JPH09108860A - レーザーマーキング方法及びレーザーマーキング装置 - Google Patents

レーザーマーキング方法及びレーザーマーキング装置

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JPH09108860A
JPH09108860A JP7265971A JP26597195A JPH09108860A JP H09108860 A JPH09108860 A JP H09108860A JP 7265971 A JP7265971 A JP 7265971A JP 26597195 A JP26597195 A JP 26597195A JP H09108860 A JPH09108860 A JP H09108860A
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laser marking
laser beam
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Atsushi Koga
淳 古賀
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    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マーキング作業の効率化を図る。 【解決手段】 物体の表面にレーザー光の焦点を合わせ
て照射し、このレーザ光を走査制御して、物体の表面を
酸化させてバーコード状のマーキング４を施す。また、
前記レーザー光の走査開始点付近の物体の表面をマスク
２で覆ってマーキングする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、物体、例えば核燃
料棒の被覆管の表面にレーザーを用いてバーコード状の
マーキングするためのレーザーマーキング方法及びレー
ザーマーキング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ところで、原子力の利用分野では、燃料
棒等の部材の運搬・保管・利用等の流れを追跡できるよ
うに、部材の識別管理が必要である。
【０００３】例えば、通常のウラン燃料では、燃料棒を
製造したときに被覆管に識別用のラベルを剥離可能に貼
り付け、燃料集合体を組み立てた場合にラベルを剥離し
て管理表に再度張り付けて管理を行うようにしている。
【０００４】しかしながら、ＭＯＸ燃料のようにプルト
ニウムが混合された燃料の場合には、被曝の低減の観点
から、上記方法は採用することができない。なお、ＭＯ
Ｘ燃料の場合には、被覆管に直接マーキングを施し、こ
のマーキングを直接読み取って管理を行う方法等を採用
する必要がある。
【０００５】ここで、被覆管にマーキングを施す方法と
しては、文字パターンを透孔として備える文字パターン
マスクを用いて、文字を被覆管に直接マーキングする方
法が考えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記文
字パターンマスクを用いるマーキング方法では、マーキ
ングする文字に合わせて各種の文字パターンマスクを用
意して交換する必要があり、マーキング作業の効率化を
図ることができず、各種の文字パターンマスクを例えば
エッチングにより製造する場合には製造コストが過大と
なる。
【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、マーキング作業の効率化を図ることができるレーザ
ーマーキング方法及びレーザーマーキング装置を提供す
ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
レーザーマーキング方法は、物体の表面にレーザー光の
焦点を合わせて照射し、このレーザ光を走査制御して、
物体の表面を酸化させてバーコード状のマーキングを施
すことを特徴とする。
【０００９】本発明の請求項２記載のレーザーマーキン
グ方法は、請求項１記載のレーザーマーキング方法にお
いて、前記レーザー光の走査開始点付近の物体の表面を
マスクで覆ってマーキングすることを特徴とする。
【００１０】本発明の請求項３記載のレーザーマーキン
グ方法は、請求項２記載のレーザーマーキング方法にお
いて、前記マスクが所定の厚さを有していることを特徴
とする。
【００１１】本発明の請求項４記載のレーザーマーキン
グ方法は、請求項１〜請求項３記載のいずれかに記載の
レーザーマーキング方法において、前記物体が柱状体で
ある場合において、周方向の少なくとも一部にマーキン
グを施した後、このマーキングに連続して周方向の少な
くとも一部にマーキングを施す。
【００１２】本発明の請求項５記載のレーザーマーキン
グ装置は、物体の表面にレーザー光の焦点を合わせて照
射する照射手段と、前記レーザー光を走査制御する走査
制御手段とを備えることを特徴とするレーザーマーキン
グ装置。
【００１３】本発明の請求項６記載のレーザーマーキン
グ装置は、請求項５記載のレーザーマーキング装置にお
いて、前記レーザー光の走査開始点付近の表面を覆うマ
スクが設けられていることを特徴とする。
【００１４】本発明の請求項７記載のレーザーマーキン
グ装置は、請求項６記載のレーザーマーキング装置にお
いて、前記マスクが所定の厚さを有していることを特徴
とする。
【００１５】本発明の請求項８記載のレーザーマーキン
グ装置は、請求項６又は７記載のレーザーマーキング装
置において、前記マスクが交換自在に設けられているこ
とを特徴とする。
【００１６】本発明の請求項９記載のレーザーマーキン
グ装置は、請求項５〜８のいずれかに記載のレーザーマ
ーキング装置において、前記物体が柱状体である場合に
おいて、周方向の少なくとも一部にマーキングを施した
後、このマーキングに連続して周方向の少なくとも一部
にマーキングを施す駆動手段を設けたことを特徴とす
る。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態であ
るレーザーマーキング方法及びレーザーマーキング装置
について説明する。
【００１８】本発明のレーザーマーキング装置は、物体
（燃料棒の被覆管１）の表面にレーザー光の焦点を合わ
せて照射する照射手段と、前記レーザー光を被覆管の周
方向に走査・停止・折り返し制御する走査制御手段とを
備える。
【００１９】前記被覆管１には、方形状の窓部２ａが形
成されたマスク２がマスクジョイント部３を介して取り
付けられている。このマスク２は、前記レーザー光の走
査開始点、折り返し点付近の被覆管１の表面を、窓部２
ａを形成する額縁部２ｂにより表面を覆うための取り付
けられるものである。上記マスク２は所定の厚さを有し
ており、前記額縁部２ｂの表面が前記被覆管１の表面か
ら突出するようになっている。前記マスク２は、マスク
ジョイント部３から取り外し可能となっており、マーキ
ングの寸法等に応じて交換自在となっている。
【００２０】なお、前記被覆管が柱状体である場合にお
いて、必要とするマーキング幅が大きく一度のレーザー
光の走査によりマーキングがを行うことができない場合
には、周方向の少なくとも一部にマーキングを施した
後、被覆管１又はマスク２を周方向に回転させる駆動手
段を設けてもよい。これにより、一度目のマーキングに
連続して周方向の少なくとも一部に２度目のマーキング
を施すことができる。
【００２１】なお、マスク２の額縁部２ｂにミラーを設
けレーザー光を反射により減衰させるようにしてもよ
い。
【００２２】次に、前記レーザーマーキング装置を用い
たレーザーマーキング方法について説明する。
【００２３】照射手段により物体（被覆管１）の表面に
レーザー光の焦点を合わせて照射し、走査制御手段によ
りレーザ光を走査・停止・折り返し制御して（図３参
照）、物体の表面を酸化させてバーコード状のマーキン
グ４を施す（図２参照）。
【００２４】ここで、図４に示すように、マーキングス
タート時にレーザービームの出力が瞬間に高くなるとい
った現象が起きる（図４中ａ参照）。この結果、マーキ
ング開始点、折り返し点付近の被覆管１の表面にスパイ
クという微細な穴が形成される場合がある。
【００２５】そこで、図１に示すように、マーキング開
始点、折り返し点付近の被覆管１の表面をマスク２の額
縁部２ｂにより覆うようにしてある。これにより、レー
ザービームの出力が瞬間的に高くなったときには、レー
ザー光はマスク２の額縁部２ｂに当たるので、被覆管１
にスパイクが形成されることがない。
【００２６】上記マスク２は所定の厚さを有しており、
額縁部２ｂの表面が前記被覆管１の表面から突出するよ
うになっているので、額縁部２ｂではレーザー光の焦点
があってはいない。したがって、レーザー光によりマス
ク２が溶損することがない。
【００２７】前記マスク２はマスクジョイント部３から
取り外し可能となっており、マーキングの寸法、ワーク
の形状等に応じて交換することができる。
【００２８】前記被覆管が柱状体である場合において、
必要とするマーキング幅が大きく一度のレーザー光の走
査によりマーキングを行うことができない場合には、周
方向の少なくとも一部にマーキングを施した後、駆動手
段により被覆管１又はマスク２を周方向に回転させ、こ
れにより、一度目のマーキングに連続して周方向の少な
くとも一部に２度目のマーキングを施すことができ、幅
広のマーキング又は全周にわたったマーキングを柱状体
の表面に施すことができる。
【００２９】本レーザーマーキング方法によれば、装置
が簡単でマーキング作業性が非常によい。文字パターン
マスクも必要ではなく、消耗品もほとんどなく、ランニ
ングコストも非常に少なくてすむ。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
記載のレーザーマーキング方法によれば、物体の表面に
レーザー光の焦点を合わせて照射し、このレーザ光を走
査制御して、物体の表面を酸化させてバーコード状のマ
ーキングを施すので、装置を簡単とすることができ、マ
ーキング作業性を向上させることができる。
【００３１】本発明の請求項２記載のレーザーマーキン
グ方法によれば、前記レーザー光の走査開始点付近の物
体の表面をマスクで覆ってマーキングするので、スパイ
クという微細な穴の発生を未然に防止することができ
る。
【００３２】本発明の請求項３記載のレーザーマーキン
グ方法によれば、前記マスクが所定の厚さを有している
ので、マスク表面ではレーザー光の焦点が合わずマスク
の溶損を防止することができる。
【００３３】本発明の請求項４記載のレーザーマーキン
グ方法によれば、前記物体が柱状体である場合におい
て、周方向の少なくとも一部にマーキングを施した後、
このマーキングに連続して周方向の少なくとも一部にマ
ーキングを施すので、柱状体の表面に幅広のマーキング
又は全周にわたったマーキングを施すことができる。
【００３４】本発明の請求項５記載のレーザーマーキン
グ装置によれば、物体の表面にレーザー光の焦点を合わ
せて照射する照射手段と、前記レーザー光を走査制御す
る走査制御手段とを備えるので、装置を簡単にすること
ができ、マーキング作業性を向上させることができる。
【００３５】本発明の請求項６記載のレーザーマーキン
グ装置によれば、前記レーザー光の走査開始点付近の表
面を覆うマスクが設けられているので、スパイクという
微細な穴の発生を未然に防止することができる。
【００３６】本発明の請求項７記載のレーザーマーキン
グ装置によれば、前記マスクが所定の厚さを有している
ので、マスク表面ではレーザー光の焦点が合わずマスク
の溶損を防止することができる。
【００３７】本発明の請求項８記載のレーザーマーキン
グ装置によれば、前記マスクが交換自在に設けられてい
るので、マーキングの寸法、ワークの形状等に応じて交
換することができる。
【００３８】本発明の請求項９記載のレーザーマーキン
グ装置によれば、前記物体が柱状体である場合におい
て、周方向の少なくとも一部にマーキングを施した後、
このマーキングに連続して周方向の少なくとも一部にマ
ーキングを施す駆動手段を設けたので、柱状体の表面に
幅広のマーキング、または全周にわたるマーキングを施
すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のレーザーマーキング装置
を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態のレーザーマーキング方法
により施されたバーコード状のマーキングを示す図であ
る。
【図３】本発明の実施の形態のレーザーマーキング方法
を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態のレーザーマーキング装置
におけるレーザー光の出力分布を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 被覆管（物体） ２ マスク ２ａ 窓部 ２ｂ 額縁部 ３ マスクジョイント部 ４ マーキング
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年６月２０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、物体、例えば核燃
料棒の被覆管の表面にレーザーを用いてバーコード状の
マーキングするためのレーザーマーキング方法及びレー
ザーマーキング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ところで、原子力の分野では、燃料棒等
の部材の運搬・保管・利用等の流れを追跡できるよう
に、部材の識別管理が必要である。
【０００３】例えば、通常のウラン燃料では、燃料棒を
製造したときに被覆管に識別用のラベルを剥離可能に貼
り付け、燃料集合体を組み立てた場合にラベルを剥離し
て管理表に再度張り付けて管理を行うようにしている。
【０００４】しかしながら、ＭＯＸ燃料のようにプルト
ニウムが混合された燃料の場合には、被曝の低減の観点
から、上記方法は採用することができない。なお、ＭＯ
Ｘ燃料の場合には、被覆管に直接マーキングを施し、こ
のマーキングを直接読み取って管理を行う方法等を採用
する必要がある。
【０００５】ここで、被覆管にマーキングを施す方法と
しては、文字パターンを透孔として備える文字パターン
マスクを用いて、文字を被覆管に直接マーキングする方
法が考えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記文
字パターンマスクを用いるマーキング方法では、マーキ
ングする文字に合わせて各種の文字パターンマスクを用
意して交換する必要があり、マーキング作業の効率化を
図ることができず、各種の文字パターンマスクを例えば
エッチングにより製造する場合には製造コストが過大と
なる。
【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、マーキング作業の効率化を図ることができるレーザ
ーマーキング方法及びレーザーマーキング装置を提供す
ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
レーザーマーキング方法は、物体の表面にレーザー光の
焦点を合わせて照射し、このレーザ光を走査制御して、
物体の表面を酸化させてバーコード状のマーキングを施
すレーザーマーキング方法であって、レーザー光の走査
開始点付近の物体の表面をマスクで覆ってマーキングす
ることを特徴とする。
【０００９】 本発明の請求項２記載のレーザーマーキン
グ方法は、請求項１記載のレーザーマーキング方法にお
いて、前記マスクが所定の厚さを有していることを特徴
とする。
【００１０】 本発明の請求項３記載のレーザーマーキン
グ方法は、請求項１又は請求項２記載のいずれかに記載
のレーザーマーキング方法において、前記物体が柱状体
である場合において、周方向の少なくとも一部にマーキ
ングを施した後、このマーキングに連続して周方向の少
なくとも一部にマーキングを施すことを特徴とする。
【００１１】 本発明の請求項４記載のレーザーマーキン
グ装置は、物体の表面にレーザー光の焦点を合わせて照
射する照射手段と、前記レーザー光を走査制御する走査
制御手段とを備えたレーザーマーキング装置であって、
レーザー光の走査開始点付近の表面を覆うマスクが設け
られていることを特徴とする。
【００１２】 本発明の請求項５記載のレーザーマーキン
グ装置は、請求項４記載のレーザーマーキング装置にお
いて、マスクが所定の厚さを有していることを特徴とす
る。
【００１３】 本発明の請求項６記載のレーザーマーキン
グ装置は、請求項４又は５記載のレーザーマーキング装
置において、マスクが交換自在に設けられていることを
特徴とする。
【００１４】 本発明の請求項７記載のレーザーマーキン
グ装置は、請求項４〜６のいずれかに記載のレーザーマ
ーキング装置において、物体が柱状体である場合におい
て、周方向の少なくとも一部にマーキングを施した後、
このマーキングに連続して周方向の少なくとも一部にマ
ーキングを施す駆動手段を設けたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態であ
るレーザーマーキング方法及びレーザーマーキング装置
について説明する。
【００１６】 本発明のレーザーマーキング装置は、物体
（燃料棒の被覆管１）の表面にレーザー光の焦点を合わ
せて照射する照射手段と、前記レーザー光を被覆管の周
方向に走査・停止・折り返し制御する走査制御手段とを
備える。
【００１７】 前記被覆管１には、方形状の窓部２ａが形
成されたマスク２がマスクジョイント部３を介して取り
付けられている。このマスク２は、前記レーザー光の走
査開始点、折り返し点付近の被覆管１の表面を、窓部２
ａを形成する額縁部２ｂにより表面を覆うために取り付
けられるものである。上記マスク２は所定の厚さを有し
ており、前記額縁部２ｂの表面が前記被覆管１の表面か
ら突出するようになっている。前記マスク２は、マスク
ジョイント部３から取り外し可能となっており、マーキ
ングの寸法等に応じて交換自在となっている。
【００１８】 なお、前記被覆管が柱状体である場合にお
いて、必要とするマーキング幅が大きく一度のレーザー
光の走査によりマーキングを行うことができない場合に
は、周方向の少なくとも一部にマーキングを施した後、
被覆管１又はマスク２を周方向に回転させる駆動手段を
設けてもよい。これにより、一度目のマーキングに連続
して周方向の少なくとも一部に２度目のマーキングを施
すことができる。
【００１９】 なお、マスク２の額縁部２ｂにミラーを設
けレーザー光を反射により減衰させるようにしてもよ
い。
【００２０】 次に、前記レーザーマーキング装置を用い
たレーザーマーキング方法について説明する。
【００２１】 照射手段により物体（被覆管１）の表面に
レーザー光の焦点を合わせて照射し、走査制御手段によ
りレーザ光を走査・停止・折り返し制御して（図３参
照）、物体の表面を酸化させてバーコード状のマーキン
グ４を施す（図２参照）。
【００２２】 ここで、図４に示すように、マーキングス
タート時にレーザービームの出力が瞬間に高くなるとい
った現象が起きる（図４中ａ参照）。この結果、マーキ
ング開始点、折り返し点付近の被覆管１の表面にスパイ
クという微細な穴が形成される場合がある。
【００２３】 そこで、図１に示すように、マーキング開
始点、折り返し点付近の被覆管１の表面をマスク２の額
縁部２ｂにより覆うようにしてある。これにより、レー
ザービームの出力が瞬間的に高くなったときには、レー
ザー光はマスク２の額縁部２ｂに当たるので、被覆管１
にスパイクが形成されることがない。
【００２４】 上記マスク２は所定の厚さを有しており、
額縁部２ｂの表面が前記被覆管１の表面から突出するよ
うになっているので、額縁部２ｂではレーザー光の焦点
があってはいない。したがって、レーザー光によりマス
ク２が溶損することがない。
【００２５】 前記マスク２はマスクジョイント部３から
取り外し可能となっており、マーキングの寸法、ワーク
の形状等に応じて交換することができる。
【００２６】 前記被覆管が柱状体である場合において、
必要とするマーキング幅が大きく一度のレーザー光の走
査によりマーキングを行うことができない場合には、周
方向の少なくとも一部にマーキングを施した後、駆動手
段により被覆管１又はマスク２を周方向に回転させ、こ
れにより、一度目のマーキングに連続して周方向の少な
くとも一部に２度目のマーキングを施すことができ、幅
広のマーキング又は全周にわたったマーキングを柱状体
の表面に施すことができる。
【００２７】 本レーザーマーキング方法によれば、装置
が簡単でマーキング作業性が非常によい。文字パターン
マスクも必要ではなく、消耗品もほとんどなく、ランニ
ングコストも非常に少なくてすむ。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
記載のレーザーマーキング方法によれば、物体の表面に
レーザー光の焦点を合わせて照射し、このレーザ光を走
査制御して、物体の表面を酸化させてバーコード状のマ
ーキングを施すものであって、レーザー光の走査開始点
付近の物体の表面をマスクで覆ってマーキングするよう
にしたから、装置を簡単とすることができ、マーキング
作業性を向上させることができる上に、スパイクという
微細な穴の発生を未然に防止することができる。
【００２９】 本発明の請求項２記載のレーザーマーキン
グ方法によれば、マスクが所定の厚さを有しているの
で、マスク表面ではレーザー光の焦点が合わずマスクの
溶損を防止することができる。
【００３０】 本発明の請求項３記載のレーザーマーキン
グ方法によれば、物体が柱状体である場合において、周
方向の少なくとも一部にマーキングを施した後、このマ
ーキングに連続して周方向の少なくとも一部にマーキン
グを施すので、柱状体の表面に幅広のマーキング又は全
周にわたったマーキングを施すことができる。
【００３１】 本発明の請求項４記載のレーザーマーキン
グ装置によれば、物体の表面にレーザー光の焦点を合わ
せて照射する照射手段と、レーザー光を走査制御する走
査制御手段と、レーザー光の走査開始点付近の表面を覆
うマスクが設けられているので、装置を簡単にすること
ができ、マーキング作業性を向上させることができる上
に、スパイクという微細な穴の発生を未然に防止するこ
とができる。
【００３２】 本発明の請求項５記載のレーザーマーキン
グ装置によれば、マスクが所定の厚さを有しているの
で、マスク表面ではレーザー光の焦点が合わずマスクの
溶損を防止することができる。
【００３３】 本発明の請求項６記載のレーザーマーキン
グ装置によれば、マスクが交換自在に設けられているの
で、マーキングの寸法、ワークの形状等に応じて交換す
ることができる。
【００３４】 本発明の請求項７記載のレーザーマーキン
グ装置によれば、物体が柱状体である場合において、周
方向の少なくとも一部にマーキングを施した後、このマ
ーキングに連続して周方向の少なくとも一部にマーキン
グを施す駆動手段を設けたので、柱状体の表面に幅広の
マーキング、または全周にわたるマーキングを施すこと
ができる。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 物体の表面にレーザー光の焦点を合わせ
    て照射し、このレーザ光を走査制御して、物体の表面を
    酸化させてバーコード状のマーキングを施すことを特徴
    とするレーザーマーキング方法。
  2. 【請求項２】 前記レーザー光の走査開始点付近の物体
    の表面をマスクで覆ってマーキングすることを特徴とす
    る請求項１記載のレーザーマーキング方法。
  3. 【請求項３】 前記マスクが所定の厚さを有しているこ
    とを特徴とする請求項２記載のレーザーマーキング方
    法。
  4. 【請求項４】 前記物体が柱状体である場合において、
    周方向の少なくとも一部にマーキングを施した後、この
    マーキングに連続して周方向の少なくとも一部にマーキ
    ングを施す請求項１〜請求項３記載のいずれかに記載の
    レーザーマーキング方法。
  5. 【請求項５】 物体の表面にレーザー光の焦点を合わせ
    て照射する照射手段と、前記レーザー光を走査制御する
    走査制御手段とを備えることを特徴とするレーザーマー
    キング装置。
  6. 【請求項６】 前記レーザー光の走査開始点付近の表面
    を覆うマスクが設けられていることを特徴とする請求項
    ５記載のレーザーマーキング装置。
  7. 【請求項７】 前記マスクが所定の厚さを有しているこ
    とを特徴とする請求項６記載のレーザーマーキング装
    置。
  8. 【請求項８】 前記マスクが交換自在に設けられている
    ことを特徴とする請求項６又は７記載のレーザーマーキ
    ング装置。
  9. 【請求項９】 前記物体が柱状体である場合において、
    周方向の少なくとも一部にマーキングを施した後、この
    マーキングに連続して周方向の少なくとも一部にマーキ
    ングを施す駆動手段を設けたことを特徴とする請求項５
    〜８のいずれかに記載のレーザーマーキング装置。
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