JPS5991650A - 電子ビ−ム加工機 - Google Patents
電子ビ−ム加工機Info
- Publication number
- JPS5991650A JPS5991650A JP20175482A JP20175482A JPS5991650A JP S5991650 A JPS5991650 A JP S5991650A JP 20175482 A JP20175482 A JP 20175482A JP 20175482 A JP20175482 A JP 20175482A JP S5991650 A JPS5991650 A JP S5991650A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- current
- electron gun
- circuit
- acceleration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/24—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the tube and not otherwise provided for
- H01J37/241—High voltage power supply or regulation circuits
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電子ビーム加工機に係り、特に電子銃内で生ず
る放電に起因する溶接欠陥の防止に好適なビーム制御装
置に関する。
る放電に起因する溶接欠陥の防止に好適なビーム制御装
置に関する。
本発明の最も近い公知例は特公昭４Ｂ−２７２７８であ
る。この技術は電子銃内で放電が生じた場合。
る。この技術は電子銃内で放電が生じた場合。
その高圧側回路電流を検知し、この値が例えば０．６Ａ
の制限電流以上になると電子銃を２５マイクロ秒より少
ない時間で遮断（ター／オフ）し３５ミリ秒経過後ター
ンオンすることができる高圧回路の制御装置を設けて、
過負荷に起因する装置の保護を目的に開発されたもので
ある。
の制限電流以上になると電子銃を２５マイクロ秒より少
ない時間で遮断（ター／オフ）し３５ミリ秒経過後ター
ンオンすることができる高圧回路の制御装置を設けて、
過負荷に起因する装置の保護を目的に開発されたもので
ある。
しかしながら実際の′電子ビーム加工機により例えば溶
接作業等を行なう場合、最も型費なことは電子銃内で放
電が生じても良好な溶接が可能でなければならない。
接作業等を行なう場合、最も型費なことは電子銃内で放
電が生じても良好な溶接が可能でなければならない。
実際の溶接試験を行なった結果本技術において次の欠点
が明らかとなった。
が明らかとなった。
（１）装置の最大許容電流例えば０．６Ａ以上で高圧回
路のターンオフを行ない、その後ターンオンする方式で
あるため例えば実際の溶接電流０．１Ａ程度で作業して
いるにも拘らず電子銃内で度度生ずる微小放電等によ、
９０．６ Ａ以下の電流が流れても制御装置は作動しな
い。このため設定電流の数倍に及び電流が被加工物に加
わシ溶接部に溶融過多によるアンダカット等の欠陥が発
生することを防止することができない。
路のターンオフを行ない、その後ターンオンする方式で
あるため例えば実際の溶接電流０．１Ａ程度で作業して
いるにも拘らず電子銃内で度度生ずる微小放電等によ、
９０．６ Ａ以下の電流が流れても制御装置は作動しな
い。このため設定電流の数倍に及び電流が被加工物に加
わシ溶接部に溶融過多によるアンダカット等の欠陥が発
生することを防止することができない。
（２）定格加速電圧３０ＫＶ以上の電子ビーム加工機に
おいて、ターンオフ時間２５マイクロ秒以ｉ 下ではＬ−が犬となり電子制御回路のオペｉ アンプ等がサージにより破損する。（Ｌは高圧ケーブル
および高圧トランスが主なもの）（３） 遮断経過時
間３５ミリ秒では例えば１００ｍｍ厚の横向き貫通溶接
で溶接の連続性が保持できずボイド欠陥が発生する。
おいて、ターンオフ時間２５マイクロ秒以ｉ 下ではＬ−が犬となり電子制御回路のオペｉ アンプ等がサージにより破損する。（Ｌは高圧ケーブル
および高圧トランスが主なもの）（３） 遮断経過時
間３５ミリ秒では例えば１００ｍｍ厚の横向き貫通溶接
で溶接の連続性が保持できずボイド欠陥が発生する。
以上のことより現状では電子銃内に金属蒸気等が侵入し
放電が生じることにより溶接部に発生するボイド等の溶
接欠陥を防止することができない。
放電が生じることにより溶接部に発生するボイド等の溶
接欠陥を防止することができない。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を解決して％
電子ビーム溶接において電子銃内に放電が生じても良好
な溶接結果が得られる電子ビーム加工機を提供すること
にある。
電子ビーム溶接において電子銃内に放電が生じても良好
な溶接結果が得られる電子ビーム加工機を提供すること
にある。
本発明は、かかる目的を達成するために、電子ビーム加
工機の尚圧電源および該電源の負荷であ−る電子銃で構
成される高圧電気回路において、被加工機に照射するビ
ームの加速電圧およびビーノ・電流の変化を検知し、該
検知信号により前記加速電圧が設定値に対して１０％以
上低下、またはビーム電流が設定値に対して１０％以上
増加した場合に高圧電気回路を選定せる任意の時間遮断
し、電子銃の作動を停止する遮断および制御機構と高圧
電気回路を備えたことを特徴とする。
工機の尚圧電源および該電源の負荷であ−る電子銃で構
成される高圧電気回路において、被加工機に照射するビ
ームの加速電圧およびビーノ・電流の変化を検知し、該
検知信号により前記加速電圧が設定値に対して１０％以
上低下、またはビーム電流が設定値に対して１０％以上
増加した場合に高圧電気回路を選定せる任意の時間遮断
し、電子銃の作動を停止する遮断および制御機構と高圧
電気回路を備えたことを特徴とする。
以下、本発明を図示の実施例に基づき詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施例の構成図である。同図におい
て、電子ビーム加工機は、高圧電源１、電子銃２．真空
管１８が高圧主回路を構成している。電子銃は陰極電源
３による陰極加熱で放出された熱電子をバイアス電源４
で制御し、これに高圧を加えて゛電子ビーム５を加速し
、被カロエ材６の溶接を行なう。定常状郭において、真
空管１８は導通の状態で上記の如くして溶接が進行する
。電子銃内で異常放電が生ずると加速電圧検出器７の出
力電圧およびビーム電流検出器１１の出力電圧が変化す
る。加速電圧検出器７の出力電圧の変化は、電圧設定器
８と加速電圧比較回路９で比較され、直流の出力信号を
出す。これによりマルチバイブレータ−？−１０，が動
作する。又、ビーム電流検出器１１の出力電圧の変化は
、電圧設定器１２とビーム電流比較回路１３で比較され
直流の出力信号を出す。上記したマルチバイブレータ−
１０の出力信号又はビーム電流比較回路１３の出力信号
のどちらか一方の出力信号が選択回路１４を通じて制御
用トランジスタ１５を動作させ、コントロールグリッド
電源１６の出力が真空管１Ｂに掛り、この真空管で高圧
回路を遮断することができる。遮断後、直ちに、マルチ
バイブレーク−１０の出力信号がＯとなり、再び真空管
１８は導通状態となり電子銃の運転を再開する。記号１
７は真空管のスクリーングリッド電源である。
て、電子ビーム加工機は、高圧電源１、電子銃２．真空
管１８が高圧主回路を構成している。電子銃は陰極電源
３による陰極加熱で放出された熱電子をバイアス電源４
で制御し、これに高圧を加えて゛電子ビーム５を加速し
、被カロエ材６の溶接を行なう。定常状郭において、真
空管１８は導通の状態で上記の如くして溶接が進行する
。電子銃内で異常放電が生ずると加速電圧検出器７の出
力電圧およびビーム電流検出器１１の出力電圧が変化す
る。加速電圧検出器７の出力電圧の変化は、電圧設定器
８と加速電圧比較回路９で比較され、直流の出力信号を
出す。これによりマルチバイブレータ−？−１０，が動
作する。又、ビーム電流検出器１１の出力電圧の変化は
、電圧設定器１２とビーム電流比較回路１３で比較され
直流の出力信号を出す。上記したマルチバイブレータ−
１０の出力信号又はビーム電流比較回路１３の出力信号
のどちらか一方の出力信号が選択回路１４を通じて制御
用トランジスタ１５を動作させ、コントロールグリッド
電源１６の出力が真空管１Ｂに掛り、この真空管で高圧
回路を遮断することができる。遮断後、直ちに、マルチ
バイブレーク−１０の出力信号がＯとなり、再び真空管
１８は導通状態となり電子銃の運転を再開する。記号１
７は真空管のスクリーングリッド電源である。
第２図は、上記した回路の動作をより詳細に表わしたも
のを示す。
のを示す。
定常状態では電子銃にビーム加速電圧Ｖ、が印加されて
、電子ビーム溶接が行なわれている。しかし、溶接中、
溶接金属から放出される金属蒸気等が、電子銃内に侵入
すると高圧（陰極−陽極間、又は、バイアス−陽極間）
の絶縁の破壊が生じ、電子銃内で放電が生ずる。
、電子ビーム溶接が行なわれている。しかし、溶接中、
溶接金属から放出される金属蒸気等が、電子銃内に侵入
すると高圧（陰極−陽極間、又は、バイアス−陽極間）
の絶縁の破壊が生じ、電子銃内で放電が生ずる。
このため、加速電圧Ｖ、が低下し、ビーム電流■、が増
加する。しかしながら、放電の程度によシ加速電圧の低
下およびビーム電流の増加の程度は異なる。放電が生じ
、ビーム電流がＩｂ （Ｉｓ＝１．１１．）となると
すなわち点２７から点２８に増加したとき、前記した制
御用トランジスタを動作する。この間ビーム電流は点２
８から点２９に増加するがこの時間１ｏは数マイクロ秒
以下で無視できる時間である。この制御用トランジスタ
ＯＮによりｔ３秒でビーム電流は点２９から点３０（零
アンペア）になるように真空管のプレート電圧を保持す
る。これに伴って、ビーム電流の低下とともに加速電圧
も低下し１点１９から点２０、点２１そして点２２（零
電位）になる。この時点２０すなわちＶ ｂ （Ｖ ｂ
＝ ０．９ Ｖ −） Ｉｃなると、前記した加速電
圧比較回路から直流電圧が出力され、マルチバイブレー
タがＯＮする。このマルチバイブレーターの出力は１１
１秒間保持するようにセットされている。この時、ビー
ム電流は零であるため、前記したビーム電流比較回路の
出力は１５秒後に零になっている。このため１選択回路
を介して、真空管のプレート電圧はマルチバイブレータ
−の出力により保持されている。従って１８秒後にマル
チバイブレータ−の出力はオフとなり、前記プレート電
圧がター７オフ開始し、ｔ１秒後にプレート電圧が零と
なる。これに伴って、電子銃の加速電圧は、点２２から
点２３を経て、最初に設定された■、値となり、ビーム
電流も同様に点３０から点３１を経て点３２の■、値に
もどり、再び連続した電子ビーム溶接が可能である。
加する。しかしながら、放電の程度によシ加速電圧の低
下およびビーム電流の増加の程度は異なる。放電が生じ
、ビーム電流がＩｂ （Ｉｓ＝１．１１．）となると
すなわち点２７から点２８に増加したとき、前記した制
御用トランジスタを動作する。この間ビーム電流は点２
８から点２９に増加するがこの時間１ｏは数マイクロ秒
以下で無視できる時間である。この制御用トランジスタ
ＯＮによりｔ３秒でビーム電流は点２９から点３０（零
アンペア）になるように真空管のプレート電圧を保持す
る。これに伴って、ビーム電流の低下とともに加速電圧
も低下し１点１９から点２０、点２１そして点２２（零
電位）になる。この時点２０すなわちＶ ｂ （Ｖ ｂ
＝ ０．９ Ｖ −） Ｉｃなると、前記した加速電
圧比較回路から直流電圧が出力され、マルチバイブレー
タがＯＮする。このマルチバイブレーターの出力は１１
１秒間保持するようにセットされている。この時、ビー
ム電流は零であるため、前記したビーム電流比較回路の
出力は１５秒後に零になっている。このため１選択回路
を介して、真空管のプレート電圧はマルチバイブレータ
−の出力により保持されている。従って１８秒後にマル
チバイブレータ−の出力はオフとなり、前記プレート電
圧がター７オフ開始し、ｔ１秒後にプレート電圧が零と
なる。これに伴って、電子銃の加速電圧は、点２２から
点２３を経て、最初に設定された■、値となり、ビーム
電流も同様に点３０から点３１を経て点３２の■、値に
もどり、再び連続した電子ビーム溶接が可能である。
また、放電が生じ、ビーム電流が大きく変化せず、加速
電圧のみが低下し、Ｖｂ （Ｖｂ ＝０．９ｖ、）と
なった場合は、前記したように、加速電圧比較回路から
、直流電圧が出力され、直ちにマルチバ・イブレータ−
がＯＮし、同様の動作をし、１、＋１１＋１．＋１４秒
後に定常状態に復帰し、連続した電子ビーム溶接が可能
となる。
電圧のみが低下し、Ｖｂ （Ｖｂ ＝０．９ｖ、）と
なった場合は、前記したように、加速電圧比較回路から
、直流電圧が出力され、直ちにマルチバ・イブレータ−
がＯＮし、同様の動作をし、１、＋１１＋１．＋１４秒
後に定常状態に復帰し、連続した電子ビーム溶接が可能
となる。
さらに、本装置においては、加速電圧の再点弧に失敗し
た場合、マルチバイブレータ−が、点２３より１．＋１
．秒後再び前記した動作を行ない、加速電圧を点２５よ
シ回復し、点２６で正常に回復する機能を有している。
た場合、マルチバイブレータ−が、点２３より１．＋１
．秒後再び前記した動作を行ない、加速電圧を点２５よ
シ回復し、点２６で正常に回復する機能を有している。
この場合の各要素への動作列を一点鎖線で示している。
さらに、加速電圧の再点弧時に過大なビーム電流（≧Ｉ
ｂ）が流れた場合は前記した動作を行ない、正常に回復
する機能を有している。以上の各要素の動作で最も重要
ナモノカ、Ｉｂ ｇ Ｖｂ ＠ ｊ２ ＠ ｊ３お
よびｔ、の値である。これらの具体的設定値とその結果
を以下に示す。
ｂ）が流れた場合は前記した動作を行ない、正常に回復
する機能を有している。以上の各要素の動作で最も重要
ナモノカ、Ｉｂ ｇ Ｖｂ ＠ ｊ２ ＠ ｊ３お
よびｔ、の値である。これらの具体的設定値とその結果
を以下に示す。
ｔ！とｔ、は装置の保護的な面より５００マイクロ秒か
ら１ミリ秒に設定すべきである。
ら１ミリ秒に設定すべきである。
これは高圧回路に存在するインダクタンスＬに生じ、電
子部品、特にオペレーティングアンプ等が破損するため
である。実験的には、加速電圧３０ＫＶで１００ｍＡの
ビーム電流のとき、ｔ！が１００マイクロ秒以下で前記
破損が発生した。
子部品、特にオペレーティングアンプ等が破損するため
である。実験的には、加速電圧３０ＫＶで１００ｍＡの
ビーム電流のとき、ｔ！が１００マイクロ秒以下で前記
破損が発生した。
このため使用するビーム電流に応じて５００マイクロ秒
から１ミリ秒の間で設定することが効果的であることが
判明した。
から１ミリ秒の間で設定することが効果的であることが
判明した。
■、は３０〜５０ミリ秒間で２０％程度の降下で、溶接
に対して問題ないため、その半分の１０％に設定した。
に対して問題ないため、その半分の１０％に設定した。
さらに、Ｉｂについて３０〜５０ミ、ｌ＞、９間ら２０
％程度の増加は、溶接に影響ないことを確認している
ため、その半分の１０％に設定した。
％程度の増加は、溶接に影響ないことを確認している
ため、その半分の１０％に設定した。
ｔ、は溶接の連続性を保持する上で、すなわち、健全な
溶接部を得るために最も重要な値である。
溶接部を得るために最も重要な値である。
板厚１００ｗｍ級を貫通して溶接速度１００ｍ＋／分で
電子ビーム溶接した結果、１．＋１．＋１゜が１ｚミリ
秒以下では良好な結果が得られたが、これを越えると、
急速な復帰にも拘らずボイド欠陥が発生した。この状況
を第３図、第４図に示す。
電子ビーム溶接した結果、１．＋１．＋１゜が１ｚミリ
秒以下では良好な結果が得られたが、これを越えると、
急速な復帰にも拘らずボイド欠陥が発生した。この状況
を第３図、第４図に示す。
第３図は板厚１００ｍｍの被加工材３３．３４を突合せ
溶接し、前記した電子銃内で発生する放電の復帰を、１
．＋１．＋１．を１２ミリ秒以下に設定して電子ビーム
溶接した結果であり、溶接部の横断面を（ａ）、そのＡ
−Ａ断面すなわち縦断面を（ｂ）に示している。溶接金
属３５はいずれの断面とも欠陥のない良好な品質を示し
た。また、裏ビード３６も均一で良好な形状を示してい
る。これに対して、１２ミリ以上では、第４図にその縦
断面を示すが、ビード表面に凹み３８および裏面に突起
３９が生じ、一部にボイド３７が発生している。
溶接し、前記した電子銃内で発生する放電の復帰を、１
．＋１．＋１．を１２ミリ秒以下に設定して電子ビーム
溶接した結果であり、溶接部の横断面を（ａ）、そのＡ
−Ａ断面すなわち縦断面を（ｂ）に示している。溶接金
属３５はいずれの断面とも欠陥のない良好な品質を示し
た。また、裏ビード３６も均一で良好な形状を示してい
る。これに対して、１２ミリ以上では、第４図にその縦
断面を示すが、ビード表面に凹み３８および裏面に突起
３９が生じ、一部にボイド３７が発生している。
さらに、板厚９．３〜３０．９ｍの薄板についても同様
の結果が得られた。
の結果が得られた。
以上のことよりｔ３は１０ミリ秒以下が望ましいＯ
本発明によれば、電子ビーム溶接において、電子銃内で
発生する放電に起因した溶接欠陥をなくすことが可能と
なる。さらに、放電によシ生ずるサージに起因する装置
の電子部品の破損をなくすことが可能となる。
発生する放電に起因した溶接欠陥をなくすことが可能と
なる。さらに、放電によシ生ずるサージに起因する装置
の電子部品の破損をなくすことが可能となる。
第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は、制御装
置の作動を示す線図、第３図（ａ）は本装置による被加
工材の溶接部の横断面図、第３図（ｂＪは第３図（ａＪ
のＡ−Ａ断面図、第４図は本発明以外の方法による被加
工材の溶接部の欠陥発生状況説明図である。 １・・・高圧電源、２・・・電子銃、３・・・陰極電源
、４・・・バイアス電源、５・・・電子ビーム、６・・
・被加工材、７・・・加速電圧検出器、８・・・電圧設
定器、９・・・加速電圧比較回路、１０・・・マルチバ
イブレータ−１１１・・・ビーム電流検出器、１２・・
・電圧設定器。 １３・・・ビーム電流比較回路、１４・・・選択回路、
１５・・・制御用トランジスタ、１６・・・コントロー
ルグリッド電源、１７・・・スクリーングリッド電源、
１８・・・真空管％ １９〜２６・・・加速電圧の変化
状況を説明するための点を示す、２７〜３２・・・ビー
ム電流の変化状況を説明するための点を示す、３３゜３
４・・・被加工材、３５・・・溶接金属、３６・・・裏
ビード、３７・・・ボイド欠陥、３８・・・表ビード凹
み。 ＃を闇 □
置の作動を示す線図、第３図（ａ）は本装置による被加
工材の溶接部の横断面図、第３図（ｂＪは第３図（ａＪ
のＡ−Ａ断面図、第４図は本発明以外の方法による被加
工材の溶接部の欠陥発生状況説明図である。 １・・・高圧電源、２・・・電子銃、３・・・陰極電源
、４・・・バイアス電源、５・・・電子ビーム、６・・
・被加工材、７・・・加速電圧検出器、８・・・電圧設
定器、９・・・加速電圧比較回路、１０・・・マルチバ
イブレータ−１１１・・・ビーム電流検出器、１２・・
・電圧設定器。 １３・・・ビーム電流比較回路、１４・・・選択回路、
１５・・・制御用トランジスタ、１６・・・コントロー
ルグリッド電源、１７・・・スクリーングリッド電源、
１８・・・真空管％ １９〜２６・・・加速電圧の変化
状況を説明するための点を示す、２７〜３２・・・ビー
ム電流の変化状況を説明するための点を示す、３３゜３
４・・・被加工材、３５・・・溶接金属、３６・・・裏
ビード、３７・・・ボイド欠陥、３８・・・表ビード凹
み。 ＃を闇 □
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、電子ビーム加工機の高圧電源および該電源の負荷で
ある電子銃で構成される高圧電気回路において、被加工
材に照射するビームの加速電圧とビーム電流の変化を検
知し、該検知信号により前記加速電圧が定格加速電圧の
１０％以上低下した場合、又はビーム電流が定格電流の
１０％以上増加した場合のみ前記高圧電気回路を選定せ
る任意の時間遮断し電子銃の作動を停止する遮断および
制御機構を高圧電気回路に備えたことを特徴とする電子
ビーム加工機。 ２ 電子銃の作動を停止する時間が１０ミリ秒以下でか
つターンオフ、ターンオン時間を５００マイクロ秒から
１ミリ秒で制御することを特徴とする特許請求範囲第１
項に係る電子ビーム加工機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20175482A JPS5991650A (ja) | 1982-11-17 | 1982-11-17 | 電子ビ−ム加工機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20175482A JPS5991650A (ja) | 1982-11-17 | 1982-11-17 | 電子ビ−ム加工機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5991650A true JPS5991650A (ja) | 1984-05-26 |
Family
ID=16446377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20175482A Pending JPS5991650A (ja) | 1982-11-17 | 1982-11-17 | 電子ビ−ム加工機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5991650A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61206200A (ja) * | 1985-03-08 | 1986-09-12 | 日新ハイボルテ−ジ株式会社 | 荷電粒子加速装置の放電検出回路 |
| JPS62115637A (ja) * | 1985-11-13 | 1987-05-27 | Hitachi Ltd | 電子ビ−ム加工機 |
| JPS6396859A (ja) * | 1986-10-09 | 1988-04-27 | Nec Kyushu Ltd | 半導体基板イオン注入装置 |
| JPH0216555U (ja) * | 1988-07-18 | 1990-02-02 |
-
1982
- 1982-11-17 JP JP20175482A patent/JPS5991650A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61206200A (ja) * | 1985-03-08 | 1986-09-12 | 日新ハイボルテ−ジ株式会社 | 荷電粒子加速装置の放電検出回路 |
| JPS62115637A (ja) * | 1985-11-13 | 1987-05-27 | Hitachi Ltd | 電子ビ−ム加工機 |
| JPS6396859A (ja) * | 1986-10-09 | 1988-04-27 | Nec Kyushu Ltd | 半導体基板イオン注入装置 |
| JPH0216555U (ja) * | 1988-07-18 | 1990-02-02 |
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