JPS6114094A - 複数のレーザ加工作業の実施装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般に、工作物のレーザ工作装置、特に該工作
装置のためのレーザビーム位置合せ手段に関するもので
ある。

所与の工作物に対しレーザ溶接のような種々のレーザ工
作作業を行なう場合には、しばしば、実施されるべき各
工作作業に対応する異なった焦点スポットにビーム集束
レンズを反復的に焦点合せすることが要求される。この
ような反復的な焦点合せあるいは再集束が必要とされる
応用分野の典形的な例として、燃料棒を横方向から支持
する目的で核燃料集合体と共に用いられるような燃料棒
格子のレーザ溶接がある。当該技術分野で周知のように
、このような格子は、貫通する個々の燃料棒のための複
数個のセルを画定する卵詰め枠に類似の構造を形成する
ように交差組合せされた複数個の金属ストラップか２ら
構成されており、各格子はそれを製作するのに多数の溶
接部を必要とする。即ち、内側のストラップが互いに交
差する個所、内側のストラップの端部が外側もしくは周
辺ストラップに接続される個所、周辺ストラップが格子
の隅部で結合する個所および制御棒案内シンプルのため
のスリーブが内側ストランプに結合される個所における
溶接を必要とする。格子にこのような多数の溶接部を形
成するためには、レーザビームを異なった焦平面上に反
復的に再集束する必要があり、これは、レーザ集束レン
ズの対応の運動によって行なわれる。

このような集束レンズの高さを変えることに関連して上
述のようなレーザ工作設備が遭遇する曲頭として、レー
ザビームの焦点スポットがその適切な位置から横方向に
ドリフトし、その結果として品質の悪い溶接が生じ得る
と言う問題があった。

本発明の主たる目的は、上の問題を克服することにあり
、しだがって本発明によれば、レーザビームを発射する
ための手段と、各工作作業に対応する異なった焦点スポ
ットにレーザビームを集束するために軸線に沿って運動
可能な集束手段が配置されている少なくとも１つの予め
定められたビーム路に沿い発射されたビームを指向す９
　ｆ、＝　Ｚ　（７）手段を有す６複数個ｏｖ−−ｙ７
０　　　１、工作業を実施するための装置において、上
記ビーム路の少なくとも一部分または各ビーム路を、該
ビーム路内に配置されている集束手段の運動軸線と位置
合せするためのビームアラインメント手段を備え、該ビ
ームアラインメント手段が、アラインメント用ターゲッ
ト手段と、上記ビーム路または各ビーム路と関連して設
けられて該ビーム路に上記アラインメント用ターゲット
手段を取外し可能に支持し、該ターゲット手段をして上
記レーザビームを遮り、以って上記ビーム路部分が上記
集束手段の運動軸線に対し整合（アラインメント）され
ているか或は不整合状態にあるかに従って形が変わる陰
影を投影せしめる取付は手段と、上記ビーム路或は各ビ
ーム路に設けられて該ビーム路の上記部分を、上記アラ
インメント用ターゲット手段により投影される陰影が、
不整合表示形状からアラインメント表示形状に回復され
るような仕方で上記ビーム路の上記部分を調節し、それ
により上記ビーム路の上記部分を該ビーム路、内の集束
手段の上記運動軸線と位置合せするための調節可能な手
段を備えていることを特徴とする複数のレーザ工作作業
の実施装置が提案される。

上′述のビーム位置合せ手段を備えたこの装置によれば
、レーザビームは、高い精度で焦点スポットの忌わしい
ドリフトを伴なうことなく、複数のレーサ加工場所にレ
ーザビームを集束することができる。

追って詳述する本発明の好ましい実施例においてはアラ
インメント用ターゲット手段は、互いに離間した関係で
各ビーム路に配置された取付は手段により、それぞれ集
束手段の運動軸線と特定のビーム路部分とのアラインメ
ントもしくは位置合せ（整合）および不整合を表わす規
則的な形状と不規則形状との間で変化する合成陰影を投
影するように位置決めされるよう適応された２つのター
ゲット部材を有する。上記ビーム路または各ビーム路に
配位されたターゲット取付は手段は、ターゲット部材間
にレンズやミラーのような光学要素が存在しないビーム
路部分に２つのターゲット取付を位置決めするように適
応されている。本発明を具現する装置の調節手段は、レ
ーザビームを遮り関連のビーム路に偏向するよう配置゛
された偏向ミラーを備えており、該偏向ミラーは互いに
実質的に垂直な２つの軸線を中心に回転調節可能である
。この調節手段はさらに、互いに実質的に垂直な２つの
軸線を中心に回転調節可能な第２の偏向ミラーを備えて
おり、この第２の偏向ミラーは、最初に述べたミラーに
より偏向されたレーザビームを遮って、該遮られたビー
ムを、集束手段の運動軸線と位置合せすべきビーム路部
分に沿い反射する。

以下添付図面を参照し単なる例として本発明の好ましい
実施例について説明する。

図面、特に第１図を参照するに、同図には、本発明を具
現した精密レーザ工作装置を使用して製作することがで
きる成る型の核燃料集合体が示しである。参照数字１０
で総括的に表わしたこの燃料集合体は、上部ノズル１２
と、下部ノズル１４と、該ノズル１２および１４間に延
在し格子１６により定置に列状に保持されている核燃料
棒１８を備えている完結ユニットである。２つのノズル
１２および１４は、燃料棒１８および制御棒（図示せず
）を支持する骨格フレームを成している。燃料集合体１
０のような核燃料集合体は、原子炉内の予め定められた
位置に装荷されるものであり、したがって、燃料棒１８
の相互間の配向は厳格に制御される。

本明細書においては、本発明を具現する精密レーザ溶接
装置は、燃料棒格子１６の製作と関連して説明すること
にする。これら燃料棒格子の１つが第２Ａ図ないし第２
Ｃ図に示しである。

この格子は平面図で見た場合近似的に正方形であり、そ
の周辺部は隅部シーム溶接３０により端部を接合された
４つの外側格子ストラップ２２（２２ａ、２２ｂ、２２
Ｃおよび２２ｄ）により形成されている。複数の内側格
子ストラップ２０は、燃料棒１８および制御棒案内シン
プル（図示せず）を受けるためのセルを画定する卵詰め
枠″類似は構造を５成し１０゛６・１°゛″′交差　　
　　へする内側格子ストラップ２０は、互いに噛合うよ
うに、参照数字２４で示すように、交差個所に相補形の
スロットを有しており、交差する内側格子部分を互いに
接合するために各交差個所２４には交差部溶接３２が形
成されている。内側格子ストラップ２０の各々は、その
各端に、外側格子ストラップ２２の対応のスロット２８
に受は入れられる一対のタブ２６を有しておって、該タ
ブ２６およびスロット２８の上側および下側の列に沿っ
て形成されるスロット／タブ溶接６４により外側格子ス
トラップ２２に固定されている。制御棒案内シンプルの
ためのスリーブ６６は、格子１６の１つの面上に予め定
められたパターンで配設°されている。各スリーブ３６
は、それぞれのスリーブ３６と関連の格子セルを画定す
る内側ストラップ部分の縁部に形成されている凹部もし
くは切欠き３８に座着されておって、切欠きシーム溶接
部４ｏにより上記内側ストラップ部分に固着されている
。

後述する本発明を具現した精密レーザ溶接装置は、特に
、一連の制御溶接作業において溶接部３．０，３２，３
４および４ｏを形成するように適応されている。なお、
このような各溶接後に、所望の特定の種類の溶接を行な
うために、格子、１６は位置変更され、そして（または
）レーザビームの焦点も変えられるものであることを理
解すべきである。

さて、第２Ｂ図および第２Ｃ図を参照するに、内側スト
ラップ２ｏの各々は、複数の弾性フィンガ４４を有して
おり、これらフィンガは互いに実質的に平行に離間した
関係で配置されており、そして各内側ストラップ２ｏも
、各弾性フィンガ４４の両端に隣接して位置する複数の
間隔フィンガ４６を有しており、内側ストリップに設け
られているこれらフィンガ４４および４６は、協働して
、ストラップにより形成される各格子セルを貫通する燃
料棒１８を弾力的に掴み且つ該燃料棒１８に対して横方
向支持を与えるような配列となっている。

格子１６の製作に当っては、上に述べた格子要素が組立
てられて溶接される。交差部溶接部３２を形成する時に
は、格子１６はそのＸ軸およびＹ軸の各々に沿って増分
的に変位され、レーザビームが内側格子ストラップ２０
の各交差部と整列する複数の位置の各位置で停止されて
、そこで、レーザ源が付勢されて整列もしくは位置合せ
された交差部に向けてレーザビームを発射し溶接を行な
う。しかる後に、格子１６は次の位置に進められて別の
交差部溶接３２が行なわれる。スロット／タブ溶接６０
ならびに隅部シーム溶接６０は、格子１６をそのＹ軸線
を中心に回転して、その外側格子ストラップ２２の各々
をレーザビームに当てることにより行なわ７れる。内側
格子ストラップ２０の凹部もしくは切欠き部３８に座着
されるスリ′−プロ６を定置固定するための切欠き部シ
ーム溶接４０は、レーザビームに対して４５°の角度に
ある位置に格子１６を回転してスリーブ６０と切欠き３
８との間の界面部をレーザビームに当てることにより形
成される。レーザビームは、最初に、単一の平面内に在
る交差部溶接６２を実現するように集束（焦点合せ）さ
れる。隅部シーム溶接６０およびスロット／タブ溶接３
４を行なうためには、格子１６を交差部溶接６２の平面
から回転変位する必要があり、したがって、レーザビー
ムの集束調撃（再焦点合せ）が要求される。

同様に、格子１６は、交差部溶接３２の平面からレーザ
ビームに対し４５°の角度位置に回転され、したがって
、同様にレーザ貝゛−ムの集束調整もしくは再焦点合せ
が必要とされる。

次に第４図を参照するに、この図には、内側および外側
格子ストラップ２０．２２を接合して格子１６を形成す
る一体構造にするのに必要とされる交差部溶接３２、ス
ロット／タブ溶接６４、隅部シーム溶接６０および切欠
き部シーム溶接４０を形成したり制御棒案内シンプル（
図示せず）のためのスリーブ３６を格子１６に固定する
のに要求されるような一連の溶接作業を行なう上で使用
するのに適したレーザ溶接装置１°２が示しである・　
　　　　　　　　　　　　　　　−レーザ溶接装置１０
２と関連して格子１６のような工作物を相続く溶接位置
に移動するための一対の位置決め、モジュール１０６ａ
および１０６ｂが設けられている。各位置決めモジュー
ル１０６はそれと関連して、第５図に示した溶接室１０
８ａのような溶接室を備えており、この溶接室内に溶接
を行なうべき被溶接格子１６が配置される。

また、この溶接室は、レーザ溶接を行なうことを可能に
するために、例えばアルゴンのような不活性ガスの雰囲
気のような環境雰囲気を維持するように適応されている
。主フレーム１２２は、調節自在に、レーザ溶接装置１
０２を、２つの位置決めモジュール１０６ａおよび１０
６ｂに対し整列した位置に支持する。レーザ溶接装置１
０２と整列したならば、位置決めモジュール１０６ａお
よび１０６ｂは、主フレーム１２２に対し、したがって
またレーザ溶接装置１０２に対して位置固定され、゛そ
れにより、位置決めモジュール１０６ａおよび１０６ｂ
の各々に対し、したがってまた、該位置決めモジュール
が担持する燃料棒格子１６に対しレーザビーム１６９の
位置合せを正確に制御することが保証される。主フレー
ム１２２は、矩形の管からなるフレームにそれぞれ溶接
された上側板１４２および下側板（図示せず）を備えて
いる。上側板１４２は、その矩形の管からなるフレーム
に溶接された後に扁平に機械加工され、該上側板上に取
付けられて例えばボルトまたはドエルピンなど用いるな
どして適当に位置固定したレーザ溶接装置の要素に対す
る基準面としての働きをなす。

上側板１４２には、運動支持部１４０がボルトで固定さ
れており、一対の脚部１４１および１６９を備えておっ
て、各脚部は上側板１４２に対し該脚部を固定するドエ
ルピンを有してい゛る。位置決めモジュール１０６は、
・主フレーム１２２上に取付けられており、各モジュー
ルは、４つの隅部の各々で上側板１４２にボルト固定さ
れた基板１５０と、該基板１５０にそれぞれボルト固定
された側壁１５２および１５４と、第５図に示すように
各溶接室１０８ａおよび１０８ｂにその開口を取巻いて
形成された密封フランジ１０９ａおよび１０９ｂに対し
近傍離間関係（１ｍより小さい間隔）で配置された上側
もしくは密閉板１５６を有している。

第４図および第５図を参照してさらに詳細に説明すると
、運動支持部１４０は、レーザ装置もしくはレーザ系１
０２、特にレーザ棒１７０の形態にあるレーザ発射源お
よび関連の光学系を主フレーム１２２の基準表面および
燃料棒格子１６に対して位置決めする。レーザ棒１７０
は、非常に小さい公差で高い平坦度を有するように機械
加工された光学的工作板１６８上に取付けられているレ
ーザヘッドハウジング１６６（第４図参照）内に配置さ
れている。光学的工作板１６８は、レーザサブベース１
６２上に取付けられており、一方該サブベースは運動支
持部１４０の部分を形成する横梁１５７および水平部材
１５９上に支持されている。同様にして光学的工作板１
６８上には、可動のビーム切換ミラー１７２（第５図参
照）が該ミラーのための作動装置もしくはアクチュエー
タと共に取付けられ、さらにミラー１７６ａ、１７６ｂ
ならびに１７４．１７７ａ、１７７ｂの形態にある固定
ビーム偏向器が取付けられている。第７Ｂ図に示すよう
にビーム切換ミラー１７２は、切換ミラーホルダ３３１
に取付けられており、一方該ホルダ３３１はミラー切換
台１７５上に支持されている。ミラー切換台１７５は、
実線で示すレーザビーム１６９を遮る位置と、破線で示
すように、レーザビーム１６９をして、第５図または第
７Ｂ図に示すように、位置固定のビーム偏向器１７４に
入射せしめ該偏向器により左方に偏向せしめる第２の位
置との間で直線的に運動可能である。

ミラー切換台１７５を駆動するためのアクチュエータは
、例えば、アノラドインコーポレーション（Ａｎｏｒａ
ｄ　工ｎｃ、　）社から市販品として入手可能なような
リニヤ誘導モータの形態をとる電気的に付勢可能なソレ
ノイドとすることができる。

レーザサブベース１６２と共に光学的工作板　　　　　
１１６８を支持する運動支持部１４０（第４図）は、矩
形断面の管から造られた溶接物であって、レーザ棒１７
０から発射、されるレーザビーム１６９（第５図）と燃
料棒格子１６との間の微妙な位置合せを維持するのに必
要な剛性を有する。レーザサブベース１６２は、横梁１
５７上にその両端に隣接して配置された一対の水平位置
調節ジヤツキ（以下レベリングジヤツキとも称する）　
１５８ａおよび１５８ｂにボルト固定されている。水平
部材１５９の後方部には球軸受１６０が配置されており
、レーザサブベース１６２に対し単一点支持を与え、各
前部レベリングジヤツキ１５８ａおよび１５８ｂを昇降
する際に、レーザサブベース１６２をして軸線１６４を
中心に回転することを可能にする。球軸受１６０は、レ
ーザサブベース１６２をレベリングジヤツキ１５８ａお
よび１５８ｂにより真直ぐ上に持上げたり或は所要の角
度に傾斜する際のピボット（枢支点）となるように固定
の高さ位置に配置されている。

レーザサブベース１６２の平面は、レーザ溶接装置１０
２の初期の位置合せ中、レベリングジヤツキ１５８ａお
よび１５８ｂによ、リジャッキ力を加えている間、剛性
に留まらなければならない。レーザサブベース１６２は
また、一対のレーザ集束レンズアッセンブリ２０４（第
５図、第７Ａ図および第１１図参照）をも支持する。

該アッセンブリ２０４は、対応の溶接室１０８内の燃料
棒格子１６に対しレーザビーム１６９を集束（焦点合せ
）するように直線方向に調節可能であり、レーザサブベ
ース１６２による支持は、アッセンブリ２０４の２軸線
がレーザサブベース１６２の上側表面に対して垂直にな
るようにレーザ集束レンズアッセンブリ２０４を位置合
せすることが可能なように行なわれる。

したがって、第４図および第５図に見られるように、レ
ーザ棒１７０から発射されたビーム１６９のようなレー
ザビームはビーム切換ミラー１７２に向けて指向され、
該ミラー１７２はビームを、交互に、光路１７８ａに沿
い最初に一対の偏向ミラー１７６ａおよび１７６ｂに、
そして次に光路１７８ｂに沿い他の対の偏向ミラー１７
７ａおよび１７７ｂに指向け、そこで光路１７８ａに沿
う方向に偏向されたレーザビームは位置決めモジュール
１０６ａに形成されている開口１８０ａを通るように指
向され、他方、光路１７８ｂに沿うように偏向されたビ
ームは位置決めモジュール１０６ｂの開口１８０ｂを通
るように指向される。

単なる例として第５図に略示したレーザ装置は、モデル
指定番号「５Ｓ５００」でレイチオン（Ｒａｙｔｈｅｏ
ｎ　）社により製作されている類のものとすることがで
きる。このレーザ装置はＮｄ：Ｙ４Ｇ結晶レーザの形態
にあるレーザ棒１７０ならびに高効率レーザヘッド内に
配置されている一対の直線形のクリプトン閃光ランプ１
８６を備えている。レーザヘッドは、レーザ棒１゛７゜
の両端に配置された全反射ミラー（鏡）１８２および１
８４°を備えている。レーザ棒１７０と全反射ミラー１
８２との間に配置されている内部空洞シャッタ１８８は
、各溶接に要求されるエネルギに依存して選択された数
のレーザパルスを通過するように制御される。レーザヘ
ッドは、レーザ棒１７ｏ１励起ランプ１８６ならびにミ
ラー１８２および１８４゛を含め総ての光学要素を容易
に且つ個々に独立に交換することができるようにモジュ
ールとして構成されており、励起もしくは励振ランプ１
８６は光学的整合もしくはアラインメントを乱すことな
く迅速に交換可能である。さらに、励起もしくは閃光ラ
ンプ１８６は、その端部コネクタを含め全長に亘り水冷
されている。ランプのトリガは、空洞を付勢することに
より、励起ランプ１８６の並列パルス駆動で行なわれる
。レーザ棒１７０は、６ｍθおよび２ｍｓのパルス幅な
らびに２０Ｈ２および５０Ｈｚのパルス速度の動作時に
、パルス形成回路に対する入力電力が１８ＫＷを越えず
、工作物に平均４００Ｗのエネルギが得られるように選
択することができる。

第゛５図には落しシャッター（ダンプシャッター）１９
０が第１の位置もしくはビーム遮り位置で示しである。

この位置においては、レーザビーム１６９は光路１９６
に沿いビーム吸収体１９４へと向けられる。工作物、即
ち燃料棒格子１６を、溶接室１０８内で取り換えること
ができるのはシャッター１９０がこの位置にある期間中
である。シャッター１９０をその第１の位置から、第２
の位置もしくは非遮断位置へと動かすための作動機構１
９２が設けられている。

この非遮断位置もしくは第２の位置においては、ビーム
１６９はビーム拡大レンズアセンブリ１９８を介して、
可動ビーム切換ミラー１７２および固定ミラー１７４を
備えたビーム指向機構に向けられる。切換ミラー１７２
がレーザビーム１６９を遮るように配置されている時に
は、ビームは光路１７８ａに沿い１対の偏向、ミラー１
７６ａおよび１７６ｂに指向され、これらミラー１７６
ａおよび１７６ｂは、ビームを垂直方向にレーザ県東レ
ンズアセンブリ２０４ａに向けるように方向変更する。

該レーザ集束１２女アセンブリ２０４ａは、ビームを１
、溶接室１０８ａ内の燃料棒格子１６上に集束するよう
に適応されている。追って詳述するように、各レーザ県
東レンズアセンブリ２０４はレーザ集束レンズ２０２お
よびシン３゛担持管２００を備えている。切換ミラー１
７２が、ミラー切換台１７５により、ビーム遮断位置か
ら非遮断位置へと動かされると、レーザビーム１６９は
固定ミラー１７４に入射し、それによりビームは偏向ミ
ラー１７７ａおよび１７７ｂへと指し向けられ、該ミラ
ー１７７ａおよび１７７ｂはビームを垂直方向に、溶接
室１０８ｂに向ける。

次に第６図を参照するに、この図には、集束された光ス
ポットを発生するために、集束レンズ２０２によるレー
ザビーム１６９の屈折例が示しである。図示のレーザ集
束レンズ２０２は。

焦点調節中にレーザ集束レンズアセンブ！Ｊ　２０４が
レーザ集束レンズ２０２と共に運動するｚ’−ｚ１軸線
に対してアラインメントもしくは整合され、ていないも
のと仮定する。・即ち、レーザ集束レンズ２０２の真の
光軸Ｙ−Ｙ’は、僅かに離心しており、Ｚ−Ｚ’軸軸線
対し角度θ１だけ傾いていると仮定する。レーザビーム
１６９の光線ｘ−ｘ’はｚ−ｚ’軸軸線対して角度θで
集束レンズ２０２に入射する。説明の便宜上、線Ｚ−２
”。

Ｙ　、Ｙ’およびＸ−Ｘ’は第６図では全て１つの共通
の平面内に示しであるが、一般には、これら線は異なっ
た方向に配位しており、したがってこれら線のうちの２
つの線が共通の平面内に存□在することは無い。

第６図には、レーザビームの光線が集束レンズ２０２に
よって共通の焦点スポットＸ１に集束されている状態が
示しである。該焦点スポットｘ１は集束レンズ２０２か
ら距離ｆ（焦点距離）だけ離間し、ｚ−ｚ’軸軸線ら距
離Ｘだけ横方向に変位して位置している。ｚ−ｚ’およ
びｘ−ｘ’軸軸線不整合である場合には、焦点スポット
Ｘ＋の横方−向変位は、レーザ集束レンズ２０２がｚ−
ｚ’軸軸線沿って運動するに伴い変化する。第３図の単
純な光線軌跡略図には集束レンズ２０２の６つの異なっ
た垂直位置°ならびにそれに対応して焦点スポットの３
つの異なった横方向変位Ｘ、、Ｘ２およびＸ６が示しで
ある。

幾何光学からレンズのある垂直規準位置に対応する変位
Ｘ。に対する横方向変位Ｘの変分は次式で表すことがで
きる。

上式中、ｆはレンズの焦点距離であり、２は規準位置か
らの垂直変位であり、△θつはビーム拡大器１９８によ
って与えられるビームの発散を表し、θは軸線Ｚ−Ｚ″
に対す纂入射レーザビーム１６９の角度であり、そして
ｄは集束レンズ２０２の位置におけるレーザビームの直
、径を表す。

上の式に対し２つの特殊例がある。それについて考察す
る。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１゜先ず
、θ＝０と仮定する。これは、入射レーザビーム１６９
とｚ−ｚ’・軸線との完全なアラインメントもしくは一
致に対応する。この場合には、２の全ての値に対して変
位Ｘ−Ｘｏ二〇であり、これは理想的な状態である。第
２の事例として、レーザビーム１６９が発散しない場合
、即ち＾θＭ＝０の場合が考えられる。この場合にも、
２の全ての値に対してＸ−Ｘｏ：０である。

溶接スポットの横方向変位Ｘ−Ｘｏは、集束レンズ２０
２の垂直変位２の関数として変化する。

したがって、第６図に示すように、　ｚ−ｚ’軸軸線レ
ーザビーム１６９の光線Ｘ−ＸＩとの間の角度θを最小
値に減少し好ましくは零にまで減少すると、集束レンズ
２０２の位置が変わる時に生ずる焦点スポットの変位Ｘ
−Ｘｏは相当に減少する。

本発明を具現したレーザ溶接装置１０２は、第５図に略
示しであるように、レーザ集束レンズアセンブリ２０４
が沿って移動するｚ−ｚ’軸軸線第６図）に対しレーザ
ビーム１６９の整合即ちアラインメントを可能にする。

第５図から明らかなように５第１のモードにおいては、
レーザビーム１６９は切換ミラー１７′２により光路１
７８ａに沿い指向され、そして１対の偏向ミラー１７６
ａおよび１７６ｂにより垂直な光路１７８Ｃに沿い下向
きに集束レンズ２０２ａへと指し向けられ、該集束レン
ズ２０２ａはレーザビームを、右側の溶接室１０８ａ内
に配置されている燃料棒格子１６上に集束する。切換ミ
ラー１７２がその第２の位置、即ち非遮断持直にある第
２の動作モードにおいては、レーザビーム１６９は光路
１７８ｂに沿って固定ミラー１７４により反射されて、
１対の偏向ミラー１７７ａ　、　１７７ｂにより垂直光
路１７８ｄに沿い下方向に指し向けられる。

゛　レーザ溶接の通常の過程においては、光路１７８ｃ
に沿うレーザビーム１６９は集束レンズ２０２ａにより
燃料棒格子１６上に集束さ、れる。

典型的には、溶接作業を行う前に、２−２“軸線（第６
図）に対してレーザビーム１６９をアラインメントする
こと、即ち角度θを零に減少することが必要である。こ
れは、垂直ビーム光路１７８ｄと関連して第５図に示し
であるように。

垂直ビーム路に１対の整合ターゲット１７９ｂおよび１
８１ｂを挿入することにより達成される。

該ターゲットは、レーザビーム１６９内の陰影をレーザ
ビームのアラインメント（整合）表示アセンブリ３１０
上に投影する。アラインメントもしくは整合過程におい
ては、追って詳述するように５集束レンズ２０２ｂは必
要古されず。

その代りに下側のアラインメントもしくは位置合せ用タ
ーゲット１８１ｂが用いられる。偏向ミラー１７７ａお
よび１７７ｂは、後述するように、微調節が可能であっ
て、それにより、レーザビーム１６９の光路部分１７８
ｄを２つの整合もしくはアラインメント用ターゲット１
７９ｂおよび１８１ｂ上に心出しすることができる。偏
向ミラー１７７ｂおよび下側のアラインメント用ターゲ
ツト１８Ｉｂ間のビーム部分１７８ｄが集束レンズアセ
ンブ１Ｊ２０４ｂのｚ、ｚ’軸軸線対して平行であり然
もレーザビーム１６９がＺ−Ｚｌ軸軸線対して適切にア
ラインメントされている場合には。

角度θ（第６図）はほぼ零にまで減少され、焦点の横方
向変位は、レンズアセンブＩＪ　２０４が異なった溶接
を行うために上下に運動する際にも最小となる。

各集束レンズと関連して、単一の垂直方向指向ミラーの
代りに用いられる１対の偏向ミラー１７６ａ　、　１７
６ｂまたは１７７ａ　、ｔｓ１７．７ｂを設けることに
より１次のような利点が得られる。即ち、レーザビーム
１６９を切換ミラー１７２および固定ミラー１７４に対
してアラインメントしたならば、これらミラーをそれら
の位置に固定することができ、垂直光路部分１７８ｃお
よび１７８ｄに沿う方向へのレーザビームの偏向は、各
対の偏向ミラー１７６ａ　、　１７６ｂおよび＋７７ａ
　、　１７７ｂの調節たけにより達成されるという利点
である。

固定ミラー１７４の整合もしくはアラインメントにより
、レーザビーム１６９を１．レーザビーム路１７８ａま
たは１７８ｂから最大偏差限界内Ｔ＊Ｍ＠＋ｌ：＋　ｕ
＜Ｌｔ　７−ｙ４７７　ｙｊ−ｔ　６Ｃ，ｕｈ“　　、
。

可能である。この場合の最大偏差の大きさは、固定ミラ
ー１７４または切換ミラー１７２に対するレーザビーム
１６９の入射角に依存する。

このようなアラインメントによれば、レーザビーム１６
９を第２の光路部分１７８ｃまたは、１７８ｄの１つに
沿うように指向する際に顕著な角度偏差が生じ得る。２
つのアラインメント用ターゲット１７９および１−８１
を用いることによりレーザビーム１６９の微整合を行う
ためには、これらターゲット１７９および１８１を、そ
れらの間に光学的要素、即ちミラー、レンズ等を介在す
ることなく、ビーム路の同じ区間内に配置することが必
要である。図示の本発明の好ましい実施例においては、
アラインメント用ターゲット１７９および１８１は第２
の光路部分１７８ｄ（または場合により１７８ｃ）内に
配置される。

次に、第７Ａ図および第７Ｂ図を参照するに、切換ミラ
ー１７２ならびに偏向ミラー１７６ａ。

１７６ｂおよび１７７ａ　、　１７７ｂのミラ一対は光
学的工作板１６８上に取付けられる（第４図をも参照さ
れたい）。特に、固定ミラー１７４および切換ミラー１
７２は、光学的工作板１６８上に支持されている偏向ミ
ラー凹室５０２内に配置される。偏向ミラー凹室３０２
はベロー５０７により相互接続された入れ子管６ｏ６を
介してレーザヘッドハウジング１６６に結合されている
。レーザビーム１６９は、管３［］６を介して第１のモ
ードで、切換ミラー１７２に当り、それにより第１また
は水平の光路部分１７８ａに沿い、ベロー３０８ａによ
り相互接続された入れ子管３０４ａを通り且つ開口６０
１ａを経て、偏向ミラー１７６ａおよび１７６ｂのミラ
一対を収容している偏向ミラー凹室３００ａ内へと指し
向けられる。切換ミラー１７２が非遮断位置にある第２
のモードにおいては、レーザビーム１６９は固定ミラー
１７４に入射して、第１もしくは水平の光路部分１７８
ｂに沿って反射され、ベロー３０８ｂにより相互接続さ
れた入れ子管３ｏ４ｂを通り且つ開口３０１ｂを経て、
偏向ミラー１７７ａおよび１７７ｂのミラ一対を格納し
ている偏向ミラー凹室３００ｂに入る。

第７Ｂ図に示すように、切換ミラー１７２は。

リニヤ誘導モータの形態を取り得るソレノイド装置（図
示せず）のような適当なアクチュエータにより、矢印３
２７で示すように直線的に運動可能であるミラー切換台
１７５上に取付けられた支持ブラケット６６１に配置さ
れている。

固定ミラー１７４は、調節用マイクロメータスピンドル
６３２を備えたアセンブリ３２８に取付けられていて、
支持ブラケット６６０により光学的工作板１６８上に支
持されている。スピンドル６６２は、第７Ｂ図の面に対
して垂直な軸線を中心に固定ミラー１７４の回転微調節
を可能にする。即ち、マイクロメータスーピンドル３６
２の調節により、水平光路部分１７８ｂを。

レーザビーム１６９が偏向ミラー凹室３０２内の偏向ミ
ラー１７７ａ上に指し向けられるように正確に位置設定
することができる。

次に第７Ａ図を参照するに、レーザビーム１６９はレン
ズアセンブリ２０４ａおよび２０４ｂそれぞれを介して
５位置決めモジュール１０６ａおよび１０６ｂ内に指向
される。下側の光路部分１７８ｃに沿うビーム１６９は
、摺動台２６２ａ上に取付けられている遮蔽管２１６ａ
内の熱電対列２１８ａに入射する。なお、摺動台２６２
ａは支承軸２７８ａおよびピローブロック２８２ａによ
って、位置決めモジュール１０６ａに対し直線的に出入
り運動可能なように支持されている。本出願人のベルギ
ー特許第８９７６４５号明細書にさらに詳しく記述しで
あるように、熱電対列２１８ａは、入射レーザビーム１
６９のパワーを表す出力信号を発生し、そしてこの出力
信号はレーザ棒１７０の励振を制御して入射レーザビー
ム１６９のパワーを一定に維持するのに利用することが
できる。

また、レーザビーム１６９は、レンズアセンブ１Ｊ２０
４ｂにより下側の光路部分１７８ｄに沿い位置決めモジ
ュール１０６ｂ内へき指し向けられて、レーザビーム整
合もしくはアラインメント表示Ｔ″″ブリ“°に１射す
６°該Ｔ′″″′ブ　　　　　ルリ６１０は、レンズア
センブリ２０４がそれに沿って移動するＺ−Ｚ’軸軸線
対し下側の光路部分１７８ｄの正確なアラインメントを
達成するのに用いられる。第７Ａ図に示すように、この
アセンブリ３１０は、支持ブラケット６２２上に取付け
られているランプ３２４から放出される紫外線放射で照
射されるビームパターン表示部材６２０を備えている。

ブラケット３２２ならびにビームパターン表示部材３２
０は相方共に。

表示台３１６上に取付けられており、該表示台３１６は
１台３１６を摺動台２６鴫す上の１対の支持脚６１１上
に取外し可能に支持する取付はブラケット６１２を備え
ている。摺動台２６２ｂの下側部に固定されて１対のピ
ローブロック２８２ｂ上に運動可能に支持されている１
対の支承軸２７８ｂは、位置決めモジュール１０６ｂに
対し接近離間方向に直線運動可能なように摺動台２６２
ｂを支持している。位置決めモジュール１０６ａおよび
１０６ｂによって表される２つの溶接ステーションの何
れかに対するビームの整合もしくはアラインメントを行
うために、各位置決めモジュールと関連の摺動台２６２
は、該位置決めモジュールから引き出されて、その上に
レーザビーム整合もしくはアラインメント表示アセンブ
リ６１０を取付け、次いで、表示アセンブリと共に摺動
台を上記モジュール内の位置に戻し、レーザビーム１６
９は、第７Ａ図に示すように下側の光路部分１７８ｄに
沿い、ビームパターン表示部材３２０上へと指し向けら
れる。

次に第８Ａ図および第８身図を参照し、偏向ミラー１７
６ａ、およびｊ７６’ｂ、＠に偏向ミラーアッセンブリ
６４０ａおよび６４４ａについて詳細に説明する。第８
Ａ図に見られるように、上側の光路部分１７８ａ　（こ
の光路部分は第、８　Ａ図の平面に対して垂直な線であ
る）に沿って指向されたレーザビーム１６９は、偏向ミ
ラー１７６ａに入射して、このミラーにより偏向ミラー
１７６ｂに向けて反射され、一方、該ミラー１７６ｂは
レーザビーム１６９を下側の光路部分１７８ａに沿いビ
ーム出口開口３０３ａを通り下方向に指向し、その結果
レーザビーム１６９は集束レンズ２０２ａに入射し、該
レンズ２０２ａはビームを、第５図に示すように燃料棒
格子１６上に集束する。追って第１０図を参照し詳しく
説明するように、偏向ミラー１７６ｂは、その方位角配
位および仰角配位を調節するための一対のマイクロメー
タスピンドル３４６および３４８を備えた偏向ミラーア
ッセンブリ６４４内に取付けられている。

偏向ミラー１７６は、同じではないが類似の偏向ミラー
アッセンブリ６４″″０内に配置されている。このアッ
センブリ６４０は、偏向ミラー１７６ａの方位および仰
角設定をそれぞれ調節するための一対のマイクロメータ
スピンドル３４２および６４６を備えている。偏向ミラ
ーアッセンブリ６４４は、支持基部６３８王の直立支持
部材６５２に固定されている。１字形の取付はブラケヅ
ト３７８が偏向ミラーアッセンブリ３４０を支持してい
る。

第８Ａ図に見られるように２支持基部６６８には、上側
（第５図参照）の整合もしくはアラインメント用ターゲ
ット１７９ａのためのターゲットアッセンブリ６７０を
受けるためのクーゲット開口３７１が形成されている。

このターゲットアッセンブリ６７０は、基部６６８によ
り開口３７１内に形成された環状のフランジ部分上に座
着される周辺フランジ３７３を有している。ターゲット
開口３７１の寸法、形態および位置は、該ターゲット開
口３７１内に配置されるターゲットアッセンブリ６７０
のターゲット１７９ａがレーザビーム１６９の垂直の下
側光路部分１７８ａに対して心出しされるように選択さ
れている。アラインメント用もしくは整合用ターゲット
１７９は、ターゲットアッセンブリ６７０に螺合的に受
けられた係止リング３７５によってターゲ゛ットアツセ
ンブリ３７０内に保持されている。アラインメントもし
くは整合手順の準備段階として、偏向ミラー凹室６００
ａに形成されている開口を通常開じているカバー６６４
（第８Ｂ図参照）を取外して、ターゲット１７９を含む
ターゲットアッセンブリ６７０を、参照数字３７４で示
すように、適当な工具　　　□によりターゲット開口６
７１内に挿入する。この工具は、ターゲットアッセンブ
リ６７０の周辺溝６７２と緩く係合するフォーク状の端
部を有している。なお、整合もしくはアラインメント手
続の完了時でしかもレーザ溶接作業を再び行なう前に、
ターゲットアッセンブリ５７０はアラインメントもしく
は整合用ターゲット１７９ａと共にターゲット開口３７
１、したがってまた凹室６００から取外される。ターゲ
ット開口３７１と偏向ミラーアッセンブリ３４４ａ　ト
（７）間で支持部材６５２ａには、偏向ミラー１７６ｂ
を、ターゲットアッセンブリ３７０の操作中に該アッセ
ンブリ３７０との接触から保護するためにミラーシール
ド６７６が取付けられている。

第９Ａ図および第９Ｂ図に示すように、整合もしくはア
ラインメント用ターゲット１７９および１８１の各々は
、環状のリム６８２と該リム３８２から半径方向内向き
に延びる２つの支柱６８４ａおよび３８４ｂの内端部に
互いに対向して配置されている一対のリング部分６８６
ａおよび３８６ｂとを備えており、該リング部分の各々
は、環状リム６８２に対して同心的な円形ビーム開口６
８８の周辺のほぼ４分の１の部分を画定している。

再び第８Ｂ図を参照するに、支持基部３３８ａに固定さ
れて支持部材６５２ａに対し直角に配置されている控え
部材３５０ａは支持を補強して支持部材６５２ａならび
に偏向ミラーアッセンブリ３４４ａに対し付加的Ｏ１こ
堅牢性を与える。偏向ミラーアッセンブリのマイクロメ
ータスピンドルを調整している作業員をレーザ発射から
保護するために、偏向ミラーアッセンブリ３４４ａの偏
向ミラー１７６ｂと関連のマイクロメータスピンドル６
４６ａおよび３４８ａは、それぞれ、関連のスピンドル
延長部６５４ａおよび３６４ａを有している。スピンド
ル延長部３５４のソケット状の端部分は、固定された止
めねじ６５６ａにより、マイクロメータスピンドル６４
６ａのローレット端部分と整合し偏向ミラー凹室６００
ａの側壁に形成されている開口を貫通している。

偏向ミラー凹室６００ａの側壁の外側には保護キャップ
６６０ａを支持する支持ブラケツｌ−３５８ａが固定配
置されている。該キャップ６６０ａは、スピンドルの延
長部６５４ａへの接近を可能にするためにブラケットか
ら取外すことができ、係止スト°ラップ６６２ａにより
凹室３００ａに係留されている。スピンドル延長部６５
４ａは、ハウジング延長部６６６ａを貫通して該ハウジ
ング３６６ａから突出し、使用しない場合には、キャッ
プ６６０ａと類似の仕方で支持されている着脱可能なキ
ャップ６６８ａにより保護されている。

第８Ｂ図を参照するに、レーザビーム整合もしくはアラ
インメント過程で使用されるテレビジョンカメラ２０６
（第５図および第８Ｂ図）は、図示のように偏向ミラー
凹室３０（！ａ上に取付けられており１．該テ・レビジ
ョンカメラ２０６は第５図に示すように、下側の光路部
分１７８ｃと整合した軸線２１４に沿い配向されている
。

軸線２１４を遮るように安全シャッタ２１２が配置され
ており、二そしてレンズ２１０は、レーザビーム整合（
アラインメント）表示アッセンブリ６１０上に上側およ
び下側のアラインメント用ターケット１７９および１８
”１により形成される像を、テレビジョンカメラ２０６
上に集束し、それにより、作業者はａＲＴ（陰極線管）
表示装置を観察して、この表示を参考にしなから、後述
するように、偏向ミラー１７６および１７７を調節する
ことができる。

第８Ａ図および第８Ｂ図に概略的に示しである偏向ミラ
ーアッセンブリ３４４ａは、第１０図に詳細に図解され
ている。なお、偏向ミラーアッヤ７ｊ’）　５４０およ
ｉＪカカオ、−アッヤ、ブ　　　　）′す６２８は、偏
向ミラーアッセンブリ３４８と同一ではないが後者に極
めて類似している点を理解されたい。偏向ミラーアッセ
ンブリ３４４は、外側ジンバルリング６４７および内側
ジンバルリング３５１を備えている。外側ジンバルリン
グ３４７はアッセンブリ３４４から一対の軸受３４９ａ
および６４９ｂにより、仰角位置調整を行なうために水
平軸線を中心に回転可能に取付けられている。マイクロ
メータスピンドル６４８は外側ジンバルリング３４７し
たがってまた偏向ミラー１７６の位置を微調節する働き
をなす。内側ジンバルリング３５１は、第１０図に見ら
れるように、垂直軸線を中心に内側ジンバルリング３５
１および偏向ミラー１７６が回転可能なように、一対の
軸受６５６ａおよび３５６ｂにより支持されている。マ
イクロメータスピンドル６４６は、内側ジンバルリンク
６５１および偏向ミラー１７６の方位位置を微調節する
働きをなす。偏向ミラーアッセンブリ６４４および３４
０（第８Ａ図）は、それぞ′れモデル番号「２２−２１
２５」および［２２−２１７７Ｊとしてイエリンク働コ
ーポレーション（ＥａｌｉｎｇＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ
　）社により製作されている種類のものとすることがで
きよう。

次に第１１図を参照するに、この図には、燃料棒格子１
６のような工作物上にレーザビーム１６９を再集束する
のに用いられるレーザ集束レンズアッセンブリ２０４が
遮蔽キャップ４２２と共に示しである。このアッセンブ
リ２０４は、光路部分１７８Ｃまたは１７８ｄと軸方向
に整列した関係で垂直方向に配置されているレンズ担持
管２００を備えている。管２００の基部は、鎖−錠リン
グ４６６と協働するレンズ取付は部材４４４を着脱可能
に受けるように適応されている。該鎖錠リンク４３６は
、対応数の鎖錠ピンを受けるように配置された幾つかの
（例えば６つの）螺旋溝４６４を有している。回転する
と、鎖錠リング４３６および取付は部材４４０は管の基
部４３０に鎖錠固定される。集束されたレーザビーム１
６９を工作物上に導くための円錐形の安全フード４３８
は、取付は部材４４０の内ねじ部分内に螺入される外ね
じが設けられた端部分を有している。取付は部材４４０
は、貫通する中心開口を備えており、この開口は、レン
ズ２０２（第５図）示または、第１１図に示すように、
下側アラインメント用ターゲット１８１を受けるための
レンズソケットを形成しており、該レンズ２０２或はタ
ーゲット１８１は、ソケット内に配置されると、係止り
ジグ４４２により係止保持される。該りジグ４４２は、
その外周にねじを有しており、レンズ２０２或はターゲ
ット１８１を保持するソケットの内ねじ部分に着脱自在
に螺入される。なお、集束・レンズ２０２は、通常即ち
レーザ溶接作業中、取付は部材４４０のレンズソケット
に取付けられ、そしてアラインメント用ターゲット１８
１は、レーザビームの整合もしくはアラインメントを行
う目的でのみソケット内で用いられるものであり、この
アラインメントが完了した後にはターゲットはソケット
から取外されて集束レンズが挿入されるものであること
は理解されるであろう。

第１１図から明らかなように、安全フード４３８は、ラ
ンプフード４４６の開口を貫通しており、該フード４４
６を取付は部材４４０に固定するのに用いられている。

ランプフード４４６内には、工作物を照明するための１
対の石英−ハロゲンランプ４２８が配置されており、該
ランプ４２８の動作温度で溶接破片が該ラン゛プ４２８
上には付着するのを阻止する。作業者は、テレビジョン
カメラ２０６によって撮影される像を表示するＣＲＴを
観察することによりレーザビーム１６９と工作物とを位
置合せする。

その場合、作業者は、テレビジョンカメラ２０６と関連
の電子的レチクルを初期溶接場所に位置付けて、ホーム
位置と最初の溶接場所との間のオフセット量を求めるこ
とができる。このオフセット量は自動的に、Ｘ−Ｙ位置
決め装置（図示せず）に印加される制御信号に取入れ、
それにより各溶接部をレーザビーム１６９に関し正確に
位置決めすることができる。ランプ４２８は、レンズ担
持管、２００の取付は部分２０１内に挿入されたブツシ
ュ４４９ならびに管の基部４６０に対する取付は部分２
０１から延びる導管４５１を貫通するワイヤを介して付
勢される。さらに、管取付は部分２０１には、例えばア
ルゴンのような不活性ガスを導入するための着脱自在の
入口取付は部材４４８を有するガス入口ポートを備えて
りる。該不活性ガスは、導管４５０を介し、取付は部材
４４０に形成されている通路４５２．４５３へ導かれる
。該通路４５２から、不活性ガスは、安全フード４６８
とレンズ２０２との間の空間にジェット（噴射流）とし
て注入、されてフード４６８内に導かれ、溶接過程中に
生ずるような破片や汚染物を洗い去る。安全フード４６
８内に注入された不活性ガスは、そこから、遮蔽支持リ
ング４２０によって画定される空間内に入り、リング４
２０に形成されている排出ポート４５４を介して該空間
から排出される。　　。

次に第５図、第７Ａ図、第１２Ａ図および第１２Ｂ図を
参照し、光路部分１７８ｂおよび１７８ｄ（第５図）に
関するビームアラインメント方法の諸段階に関し説明す
る。なお、光路部分１７８ａおよび１７８Ｃに関しても
同じ方法の諸段階が採られるものであることは言うまで
もない。最初に、摺動台２６２をその位置決めモジュー
ル１０６から引出して、レーザビーム整合もしくはアラ
インメント表示アッセンブリ６１０を、第７Ａ図、第５
図に示すように摺動台２６２ｂ上に取付ける。上側のア
ラインメント用ターゲット１７９を備、えたターゲット
アッセンブリ６７０を、第８Ａ図および第８Ｂ図と参照
して述べたようにして挿入し、そして第１１図と関連し
て述べたように集束レンズアッセンブリ２０４内の集束
レンズ２０．２を下側アラインメント用ターゲット１８
１と置換する。次に、テレビジョンカメラ２０６と関連
の集束レンズ２１０を焦点合せして、ターゲット１７９
および１８１によって発生される陰影像の明瞭な像を発
生して、第１２Ａ図、第１２Ｂ図に示すようにビームパ
ターン表示部材６２０上に投写する。このビームパター
ン表示部材６２０は、ランプ３２４からの紫外線放射で
照明されている。ビームパターン表示部材３２０に入射
するレーザビーム１６９は暗領域として現われ、他方、
第１２Ａ図および第１２Ｂ図に示すように陰影３９０お
よび６９２は白色領域もしくは明領域として現われる。

支柱３８４の影３８４１および３８４１１ならびにリン
グ部分６８６の影６８６１および３８６”も明領域とし
て現われる。アラインメント用ターゲット１７９および
１８１の使用は、上側アラインメント用ターゲット１７
９ａがＺ　−Ｚ＋軸軸線対して同心的に取付けられてい
ることならびに下側アラインメント用ターゲット１８１
も同様にＺ　−Ｚｌ軸軸線対して同心的に取付けられて
いると言う条件により規制される。さらにまた、レーザ
ビーム１６９は実質的に発散せず、したがって２つのア
ラインメント用ターゲット１７９および１８１の円弧状
部分６８６ａおよび６８６ｂの直径は近似的に等しい。

第１２Ｂ図には、レーザビーム１６９の下側光路部分１
７８ｃまたは１７８ｄおよびレーザ集束レンズアッセン
ブリ２０４の垂直軸線Ｚ　−Ｚｌが互いに整合もしくは
一致していない事例を図解しである。整合もしくはアラ
インメント（位置合せ）が達成されたならば、陰影像が
第１２Ａ図に示すように、ビームパターン表示部材６２
０上に現われる。即ち、上側および下側アラインメント
用ターゲットのリング部分３８６の影６８６１および６
Ｂ　６１１は完全な円を形成し、そしてこの完全な円形
のパターンの周辺は、アラインメント用ターゲット１７
９および１８１の円弧状部材３８乙に対応する円形の影
６８６１および５８６”に対し円心位置となる。

この状態下では、レーザビーム１６９はレーザ集束レン
ズアッセンブリ２０４の垂直Ｚ　−Ｚｌ軸軸線適切にア
ラインメントし、種々な溶接作業を行なう際に集束レン
ズ２０２を上下に移動させても、焦点の変動または横方
向変位は最小となる。

テレビジョンカメラ２０６は、アラインメン　　　　　
゛ト用ターゲット１７９および１８１の環状リム６８２
の厚さの４分の１ないし８分の１に対応する運動を検知
することができる。このような運動は、レーザビーム１
６９の０．０５°よりも小さい角度偏差に対応する。第
６図に示しであるように、焦点スポラ）　ＸＩの横方向
変位は、約１２．７ｃｍにもなるレーザ集束レンズアッ
センブリ２０４の垂直変位と比較して、２５゜５ミクロ
ン以下である。

以上、異なったレーザ加工段階に対し異なった高さ位置
におけるレーザビームを軸線に対し位置合せもしくはア
ラインメント（整合）を達成するための新規且つ改良さ
れた装置および方法について開示した。この目的で、偏
向ミラーを含む機構は、所望のアラインメントを達成す
るために行なわれるミラーの仰角および方位角位置の微
調節を可能にするように調節可能に取付けられる。また
、レーザビームの光路には少なくとも２つのアライメン
ト用。ターゲットが配置され、その影が表示部材上に像
を発生し、この像をテレビジョンカメラで観察すること
ができる。レンズ運動軸線とレーザビームの正確なアラ
インメントにより、作業者に対して適切なアラインメン
トが達成されたことを報知する所望のパターンが発生さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、原子炉燃料集合体の斜視図、第２Ａ図、第２
Ｂ図および第２Ｃ図は、第１図の集合体で用いられる燃
料棒格子をそれぞれ斜視図、平面図および側部断面図で
示す図、第６図は、本発明の教示を採用しない場合に、
異なった集束位置に対するレーザビーム集束レンズの運
動で焦点スポットがその適正位置からドリフトする模様
を図解する略図、第４図は、本発明の具体例によるレー
ザ溶接装置のための構造支持系を示す展開斜視図、第５
図は、レーザ溶接装置の光学系を略示する斜視図、第６
図は、第６図のレーザ集束レンズにおいて７−ザからの
光線がどの様に屈折するかに関する一例を示す図、第７
Ａ図および第７Ｂ図は、第４図および第５図のレーザ溶
接装置の正面図および頂面図、第８Ａ図および第８Ｂ図
は、垂直軸線もしくはＸＸＩ軸線に対し正確に位置合せ
された垂直方向に配位した光路に沿うように垂直方向に
配位したレーザビームを方向変更するための偏向ミラー
を示すそれぞれ倒立面図および正両立面図、第９Ａ図お
よび第９Ｂ図は、本発明に従がって用いられるビームア
ラインメント用ターゲットをそれぞれ示す平面図および
第９Ａ図の線９Ｂ−９Ｂにおける断面図、第１０図は、
第７Ｂ図、第８Ａ図および第８Ｂ図に示したレーザ溶接
装置で用いられる偏向ミラーアッセンブリの正両立面図
、第１１図は、第５図および第７Ａ図に示したレーザ集
束アッセンブリの断面図、そして第１２Ａ図および第１
２Ｂ図は、それぞれ、レーザビームおよび２−２＋軸線
が整合している場合ならびにレーザビームおよびＺ　−
Ｚ＋軸軸線不整合状態にある場合に、第９Ａ図および第
９Ｂ図に示すような一対のビームアラインメント用ター
ゲットを通るように指向されたレーザビームにより投影
される陰影を示す図である。 １０・・燃料集合体、１“２・・上部ノズル、１４１１
・下部ノズル、１６・０格子、１８ｏ。 核燃料棒、２ｏ・・内側格子ストラップ、２２・・外側
格子ストラップ　２６・・タブ、２８・・スロット、６
０・・隅シーム溶接、３２・・°交差部溶接、６４・・
スロット／タブ溶接、３６・・スリーブ、３６ａ・・保
護キャップ、３８・・切欠き部、４ｏ・・切欠き部シー
ム溶接、４４・・弾性フィンガ、４６・・間隔フィンガ
、１０２・・レーザ溶接装置、１０６−０位置決めモジ
ュール、１０８・０溶接室、１ｏ９・０密封フランジ、
１２２・０主フレーム、１３９．１４１−６脚部、１４
０・・運動支持部、１４２・・上側板、１５０・Φ基板
、１５２　、１５４・・側壁、１５６・・密閉板、１５
７・・横粱１５８・・水平位調節ジヤツキ、１５９・・
水平部材、１６ｏ・・球軸受、１６２・・レーザーｙｙ
＜−ｘ・“°“°°１・１６６−°Ｌ／−、ザヘッドハ
ウジンク、１６８・０光学的工作板、１６９・Ｏレーザ
ビーム、１７０・・レーザ棒、１７２・・ビーム切換ミ
ラー、１７４ｏＯ固定ミラー、１７５・・ミラー切換台
、１７６．１．７７・Ｑ方向変更ミラー、１７８・０下
側線分光路、１７９．１８１．０整合ターゲット、１８
０，６０１００開口、１８２・・レーザサブベース、１
８２，１８４・・全反射ミラー、１８６・・クリプトン
閃光ランプ、１９０・０落しシャッタ（ダンプシャッタ
ー）、１９２・０作動機構、１９４・０ビ一ム吸収体、
１９６．０光路、１９８・０ビーム拡大レンズアツセン
ブリ、２００・・レンズ担持管、２０２・０レ一ザ集束
レンズ、２ｏ４゜・０レ一ザ集束レンズアッセンブリ、
２ｏ６・−テレビジョンカメラ、２１ｏａＯ集束レンズ
、２１２・０安全シヤツタ、２６２・・摺動台、６００
１１０偏向ミラー囲室、３０３・０ビ一ム出口開口、３
０４・・入れ子管、３０７，３０８ゎ・ベロー、６１０
・リアラインメント表示アッセンブリ、３１６−０表示
台、３２０−−ビームパターン表示部材、６２２・０支
持ブラケツト、６２４・・ランプ、６２８・０固定ミラ
ーアツセンブリ、６３４ｓｏカバー、５３Ｂ、。 支持基部、６４０，５，４４，３．４８・０偏向ミ゛ラ
ーアツセンブリ、５４２，３４４，５４６，５４８・・
マイクロメータスピンドル、３４７＃Ｑ外側ジンバルリ
ング、３４９，６５３　ｏＯ軸軸受６５ｏ１１０控え部
材、３５１・・内側シンバルリング、３５２１１０支持
部材、５５４，５６４・・延長部、６５６・・止めねじ
、６６２・・係止ストラップ、６６°６・・ハウジング
延長部、６６８・０キヤツプ、６７０・０ターゲツトア
ツセンブリ、３７１令のターゲット開口、６７３・０周
辺フランジ、５７５　ｅ、　ｏ係止リング、６７６・・
ミラーシールド　３７８・０ブラケツト、３８２１１６
環状リム、３８４−、支柱、６８６・０円弧状部材、６
８８・０ビ一ム開口、３９０．１２・・陰影、４２ｏ　
・・遮蔽支持リング、４２２・０遮蔽キヤツプ、４２８
・・石英−ハロゲンランプ、４３０−６管の基部、４６
４ｏｏ螺旋溝、４３６ｏＯ鎖錠リング、４６８・・安全
フード、４４０・０取付は部材、４４２・・係止リング
、４４６・Ｏランプフード、４４８＠・入口取付部、４
４９・・ブツシュ、４５０・０導管、４５２，４５３・
拳通路、４５４・０排出ポート。 兇２Ａ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数のレーザ工作作業を実施するためのものであつて、
   レーザビームを発射するための手段と、各工作作業に対
   応する異なつた焦点スポットにレーザビームを集束する
   ために軸線に沿つて運動可能な集束手段が配置されてい
   る少なくとも１つの予め定められたビーム路に沿い、前
   記発射されたビームを指向するための手段とを有する複
   数のレーザ加工作業の実施装置において、前記ビーム路
   の少なくとも１部分または各ビーム路を、該ビーム路内
   に配置されている前記集束手段の運動軸線と位置合せす
   るためのビームアラインメント手段を備え、該ビームア
   ラインメント手段が、アラインメント用ターゲット手段
   と、前記ビーム路または各ビーム路と関連して設けられ
   て該ビーム路に前記アラインメント用ターゲット手段を
   取外し可能に支持し、該ターゲット手段をして前記レー
   ザビームを遮り、以つて前記ビーム路の１部分が前記集
   束手段の運動軸線に対し整合せされているかあるいは不
   整合状態にあるかに従つて形が変化する陰影を投影せし
   める取付け手段と、前記ビーム路或は各ビーム路に設け
   られて、該ビーム路の前記部分を、前記アラインメント
   用ターゲット手段により投影される陰影が、不整合表示
   形状から整合表示形状に回復されるような仕方で前記ビ
   ーム路の前記部分を調節し、それにより前記ビーム路の
   前記部分を該ビーム路内の前記集束手段の前記運動軸線
   と位置合せするための調節可能な手段とを備えているこ
   とを特徴とする複数のレーザ工作作業の実施装置。