ツール治具70を含む。
【００５５】
そのために前記支持格子治具50は、板体形状体で、その上部面に支持格子3を位置及び
固定させるための固定ホーム51が多数個形成されて格子形態を成し、支持格子3の下側に
位置する。
【００５６】
ここで、前記支持格子治具50に形成される固定ホーム51の数は、支持格子3の単位スト
ラップ体(未図示)の数と対応するように形成することが好ましい。
【００５７】
そして、前記溶接ツール治具70は、直方体の形状体で、溶接ツール10a、10bを挿入するための支持格子3の内部格子間5a、5b空間と対応する数の案内孔71を貫通形成する。
【００５８】
ここで、前記溶接ツール治具70の各案内孔71は、円筒形象に形成されて溶接ツール10a
、10bが挿入された後、垂直方向を維持するように形成されている。
【００５９】
前記したように、前記支持格子治具50と溶接ツール治具70によって、本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置1を通じた支持格子3の内部格子間5a、5b
溶接時、支持格子3の位置固定が容易で、溶接ツール10a、10bの挿入時、前記溶接ツール10a、10bが内部格子間5a、5bで常に垂直方向を維持しながら溶接する。
【００６０】
以下、本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置を利用して、支持格子の内部格子間レーザー溶接方法を図4ないし図11を参照して説明する。
【００６１】
まず、作業者が前記支持格子3を支持格子治具50に位置させて固定する(S11)。ここで、前記支持格子3の下部面が支持格子治具50の各固定ホーム51に安着して固定される。
【００６２】
ここで、前記支持格子3の上部面に溶接ツール10a、10bを挿入して垂直方向を維持する
ための溶接ツール治具70を設置して(S11-1)、前記溶接ツール治具70に形成された各案内
孔71が支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5bに形成される空間と等しくなる
ように設置する。
【００６３】
そして、前記制御部30を制御して直線駆動部35を水平方向に駆動させて一対の溶接ツール10a、10bを具備したレーザー器具10を支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5b上部所定位置に位置させる(S12)。
【００６４】
すなわち、前記制御部30を制御して直線駆動部35を、x、y、z方向に駆動させてレーザ
ー器具10の溶接ツール10a、10bを支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5b上部
に位置させる。
【００６５】
そして、前記制御部30を調節して移動片33を上下方向に直線駆動させて、一対の溶接ツール10a、10bを具備したレーザー器具10を支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a
、5bに挿入及び引き入れさせる(S13)。
【００６６】
ここで、前記支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5bに各溶接ツール10a、10
bの挿入及び引き入れ時、前記各溶接ツール10a、10bが溶接ツール治具70の案内孔71にガイドされて垂直方向を維持しながら挿入される(S13-1)。
【００６７】
次に、前記各溶接ツール10a、10bの上端に光ファイバー連結部12aを通じて引き入れ及
び設置された光ファイバー12にレーザーを伝送して(S14)、伝送されたレーザーが前記光
ファイバー12を通じて前記各溶接ツール10a、10bの内部上側に具備された整列レンズ15から照射される(S15)。
【００６８】
このように前記各溶接ツール10a、10bの上端に引き入れられる光ファイバー12を通じて照射されたレーザーが、整列レンズ15を透過しながら整列された後、前記整列レンズ15の下側に具備された集束レンズ16に集束されて(S16)、該集束レンズ16に集束されたレーザ
ーがその下側に具備されたプリズム17を通じて支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子
間5a、5b溶接部位に伝送されて集束する(S17)。
【００６９】
ここで、前記プリズム17を銅ミラー（図示略)に代替して適用する場合、前記整列レン
ズ15と集束レンズ16を通じて整列及び集束されたレーザーが、銅ミラーで反射して支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5b溶接部位に伝送されて集束しながら溶接する
。
【００７０】
ここで、前記銅ミラーの勾配角を110°にすることにより、レーザーを容易に溶接部位
に伝送することができる。
【００７１】
このように前記プリズム17を通じて伝送されて集束するレーザーによって、支持格子3
の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5b相互に対向する各側面にレーザー溶接が遂行される(S18)。
【００７２】
前記したように、前記支持格子3の内部格子間5a、5bに挿入及び引き入れられた各溶接
ツール10a、10bを通じて照射及び集束される各々のレーザーが、支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5bの相互対向する各側面を同時にレーザー溶接することにより最
上の溶け込みを得ることができ、支持格子3の内部格子間5a、5b溶接強度を強固にできる
。
【００７３】
ここで、前記支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5bに挿入及び引き入れら
れる各溶接ツール10a、10bは、支持格子3の内部格子間5a、5bを連続的または間欠的に溶
接する(S18-1)。すなわち、支持格子3の内部格子間5a、5bに挿入される各溶接ツール10a
、10bは、内部格子間5a、5b内を上方向から下方向または下方向から上方向に移動しなが
らレーザーを連続的に照射して支持格子3の内部格子間5a、5b全体を溶接したり、レーザ
ーを間欠的に照射して支持格子3の内部格子間5a、5bの所定部分のみを溶接する。
【００７４】
この時、前記支持格子3の内部格子間5a、5bに挿入されて連続的または間欠的に溶接す
る各溶接ツール10a、10bの上下方向移動速度は、等しくなるようにする。
【００７５】
前記したような構造によって前記溶接ツール10a、10bを支持格子3の内部格子板4a、4b
の内部格子間5a、5bに挿入及び引き入れて、支持格子3の内部格子間5a、5b全体側面を連
続的にレーザー溶接したり、支持格子3の内部格子間5a、5bの上側、中間、下側等の所定
部分のみを間欠的にレーザー溶接したりすることができる。
【００７６】
このように前記支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5b内部に挿入及び引き
入れられる各溶接ツール10a、10bが、内部格子間5a、5bを図12に図示されているように全体を連続的にレーザー溶接したり、図13に図示されているように内部格子間5a、5bを間欠的に特定部位のみを部分溶接したりして、支持格子3の内部格子間5a、5bを接合させる。
【００７７】
前記したように、前記支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5bをレーザー溶
接した後、支持格子3の残りの内部格子間を繰り返しレーザー溶接することにより、本発
明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置1を通じてレーザー溶接が
完了する。
【００７８】
この時、前記光ファイバー12を通じてレーザーが照射される各溶接ツール10a、10bにガスライン18を通じて保護ガスが供給され、供給される保護ガスの排出によって支持格子試片の酸化を防止する(S17-1)。
【００７９】
前記したように、前記ガスライン18を通じて供給される保護ガスが、レーザー溶接時に支持格子試片の酸化を防止する役目を担当するだけではなく、プリズム17を保護する役目も担当する。
【００８０】
図14は、本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置の他の実施例を概略的に示した斜視図で、溶接ツールの構造を一部変更したものである。
【００８１】
図に示されたように、本実施例ではレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置1の溶接ツール10a、10b、10c、10d数を変えることにより支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5b、5c、5dの各側面、すなわち4方向を同時にレーザー溶接することを
可能にする。
【００８２】
すなわち、円棒形状体に形成され、上端部に光ファイバー連結部12aを有する光ファイ
バー12が引き入れられて、その内部に整列レンズ15と集束レンズ16及びプリズム17を下方向に向かって順次に具備した溶接ツール10a、10 b、10c、10dが相互に所定間隔離隔して4個具備され、支持格子3の内部格子間5a、5b、5c、5dに挿入及び引き入れられる構造であ
る。
【００８３】
前記したように、レーザー器具10が4個の溶接ツール10a、10b、10c、10dを有するよう
にすることで、支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5b、5c、5dに挿入及び引
き入れられる各溶接ツール10a、10b、10c、10dが内部格子間5a、5b、5c、5dの4方向を同
時にレーザー溶接することにより、支持格子3の内部格子間5a、5b、5c、5 dのレーザー溶接をより迅速かつ容易に遂行することができる。
【００８４】
そのために前記各溶接ツール10a、10b、10c、10dは、連結片11によって相互に所定間隔離隔して連結され、前記各溶接ツール10a、10b、10c、10dから照射されるレーザーが支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5b、5c、5dの中心部に集中するように各溶接
ツール10a、10b、10c、10dの内部下側にプリズム17を具備する。
【００８５】
本実施例でも前記溶接ツール10a、10b、10c、10dの内部下側に具備されるプリズム17を銅ミラー（図示略）に代替して適用することも可能で、この時にも前記銅ミラーの勾配角は110°にすることが好ましい。
【００８６】
一方、実施例では、前記レーザー器具10が4個の溶接ツール10a、10b、10c、10dを含ん
で構成されているが、前記レーザー器具10を16個の溶接ツールで構成することも可能であり、前記レーザー器具10の溶接ツール数は前記の個数に限定されない。
【００８７】
ここでも、図6、図7に図示しているように、支持格子3を固定させるために格子形態の
固定ホーム51を有する支持格子治具50と支持格子3の内部格子板4a、4bの内部格子間5a、5b、5c、5dに挿入及び引き入れられる各溶接ツール10a、10b、10c、10dの垂直方向案内及
び各溶接ツール10a、10b、10c、10dの垂直方向位置を固定させるために多数個の案内孔71を有する溶接ツール治具70を含むことが好ましい。
【００８８】
以上で本発明の好ましい実施例を例示的に説明したが、本発明の範囲はこのような特定実施例にだけ限定されるものではなく、該当分野で通常の知識を有する者なら本発明の特許請求の範囲に記載された範疇内で適切に変更が可能であろう。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
以上で説明したように、前記のような構成を有する本発明は、レーザー器具を利用して支持格子の内部格子間を連続的または間欠的にシーム溶接することにより、支持格子の構造的強度増強と溶接後に溶接材料が飛散する現象及び熱変形を減少させ、繊細な溶接が可能で支持格子間の溶接ビードサイズを小さく形成するだけではなく、溶接部位の欠陥を減少させて、冷却水の流動抵抗を減少させることにより冷却水の圧力降下を減少させることができる。これにより冷却水流動ポンプの負荷を減少させることができ、経済性と安全性を向上させることができる等の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】従来技術による核燃料棒束の支持格子間溶接装置を利用して核燃料棒束の支持格子内部格子間交差点溶接状態を概略的に示す図。
【図２】本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置を概略的に示す図。
【図３】本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置のレーザー器具を概略的に示す断面図。
【図４】本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置の使用状態を概略的に示す図。
【図５】本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置が支持格子の内部格子間に位置してレーザー溶接する過程を概略的に示す断面図。
【図６】本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置に適用される支持格子治具を概略的に示す斜視図。
【図７】本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置に適用される溶接ツール治具を概略的に示す斜視図。
【図８】本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置を利用して支持格子の内部格子間を溶接する過程を概略的に示す図。
【図９】本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置を利用して支持格子の内部格子間を溶接する過程を概略的に示す図。
【図１０】本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置を利用して支持格子の内部格子間を溶接する過程を概略的に示す図。
【図１１】本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置の内部溶接方法を示す流れ図。
【図１２】本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置によって支持格子の内部格子間の間が連続的に溶接された様子を概略的に示す図。
【図１３】本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置によって支持格子の内部格子間の間が間欠的に溶接された様子を概略的に示す図。
【図１４】本発明によるレーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置の他の実施例を概略的に示す斜視図。
【符号の説明】
【００９１】
1:レーザー器具を利用した支持格子内部格子間溶接装置、3:支持格子、4a、4b:内部格
子板、5a、5b、5c、5d:内部格子間、6:交差点スポット溶接ビード、10:レーザー器具、10a、10b、10c、10d:溶接ツール、11:連結片、12:光ファイバー、12a: 光ファイバー連結部、15:整列レンズ、16:集束レンズ、17:プリズム、18:ガスライン、19:通過孔、30:制御部、31:支持片、33:移動片、35:直線駆動部、50:支持格子治具 、51:固定ホーム、70:溶接
ツール治具、71:案内孔。
【図１】
0004647627.tif 000002
【図２】
0004647627.tif 000003
【図３】
0004647627.tif 000004
【図４】
0004647627.tif 000005
【図５】
0004647627.tif 000006
【図６】
0004647627.tif 000007
【図７】
0004647627.tif 000008
【図８】
0004647627.tif 000009
【図９】
0004647627.tif 000010
【図１０】
0004647627.tif 000011
【図１１】
0004647627.tif 000012
【図１２】
0004647627.tif 000013
【図１３】
0004647627.tif 000014
【図１４】
0004647627.tif 000015