JP2000260599A - Superconducting cavity, its manufacture, and superconducting accelerator - Google Patents

Superconducting cavity, its manufacture, and superconducting accelerator

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JP2000260599A JP11061447A JP6144799A JP2000260599A JP 2000260599 A JP2000260599 A JP 2000260599A JP 11061447 A JP11061447 A JP 11061447A JP 6144799 A JP6144799 A JP 6144799A JP 2000260599 A JP2000260599 A JP 2000260599A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-quality superconducting cavity without welding defects, a manufacturing method of the superconducting cavity, and a superconducting accelerator made up of the superconducting cavity. SOLUTION: In welding a cavity 1 by using laser light, the entire cavity 1 is set in a vessel 5, both air in the cavity 1 and air in the container 5 are evacuated with optical heads 6, 7 for condensing the laser light inserted inside the cavity 1, then the atmospheres outside and inside the cavity 1 are changed into high-purity inert gas atmospheres of the same pressure by inletting an inert gas, and the cavity 1 is welded by the laser light under these conditions.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超電導キャビテ
ィ、その製造方法、及び超電導加速器に関する。
[0001] The present invention relates to a superconducting cavity, a method of manufacturing the same, and a superconducting accelerator.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、無酸素銅製やニオブ製のキャビテ
ィを溶接組立てする場合に、電子ビーム溶接法が多く利
用されている。この場合、キャビティの外側からアイリ
ス部やセル部の溶接を行なうことになる。
2. Description of the Related Art Conventionally, electron beam welding is often used for welding and assembling cavities made of oxygen-free copper or niobium. In this case, the iris and the cell are welded from outside the cavity.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】特開平4−32210
0号公報「加速管の製造方法」には、YAGレーザビー
ムを接合部内面に照射し、接合部内面近傍を溶融させる
ことを特徴とする方法が記載されているとともに、加速
管内部を不活性ガス雰囲気とする旨が記載されている。
しかし、この公報の図中からは具体的な方法が全く読み
取れず、光ファイバーから得られるYAGレーザビーム
だけでは、溶接は不可能である。よってこの場合、何ら
かの複雑な光学系と駆動系が必要になる。
Problems to be Solved by the Invention
No. 0, "Method of manufacturing an acceleration tube" describes a method characterized by irradiating a YAG laser beam to the inner surface of a joint to melt the vicinity of the inner surface of the joint, and to inactivate the inside of the accelerator. It states that a gas atmosphere is used.
However, the specific method cannot be read at all from the figures in this publication, and welding is impossible only with a YAG laser beam obtained from an optical fiber. Therefore, in this case, some complicated optical system and drive system are required.

【0004】図10は、従来法による高エネルギビーム
溶接の状態を示す図であり、(a)は通常の高エネルギ
ービーム溶接断面形状59、(b)はギャップが大きい
場合の目はずれ溶接断面形状60、(c)は溶け落ちに
よるアンダーカット溶接断面形状61を示している。
FIGS. 10A and 10B are views showing a state of high energy beam welding according to the conventional method. FIG. 10A shows a normal high energy beam welding cross-sectional shape 59, and FIG. Numerals 60 and (c) show an undercut welding cross-sectional shape 61 due to burn-through.

【0005】従来の電子ビーム溶接では、外周部からの
溶接となるため、貫通溶接が基本となる。そこで、開先
に隙間が若干でも発生すると、図10の(a)に示すよ
うに凸状の裏ビードが発生したり、図10の(b)に示
すように開先ギャップにより融合不良が発生したり、あ
るいは図10の(c)に示すように溶接部が溶け落ちて
アンダーカットの溶接ビードとなる可能性がある。
[0005] In conventional electron beam welding, since the welding is performed from the outer periphery, penetration welding is fundamental. Therefore, if even a slight gap is formed in the groove, a convex back bead occurs as shown in FIG. 10A, or a fusion failure occurs due to the groove gap as shown in FIG. 10B. In addition, there is a possibility that the welded portion may be melted down and become an undercut weld bead as shown in FIG.

【0006】一方、レーザ溶接の場合には、通常レーザ
光を照射する側から不活性ガスを供給しながら溶接を行
なうが、ニオブや無酸素銅のような活性金属、あるいは
酸化し易い材料の場合、十分な酸化防止のシールドを行
なえない。また、通常裏面側は不活性ガス雰囲気ではな
いため、このような金属の場合、何らかの不活性ガス雰
囲気を十分に形成しなければならない。
On the other hand, in the case of laser welding, welding is usually performed while supplying an inert gas from the side to be irradiated with laser light. However, in the case of an active metal such as niobium or oxygen-free copper, or a material which is easily oxidized. Insufficient antioxidant shielding can be provided. In addition, since the back side is usually not in an inert gas atmosphere, in the case of such a metal, an inert gas atmosphere of some kind must be sufficiently formed.

【0007】レーザ溶接の場合も、基本的には電子ビー
ムの溶接ビード形状と同じであることから、レーザ光で
外周から溶接する場合には、同様な欠陥が発生する可能
性がある。このことから、レーザ光で溶接する場合に
は、セル部及びアイリス部の内側から溶接することが適
切と考えられる。このような小径管内径に駆動部を含め
たコンパクトな光学系を開発することが技術課題の一つ
のポイントとなっている。
In the case of laser welding, since the shape is basically the same as the shape of the welding bead of the electron beam, similar defects may occur when welding is performed from the outer periphery with laser light. For this reason, when welding with laser light, it is considered appropriate to perform welding from inside the cell portion and the iris portion. One of the technical issues is to develop a compact optical system including such a small-diameter tube inner diameter and a drive unit.

【0008】また、内側溶接部は内径が大きく異なるた
め、単一光学系では対応できず、少なくとも2種類以上
の光学系が必要となる。しかし、2種類の光学系を内径
の小さいアイリス部品に通過させることは難しい。この
2種類の光学系を適当な位置に制御し位置決めする方法
を含めて光学的制御が必要となる。
[0008] Further, since the inside diameter of the inner welded portion is greatly different, a single optical system cannot cope with it, and at least two or more types of optical systems are required. However, it is difficult to pass two types of optical systems through an iris component having a small inner diameter. Optical control is required, including a method of controlling and positioning these two types of optical systems at appropriate positions.

【0009】また、アイリス部及びセル部の内径の真円
度は、プレス製品であることから端面を機械加工しても
中心軸に対して偏心する。この場合、レーザ光の焦点の
位置制御及び溶接線ずれの制御を遠隔で行なう方法など
の開発が必要となる。
Further, the roundness of the inner diameter of the iris portion and the cell portion is eccentric with respect to the center axis even if the end face is machined because the product is a pressed product. In this case, it is necessary to develop a method of remotely controlling the position of the focal point of the laser beam and controlling the deviation of the welding line.

【0010】レーザ溶接を行なう場合には、2種類の方
法が考えられる。内側からの貫通溶接ではなく非貫通で
溶接を行ない、外周からも非貫通溶接を行なうためにキ
ャビティを回転させるか、あるいは光学系を回転させる
が、これらは駆動系が大きく異なる。すなわち、高精度
な位置決めが可能で最適な駆動系が必要となる。
When performing laser welding, two types of methods can be considered. The welding is performed not through through from inside but through through, and the cavity is rotated or the optical system is rotated to perform non-through welding from the outer periphery, but these are greatly different in the drive system. That is, an optimal drive system capable of high-precision positioning is required.

【0011】また通常、キャビティに使用される材料は
ニオブである。このニオブは非常に高価であるため、母
材を無酸素銅で形成する場合、無酸素銅の溶接は、通常
レーザ溶接では困難である。したがって、無酸素銅をレ
ーザ溶接する方法を開発する必要があり、かつ、無酸素
銅内面の表面をニオブにするための方法の開発が必要と
なる。
Usually, the material used for the cavity is niobium. Since this niobium is very expensive, when forming the base material from oxygen-free copper, welding of oxygen-free copper is usually difficult by laser welding. Therefore, it is necessary to develop a method for laser welding oxygen-free copper, and also to develop a method for making the surface of the oxygen-free copper inner surface niobium.

【0012】本発明の目的は、溶接欠陥のない高品質な
超電導キャビティ、その超電導キャビティの製造方法、
及びその超電導キャビティにより構成される超電導加速
器を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a high-quality superconducting cavity free from welding defects, a method for manufacturing the superconducting cavity,
And a superconducting accelerator constituted by the superconducting cavity.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明の超電導キャビティ、その製造
方法、及び超電導加速器は以下の如く構成されている。
In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, a superconducting cavity, a method for manufacturing the same, and a superconducting accelerator according to the present invention are configured as follows.

【0014】(1)本発明の超電導キャビティの製造方
法は、レーザ光を利用して溶接する際にキャビティ全体
を容器内にセットし、前記レーザ光の集光用光学ヘッド
を前記キャビティの内側に挿入した状態で前記キャビテ
ィ内及び前記容器内の両方の空気を吸引し、その後不活
性ガスの吸入を行ない前記キャビティの外側及び内側の
雰囲気を高純度で同圧の不活性ガス雰囲気にした状態で
前記レーザ光により溶接する。
(1) In the method for manufacturing a superconducting cavity according to the present invention, when welding is performed using laser light, the entire cavity is set in a container, and the optical head for condensing the laser light is placed inside the cavity. In the inserted state, air in both the cavity and the container is sucked, and then the inert gas is sucked in, and the atmosphere outside and inside the cavity is made an inert gas atmosphere of high purity and the same pressure. Welding by the laser light.

【0015】(2)本発明の超電導キャビティの製造方
法は上記(1)に記載の方法であり、かつ板材を曲げ加
工することにより直管を製造し,前記直管の内側から治
具により固定して溶接する。
(2) The method of manufacturing a superconducting cavity according to the present invention is the method described in (1) above, wherein a straight pipe is manufactured by bending a plate material, and is fixed by a jig from the inside of the straight pipe. And weld.

【0016】(3)本発明の超電導キャビティの製造方
法は上記(2)に記載の方法であり、かつ前記直管の溶
接、及びアイリス部とセル部の溶接を、内側からのレー
ザ光による非貫通溶接で行ない、また外部からもレーザ
光により非貫通溶接で行なう。
(3) The method for manufacturing a superconducting cavity according to the present invention is the method described in (2) above, wherein the welding of the straight pipe and the welding of the iris portion and the cell portion are performed by laser light from the inside. It is performed by non-penetration welding using a laser beam from outside as well as through welding.

【0017】(4)本発明の超電導キャビティの製造方
法は上記(2)に記載の方法であり、かつ前記直管の溶
接、及びアイリス部とセル部の溶接を、内側からのレー
ザ光による貫通溶接で行なう。
(4) The method for manufacturing a superconducting cavity according to the present invention is the method as described in (2) above, wherein the welding of the straight pipe and the welding of the iris portion and the cell portion are performed by laser light from the inside. Performed by welding.

【0018】(5)本発明の超電導キャビティの製造方
法は上記(3)または(4)に記載の方法であり、かつ
前記アイリス部と前記セル部の溶接の開先は、段付き形
状である。
(5) The method of manufacturing a superconducting cavity according to the present invention is the method described in (3) or (4) above, and the welding groove between the iris portion and the cell portion has a stepped shape. .

【0019】(6)本発明の超電導キャビティの製造方
法は上記(3)乃至(5)のいずれかに記載の方法であ
り、かつ前記アイリス部と前記セル部の溶接を行なう際
に、レーザ光によるスポット溶接の仮止め、あるいは溶
接深さ1.5mm以下での仮止め溶接を行なった後、本
溶接を行なう。
(6) The method of manufacturing a superconducting cavity according to the present invention is the method according to any one of the above (3) to (5), and further comprises a step of welding a laser beam when welding the iris portion and the cell portion. After the temporary welding of the spot welding by the above or the temporary welding at the welding depth of 1.5 mm or less, the main welding is performed.

【0020】(7)本発明の超電導キャビティの製造方
法は上記(3)乃至(6)のいずれかに記載の方法であ
り、かつ前記アイリス部と前記セル部を構成するキャビ
ティの溶接組立をレーザ光を用いて行なう際に、レーザ
光の光軸が前記アイリス部及び前記セル部の少なくとも
一方の回転中心と同軸をなすとともに、内側から前記ア
イリス部と前記セル部の溶接を行なう際に、それぞれに
必要な集光光学系を用いる。
(7) The method of manufacturing a superconducting cavity according to the present invention is the method according to any one of the above (3) to (6), and the laser assembly is performed by welding the iris portion and the cavity forming the cell portion. When performing using light, while the optical axis of the laser beam is coaxial with the rotation center of at least one of the iris portion and the cell portion, and when welding the iris portion and the cell portion from the inside, Use the light-gathering optical system required for

【0021】(8)本発明の超電導キャビティの製造方
法は上記(7)に記載の方法であり、かつ前記各集光光
学系にレーザ光を導入し溶接を行なうために、一つ以上
の反射ミラーを遠隔操作で開閉し、他方の前記集光光学
系にレーザ光を導入できる機構を備えた。
(8) The method of manufacturing a superconducting cavity according to the present invention is the method described in the above (7), wherein one or more reflections are introduced in order to introduce a laser beam into each of the condensing optical systems and perform welding. A mechanism is provided for opening and closing the mirror by remote control and for introducing a laser beam into the other condensing optical system.

【0022】(9)本発明の超電導キャビティの製造方
法は上記(7)または(8)に記載の方法であり、かつ
前記キャビティを内側から溶接する際に、前記各集光光
学系が光軸を中心にあるいは前記キャビティの中心軸を
中心に回転し、前記キャビティを固定した状態で溶接が
行なう。
(9) The method of manufacturing a superconducting cavity according to the present invention is the method described in the above (7) or (8), and when the cavity is welded from the inside, each of the condensing optical systems has an optical axis. Or about the central axis of the cavity, and welding is performed with the cavity fixed.

【0023】(10)本発明の超電導キャビティの製造
方法は上記(9)に記載の方法であり、かつ前記各集光
光学系を回転させて内側から溶接を行ない、さらに外側
から非貫通溶接を行なう場合に、前記キャビティを回転
させて溶接する。
(10) The method of manufacturing a superconducting cavity according to the present invention is the method as described in (9) above, wherein each of the condensing optical systems is rotated to perform welding from the inside, and to perform non-penetration welding from the outside. If so, the cavity is rotated and welded.

【0024】(11)本発明の超電導キャビティの製造
方法は上記(7)乃至(10)のいずれかに記載の方法
であり、かつ前記各集光光学系は、前記アイリス部及び
前記セル部の少なくとも一方の内径の変動量に応じて集
光点の位置を自動的に調整する手段、または前記変動量
を自動的にフィードバックして高さ制御を行なう手段を
備えた。
(11) The method of manufacturing a superconducting cavity according to the present invention is the method according to any one of the above (7) to (10), and each of the condensing optical systems includes a light source for the iris part and a cell part. Means are provided for automatically adjusting the position of the converging point in accordance with the variation of at least one of the inner diameters, or for performing height control by automatically feeding back the variation.

【0025】(12)本発明の超電導キャビティの製造
方法は上記(7)乃至(11)のいずれかに記載の方法
であり、かつ前記各集光光学系は、開先をモニターし溶
接線の位置ずれを検出する検出手段と、この検出手段で
検出された位置ずれを基に前記溶接線の位置を補正する
補正手段と、を備えた。
(12) The method for manufacturing a superconducting cavity according to the present invention is the method according to any one of the above (7) to (11), and each of the condensing optical systems monitors a groove and forms a welding line. There is provided a detecting means for detecting the positional deviation, and a correcting means for correcting the position of the welding line based on the positional deviation detected by the detecting means.

【0026】(13)本発明の超電導キャビティの製造
方法は上記(7)乃至(12)のいずれかに記載の方法
であり、かつ内側溶接及び外側溶接において、溶接線近
傍にスパイラルまたは溶接ビードを重ね溶接幅を広くし
て行ない、かつ前記各集光光学系及び前記キャビティの
回転制御と位置制御を行なう機構を備えた。
(13) The method for manufacturing a superconducting cavity according to the present invention is the method according to any one of the above (7) to (12), wherein a spiral or a weld bead is formed near the welding line in the inner welding and the outer welding. A mechanism for increasing the lap welding width and for controlling the rotation and position of each of the condensing optical systems and the cavity is provided.

【0027】(14)本発明の超電導キャビティの製造
方法は上記(13)に記載の方法であり、かつ外周溶接
において、前記キャビティを回転する手段と、前記キャ
ビティの外部に設けられた集光光学系を前記キャビティ
の中心軸と平行に駆動する手段と、備えた。
(14) The method of manufacturing a superconducting cavity according to the present invention is the method described in (13) above, and includes means for rotating the cavity and outer focusing optics provided outside the cavity in outer periphery welding. Means for driving the system parallel to the central axis of the cavity.

【0028】(15)本発明の超電導キャビティの製造
方法は上記(1)乃至(14)のいずれかに記載の方法
であり、かつ前記キャビティの母材が無酸素銅で構成さ
れる場合に、銅及びニッケルの合金材をシム材として利
用し無酸素銅同士の間に挿入して内側から溶接する。
(15) The method of manufacturing a superconducting cavity according to the present invention is the method according to any one of the above (1) to (14), wherein the base material of the cavity is made of oxygen-free copper. An alloy of copper and nickel is used as a shim, inserted between oxygen-free copper and welded from the inside.

【0029】(16)本発明の超電導キャビティの製造
方法は上記(15)に記載の方法であり、かつ前記無酸
素銅同士の溶接で組み立てられた前記キャビティの内側
にニオブの電極を設置し、メッキ処理を行なうことで前
記キャビティの内面にニオブのメッキ層を構成するか、
あるいはイオンビームまたは化学蒸着法により前記キャ
ビティの内面にニオブの蒸着層を形成する。
(16) The method for manufacturing a superconducting cavity according to the present invention is the method according to the above (15), wherein a niobium electrode is provided inside the cavity assembled by welding the oxygen-free copper, By forming a niobium plating layer on the inner surface of the cavity by performing a plating process,
Alternatively, a niobium vapor deposition layer is formed on the inner surface of the cavity by ion beam or chemical vapor deposition.

【0030】(17)本発明の超電導キャビティは、上
記(1)乃至(16)のいずれかに記載の製造方法で製
造されている。
(17) The superconducting cavity of the present invention is manufactured by the manufacturing method according to any one of the above (1) to (16).

【0031】(18)本発明の超電導加速器は、上記
(17)に記載の超電導キャビティにより構成されてい
る。
(18) A superconducting accelerator according to the present invention comprises the superconducting cavity described in (17).

【0032】上記手段を講じた結果、それぞれ以下のよ
うな作用を奏する。
As a result of taking the above-described measures, the following effects are obtained.

【0033】(1)本発明の超電導キャビティの製造方
法によれば、溶接欠陥がなくなり、またスパッターなど
がキャビティの内部に付着しないため、超真空容器の製
造を容易に行なえ、かつ高品質な溶接が可能となる。
(1) According to the method of manufacturing a superconducting cavity of the present invention, welding defects are eliminated, and spatters and the like do not adhere to the inside of the cavity, so that an ultra-vacuum container can be easily manufactured and high-quality welding can be performed. Becomes possible.

【0034】(2)本発明の超電導キャビティの製造方
法によれば、キャビティの溶接には、アイリス部と称す
る直管とセル部との突合せ部及びセル部とセル部の短径
部の突合せ部と、セル部と称するセル部とセル部の長径
部の突合せ部があるが、ニオブ製などの直管の製造法に
おいて、板材をローラ曲げ加工して長管を製造し、その
管の内側から、レーザ光の光学系と突合せ部とに隙間が
ないよう治具によりクランプして溶接することができ
る。
(2) According to the method of manufacturing a superconducting cavity according to the present invention, in welding the cavity, a butt portion between a straight pipe called an iris portion and a cell portion and a butt portion between a cell portion and a short diameter portion of the cell portion are used. And, there is a butt portion of the cell portion and the long diameter portion of the cell portion called a cell portion, but in a method of manufacturing a straight pipe such as niobium, a long pipe is manufactured by rolling a plate material with a roller, and from the inside of the pipe. The jig can be used for clamping and welding so that there is no gap between the optical system of the laser beam and the butted portion.

【0035】(3)本発明の超電導キャビティの製造方
法によれば、内側の表面でほぼ平らな溶融表面が得ら
れ、またスパッターなどが発生せず良好な溶接が可能と
なる。
(3) According to the method of manufacturing a superconducting cavity of the present invention, a substantially flat molten surface can be obtained on the inner surface, and good welding can be performed without generating spatter or the like.

【0036】(4)本発明の超電導キャビティの製造方
法によれば、内側と外側の両方の溶接を行なう場合より
も早い時間で溶接を行なうことができる。
(4) According to the method of manufacturing a superconducting cavity of the present invention, welding can be performed in a shorter time than in the case of performing both inner and outer welding.

【0037】(5)本発明の超電導キャビティの製造方
法によれば、アイリス部とセル部を組み立て、容器内に
挿入して遠隔で溶接を行なうことができる。
(5) According to the method for manufacturing a superconducting cavity of the present invention, the iris portion and the cell portion can be assembled, inserted into a container, and remotely welded.

【0038】(6)本発明の超電導キャビティの製造方
法によれば、段付き形状の開先をある程度固定した後、
本溶接を行なうことができる。
(6) According to the method of manufacturing a superconducting cavity of the present invention, after the stepped groove is fixed to some extent,
Main welding can be performed.

【0039】(7)本発明の超電導キャビティの製造方
法によれば、アイリス部とセル部の双方の溶接を効率良
く行なうことができる。
(7) According to the method for manufacturing a superconducting cavity of the present invention, both the iris portion and the cell portion can be efficiently welded.

【0040】(8)本発明の超電導キャビティの製造方
法によれば、アイリス部とセル部の双方の溶接を遠隔操
作で効率良く行なうことができる。
(8) According to the method of manufacturing a superconducting cavity of the present invention, both the iris portion and the cell portion can be efficiently welded by remote control.

【0041】(9)本発明の超電導キャビティの製造方
法によれば、内側からの円周方向への溶接を安定した状
態で行なうことができる。
(9) According to the method of manufacturing a superconducting cavity of the present invention, welding in a circumferential direction from the inside can be performed in a stable state.

【0042】(10)本発明の超電導キャビティの製造
方法によれば、各集光光学系を回転させて内側から比較
的浅い溶接を行なった後、外側から非貫通溶接を行なう
ことで、両側からの確実な溶接が行なえる。
(10) According to the method for manufacturing a superconducting cavity of the present invention, each condensing optical system is rotated to perform relatively shallow welding from the inside, and then to perform non-penetrating welding from the outside, thereby performing welding from both sides. Can be reliably welded.

【0043】(11)本発明の超電導キャビティの製造
方法によれば、アイリス部やセル部の内径の変動による
集光点の位置ずれを自動的に補正することができる。
(11) According to the method of manufacturing a superconducting cavity of the present invention, it is possible to automatically correct the position shift of the focal point due to a change in the inner diameter of the iris portion or the cell portion.

【0044】(12)本発明の超電導キャビティの製造
方法によれば、溶接線の位置ずれを自動的に補正するこ
とで一層精確な溶接を行なうことができる。
(12) According to the method of manufacturing a superconducting cavity of the present invention, more accurate welding can be performed by automatically correcting the displacement of the welding line.

【0045】(13)本発明の超電導キャビティの製造
方法によれば、溶接幅が広くなるため、確実な溶接が可
能となる。
(13) According to the method of manufacturing a superconducting cavity of the present invention, the welding width is widened, so that reliable welding can be performed.

【0046】(14)本発明の超電導キャビティの製造
方法によれば、キャビティを回転することで、外側の溶
接光学系を回転せずに外周溶接を行なうことができる。
(14) According to the method of manufacturing a superconducting cavity of the present invention, by rotating the cavity, the outer periphery can be welded without rotating the outer welding optical system.

【0047】(15)本発明の超電導キャビティの製造
方法によれば、無酸素銅同士の溶接を容易に行なうこと
ができる。
(15) According to the method of manufacturing a superconducting cavity of the present invention, welding of oxygen-free copper can be easily performed.

【0048】(16)本発明の超電導キャビティの製造
方法によれば、無酸素銅同士の溶接を安価に行なうこと
ができる。
(16) According to the method of manufacturing a superconducting cavity of the present invention, welding of oxygen-free copper can be performed at low cost.

【0049】(17)本発明の超電導キャビティによれ
ば、溶接欠陥がなくなり、高品質でコンパクトな構成を
なし、容易に製造可能なものとなる。
(17) According to the superconducting cavity of the present invention, welding defects are eliminated, a high quality and compact structure is obtained, and the superconducting cavity can be easily manufactured.

【0050】(18)本発明の超電導加速器によれば、
高性能かつ高品質なものに製造される。
(18) According to the superconducting accelerator of the present invention,
Manufactured to high performance and high quality.

【0051】[0051]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
超電導キャビティ及びその製造方法について図面を参照
して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A superconducting cavity according to an embodiment of the present invention and a method for manufacturing the same will be described below with reference to the drawings.

【0052】図1は、本実施の形態に係る超電導キャビ
ティ(超電導空胴)の溶接装置の構成を示す図である。
図1において、キャビティ本体1を溶接組立てする際、
キャビティ本体1内にアイリス部2とセル部3にそれぞ
れ適した集光光学系であるアイリス部内側溶接用光学系
7とセル部内側溶接用光学系6が挿入され、さらに各集
光光学系を回転する回転駆動系(キャビティ内光学系回
転駆動部)12、及び各集光光学系を軸方向に移動する
直線駆動系(キャビティ内光学系軸駆動部)13が備え
られている。
FIG. 1 is a view showing a configuration of a welding apparatus for a superconducting cavity (superconducting cavity) according to the present embodiment.
In FIG. 1, when welding and assembling the cavity body 1,
An iris inner welding optical system 7 and a cell inner welding optical system 6, which are light collecting optical systems suitable for the iris unit 2 and the cell unit 3, respectively, are inserted into the cavity main body 1. A rotary drive system (rotation drive unit in the cavity) 12 that rotates and a linear drive system (axis drive unit in the cavity) that moves each condensing optical system in the axial direction are provided.

【0053】また、キャビティ本体1の外周を溶接する
ために、外側溶接光学系8を高さ方向及び軸方向に駆動
する駆動系(外側溶接用軸駆動モータ)15が備えられ
ている。さらに駆動系として、キャビティ本体1を回転
する回転モータ(キャビティ本体回転モータ)14が備
えられている。
In order to weld the outer periphery of the cavity body 1, a drive system (outside welding shaft drive motor) 15 for driving the outer welding optical system 8 in the height direction and the axial direction is provided. Further, a rotation motor (cavity body rotation motor) 14 for rotating the cavity body 1 is provided as a drive system.

【0054】そして、アイリス部2やセル部3を溶接す
る際には、これら構成部品が容器5内に挿入、設置され
る。容器5は密閉されており、容器5内の雰囲気を不活
性ガス例えばアルゴンガスの雰囲気にするために、真空
ポンプ9により容器5の内側の空気を排出する。その
後、バルブ10を閉じてバルブ11を開き、不活性ガス
を吸入し、キャビティ内部に含み不活性ガスの雰囲気を
形成する。
When the iris 2 and the cell 3 are welded, these components are inserted and placed in the container 5. The container 5 is sealed, and the air inside the container 5 is discharged by the vacuum pump 9 in order to make the atmosphere in the container 5 an atmosphere of an inert gas such as an argon gas. After that, the valve 10 is closed and the valve 11 is opened to inhale the inert gas and form an atmosphere of the inert gas contained in the cavity.

【0055】図2は、直管の溶接方法を示す図である。
図2には、直管16の軸方向の溶接方法を示しており、
板厚3mmのニオブ板(あるいはニオブクラッド材)を
ローラ曲げ加工により曲げ、軸方向の溶接を行なう。こ
の場合、直管16の内側から溶接するため、図1で示し
たアイリス部内側溶接用光学系7を直管16の内側に挿
入し、軸方向の直線駆動系13を駆動させて溶接する。
この場合も、容器5の中にアイリス部2の溶接治具17
を入れ、クランプ機構により固定する。
FIG. 2 is a diagram showing a method of welding a straight pipe.
FIG. 2 shows a method of welding the straight pipe 16 in the axial direction.
A 3 mm thick niobium plate (or a niobium clad material) is bent by roller bending to perform welding in the axial direction. In this case, in order to perform welding from the inside of the straight pipe 16, the iris portion inside welding optical system 7 shown in FIG. 1 is inserted inside the straight pipe 16, and the linear driving system 13 in the axial direction is driven to perform welding.
Also in this case, the welding jig 17 of the iris part 2 is placed in the container 5.
And fix it with the clamp mechanism.

【0056】その後、不活性ガス雰囲気中で、図2に示
すアイリス部2の軸方向の溶接線18に沿って溶接をす
る。なお、レーザ溶接条件は、出力2.8kW、溶接速
度0.5m/minである。この場合、貫通溶接を行な
っている。
Thereafter, welding is performed along an axial welding line 18 of the iris portion 2 shown in FIG. 2 in an inert gas atmosphere. The laser welding conditions are an output of 2.8 kW and a welding speed of 0.5 m / min. In this case, penetration welding is performed.

【0057】図3は、アイリス部2とセル部3の内側及
び外側溶接方法を示す図である。図1に示した溶接装置
でキャビティ本体1のアイリス部2とセル部3を溶接す
る場合、図3に示す内側及び外側溶接方法では、アイリ
ス部2の溶接にアイリス部内側溶接用光学系7を使用す
る。
FIG. 3 is a diagram showing a method of welding the iris 2 and the cell 3 inside and outside. When welding the iris part 2 and the cell part 3 of the cavity main body 1 with the welding device shown in FIG. 1, the inner and outer welding methods shown in FIG. use.

【0058】この場合、まず内側からアイリス部溶接部
19の非貫通溶接を出力2.8kW,溶接速度1.0m
/minのレーザ光で行ない、アイリス部内側溶接断面
21を形成する。また、セル部3については、セル部内
側溶接用光学系6を用いてセル部溶接部20にアイリス
部2の場合と同様な条件、出力2.8kW,溶接速度
1.0m/minで同様に非貫通溶接を行ない、セル部
内側溶接断面22を形成する。
In this case, first, non-penetration welding of the iris portion welding portion 19 was performed at 2.8 kW and welding speed of 1.0 m from the inside.
/ Min laser beam to form an iris portion inner welding section 21. Further, for the cell section 3, the cell section welding section 20 is formed on the cell section welding section 20 by using the cell section inner welding optical system 6 under the same conditions as those of the iris section 2 at an output of 2.8 kW and a welding speed of 1.0 m / min. Non-penetrating welding is performed to form a cell portion inner welding section 22.

【0059】その後、外周専用の集光光学系である外側
溶接光学系8を用いて、出力2.8kW,溶接速度1.
0m/minの条件でセル部3及びアイリス部2の溶接
を行なう。これらの断面図を、それぞれ23と24に示
す。このような方法を用いると、内側の表面では、ほぼ
平らな溶融表面が得られ、またスパッターなどが発生せ
ず良好が溶接が可能となる。
Thereafter, using the outer welding optical system 8 which is a condensing optical system dedicated to the outer periphery, an output of 2.8 kW and a welding speed of 1.
The cell part 3 and the iris part 2 are welded under the condition of 0 m / min. These cross sections are shown at 23 and 24, respectively. By using such a method, a substantially flat molten surface can be obtained on the inner surface, and good welding can be performed without spattering.

【0060】また実験では、図1に示した両内側溶接用
光学系6,7を用いて、出力2.8kW,溶接速度0.
5m/minでアイリス部2とセル部3の貫通溶接を行
なった。この場合、若干の凹凸及びスパッターが内部に
発生したため、内部の溶接周辺をフラップホールとバフ
仕上げにより鏡面に仕上げた。この場合には、トータル
の溶接時間は、内側と外側の両方の溶接を行なう場合よ
りも早い。
In the experiment, an output of 2.8 kW and a welding speed of 0.8 were obtained by using the both inside welding optical systems 6 and 7 shown in FIG.
Penetration welding of the iris part 2 and the cell part 3 was performed at 5 m / min. In this case, since some unevenness and spatter were generated inside, the inside of the weld was mirror-finished by flap holes and buffing. In this case, the total welding time is earlier than when performing both inside and outside welding.

【0061】図4は、アイリス部2とセル部3の開先形
状を示す図である。アイリス部2とセル部3の開先形状
としては、図4に示すようにレーザ溶接では通常I開先
25を利用するが、この開先ではキャビティ全体を容器
5に入れて溶接することは、組立てはずれが生じるため
できない。このため、お互いに組み合わさるようにイン
ロウ型段付き形状開先26を利用することが最適であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing the groove shapes of the iris 2 and the cell 3. As a groove shape of the iris part 2 and the cell part 3, as shown in FIG. 4, laser welding usually uses an I groove 25, but in this groove, it is possible to put the entire cavity in the container 5 and perform welding. It cannot be done because the assembly is lost. Therefore, it is optimal to use the spigot-shaped stepped groove 26 so as to be combined with each other.

【0062】本実験では溶接を行なう前に、キャビティ
全体を固定する必要があるため、レーザ光で8箇所のス
ポット溶接を外側からあるいは内側から行なった。これ
により、キャビティ全体を回転できることになる。この
仮り止めには、スポット溶接だけではなく内側全周を高
速で、例えば2.8kW出力,溶接速度3m/min程
度で溶接することも可能であった。
In this experiment, since the entire cavity had to be fixed before welding, eight spot weldings were performed from outside or inside with laser light. This allows the entire cavity to be rotated. In this temporary fixing, not only spot welding but also welding at the entire inner circumference at a high speed, for example, 2.8 kW output and a welding speed of about 3 m / min, was possible.

【0063】次に、各機器の説明を行なう。Next, each device will be described.

【0064】図5は、溶接用光学系のレイアウトと機能
を示す図である。まず、図5を基に集光光学系とその機
能について説明する。回転軸36から少し離れかつ平行
をなすよう、光ファイバー4を介してレーザ光出射口2
7からYAGレーザ光が広がりながら出射される。この
広がるレーザ光を平行にするために、コリメータレンズ
28が備えられている。次に、平行に整形されたレーザ
光は、光路切換えミラー29で反射された後、反射ミラ
ー30,31で反射される。そして、レーザ光が最終的
にアイリス部溶接線38に集光されるように、集光レン
ズ32が内蔵されている。
FIG. 5 is a diagram showing the layout and functions of the welding optical system. First, the focusing optical system and its function will be described with reference to FIG. The laser light exit port 2 is separated from the rotation axis 36 through the optical fiber 4 so as to be slightly away from and parallel to the rotation axis 36.
7, the YAG laser light is emitted while spreading. A collimator lens 28 is provided to make the expanding laser light parallel. Next, the laser light shaped in parallel is reflected by the optical path switching mirror 29 and then reflected by the reflection mirrors 30 and 31. Then, a condenser lens 32 is incorporated so that the laser beam is finally focused on the iris welding line 38.

【0065】さらに、セル部溶接線39を溶接する場合
に、光路切換ミラー29がエアーの圧力で下方に下がる
機構が備えられてる。このミラー29が下方に下がる
と、レーザ光は通過し、反射ミラー33及び反射ミラー
34で反射され、最終的に集光レンズ35により集光さ
れ、セル部3の溶接が行なわれる。以上の光学部品は、
一体型として光学部品内蔵容器37に構成されている。
この光学部品内蔵容器37の直径は、アイリス部2の内
径よりも小さく構成されている。
Further, a mechanism is provided for lowering the optical path switching mirror 29 by air pressure when welding the cell portion welding line 39. When the mirror 29 is lowered, the laser beam passes, is reflected by the reflection mirror 33 and the reflection mirror 34, is finally condensed by the condenser lens 35, and the cell unit 3 is welded. The above optical components are
The optical component built-in container 37 is configured as an integral type.
The diameter of the optical component built-in container 37 is configured to be smaller than the inner diameter of the iris portion 2.

【0066】また、セル部3の直径はアイリス部2の内
径よりも十分に大きいため、集光レンズの設置場所は、
このままではアイリス部2の内径よりも大きくなる。そ
こで、セル部3の溶接用集光光学系であるセル部内側溶
接用光学系6は、モータ駆動によりアイリス部2を通過
する場合に、90°折り曲げてアイリス部2の直径より
も小さく折りたたむ構成としている。
Since the diameter of the cell section 3 is sufficiently larger than the inner diameter of the iris section 2, the location of the condenser lens is
In this state, it becomes larger than the inner diameter of the iris portion 2. Therefore, the cell-portion inner-side welding optical system 6, which is a condensing optical system for welding the cell portion 3, is folded at 90 ° and folded smaller than the diameter of the iris portion 2 when passing through the iris portion 2 by driving a motor. And

【0067】図6は、光学部品の具体的な機能と構成を
示す図であり、(a)はアイリス部、(b)はセル部を
示す。以下、図6を基に具体的な構成を説明する。図6
の(a)に示すアイリス部2の溶接の際に、光ファイバ
ー軸40上のレーザ光は、オフセットされた位置で回転
中心36と平行をなすよう図面に対して垂直な方向に設
けられたコリメータレンズ28を通過後、ミラー29で
反射され、上部の反射ミラー30で左側に反射され、反
射ミラー31で下方に反射されて伝送される。これによ
り、アイリス部2の溶接線での溶接は、集光レンズ32
でレーザ光を集光することにより可能となる。
FIGS. 6A and 6B are diagrams showing a specific function and configuration of the optical component. FIG. 6A shows an iris portion, and FIG. 6B shows a cell portion. Hereinafter, a specific configuration will be described with reference to FIG. FIG.
In the welding of the iris portion 2 shown in (a), the laser beam on the optical fiber shaft 40 is collimated in a direction perpendicular to the drawing so as to be parallel to the rotation center 36 at the offset position. After passing through 28, the light is reflected by a mirror 29, reflected to the left by an upper reflecting mirror 30, reflected downward by a reflecting mirror 31, and transmitted. Thereby, the welding of the iris portion 2 at the welding line is performed by the condenser lens 32.
It becomes possible by condensing the laser light with the.

【0068】そして、ノズル41には接触式ローラ42
が備えられており、さらに高さ変化に倣うためにスプリ
ング43が設けられている。しかし、このままスプリン
グ43に圧力が掛かっていては、アイリス部2から光学
系全体が抜けなくなるため、エアーシリンダー用ガスポ
ケット44がノズル41周辺に備えられている。このエ
アーシリンダー用ガスポケット44にガス圧をかける
と、ノズル41が上部へ縮む。これにより、ノズル41
はアイリス部2に接触することなく軸方向に移動でき
る。
The nozzle 41 has a contact roller 42
Is provided, and a spring 43 is provided to follow the change in height. However, if the pressure is applied to the spring 43 as it is, the entire optical system will not come off from the iris unit 2, so the air cylinder gas pocket 44 is provided around the nozzle 41. When gas pressure is applied to the air cylinder gas pocket 44, the nozzle 41 contracts upward. Thereby, the nozzle 41
Can move in the axial direction without contacting the iris portion 2.

【0069】次に、図6の(b)に示すセル部3の開先
の溶接用光学系について説明する。上記したミラー29
は、アイリス部2と同様にスプリングとガス圧力により
出し入れが可能な構造をなしており、ガス圧を下げると
スプリングの圧力でミラー29が下がり、レーザ光が伝
送され反射ミラー33で反射され、図面上の左側に伝送
され、さらに反射ミラー34で上部へ反射され、集光レ
ンズ35で集光されることでセル部3が溶接される。
Next, the welding optical system for the groove of the cell portion 3 shown in FIG. 6B will be described. Mirror 29 described above
Has a structure that can be moved in and out by a spring and gas pressure similarly to the iris unit 2. When the gas pressure is reduced, the mirror 29 is lowered by the spring pressure, and the laser beam is transmitted and reflected by the reflection mirror 33. The cell portion 3 is transmitted to the upper left side, further reflected upward by the reflection mirror 34, and condensed by the condenser lens 35, so that the cell portion 3 is welded.

【0070】この場合も、高さ変化に倣うために接触式
ローラ42がノズル41に備えられ、溶接部前後には、
スプリング43とエアシリンダー用ガスポケット44が
備えられており、圧力をかけるとノズル41が縮む構造
をなしている。しかし、セル部3の溶接の場合、セル部
3の直径が大きいため、この縮みしろだけではノズル4
1がセル部3の直径内に収まらない。このため、モータ
45の回転によりギヤとウォームギヤを利用して、ノズ
ル41が回転軸方向に90°倒れる機構を備えている。
この機構により、はじめてノズル41がセル部3の直径
内に収まることになる。なお、図6の(a),(b)中
47は、ノズル伸縮用のガス供給口である。
Also in this case, the contact type roller 42 is provided in the nozzle 41 to follow the height change, and before and after the welded portion,
A spring 43 and a gas pocket 44 for an air cylinder are provided, and the nozzle 41 contracts when pressure is applied. However, in the case of welding of the cell portion 3, the diameter of the cell portion 3 is large, so that the nozzle 4 cannot be removed only by this contraction.
1 does not fit within the diameter of the cell portion 3. For this reason, a mechanism is provided in which the nozzle 41 is tilted 90 ° in the direction of the rotation axis by using the gear and the worm gear by the rotation of the motor 45.
With this mechanism, the nozzle 41 will be within the diameter of the cell section 3 for the first time. In addition, 47 in FIGS. 6A and 6B is a gas supply port for expanding and contracting the nozzle.

【0071】図7は、溶接線倣い装置の構成を示すブロ
ック図である。以下、溶接線の倣い機構と方法を図6,
図7を基に説明する。例えば、図6の(b)に示すよう
に、セル部3の溶接用光学系の先端近傍に、CCDカメ
ラ48が光軸と平行に検出位置補正距離49だけ離れた
位置に取付けられている。そして図7に示すように、C
CDカメラ48で得た画像データについて溶接線画像処
理部50で開先変動量を把握し、変動量演算部51で実
際の回転位置と開先変動量を算出する。
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the welding line copying apparatus. Below, the welding line copying mechanism and method are shown in FIG.
This will be described with reference to FIG. For example, as shown in FIG. 6B, a CCD camera 48 is mounted near the tip of the welding optical system of the cell unit 3 at a position parallel to the optical axis and separated by a detection position correction distance 49. Then, as shown in FIG.
The welding line image processing unit 50 grasps the groove fluctuation amount with respect to the image data obtained by the CD camera 48, and the fluctuation amount calculation unit 51 calculates the actual rotation position and groove fluctuation amount.

【0072】さらに、回転方向(円周方向)用のモータ
ドライバ52と軸方向用のモータドライバ54を介し
て、それぞれモータ53,55により2軸同時制御で溶
接線位置制御を行なう機能を有している。この機能は、
アイリス部2の溶接光学系にも内蔵されており、同様な
制御を行なうことができる。
Further, a function of performing welding line position control by two-axis simultaneous control by motors 53 and 55 via a motor driver 52 for the rotational direction (circumferential direction) and a motor driver 54 for the axial direction, respectively. ing. This feature
It is also incorporated in the welding optical system of the iris unit 2 and can perform the same control.

【0073】以上のような機能を有する溶接線倣い装置
により、キャビティの内側の溶接が可能となる。次に、
外周から溶接する場合には、内側からすでに非貫通で溶
接が行なわれており、キャビティ本体回転用モータ14
でキャビティ本体1を回転することが可能となるため、
外側溶接光学系8を回転せずに、図1に示すように駆動
部を含む外側溶接光学系8の図面上水平(左右)方向へ
の制御を付加している。さらに上下動作に関しては、外
側溶接用軸モータ15による制御を可能としている。
With the welding line copying apparatus having the above functions, the inside of the cavity can be welded. next,
In the case of welding from the outer periphery, welding is already performed from the inside without penetrating, and the cavity body rotating motor 14
It becomes possible to rotate the cavity body 1 by
As shown in FIG. 1, control of the outer welding optical system 8 including the drive unit in the horizontal (left / right) direction is added without rotating the outer welding optical system 8. Further, regarding the vertical movement, control by the outer welding shaft motor 15 is enabled.

【0074】ここで、キャビティ本体1を回転すると、
外周のセル部3及びアイリス部2の溶接線とも同様に若
干位置ずれが生じる。このため、内側の溶接システムと
同様に外側溶接光学系にCCDカメラを備えて、キャビ
ティ本体を回転したときの回転角度とそのずれ量を演算
し、そのずれ量を補正し、外周部を溶接するシステムで
溶接を行なう。
Here, when the cavity body 1 is rotated,
Similarly, the welding lines of the outer peripheral cell portion 3 and the iris portion 2 are also slightly displaced. For this reason, like the inner welding system, a CCD camera is provided in the outer welding optical system, the rotation angle when the cavity body is rotated and the shift amount are calculated, the shift amount is corrected, and the outer peripheral portion is welded. Perform welding with the system.

【0075】このように溶接線倣いをつけることにより
複雑で高価なシステムとなることがあるため、溶接線を
確実に溶接する方法として次にスパイラル溶接を行なっ
た。
[0086] Since a system that is complicated and expensive may be obtained by providing the welding line following in this way, spiral welding is next performed as a method for reliably welding the welding line.

【0076】図8は、スパイラル溶接法によるキャビテ
ィ部品の溶接組立を示す図である。以下、例としてセル
部3の溶接実験結果を示す。図8の(a)は、溶接前の
セル部3の溶接開先を示す断面図である。ここで内側か
ら出力2.8kW,溶接速度1m/minで溶接を行な
い、図8の(b)に断面図で示すように、溶接ビード幅
の50%をオーバーラップさせて3回スパイラル状に溶
接し、多重の内側スパイラル溶接ビードを形成する。
FIG. 8 is a diagram showing welding and assembly of cavity parts by the spiral welding method. Hereinafter, the results of welding experiments on the cell section 3 will be shown as examples. FIG. 8A is a sectional view showing a welding groove of the cell portion 3 before welding. Here, welding is performed from the inside at a power of 2.8 kW and a welding speed of 1 m / min, and as shown in the sectional view of FIG. 8B, 50% of the weld bead width is overlapped and spirally welded three times. And form multiple inner spiral weld beads.

【0077】さらに図8の(b)に示すように、外周の
溶接において、出力2.8kW,溶接速度0.8m/m
inで若干溶け込み深さを深くし、かつオーバーラップ
ビードを6周溶接して多重の外側スパイラル溶接ビード
56を形成する。この方法によれば、若干溶接変形は多
くなるが溶接幅が広くなるため、確実な溶接が可能とな
る。
Further, as shown in FIG. 8B, in the outer peripheral welding, the output was 2.8 kW and the welding speed was 0.8 m / m.
In, the penetration depth is slightly increased, and the overlap bead is welded six times to form multiple outer spiral weld beads 56. According to this method, welding deformation is slightly increased, but the welding width is widened, so that reliable welding can be performed.

【0078】図9は、無酸素銅製キャビティの溶接法を
示す図である。キャビティの材料がニオブではなく無酸
素銅の場合には、YAGレーザ光で溶接することは吸収
率が低いためさらに困難となる。そこで、本実施の形態
では、図9に示すように、例えばセル部3の溶接におい
て、内側にニッケル及び銅の合金からなる板厚0.5m
m(ギャップ方向)×深さ方向2mmのシム材58を溶
接の開先26に挿入し、そのシム材58を溶融し、その
熱により銅の溶融・溶接を行なう実験を行なった。
FIG. 9 is a diagram showing a method of welding an oxygen-free copper cavity. If the material of the cavity is oxygen-free copper instead of niobium, welding with a YAG laser beam becomes even more difficult due to its low absorptivity. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 9, for example, in welding of the cell portion 3, a plate thickness 0.5 m
An experiment was performed in which a shim material 58 of m (gap direction) × 2 mm in the depth direction was inserted into the groove 26 of the welding, the shim material 58 was melted, and the heat was used to melt and weld copper.

【0079】この実験では、ニッケル70%,銅30%
の合金のシム材を用い、出力2.8kW,溶接速度0.
5m/minで十分に貫通溶接を行なうことができた。
レーザ溶接後、内面の仕上げ加工が必要であるが、銅と
ニオブでは材料コストが安くなる。実用上は、この無酸
素銅の溶接後、キャビティ本体1の内側にニオブの電極
を設置し、メッキまたはイオンビームや化学蒸着法によ
る蒸着により、キャビティの内面にニオブのメッキ層ま
たは蒸着層を形成して超電導キャビティとして用いる。
In this experiment, nickel 70%, copper 30%
2.8 kW, welding speed 0.
The penetration welding could be sufficiently performed at 5 m / min.
After laser welding, the inner surface needs to be finished, but copper and niobium lower the material cost. Practically, after welding this oxygen-free copper, a niobium electrode is placed inside the cavity body 1 and a plating layer or a vapor deposition layer of niobium is formed on the inner surface of the cavity by plating or vapor deposition by ion beam or chemical vapor deposition. And used as a superconducting cavity.

【0080】本実施の形態の応用例として、キャビティ
にポート部などの溶接が必要となる。この場合、同様な
内側からのレーザ溶接が可能であることから、超電導キ
ャビティのニオブ材料及び無酸素銅で構成されている部
品の溶接に、最適なレーザ溶接を用いる。これにより、
高速、低ひずみ、高真空なキャビティを製造することが
可能になり、その結果、超電導加速器の品質向上につな
がる。
As an application example of this embodiment, it is necessary to weld a port or the like to the cavity. In this case, since the same laser welding is possible from the inside, the optimal laser welding is used for welding the component made of the niobium material and the oxygen-free copper in the superconducting cavity. This allows
High-speed, low-strain, high-vacuum cavities can be manufactured, and as a result, the quality of the superconducting accelerator is improved.

【0081】以下、本実施の形態による作用について説
明する。
The operation of the present embodiment will be described below.

【0082】(1)キャビティを溶接する際には、キャ
ビティ内及び外部両方ともに不活性ガス雰囲気を形成す
る必要がある。この場合、アイリス部2及びセル部3と
もに数mmの板厚のプレスあるいは板金加工及び機械加
工で開先加工が行なわれたものをレーザ溶接で組み立て
るため、必ず隙間が生じる。このため、キャビティの表
面側,裏面側とも、不活性ガス雰囲気を形成する必要が
ある。
(1) When welding the cavity, it is necessary to form an inert gas atmosphere both inside and outside the cavity. In this case, both the iris portion 2 and the cell portion 3 are assembled by laser welding with a groove having a thickness of several mm, which is formed by pressing or sheet metal working and mechanical working, so that a gap always occurs. For this reason, it is necessary to form an inert gas atmosphere on both the front side and the back side of the cavity.

【0083】これには、キャビティの大きさが比較的大
きいため、キャビティ及び溶接用光学部品とも容器内に
セットし、その容器内の空気を真空ポンプで引きなが
ら、外部からアルゴンガスを供給する。そして、酸素濃
度を確認して十分な置換を行なった後、溶接光学系のノ
ズル部からアルゴンガスを流すと同時に、外周の容器に
もアルゴンガスを流す制御を行なう。
In this case, since the cavity is relatively large, both the cavity and the optical parts for welding are set in a container, and argon gas is supplied from the outside while the air in the container is pulled by a vacuum pump. Then, after confirming the oxygen concentration and performing sufficient replacement, control is performed to simultaneously flow argon gas from the nozzle portion of the welding optical system and also flow argon gas into the outer container.

【0084】(2)アイリス部2は、別途先に板材を曲
げ加工により円筒状に曲げて、その後その円周方向の溶
接光学系と同じ光学系を用いて、内側から円筒の稜線部
の溶接を行なう。その後、端面を加工し円周部の開先の
加工を行なう。この場合も、円周方向の溶接と同様に不
活性ガス雰囲気中で溶接を行なう。
(2) The iris portion 2 is formed by bending a plate material into a cylindrical shape by bending first, and then welding the ridge portion of the cylinder from the inside using the same optical system as the circumferential welding optical system. Perform After that, the end face is machined and the groove at the circumferential portion is machined. Also in this case, the welding is performed in an inert gas atmosphere as in the circumferential welding.

【0085】(3)アイリス部2の円周方向及び稜線方
向の溶接、さらにセル部3の円周方向の溶接を内側から
行なう場合、溶接後に機械加工を行なうときに、レーザ
溶接特有のキーホール溶接を行なえば溶接速度が早く効
率的である。しかし、内側から溶接する場合、表面層だ
け溶接することで滑らかな溶接ビード表面が得られるた
め、後加工の機械加工が不要となる。
(3) When welding in the circumferential and ridge directions of the iris portion 2 and in the circumferential direction of the cell portion 3 are performed from the inside, when performing machining after welding, a keyhole unique to laser welding. If welding is performed, the welding speed is fast and efficient. However, when welding from the inside, a smooth weld bead surface can be obtained by welding only the surface layer, so that post-machining machining is not required.

【0086】(4)貫通溶接で組み立てる場合でも、外
側から溶接を行なうと内側のビードが盛り上がったり、
あるいはスパッタによる内部の機械加工が多く必要とな
るため、内側からの貫通溶接が適切である。
(4) Even in the case of assembling by penetration welding, if welding is performed from the outside, the bead on the inside rises,
Alternatively, since much internal machining by sputtering is required, penetration welding from the inside is appropriate.

【0087】(5)アイリス部2やセル部3を容器内に
挿入して遠隔で溶接を行なうため、それぞれを組み立て
るのに開先を段付きにする。また、段付きの開先をある
程度固定するためには、レーザ光によるスポット溶接あ
るいは溶接深さ1.5mm以下での連続した仮止め溶接
を行ない、その後本溶接を行なう。
(5) Since the iris unit 2 and the cell unit 3 are inserted into the container and are remotely welded, the groove is stepped to assemble each unit. Further, in order to fix the stepped groove to some extent, spot welding by laser light or continuous temporary welding at a welding depth of 1.5 mm or less is performed, and then main welding is performed.

【0088】(6)内側から円周方向に溶接を行なうた
め、光学系の回転中心をキャビティの回転中心とほぼ一
致させる。また、アイリス部2とセル部3の直径は大き
く異なるため、それぞれの回転半径に適した集光光学系
を構成する。
(6) Since the welding is performed in the circumferential direction from the inside, the center of rotation of the optical system is made substantially coincident with the center of rotation of the cavity. Further, since the diameters of the iris 2 and the cell 3 are greatly different, a condensing optical system suitable for each turning radius is configured.

【0089】(7)一度集光光学系をキャビティ内にセ
ットした場合、レーザ光をアイリス部2とセル部3の各
溶接用集光光学系に切り替えて伝送する必要がある。こ
のため、どちらかの集光光学系に内蔵された反射ミラー
を遠隔操作で開閉する。
(7) When the focusing optical system is once set in the cavity, it is necessary to switch the laser beam to each of the welding optical systems of the iris 2 and the cell 3 for transmission. For this reason, the reflection mirror built in one of the condensing optical systems is opened and closed by remote control.

【0090】(8)内側から溶接する際には、それぞれ
の構成部品が一体となっていないため、キャビティ本体
を回転させて溶接することはできない。このため、光学
系を回転させて溶接をする。
(8) When welding from the inside, since the respective components are not integrated, the welding cannot be performed by rotating the cavity body. For this reason, welding is performed by rotating the optical system.

【0091】(9)キャビティ内の溶接面は、なるべく
平らで後加工を無くし、溶接ビードに凹凸のない溶接が
必要となるため、比較的浅い溶接を内側から行ない、こ
の溶接後、キャビティの外部に設けられた別の集光光学
系によりキャビティの外側から溶接を行なうことでキャ
ビティの強度を増すようにする。
(9) Since the welding surface in the cavity is as flat as possible and requires no post-processing and welding without unevenness in the welding bead, a relatively shallow welding is performed from the inside, and after this welding, the outside of the cavity is removed. The strength of the cavity is increased by performing welding from the outside of the cavity by another condensing optical system provided in the cavity.

【0092】(10)キャビティの内側は機械加工が施
されているが、若干の回転中心のずれ、あるいはそれぞ
れの直径(内径)が若干異なるため、レーザ光の焦点を
補正する必要がある。このため、接触式倣いを考慮した
光学系の構造とし、また、非接触倣いのためには、CC
Dカメラや高さセンサなどで検出された焦点の高さをフ
ィードバックしてコントロールする。
(10) Although the inside of the cavity is machined, the focal point of the laser beam needs to be corrected because the center of rotation is slightly shifted or the diameter (inner diameter) is slightly different. For this reason, the structure of the optical system is considered in consideration of contact-type scanning, and for non-contact scanning, CC
The height of the focal point detected by a D camera or a height sensor is fed back and controlled.

【0093】(11)また、回転中心で光学系を回転し
ても、回転軸と直角平面は常に直角ではない。すなわ
ち、溶接線がずれる場合がある。これを補正するため
に、CCDカメラなどで開先をモニターして溶接線の位
置ずれを検出し、回転方向と軸方向の2軸を同時に制御
することで溶接線の位置を補正する。
(11) Even when the optical system is rotated about the center of rotation, the plane perpendicular to the rotation axis is not always perpendicular. That is, the welding line may be shifted. In order to correct this, the position of the welding line is corrected by monitoring the groove with a CCD camera or the like, detecting the displacement of the welding line, and simultaneously controlling the two axes in the rotation direction and the axial direction.

【0094】(12)レーザ溶接の溶接ビードは狭いた
め、これを十分に満足するために、溶接線近傍で溶接ビ
ードを何周かスパイラル状に重ねて溶接する。このた
め、内側を溶接する場合、各集光光学系の回転軸に対す
る回転制御機構、及び各集光光学系の前記回転軸に直交
する駆動軸に対する平行方向への位置制御機構の2軸同
時制御機構により制御を行なう。また、キャビティの外
部から溶接する場合には、キャビティ本体を回転制御す
る機構と、外部に設けられた集光光学系をキャビティの
中心軸と平行な方向に直線移動させる位置制御機構によ
り2軸同時制御する。
(12) Since the welding bead of laser welding is narrow, in order to sufficiently satisfy the condition, the welding bead is spirally overlapped several times near the welding line and welded. For this reason, when welding the inside, two-axis simultaneous control of the rotation control mechanism for the rotation axis of each condensing optical system and the position control mechanism for the direction parallel to the drive axis of each condensing optical system in a direction perpendicular to the rotation axis Control is performed by a mechanism. Further, when welding is performed from outside the cavity, two axes are simultaneously controlled by a mechanism for controlling the rotation of the cavity body and a position control mechanism for linearly moving the condensing optical system provided outside in a direction parallel to the center axis of the cavity. Control.

【0095】(13)キャビティの母材が無酸素銅で構
成され、その内側にメッキなどコーティングによりニオ
ブを後加工で形成する場合には、無酸素銅の溶接方法が
必要となる。この場合、レーザ光で無酸素銅を溶接する
ことは難しい。このため、無酸素銅同士の溶接には、開
先に銅とニッケルの合金で形成されるシム材を挿入し、
そのシム材を溶融させて内側から無酸素銅を溶接する。
(13) When the base material of the cavity is made of oxygen-free copper and niobium is formed by post-processing such as plating on the inside of the cavity, a method of welding oxygen-free copper is required. In this case, it is difficult to weld oxygen-free copper with laser light. For this reason, for welding between oxygen-free coppers, insert a shim made of an alloy of copper and nickel into the groove,
The shim is melted and oxygen-free copper is welded from the inside.

【0096】(14)超電導加速器には、以上の方法で
溶接されたキャビティが必要となる。また超電導加速器
は、その他ポート部や銅で構成されているため、以上の
方法が超電導加速器を組み立てに必要な技術となる。
(14) The superconducting accelerator needs a cavity welded by the above method. Further, since the superconducting accelerator is composed of other ports and copper, the above method is a technique necessary for assembling the superconducting accelerator.

【0097】なお、本発明は上記実施の形態のみに限定
されず、要旨を変更しない範囲で適時変形して実施でき
る。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as needed without departing from the scope of the invention.

【0098】[0098]

【発明の効果】本発明によれば、溶接欠陥のない高品質
な超電導キャビティ、その超電導キャビティの製造方
法、及びその超電導キャビティにより構成される超電導
加速器を提供できる。
According to the present invention, a high-quality superconducting cavity having no welding defects, a method for manufacturing the superconducting cavity, and a superconducting accelerator constituted by the superconducting cavity can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態に係る超電導キャビティの
溶接装置の構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a welding device for a superconducting cavity according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態に係る直管の溶接方法を示
す図。
FIG. 2 is a view showing a method for welding a straight pipe according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態に係るアイリス部とセル部
の内側及び外側溶接方法を示す図。
FIG. 3 is a view showing a method for welding the inside and outside of the iris portion and the cell portion according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態に係るアイリス部とセル部
の開先形状を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a groove shape of an iris portion and a cell portion according to the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態に係る溶接用光学系のレイ
アウトと機能を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a layout and functions of a welding optical system according to the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施の形態に係る光学部品の具体的な
機能と構成を示す図。
FIG. 6 is a view showing a specific function and configuration of the optical component according to the embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施の形態に係る溶接線倣い装置の構
成を示すブロック図。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a welding line copying apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施の形態に係るスパイラル溶接法に
よるキャビティ部品の溶接組立てを示す図。
FIG. 8 is a diagram showing welding and assembly of cavity parts by a spiral welding method according to the embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施の形態に係る無酸素銅製キャビテ
ィの溶接法を示す図。
FIG. 9 is a view showing a method of welding the oxygen-free copper cavity according to the embodiment of the present invention.

【図10】従来例に係る高エネルギビーム溶接の状態を
示す図。
FIG. 10 is a diagram showing a state of high energy beam welding according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…キャビティ本体 2…アイリス部 3…セル部 4…光ファイバー 5…容器 6…セル部内側溶接光学系 7…アイリス部内側溶接光学系 8…外側溶接光学系 9…真空ポンプ 10…バルブ 11…不活性ガス吸入バルブ 12…キャビティ内光学系回転駆動部 13…キャビティ内光学系軸駆動部 14…キャビティ本体回転用モータ 15…外側溶接用軸駆動モータ 16…直管 17…溶接治具 18…溶接線 19…アイリス部溶接部 20…セル部溶接部 21…アイリス部内側溶接断面 22…セル部内側溶接断面 23…アイリス部外側溶接断面 24…セル部外側溶接断面 25…I開先 26…いんろう型段付き開先 27…レーザ光出射口 28…コリメータレンズ 29…光路切換えミラー 30…反射ミラー 31…反射ミラー 32…アイリス部溶接用集光レンズ 33…反射ミラー 34…反射ミラー 35…セル部溶接用集光レンズ 36…回転軸 37…光学部品内蔵容器 38…アイリス部溶接線 39…セル部溶接線 40…ファイバー軸 41…ノズル 42…接触ローラ 43…スプリング 44…エアーシリンダー用ガスポケット 45…モータ 46…歯車 47…ガス供給口 48…CCDカメラ 49…検出位置補正距離 50…溶接線画像処理部 51…変動量演算部 52…円周方向用モータドライバ 53…円周方向用モータ 54…軸方向用モータドライバ 55…軸方向用モータ 56…外側スパイラル溶接ビード断面 57…内側スパイラル溶接ビード断面 58…シム材 59…通常の高エネルギビーム溶接断面形状 60…ギャップが大きい場合の目はずれ溶接断面形状 61…溶け落ちによるアンダーカット溶接断面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cavity main body 2 ... Iris part 3 ... Cell part 4 ... Optical fiber 5 ... Container 6 ... Cell part inside welding optical system 7 ... Iris part inside welding optical system 8 ... Outside welding optical system 9 ... Vacuum pump 10 ... Valve 11 ... Not Active gas suction valve 12 ... Cavity optical system rotation drive unit 13 ... Cavity optical system shaft drive unit 14 ... Cavity body rotation motor 15 ... Outside welding shaft drive motor 16 ... Straight pipe 17 ... Welding jig 18 ... Welding line DESCRIPTION OF SYMBOLS 19 ... Iris part welding part 20 ... Cell part welding part 21 ... Iris part inside welding section 22 ... Cell part inside welding section 23 ... Iris part outside welding section 24 ... Cell part outside welding section 25 ... I groove 26 ... Stepped groove 27 Laser emission exit 28 Collimator lens 29 Optical path switching mirror 30 Reflection mirror 31 Reflection mirror 32 Iris part melting Contact condenser lens 33 ... Reflection mirror 34 ... Reflection mirror 35 ... Cell part welding condenser lens 36 ... Rotating axis 37 ... Optical component built-in container 38 ... Iris part welding line 39 ... Cell part welding line 40 ... Fiber shaft 41 ... Nozzle 42 ... Contact roller 43 ... Spring 44 ... Gas pocket for air cylinder 45 ... Motor 46 ... Gear 47 ... Gas supply port 48 ... CCD camera 49 ... Detection position correction distance 50 ... Welding line image processing unit 51 ... Fluctuation amount calculation unit 52 ... Circumferential motor driver 53 ... Circumferential motor 54 ... Axial motor driver 55 ... Axial motor 56 ... Outer spiral weld bead cross section 57 ... Inner spiral weld bead cross section 58 ... Shim material 59 ... Normal height Energy beam welding cross-sectional shape 60: Cross-sectional welding shape when gap is large 61: Burn-out Undercut welding cross section due

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B23K 26/12 B23K 26/12 33/00 33/00 Z (72)発明者 椎原 克典 神奈川県横浜市鶴見区末広町2丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 牧野 吉延 神奈川県横浜市鶴見区末広町2丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 Fターム(参考) 2G085 BA05 CA02 CA12 CA26 EA01 EA02 EA04 4E068 AA02 AA04 BA01 BA03 BE02 BE03 BG01 CA10 CA11 CA14 CC02 CC06 CD04 CD08 CD16 CE01 CE08 CF01 CJ01 DA00 DA06 DA15 DB02 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) B23K 26/12 B23K 26/12 33/00 33/00 Z (72) Inventor Katsunori Shiihara Tsurumi, Yokohama City, Kanagawa Prefecture 2-4, Suehirocho, Ward Toshiba Keihin Works Co., Ltd. (72) Inventor Yoshinobu Makino 2-4, Suehirocho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture F-term in Toshiba Keihin Works Co., Ltd. 2G085 BA05 CA02 CA12 CA26 CA26 EA01 EA02 EA04 4E068 AA02 AA04 BA01 BA03 BE02 BE03 BG01 CA10 CA11 CA14 CC02 CC06 CD04 CD08 CD16 CE01 CE08 CF01 CJ01 DA00 DA06 DA15 DB02

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】レーザ光を利用して溶接する際にキャビテ
ィ全体を容器内にセットし、前記レーザ光の集光用光学
ヘッドを前記キャビティの内側に挿入した状態で前記キ
ャビティ内及び前記容器内の両方の空気を吸引し、その
後不活性ガスの吸入を行ない前記キャビティの外側及び
内側の雰囲気を高純度で同圧の不活性ガス雰囲気にした
状態で前記レーザ光により溶接することを特徴とする超
電導キャビティの製造方法。
1. When welding is performed using laser light, the entire cavity is set in a container, and the optical head for condensing the laser light is inserted into the cavity and the inside of the cavity and the inside of the container are inserted. And suctioning an inert gas, and then welding with the laser beam in a state where the atmosphere inside and outside the cavity is made an inert gas atmosphere of high purity and the same pressure. Manufacturing method of superconducting cavity.
【請求項2】板材を曲げ加工することにより直管を製造
し,前記直管の内側から治具により固定して溶接するこ
とを特徴とする請求項1に記載の超電導キャビティの製
造方法。
2. The method for manufacturing a superconducting cavity according to claim 1, wherein a straight pipe is manufactured by bending a plate material, and fixed by a jig from inside the straight pipe and welded.
【請求項3】前記直管の溶接、及びアイリス部とセル部
の溶接を、内側からのレーザ光による非貫通溶接で行な
い、また外部からもレーザ光により非貫通溶接で行なう
ことを特徴とする請求項2に記載の超電導キャビティの
製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the welding of the straight pipe and the welding of the iris portion and the cell portion are performed by non-penetration welding using laser light from the inside, and also performed by non-penetration welding using laser light from the outside. A method for manufacturing a superconducting cavity according to claim 2.
【請求項4】前記直管の溶接、及びアイリス部とセル部
の溶接を、内側からのレーザ光による貫通溶接で行なう
ことを特徴とする請求項2に記載の超電導キャビティの
製造方法。
4. The method for manufacturing a superconducting cavity according to claim 2, wherein the welding of the straight pipe and the welding of the iris portion and the cell portion are performed by penetration welding using a laser beam from the inside.
【請求項5】前記アイリス部と前記セル部の溶接の開先
は、段付き形状であることを特徴とする請求項3または
4に記載の超電導キャビティの製造方法。
5. The method for manufacturing a superconducting cavity according to claim 3, wherein a groove of welding between the iris portion and the cell portion has a stepped shape.
【請求項6】前記アイリス部と前記セル部の溶接を行な
う際に、レーザ光によるスポット溶接の仮止め、あるい
は溶接深さ1.5mm以下での仮止め溶接を行なった
後、本溶接を行なうことを特徴とする請求項3乃至5の
いずれかに記載の超電導キャビティの製造方法。
6. The welding of the iris portion and the cell portion is performed by temporarily fixing spot welding by a laser beam or by temporarily fixing welding at a welding depth of 1.5 mm or less. A method for manufacturing a superconducting cavity according to any one of claims 3 to 5, wherein:
【請求項7】前記アイリス部と前記セル部を構成するキ
ャビティの溶接組立をレーザ光を用いて行なう際に、レ
ーザ光の光軸が前記アイリス部及び前記セル部の少なく
とも一方の回転中心と同軸をなすとともに、内側から前
記アイリス部と前記セル部の溶接を行なう際に、それぞ
れに必要な集光光学系を用いることを特徴とする請求項
3乃至6のいずれかに記載の超電導キャビティの製造方
法。
7. An optical axis of the laser beam is coaxial with a rotation center of at least one of the iris portion and the cell portion when performing welding assembly of the iris portion and the cavity forming the cell portion using laser light. The superconducting cavity according to any one of claims 3 to 6, wherein when the iris portion and the cell portion are welded from the inside, a condensing optical system necessary for each is used. Method.
【請求項8】前記各集光光学系にレーザ光を導入し溶接
を行なうために、一つ以上の反射ミラーを遠隔操作で開
閉し、他方の前記集光光学系にレーザ光を導入できる機
構を備えたことを特徴とする請求項7に記載の超電導キ
ャビティの製造方法。
8. A mechanism capable of remotely opening and closing one or more reflecting mirrors and introducing laser light to the other condensing optical system in order to introduce laser light to each of said condensing optical systems and perform welding. The method for manufacturing a superconducting cavity according to claim 7, comprising:
【請求項9】前記キャビティを内側から溶接する際に、
前記各集光光学系が光軸を中心にあるいは前記キャビテ
ィの中心軸を中心に回転し、前記キャビティを固定した
状態で溶接が行なうことを特徴とする請求項7または8
に記載の超電導キャビティの製造方法。
9. When welding the cavity from the inside,
9. The method according to claim 7, wherein each of the condensing optical systems rotates about an optical axis or about a central axis of the cavity, and welding is performed with the cavity fixed.
3. The method for manufacturing a superconducting cavity according to claim 1.
【請求項10】前記各集光光学系を回転させて内側から
溶接を行ない、さらに外側から非貫通溶接を行なう場合
に、前記キャビティを回転させて溶接することを特徴と
する請求項9に記載の超電導キャビティの製造方法。
10. The method according to claim 9, wherein the welding is performed by rotating each of the condensing optical systems, and when performing non-penetration welding from outside, the cavity is rotated to perform welding. Of manufacturing a superconducting cavity.
【請求項11】前記各集光光学系は、前記アイリス部及
び前記セル部の少なくとも一方の内径の変動量に応じて
集光点の位置を自動的に調整する手段、または前記変動
量を自動的にフィードバックして高さ制御を行なう手段
を備えたことを特徴とする請求項7乃至10のいずれか
に記載の超電導キャビティの製造方法。
11. Each of the converging optical systems automatically adjusts the position of the converging point in accordance with the amount of change in the inner diameter of at least one of the iris portion and the cell portion, or automatically adjusts the amount of change. The method for manufacturing a superconducting cavity according to any one of claims 7 to 10, further comprising: means for performing height control by feedback in a dynamic manner.
【請求項12】前記各集光光学系は、開先をモニターし
溶接線の位置ずれを検出する検出手段と、この検出手段
で検出された位置ずれを基に前記溶接線の位置を補正す
る補正手段と、を備えたことを特徴とする請求項7乃至
11のいずれかに記載の超電導キャビティの製造方法。
12. Each of the condensing optical systems monitors a groove and detects a displacement of a welding line, and corrects the position of the welding line based on the displacement detected by the detecting means. The method of manufacturing a superconducting cavity according to any one of claims 7 to 11, further comprising: a correcting unit.
【請求項13】内側溶接及び外側溶接において、溶接線
近傍にスパイラルまたは溶接ビードを重ね溶接幅を広く
して行ない、かつ前記各集光光学系及び前記キャビティ
の回転制御と位置制御を行なう機構を備えたことを特徴
とする請求項7乃至12のいずれかに記載の超電導キャ
ビティの製造方法。
13. A mechanism for superposing a spiral or welding bead near the welding line to increase the welding width in the inner welding and the outer welding, and for controlling the rotation and position of each of the condensing optical systems and the cavities. The method for manufacturing a superconducting cavity according to any one of claims 7 to 12, comprising:
【請求項14】外周溶接において、前記キャビティを回
転する手段と、前記キャビティの外部に設けられた集光
光学系を前記キャビティの中心軸と平行に駆動する手段
と、備えたことを特徴とする請求項13に記載の超電導
キャビティの製造方法。
14. An outer peripheral welding device comprising: means for rotating said cavity; and means for driving a converging optical system provided outside said cavity in parallel with a central axis of said cavity. A method for manufacturing a superconducting cavity according to claim 13.
【請求項15】前記キャビティの母材が無酸素銅で構成
される場合に、銅及びニッケルの合金材をシム材として
利用し無酸素銅同士の間に挿入して内側から溶接するこ
とを特徴とする請求項請求項1乃至14のいずれかに記
載の超電導キャビティの製造方法。
15. When the base material of the cavity is made of oxygen-free copper, an alloy material of copper and nickel is used as a shim, inserted between the oxygen-free copper and welded from the inside. The method for manufacturing a superconducting cavity according to any one of claims 1 to 14, wherein
【請求項16】前記無酸素銅同士の溶接で組み立てられ
た前記キャビティの内側にニオブの電極を設置し、メッ
キ処理を行なうことで前記キャビティの内面にニオブの
メッキ層を構成するか、あるいはイオンビームまたは化
学蒸着法により前記キャビティの内面にニオブの蒸着層
を形成することを特徴とする請求項15に記載の超電導
キャビティの製造方法。
16. A niobium electrode is provided inside the cavity assembled by welding the oxygen-free copper, and a plating process is performed to form a niobium plating layer on the inner surface of the cavity, or The method according to claim 15, wherein a niobium deposition layer is formed on an inner surface of the cavity by a beam or a chemical vapor deposition method.
【請求項17】請求項1乃至16のいずれかに記載の製
造方法で製造されたことを特徴とする超電導キャビテ
ィ。
17. A superconducting cavity manufactured by the manufacturing method according to claim 1.
【請求項18】請求項17に記載の超電導キャビティに
より構成されることを特徴とする超電導加速器。
18. A superconducting accelerator comprising the superconducting cavity according to claim 17.
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