(57)【要約】  本発明は、部品の一方または最終組立物の寸法を正確に守らなくてはならない2つの部品10,11を組み立てる方法に関し、その方法は、寸法を最高の精度で守らなくてはならない部品に、組み立てプロセスが応力を加えるスペースを画定する閉じた外形を形成する区域の深さpbrよりも大きな深さpを有する溝13を事前加工することにあり、それは、いくらかの弾性をもたらすために前記寸法と前記区域の間に位置する。
2005511311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の部品または最終組立物の寸法を、精確に遵守しなければならない2つの部品(10,11)を、ロウ付けまたはハンダ付けによって組み立てる方法であって、最高レベルの精度で遵守しなければならない寸法の部品に、組み立てによって拘束が生じるスペースを画定する閉じた外形を構成する区域の深さpbrよりも大きい深さpの溝(13)であって、いくらかの弾性をもたらすことができるように、これらの寸法と前記区域との間に位置する溝を、事前に加工することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記区域がロウ付け区域であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項３】
2つの部品(10,11)の間に可鍛性リング(12)を挿入することを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項４】
一方が、ロウ付け区域の同一側に、精確に遵守しなければならない寸法とともに、この区域の寸法に照らして無視することのできない寸法の少なくとも1つの凹所を有する、2つの部品に適用されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項５】
膨張率が異なる2つの部品(10,11)に適用されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項６】
溝(13)が、中央に位置する組立物の1つの部品に作られることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項７】
溝(13)が、周辺に位置する組立物の1つの部品に作られることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項８】
溝(13)がロウ付け区域の深さpbrの2倍と3倍の間の深さpを有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項９】
リングが、まず部品の一方にロウ付けまたはハンダ付けされ、次いで遵守するべき寸法の少なくとも1つに合わせて修正され、次いで他方部品にロウ付けまたはハンダ付けされることを特徴とする請求項3に記載の方法。
【請求項１０】
溝の変数が、主なロウ付けの各段階:
i-深さpが、ロウ付けする区域の深さpbrよりも大きく、妥当に見える位置および溝の深さを判定評価する;
ii-2つの部品のそれぞれについて、特に、材料の膨張率の差を考慮に入れて、ロウ付け温度に達するまでの温度上昇の影響をモデリングする;
iii-一連の所定点の寸法を読み取るために、度量衡装置で制御するが、それらの座標は、基準で与えられる;
iv-最小二乗法によって、穴の実際の位置を探り、新たな中心、従って新たな基準を画定する(本発明は、穴は正しいが、その実際の中心はずれているかもしれないと想定する);
v-新たな基準で最初の印の座標を表す時、第1の印と第2の印のずれを考慮に入れる;それらは部品を中心に置くことを可能にする基準となる;
を再生することによって、機械コードによる歪曲シミュレーションを使用して画定されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項１１】
全てのロウ付けを同時に加熱炉で実行することを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の方法。
【請求項１２】
請求項1に記載の方法に従って、2つずつに接合された2つの部品の連続を組み立てる方法であって、溶加材が、組み立てる各対の部品それぞれに接触して置かれ、そのユニットが、正しい位置に保持され、加熱炉内に配置され、それによって溶加材が1回の運転で融解され、それによって様々なロウ付けが行われることを特徴とする方法。
【請求項１３】
それらの各端部それぞれで、それらを取り囲む部品に連結される、いくつかの部品からそれ自体が成る中央要素を備える、1組の部品を組み立てる方法であって、端部分と中央部分のロウ付けしか請求項1に記載の方法によって実行されないことを特徴とする方法。
【請求項１４】
LINAC RFQ型加速装置を生産するための請求項1に記載の方法の使用。
【請求項１５】
LINAC RFQ型加速装置が羽根構造であることを特徴とする請求項12に記載の方法の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精密寸法の2つの部品の、例えばロウ付けまたはハンダ付けによる組み立て方法と、その、LINAC RFQ加速装置のロウ付けへの適用とに関する。本発明の分野は精密機械工学分野である。
【背景技術】
【０００２】
ロウ付けに必要な加熱は、冷却後、これらの部品の寸法に望ましくない変化を生じさせる。本発明は、これらの部品の一方、または最終組立物の寸法の精度低下に関係する2つのタイプの障害の影響を制限することを提起する。
【０００３】
一方では、ロウ付けするこれらの部品が同一材料のものであろうと、異なった材料のものであろうと、第1のタイプの障害が確定される。
【０００４】
例えば、ロウ付けまたはハンダ付けの熱サイクル中の熱の波及によって、温度勾配が生じ、これが拘束や歪曲を引き起こして、材料が可塑性である場合、修復不可能となり、調整が困難となる。この現象は、ロウ付け区域付近または最終目的物の適正動作のため許容誤差が厳しくなっている区域の付近で起こる場合に特に重大である。従って、凹所または穴による薄い部分の区域は、その形状によって望ましくない熱勾配が増大する可能性がある。
【０００５】
他の例として、高温度によって引き起こされる材料の内部拘束の開放がある。
【０００６】
これら2つの現象の結果が不均一な微細歪曲となる可能性があり、これが実質的に部品の何がしかの寸法を変化させる。
【０００７】
他方、異なった膨張率を有する異なった材料から成る2つの部品のロウ付けまたはハンダ付け中に、第2のタイプの障害が確定される。組み合わされ、従って一体にされた部品は、ロウ付け後の冷却中、それらの初期位置に戻ろうとする。また、部品は互いに引っ張り合い、従って一連の拘束を起こし、これが部品を相互に歪曲させる。
【０００８】
ここでは、ロウ付け区域またはハンダ付け区域が、不連続な形であっても閉鎖された曲線を形成する場合のみを検討する。このような曲線は内部区域および外部区域を画定する。
【０００９】
そうした場合に限定しなければ、部品の一方が、例えば図1および図2で示す通りに、ロウ付け区域の(内部区域または外部区域の)同一側に、遵守しなければならない寸法とともに、相当に大きな寸法の凹所または穴を有する場合を検討する時、本発明の利点はより明らかである。図1が表す部品は、ロウ付け区域6の内側に、いくつかの寸法、例えば、精確に遵守するべきaおよびbと、このロウ付け区域6の寸法と類似の寸法を有する三角形の凹所7とを備える。図2が表す部品は、ロウ付け区域6の外側に、精確に遵守するべき寸法cおよびdと、このロウ付け区域6の寸法と比較できるほどの寸法を有する穴8とを備える。このような場合、上述の第1のタイプの障害は微細な歪曲を引き起こし、それによって機械加工後に得た精密寸法a,b,cおよびdを維持することができなくなる。
【００１０】
ロウ付けする2つの金属が同じ性質ではなく温度によって異なった反応を示す時、この歪曲は、上述の第2のタイプの障害によっても生じる可能性がある。
【００１１】
この2つのタイプの障害が重なった時、歪曲は最大になる。少なくとも第2のタイプの強い障害の極端な場合には、微細な歪曲が組立物内の破損に至る可能性もある。
【００１２】
一般的なロウ付けの技法については、この記述の最後に[1]と記した文書で浮き彫りにしているが、寸法を精確に遵守することはこの文書では扱っていない。
【００１３】
ロウ付けするユニットの反応を正確に計画することの困難さは、関係する多数の変数:膨張率、弾性領域および塑性領域の材料の機械的特性であって、温度に応じてさらに変化する特性、機械加工後に得る寸法、ロウ付けする部品同士の間隔等に起因する。選択した解決法が、いくつかのロウ付け段階を利用する場合、当然のことながら、変数のこの数は倍増する。
【００１４】
材料が異なった膨張率を有する時、このようにして得た組立物の剛性に関する問題は2つのタイプの技法に委ねられる。
【００１５】
第1のグループは組み立てる部品同士の間に配置される中間層の弾性に基づく。従って、[2]と記した文書は、炭素で作られた部品を金属熱放散器でロウ付けする方法を記述する。膨張の差異は、それが約10の比率を有するので顕著である。
【００１６】
[3]と記した文書は、いくつかの材料の超可塑性を用いることによって、ロウ付けする2つの部品の間で塑性化するリングを挿入する方法を記述する。このような技法の典型例として、ステンレススチールのフランジの内側直径に、銅リングをロウ付けし、そのユニットをロウ付けする銅の部品にロウ付けするものがある。このリングはロウ付けする部品と同じ膨張率を有するが、第1ロウ付け段階で、確定的な部品まで拡張しない局部的塑性区域を作り出すことが可能である。
【００１７】
他の解決法は、ロウ付けする2つの部品の間に、中間膨張率を有する材料から成る1つまたはいくつかの層を挿入ことにある。
【００１８】
第2のグループは、[4]と記した文書に記述する通り、ロウ付けする2つの部品の間に、不連続な弾性構造を加えることに基づく。
【００１９】
組み立てる部品の少なくとも一方よりも軟性度の高い材料から構成される可塑性リングも、同様に、これらの2つの部品の間に挿入することができる。[5]と記した文書では、一方の部品に欠刻を、他方の部品に凹凸を作ることによって、このようなリングの可塑性を増大している。歪曲可能なリングを挿入することによって、ロウ付けでもたらされる位置合わせ誤差を大幅に縮小することが可能になるが、どのような状況においても、上述の改善がある場合でも、各部品それぞれの精確な機械加工を大幅に損なうことのない精確な組み立てを得ることが可能になることはない。
【００２０】
これらの文書は、ロウ付け中に正確な寸法を保つことを目的としているのではない。特に、これらは、第1のタイプの障害に関して、何ら教示を提供するものではない。つまり、部品の一方が、ロウ付け区域の同一側に、精確に遵守しなくてはならない寸法とともに、この区域の寸法に照らして無視することのできない凹所を有する場合である。図1および図2について述べると、これらの方法は微細な歪曲をもたらし、そのために機械加工後に得た寸法a,b,cおよびdを精確に維持することができなくなる。
【００２１】
従って、これらの寸法を精確に守るためには再加工が必要であり、それには費用が掛かり、時に実行することが難しくまたは不可能である。
【００２２】
この適用の一例として、引き合いに出すことができるのは、LINAC RFQ(「4極ラジオ周波数」)型のイオン化粒子の線形加速装置、より詳しくは、4極の部品が羽根構造を有し、可変直径の導電ロッドを使用する、低電力モデル用には作られていないことを特徴とするモデルである。この型のLINAC RFQは、銅製の、概ね筒形状の中央ケーシングを有する。より正確には、その全体形状は円錐体であり、その外側表面はほぼ円柱であり、その内側表面は4極の突起を有し、これらが中心に向かって放射状に延びるが中心には届かない。この空いた中央軸によって粒子の旋回が可能になり、従って粒子は4極に沿って流れる。このケーシングは、各端部それぞれで、ケーシングを囲むステンレススチールの取り付けフランジにロウ付けされる。
【００２３】
この対称軸の位置決めは、上流および下流の両方で固定されるデバイスに対して最高レベルの精度で行われる。しかし、さらに重要なのは、ロウ付けによって圧壊拘束を引き起こさないようにすることであるが、それが起これば相互に向かい合う極の端部同士の間隔を変えることになり、これらの間隔は加速装置の動作に決定的であり、ユニットの複雑な形状のために再加工が不可能になる場合はことさらに決定的になるからである。
【００２４】
他の既存の羽根構造のRFQは、際立って高い精度を受け入れ、あるいは自らの熱特性を有する銅ベース合金であるグリッド銅のフランジを使用する。このようなRFQの製作については、文書[6]で述べる。この文書そのものでは、ジョイントの厚みについては触れていない。しかし、図2は取り付けフランジが、0.5"(すなわち12.5mm)の厚みを有することを示し、これは当業者にとっては、低度の締め付けトルク、従って金属ジョイントの使用を意味する。確かに、高度の締め付け力があると、それは、その接触点と密閉の接触点との間で高トルクの原因になり、これがフランジの修復不可能な歪曲を引き起こす。
【００２５】
従って、不便なのは低度の締め付けトルクによる密閉、つまりVitronなどのポリマー製のものを使用しなければならないということであり、これではチャンバ内で高度の真空を作り出すことが可能とならない。本発明は、より優良と考えられ、超高真空にとって不可欠であるとさえ考えられる金属ジョイントを使用することを可能にする。
【００２６】
ここでは、金属ジョイントの使用を可能にする、羽根構造のRFQおよびステンレススチールのフランジの他の実施形態は認識していない。
【特許文献１】US 5,855,313  [2]
【特許文献２】US 5,289,965  [3]
【特許文献３】US 2,707,540  [4]
【特許文献４】US 5,501,390  [5]
【非特許文献１】"Constructions soudees, brasage" [Soldered, Brazed Structures]  by Leon Noel (Engineering Techniques, marked B 5195) [1]
【非特許文献２】"CW RFQ Fabrication and Engineering" by D.Schrage, L. Young and al. (Los Alamos National Laboratory, conference LINAC 1998)  [6]
【非特許文献３】"Proton Linear Accelerators, A Theoretical and Historical Introduction" (Los Alamos, LA-11601-MS, July 1989)  [7]
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
本発明の目的は、既知技術の文書の不便さを克服して、一方の部品が、ロウ付け区域の同一側に、精確に遵守しなければならない寸法とともに、この区域の寸法に照らして無視できない寸法の凹所を有する場合に、2つの部品をロウ付けによって組み立てた後、精密な寸法を得ることを可能にすることであり、これは、これらの部品が、異なった材料のものであっても、これらの部品の精確な機械加工を大幅に損なうことのない精確な組み立てを得るためである。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明は、部品の一方の寸法または最終組立物の寸法を、精確に遵守しなければならない2つの部品を、ロウ付けまたはハンダ付けによって組み立てる方法であって、最高レベルの精度で寸法を遵守しなければならない部品に、事前に、例えばロウ付け区域などの、組み立てによって拘束が生じるスペースを画定する閉じた外形を構成する1つの区域の深さpbrよりも大きな深さpの溝であって、いくらかの弾性をもたらすために、これらの寸法と前記区域の間に位置する溝を加工することを特徴とする方法を提起するものである。
【００２９】
上述の微細な歪曲が、第1または第2のタイプのものであれば、本発明は無条件に適用されるが、これら2つのタイプが重なる時、とりわけ推奨される。
【００３０】
好ましくは、2つの部品の間に可鍛性のリングを挿入する。
【００３１】
本発明は多数の利点を有する。第1に、本発明は、ロウ付けまたはハンダ付け作業、またその結果生じる拘束が、遵守すべき寸法の精度の喪失を引き起こすことを回避することを可能にする。また本発明は、組み立てる2つの部品の相対的な位置決めで、高レベルの精度を保証することも可能にするが、このことは、これらの部品が同一の対称軸を共有する時、一般的に有利である。部品の一方が遵守すべき精密寸法を有する穴を有する場合、本発明は、この寸法がロウ付け作業中に損なわれないことを可能にする。本発明は、異なった部品が異なった材料で作られていても、このような精密組立物を可能にする。
【００３２】
再加工のために、手の届かない区域で、道具を用いて精密寸法を得なくてはならない時、本発明の適用が不可欠であることが判明する。標準的な事例では、加工用具による再加工、従って組み立てが不要となり、これによって完成部品のコストが削減される。
【００３３】
ロウ付け区域と、寸法を遵守しなければならない要素との間の可鍛性のリングに加えて、部品の一方に加工溝を作ることによって、本発明による方法は、従来技術と比較して、精密度の向上した組立物を得ることを可能にする。本発明は、リングによってもたらされる塑性歪曲に対して相乗作用する自動センタリング効果を生み出す。
【００３４】
この加工溝の位置および深さpは、最良の結果を得るために最適化しなければならない。この溝の位置は、さほど決定的なわけではない。溝の位置は、まず何よりも、ロウ付けと区域の間になければならず、一般にくり抜かれ、その寸法は精確に維持されることが望まれる。また溝は、それがもたらす弾性が効果的であるように、ロウ付けする区域に充分接近していなければならないが、部品の機械的側面を保証できるように、この区域から充分に離れていなければならない。当業者は、これらの条件を満たす位置を容易に見出すであろう。
【００３５】
深さpは最適化することがより難しい。それは、ロウ付け区域の深さpbrに応じて決まり、深さが増すほど増大する。この深さはpbrよりも大きなものでなければならず、ロウ付け区域の深さpbrの2倍と3倍の間であることが好ましい。
【００３６】
この設定は、この溝のパラメータを最適化する必要がある場合、簡単な低コストの部品では試行によって行う。複雑な高コストの部品であるとともに、高レベルの精度、例えば、およそ数百分の1ミリメートルの精度、または加工精度よりも高い精度を得たい時、機械CADコード(例えばCastemまたはAnsys)を使用して実行されるが、これは以下の段階に従って繰り返し使用される。
1.深さpが、ロウ付けする区域の深さpbrよりも大きく、妥当に見える位置および溝の深さの推測評価を行う。
2.2つの部品のそれぞれについて、特に、材料の膨張率の差を考慮に入れて、ロウ付け温度に到達するまでの温度上昇の影響をモデリングする。
3.計算が、高温に達すると、接触するべき2つの部品のセルを、連続した形で再構成できるように、部品が接触し合うと、手作業によるセル接着の段階を挿入する。
4.温度の下降をモデリングする。
5.引き起こされた拘束の値を確認するが、これは、受容可能なものでなければならず、そうでない場合は溝の深さ(あるいはその位置)を訂正し、さらに上記の段階を繰り返す。
【００３７】
このように溝が画定されると、ロウ付けそのものを実行する。
【００３８】
好ましくは、いくつかのロウ付けを行う時、または部品の形状が複雑な時、溶加材が、ロウ付け中は液体であるので、これを、ロウ付けする表面同士の間を流れるように配することによって、全てのロウ付けを同時に実行する。溶加材は、ロウ付けする2つの表面の間に挿入する数マイクロメートルの厚みの葉の形態、または、一方の部品に事前に加工された「ロウ付け溝」と呼ばれる浅い溝の内部に配置されるワイヤの形態である。次いで、そのユニットが、加熱炉内部に配置され、それによって溶加材が1回の運転で融解され、それによって様々なロウ付けが行われる。
【００３９】
加熱炉でできたこのようなロウ付けは、およそ数百分の1ミリメートルの精密組立物を得るために一般に必要である。しかし、最高レベルの精度を得るためには、LINAC RFQの詳細な実施形態に表す通り、2段階のプロセスで使用することになる。
【００４０】
ロウ付けそのものに続いて、その結果生まれた組立物を度量衡装置に置いて、その寸法を読み取り、数学的方法、例えば最小二乗法を用いて、穴の実際の中心を画定する。この中心は、事前に付けられた印と照合して画定されるが、それらの印そのものも、充分な精度をもって画定されなければならない。
【００４１】
本発明の方法を有利に使用して、LINAC RFQ加速装置を実施することができる。このLINACが、羽根構造のタイプである場合、特に有利である。この場合、加速装置のケーシングは4つの極の部品から成るユニットであり、一般に、概ね円柱形である4つのセクタから形成され、各セクタそれぞれが、4つの極のうちの1つを支持している。最高レベルの精度が、以下に述べる実施方法によって得られるが、それによって、本発明の効果が最大限になり、最適な実現化が成立する。第1段階では、ハンダ付けまたはロウ付けによって、弾性リングを、対応するフランジに、端部で組み立てる。第2段階では、度量衡装置を使用して、一組の所定点の寸法を読み取り、計算によって砲身軸の実際の位置を探る。第3段階では、この位置を使用して、4つの極の部品を中央に配し、次いで最後の段階では、溶接ビードの融解がなされる。このような技法によって可能になる精度は、各部品の加工精度、またその取り付けで許容される隙間の加工精度の結果として生まれる精度より高い。
【００４２】
溝の特徴が画定されると、以下の段階が実行される。
1.図面で画定される基準を画定する;
2.この基準に従って、異なった部品にそれらの溝を加工し、高精度の物理的印(スラグ)を配置し、次いでロウ付けする;
3.一連の所定点の寸法を読み取るために、度量衡装置で制御を行うが、それらの座標は、基準で与えられる。
4.最小二乗法によって穴の実際の位置を探り、新しい中心、従って新しい基準を画定する(本発明は、穴は正しいが、その実際の中心はずれているかもしれないと想定する)。
5.新たな基準で最初の印の座標を表す時は、第1の印と第2の印のずれを考慮に入れる;それらは、部品を中心に置くことを可能にする基準となる。
【００４３】
部品は、このように第2の基準と照合して中心に置かれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
本発明の方法は、例えばロウ付けまたはハンダ付けによって、精密寸法を有する2つの部品、例えば対称軸を有し、異なった材料から作られた2つの部品を組み立てる方法である。
【００４５】
図3で示す通り、本発明の方法は:
-第1部品すなわちこの場合、凹所14を備えた対称軸を有する部品10と、第2部品すなわちフランジ11との間に、可鍛性リング12を場合によって挿入し、
-組み立て前に、2つの部品の一方に目盛付溝13を加工するが、この溝の深さpは、ロウ付け区域の深さpbrによって決まり、それよりも大きく、好ましくはpの2倍と3倍の間である。
【００４６】
要求される精度が充分に低く、機械CADコードによるモデリングが必要ない場合、このような生産では、これらの2つの部品10と11の膨張率の厳密な差を知ることを省くことが可能である。
【００４７】
大きな許容誤差を目指す時、あらゆる定量分析と精密加工を省いて、本発明の方法を用いて、ロウ付けする表面の精密加工を大幅に損なわない精密な組み立てを得ることができる。
【００４８】
反対に厳密な許容誤差を目指す時、おそらくは試験を重ねて、しかし好ましくは上記のモデリングを使用して、変数を最適化することができる。
【００４９】
そのような手順では、特に計算コードの使用を想定する。材料の特徴を考慮に入れて、この計算が高温度に達すると、この使用では、部品同士が接触する時、手作業のセル接着の段階を挿入することになる。
【００５０】
所望の目的を満たす利点の他に、このような弾性溝13を加工することは、ロウ付けの熱サイクル中、その綿密作業中に材料内で生じる拘束の開放を最小限に抑えるという利点を有する。
【００５１】
本発明の方法の有利な応用は、[7]と記した文書に記述されるような、RFQタイプの線形加速装置に関係する。
【００５２】
そのような加速装置は、筒状部品、すなわち加速装置ケーシングであって、その外部断面が八角形であり、その内側に、中心に向かって放射状に延びるがそこには届かない4極の突起を備えるケーシングを備える。これらの極には、中心に面した表面に、起伏が付き、これらの起伏は、縦方向の外形上で、同一面上の2つの極で対称形に広がり、1つの極とそのすぐ次の極の間の半周期分オフセットされる。このケーシングは、両端部で、ケーシングを上流および下流に位置するデバイスに連結させる2つの円形フランジに、ロウ付けされる。このロウ付けの後、対称軸の位置合わせが、両端部に位置したこれらのデバイスに関して、最高レベルの精度で行われることになる。しかし、より重要なのは、ケーシングの中心部の穴の直径を変えることになる圧壊拘束を、ロウ付けによって引き起こさないようにすることであり、それは、そのようになると、内側に向かった極の端部同士の相対的な位置が変わってしまうからである。さらに、この位置は、加速装置の動作にとって決定的である。このケーシングの形状のために、ロウ付け作業後の、あらゆる仕上げ加工または修正加工が不可能になる。
【００５３】
良好な真空気密性を確保するために、2つの可動部品の間に、金属ジョイントを配置することが構想される。この選択は、ステンレススチールのフランジの使用につながる。銅は、このタイプのジョイントの必要な締め付け力を支持するのに充分なほど堅固ではない。他の場合と同様、構造体は銅製であり、フランジの加速装置ケーシングへのロウ付けには、2つの異なった材料を使用する。
【００５４】
本発明の方法は、そのような加速装置の生産に有利に使用することができ、その加速装置の一方端を図4に図解するが、特に、管21は冷却用流体の循環を可能にし、軸22はビーム粒子軸であるとともに対称軸であり、この場合、ロウ付けするべき軸対称の第1の部品はケーシング25であり、ロウ付けするべき第2の部品はフランジ26であり、4つの極には30と記している。
【００５５】
図5は、本発明の方法に従って、このように、銅ケーシング25を、ステンレススチールの2つのフランジ26に組み立てることによって得られるユニットを示すが、可鍛性リング27は銅リングであり、溝は28と記してある。この図に示す溝29は高周波(high frequency)ジョイントを導入するのに使用される。
【００５６】
そのような加速装置を生産するための必須条件を、優先順位で述べると以下の通りである:
-縦軸および横軸による極の対称;
-隣り合う極同士の間隔が平均していること;
-極を、1つの区域から他の区域に位置合わせすること;
-極同士の間隔が、あらゆる点で正しいこと。
【００５７】
これらの必須条件は、極軸の許容誤差と、四分円の内側表面(軸付近に位置する極の端部)の形状の許容誤差とに帰する:
-極の形状の許容誤差:0.02mm;
-空洞の底部の形状の許容誤差:0.05mm;
-2つの極の間の垂直方向の形態:(0.02mm/200mm)。
【００５８】
正常位置では、各極それぞれから見たビーム軸は他の軸と重なっている。ビーム軸に向かって位置する極の端部は、軸を横断する平面による断面上で四角形に配列される。しかし、同一平面上に位置した2つの極は、直交面上に位置する2つの極に関して、半分の起伏だけ軸方向にずれる。しがたって、この断面の平面が軸方向に移動すると、ビームに向かって位置した極端部によって作られる形は、四角形、長い軸が垂直である菱形、四角形、長い軸が水平である菱形、四角形、等々を連続的に形成する。
【００５９】
2つの対称面は、+/-0.01mmで遵守される。菱形を形成する歪曲は許容される。
【００６０】
菱形の歪曲を制限するために、極軸の位置決め許容誤差を、極の端部を構成する線織曲面(ruled surface)の形状許容誤差の形で、ビーム軸に対して付け加える。
【００６１】
極めて小さな、具体的に言えば、このタイプの変数の測定限度に対応する1.10-6という膨張率の差異を想定する簡単な計算によると、所与の寸法では、ロウ付けは約0.1mmの歪曲を生じるはずである。
ΔL = 140mm×1.10-6×1000℃ = 0.14mm
【００６２】
さらに、約0.01mmの歪曲を目指したことが分かる。所望の値と、膨張率クリアランスの差異は、パラサイト現象に対して大きな移動の自由を提供する。
【００６３】
本発明の方法は、このような必須条件を満たすことを可能にする。本発明の方法は、2つのロウ付け段階を含む。第1段階は、部品の一方、ステンレススチールのフランジ26を、銅製中間リング27にロウ付けする段階である。この中間部品は、第1部品からの歪曲を受けるのに充分薄くなっている。第2段階は、このユニットを、銅製加速装置ケーシング25にロウ付けする段階である。
【００６４】
このように画定されたケーシングは、1つの部品では、実際には実行可能ではない。実際には、4つの部品から作られ、そのロウ付けは、上述の通り、加熱炉を使用して、全て同時に行われる。
【００６５】
図6は、そのような4つの部品の加速装置(31,32,33および34)のケーシング25の実際の構成を示す。事実、本発明によれば、ロウ付けする部品は必ずしも一体ではない。中心に向かって配置される加速装置のケーシングは、実際には4つの部品から作られる。
【００６６】
より正確には、加速装置は、一方では、本発明によるリングおよび溝を必要とせずに加熱炉のロウ付けによって行われる、4つの要素の一緒の組合せを必要とし、また、このユニットの各端部では、本発明によるロウ付けを必要とし、そのリングおよび溝は、pの2倍から3倍である。しかしこの前に、各銅リングはそれぞれ個別に、ステンレススチール製フランジの1つにロウ付けし、次いで各リングの内側を修正してから、第2段階で、加熱炉で、4つの羽根構造部品の、端部フランジへの組み立てを実行する。
【００６７】
この第2段階の間に、ロウ付けする表面全体に、部品の一方に加工した図6に表さない「ロウ付け溝」に、溶加材から成るワイヤを入れ、ユニットを加熱炉に入れると、これが溶加材を融解し、それと同時に対応するロウ付けを生み出す。
【００６８】
本発明による組み立て方法は、LINAC RFQの組み立てに特に有利である。しかし、この方法は、全ての型のLINACに適用可能であるとともに、精度をあまり要しない用途、進行波管や、ある種のクライストロンなどにも適用可能である。
【００６９】
組み立てによって拘束が生じるスペースを画定する閉じた外形を構成する区域を、組み立て方法が画定する時、本発明は、一般にあらゆる事例に適用することができるが、その区域は、このようにロウ付け区域にあたり、ロウ付け区域の内側には、精確に遵守すべき寸法とともに、その区域の寸法に照らして無視できない寸法を有する少なくとも1つの凹所とがある。従って、それは、ぴったりとしたものに置き換えることもでき、そこでは中央部分が、内側直径が僅かに小さ過ぎる他の部品によって堅く保持される。このようなぴったりとしたものを作り出すには、外側部分を加熱し、または中央部分をエネルギー的に冷却し、またはこれら2つの処理を同時に適用することさえする。熱平衡の状態に一旦戻ると中央部分は充分に固定され、それを押さえつけている部品によって、ある種の形で圧縮される。従って、本発明を用いて、中央部分に、拘束がより少ない区域を作り出すことができ、寸法がよりうまく制御される。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明を適用することができるタイプの部品を図式的に表す図である:図1A、図1Bは、それぞれ、ロウ付け区域の内側に凹所が配置される第1のタイプの部品の正面図およびAA断面図である。
【図２】本発明を適用することのできるタイプの部品を図式的に表す図である:図2A、図2Bは、それぞれ、ロウ付け区域の外側に凹所が配置される第2のタイプの部品の正面図およびBB断面図である。
【図３】本発明にしたがった、ロウ付けによる、対称軸を有する2つの部品の組立物の製品を示す図である。
【図４】LINAC RFQ型加速装置の端部の簡略図である。
【図５】本発明の方法に従って得られる、2つのフランジ上の、そのような加速装置のケーシングの組立物を示す図である。
【図６】4つの要素から成るそのような加速装置のケーシングの真正製品を示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
10  部品
11,26  フランジ
12,27  可鍛性リング
13  溝
14  凹所
21  管
22  ビーム粒子軸
25  ケーシング
30  極
31,32,33,34  加速装置の部品
【図１Ａ】
2005511311.tif 000003
【図１Ｂ】
2005511311.tif 000004
【図２Ａ】
2005511311.tif 000005
【図２Ｂ】
2005511311.tif 000006
【図３】
2005511311.tif 000007
【図４】
2005511311.tif 000008
【図５】
2005511311.tif 000009
【図６】
2005511311.tif 000010
【国際調査報告】
2005511311.tif 000011
2005511311.tif 000012
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