专利名称：核燃料组件构架的焊接设施、程控方法以及相应的构架焊接及组装方法
技术领域：
本发明涉及一焊接设施，其将结构元件焊接到一核燃料组件构架的引导管上，所述设施包括
-至少一底座，其用于接收并保持所述引导管和所述结构元件，
-一可移动车架，其与所述引导管平行地移动，
-至少一焊接工具，以及
-移动装置，其用于移动所述焊接工具，所述移动装置把夹钳连接在所述车架上，且具有至少五个自由度。
本发明尤其被用于对核燃料棒保持栅格的焊接。
背景技术：
在FR-2670947中，已知一所述类型的设施，能用于焊接栅格，所述栅格配备了从栅格上表面伸出的焊接舌片。焊接设施的移动装置包括一相对于引导管横向移动的支撑箱、可伸长的垂直臂，以及一支撑焊接夹钳的可变向操纵杆。所述可变向操纵杆提供了围绕三个不同轴旋转的可能，从而焊接夹钳一共具有六个自由度。如上所述的设施能够跟上提高的焊接速率，然而，更为理想的是加快所述速率。
在US-4587394中，还已知一焊接设施，其包括同时渐进的四个焊接工具，每一个工具都参与焊接同一构架的引导管栅格。各个工具都通过具有六个自由度的移动工具，被连接在相对于引导管可纵向移动的一车架上。尽管四个焊接工具同时渐进，通过所述焊接设施达到的速率同样表现得太过缓慢。
发明内容
本发明的一个目的在于解决所述问题，同时提出一上述类型的设施，其能达到更快的焊接速率。
为此，本发明的目的在于提出按照权利要求1所述的焊接设施。
按照特殊的实施方式，所述设施可包括按照权利要求2至11中的一个或多个如下特征。
此外，本发明还提出按照权利要求12的程控方法。
本发明的目的还在于提出按照权利要求13的对核燃料组件构架的焊接方法。
本发明的目的还在于提出按照权利要求14的核燃料组件的实施方法。
本发明可以在如下描述中得到更好的理解，所述描述仅以举例方式并参考附图给出，其中[16]-图1是透视示意图，示出了一按照本发明的焊接设施，构架接收底座未被示出，[17]-图2是图1设施的正面示意图，按照图1中箭头II的方向绘出。
-图3是局部透视示意图，示出了可以被图1设施焊接的核燃料组件构架的一部分。
-图4与图5是局部透视示意图，示出了图1与图2设施的焊接工具的移动装置，且[20]-图6是局部透视示意图，示出了按照另一种实施方式的焊接设施。
具体实施例方式图1与图2示意性示出了核燃料组件构架引导管上的结构元件的焊接设施1。
更确切的是，以下所指的结构元件是核燃料棒的保持栅格，甚至例如套筒等其它结构元件同样可以通过设施1进行焊接。
参考图3，可想起组件2主要包括核燃料棒3以及一支撑核燃料棒3的结构或构架4。
支撑构架4通常包括[25]-一下方接头5以及一上方接头6，所述接头被设置在组件1的纵向端上，[26]-引导管7，用于接收一未被示出的反应堆控制与中止棒束的燃料棒，以及[27]-燃料棒3的保持栅格8。
接头5与6被固定在引导管7的纵向端上。
燃料棒3在接头5与6之间垂直延伸。燃料棒3被设置在一基本规则的正方基格网的节点上，所述燃料棒在其上由栅格8保持。某些格网节点由引导管7占据，并也可能被一仪器中心管所占据。
栅格8典型包括成套的交叉板，其在它们之间界定单元，所述单元围绕着规则的格网节点。大部分单元被用来接收燃料棒3。其它则分别用于接收各个引导管7，且中心单元在需要时可以接收仪器管14。
栅格8通常配备有向上凸出的焊接爪，且能允许栅格8焊接在引导管7上。如US-4849161所示，同样还存在不具备所述爪的栅格。所述文献中栅格的双层板因此具有上方通道，其界定了栅格焊接在引导管7上的区域。
按照文献FR-2670947，图1与图2的设施1包括一装配工作台10，所述工作台侧面可以由保护板覆盖。所述工作台10为一金属框架，包括台座与一车架12的两个纵向水平流通轨道11，所述车架12带有一焊接机器人13。
工作台10界定两个平行的工作区(图2)，它们的长度至少与一待焊接的构架4的长度相同，且被并排设置。各个区域内都设置有一底座14，能在其上预先装配一构架4。各底座14的延伸平行于轨道11，且可以包括一机械焊接台16与一大理石18。
如图2所示，工作台10还包括横向设置在轨道11内的轨道22，其允许一吊舱24在图2所示的位置，即底座14中的一个对面，与另一个位置，即另一底座14的对面之间移动。所述吊舱24配备有车架25的纵向流动的轨道，可定位可扩张的心轴，所述心轴被用于在焊接位置嵌入引导管7，从而避免所述引导管的变形。所述心轴可具有已在文献FR-A-2533353中描述的结构，且由吊舱(未示出)支撑的框架引导。
大理石18延伸在底座14的整体长度上，且被设置成用来在可调节的场地上接收待焊接构架的栅格8的定位与保持框20。所述框架20配备有能使自身打开，从而插入一栅格8且重新被闭合的装置，其具有一已知的结构。在所示情况下，所述框架20被设置成用于接收构架4的栅格8，且其方向为水平与垂直的对角线。
车架12占据了组装工作台的整个长度，且至少具有一横向轨道34。
焊接机器人13包括一电阻焊接夹钳36与焊接夹钳36的移动装置38，其把夹钳36连接在车架12上。
移动装置38包括[39]-在一个或多个轨道34上横向移动的支撑箱40，[40]-朝下延伸支撑箱40的铰接臂42，以及[41]-延伸铰接臂42且支撑焊接夹钳36的可变向操纵杆44。
支撑箱40可包含焊接变压器，用以对焊接夹钳36供电。
借助车架12，可以按照图1上所体现的双箭头A的方向X，相对于工作台10横向移动焊接夹钳36，即平行于设置在底座14上的一构架的引导管7。借助支撑箱40，还可以沿方向y横向移动夹钳36，即横向于引导管7，如图1的双箭头B所示。
如图4与图5所示，臂42包括三个连续的三部段46、48与50。第一部段46向底部延伸支撑箱40。第二部段48通过一旋转的双向连销被铰接在第一部段46上，从而如图4的双箭头C所体现，允许围绕一垂直轴相对旋转，且如图4与图5上的双箭头D所体现，允许围绕一水平轴相对旋转。
第三部段50通过一旋转的双向连销被铰接在臂42的第二部段48上，从而如图5上的双箭头E所体现，允许围绕一水平轴相对旋转，且如图4与图5上的双箭头F所体现，允许围绕第三部段50的纵轴相对旋转。
操纵杆44支撑焊接夹钳36的机箱52。所述机箱52通常配备有由电缆构成的供电与供气装置。操纵杆44通过一旋转的双向连销被连接在臂42的第三部段50，从而如图4与图5的双箭头G所体现，允许围绕正交于第三部段50的纵轴的一轴相对旋转，且如图4与图5的双箭头H所体现，允许围绕夹钳36的纵轴旋转。
因此，如箭头A至H所体现，焊接夹钳36具有八个自由度，因此移动装置38具有七个角度。
如图2所示，设施1还包括夹钳36的移动与运作程控的控制装置54。所述控制装置54例如可包括带有一个或多个信息处理机的电脑、数据存储装置56、输入输出装置与未示出的显示装置。
输入输出装置例如包括如以手柄58为形式的一使用者界面，能允许手动操控焊接夹钳36的移动与运作。
为了设计控制装置54的程控，所述控制装置随后被用于自动引导焊接夹钳36的运作，可以按如下方法进行[51]一位操作者借助手柄58，手动操纵夹钳36的移动，直到到达位于预装在底座14上的构架4的引导管7之一上的栅格8的第一位置，随后，操作者在所述位置实施焊接操作。夹钳36的电极因此便包镀在相关引导管7上的栅格8的相应区域9，因此同时保证了电阻焊接的进行。所述第一焊接位置的坐标，例如可由移动装置38上的位置传感器60提供，所述坐标因此被记录在存储装置56中。所述传感器通常已被示意性示出在图1上。
操作者随后将继续对相关第一栅格套件8的焊接工序，存储装置56逐渐记录下不同的实施焊接的位置坐标以及焊接过程中的夹钳36的位置。对栅格8的所述焊接工序仅仅是构架4的整体焊接工序中的一部分，其将在下面被命名为子程控。
然后，操作者把夹钳36带到构架4的引导管7上的一第二栅格8的第一焊接位置。因此可以开始实施对第一栅格8预先手动实施及记录的焊接的子程控。
因此在对于各个网栅8进行操作的同时，存储装置56已经记录下实施所有焊接操作所必要的数据，所有焊接操作必须针对沿引导管7的所有的栅格8进行。
对所述构架4的网栅8的焊接的完整程控因此被记忆下来，且可以自动实施在需要通过所述装置焊接的同样类型的构架4上，操作者因此仅仅需要在第一网栅8的第一焊接位置上定位夹钳36，即可开始实施焊接的整体程控。
还可以例如以如上描述的方式存储在用于各种构架的焊接完整工序的存储装置56中。
通过记录一系列由手动操控实施的学习(apprentissage)工序，所述程控方式十分易于操作且能十分快速地实施。尤其是现有技术的方法必须一个一个地确定所有焊接位置的所有坐标。然而，如上所述的其它程控方式可以与设施1一同被运用。相反，通过学习的所述程控方法可以与一设施1一起被运用，在所述设施中，夹钳36的自由度可以为任意数量，例如如FR-2670977中所述的六个。
还注意到，被编程的焊接完整程控可以包括对某些栅格8的不同子程控，以及对引导管7的焊接子程控，所述引导管带有接头5与6中的一个，或者接头5与6中一个的联结组件。
由于夹钳36所具有的多个自由度，证实焊接工序可以以比现有技术快许多的方式实施。令人意外的是，事实上最好增加自由度的数量而非增加焊接工具的数量。
这得益于在不同焊接位置之间可以获取更短的路程。
此外，由于带来的旋转自由度，尤其是如双箭头D所体现的围绕水平轴的旋转可能性，夹钳36可以极高的速度移动，甚至大于13m/s。
此外，由于大量的自由度，夹钳36可以到达难以到达的区域，尤其是例如US-4849161中的栅格焊接区域。设施1因此可以用于对所有类型的栅格8的焊接，且尤其是不带有焊接爪的栅格。
而且，夹钳能够例如以大约60daN的力在甚至在难以到达的区域上施加提高的焊接力。
如FR-2670947中，两个工作台14的存在可允许运用其中的一个预组装一构架，而另一个则借助夹钳36被用来进行焊接已经进行预组装的一构架4的组件。借助于在被遮挡的时间(temps masqué)内的运行，焊接机器人13被几乎连续性地运用。
然而，在某些实施变型中，设施1可以不仅仅包括一个底座14。
通常，移动装置48可以具有较少的自由度，例如仅有七个。
同样，自由度不必如上所述。还可以尤其设计成其它不同于上述方式的旋转和横移联结。
图6示出了焊接设施1的另一种实施方式，与如上所述的方式主要区别如下。
框架10被滑动安装在一待焊接构架的接收底座14上。支撑箱40被固定在框架10的上方焊芯62上，且因此不具备相对于所述框架的自由度。所述方法的实施方式的双箭头B因此在图6上不可见。
在所述臂42的部段48与50之间的连接为一简单的旋转连接，由双箭头E所体现。在所述部段50与操纵杆44之间的连接为一三重旋转连接，由双箭头F至H所体现。
工具36的移动装置38因此具有六个自由度，由箭头C至H所体现。
框架10在底座14上的安装因此可允许减少一自由度，在这种情况下，其由上述附图中的箭头B所体现。
此外，框架10在底座14上的安装可以改善工具36相对于一待焊接构架的位置。
还注意到，运用所述特征，可不取决于移动装置38的自由度的数量。
因此，焊接设施1可以具有滑动安装在底座14上的一框架10，而移动装置38无需具有至少六个自由度。
通常，焊接工具36除电阻焊接外，可以运用另一种类型的焊接。
权利要求
1.焊接设施(1)，其将结构元件(8)焊接到一核燃料组件构架的引导管(7)上，所述设施包括-至少一底座(14)，其用于接收并保持所述引导管(7)和所述结构元件(8)，-一可移动车架(12)，其与所述引导管(7)平行地移动，-至少一焊接工具(36)，以及-移动装置(38)，其用于移动所述焊接工具(36)，所述移动装置(38)把夹钳(36)连接在所述车架(12)上，且具有至少五个自由度。其特征在于，所述移动装置(38)具有至少六个自由度。
2.按照权利要求1所述的设施，其特征在于，所述移动装置(38)具有至少七个自由度。
3.按照上述权利要求中任一项所述的设施，其特征在于，所述移动装置(38)包括一臂(42)，所述臂的至少两部段(46、48、50)被彼此铰接；并且所述移动装置(38)还包括带有所述焊接工具(36)的一操纵杆(44)，所述操纵杆(44)延伸所述臂(42)且通过一连接部被铰接在所述臂(42)上，所述连接部具有至少两个自由度。
4.按照权利要求3所述的设施，其特征在于，所述操作杆(44)通过一连接部被铰接在所述臂(42)上，从而允许其围绕至少两个不同的轴旋转(G、H)。
5.按照权利要求3或4所述的设施，其特征在于，所述臂(42)包括至少三个彼此铰接的部段(46、48、50)。
6.按照权利要求3至5中任一项所述的设施，其特征在于，所述臂(42)的至少两部段(46、48、50)通过一连接部被彼此铰接，从而允许其围绕两个不同的轴旋转(C、D、E、F)。
7.按照上述权利要求中任一项所述的设施，其特征在于，所述移动装置(38)包括一横向于引导管(7)的活动支撑箱(40)。
8.按照上述权利要求中任一项所述的设施，其特征在于，所述车架(12)被活动安装在所述底座(14)上。
9.按照上述权利要求中任一项所述的设施，其特征在于，所述焊接工具为一电阻焊接夹钳(36)。
10.按照上述权利要求中任一项所述的设施，其特征在于，其包括可编程的控制装置(54)，其控制所述焊接工具(36)的移动装置(38)；以及手动控制装置(58)，其控制所述焊接工具(36)的移动装置(38)的。
11.按照权利要求10所述的设施，其特征在于，所述移动装置(38)包括位置传感器(60)。
12.按照权利要求书10或11所述的设施的程控方法，其特征在于，其包括如下步骤-手工操纵所述移动装置(38)，用以使所述焊接工具(36)实施一焊接工序，且-在所述可编程的控制装置(54)中记录所述焊接工序。
13.核燃料组件的构架(4)的焊接方法，所述构架包括引导管(7)和被焊接在所述引导管(7)上的结构元件(8)，其特征在于，所述方法包括借助于权利要求1至11中任一项所述的设施，把所述结构元件(8)焊接在所述引导管(7)上的步骤。
14.核燃料的组件(2)的实施方法，所述组件包括核燃料棒(3)和一支撑所述核燃料棒(3)的构架(4)，所述构架(4)包括引导管(7)和被焊接在所述引导管(7)上的结构元件(8)，所述方法的特征在于，其运用按照权利要求13所述的构架(4)焊接方法。
全文摘要
本发明涉及一设施(1)，其包括至少一底座(14)，用于接收与保持核燃料组件的引导管与结构元件；一与引导管平行的活动车架(12)；至少一焊接工具(36)；以及用于移动焊接工具(36)的移动装置(38)，所述移动装置(38)把夹钳(36)连接在车架(12)上，且至少具有六个自由度。
文档编号B23K37/02GK101065810SQ200580040928
公开日2007年10月31日 申请日期2005年11月30日 优先权日2004年11月30日
发明者T·塔扬迪耶 申请人:弗兰克巴尔日燃料制造公司