JPS63224884A - 電子ビ−ム溶接機の電子ビ−ム位置制御装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子ビーム溶接機において電子ビームの照射
位置を連続的にフィードバック制御しうる電子ビーム位
置制御装置に関する。

〔従来の技術〕

電子ビーム溶接機は、真空容器内に被溶接部材を配置し
て、真空雰囲気内で溶接部に電子ビームを照射すること
により溶接を行う装置である（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｂｅ
ａｍ　Ｗｅ］ｄｊｎｇ　Ｔｅｃｈｎｊｑｕｅｓ、　Ｊｕ
ｎｅ。

１９７９　、　ＨＩＴＡＣＨＩ　ｕＯＲＫｓ、　ＨＩＴ
ＡＣＩＩＩＬＴＤ発行）。

第４図に、従来の電子ビーム溶接機の概略構成を示す。

第４図において、１は電子銃、２は内部１４が高真空に
保たれた真空容器である。電子銃Ｊは、励振電源４を有
するフィラメント３、バイアス電源６を有するグリッド
５と、励振電源８を有するアノード７、偏向コイル９．
】ｏがら構成されている。電子銃１により発振された電
ｆビーム１１は、ワークとなる被溶接材１２に焦点が絞
られて照射され、電子ビーム溶接の特徴ある細くて深い
ビード１３を形成する。

ところが、第５図に示すように、被溶接材１２゜１２′
の溶接端部が突合された状態では、被溶接材としての鋼
材がもつ残留磁束により、溶接部に漏れ磁束Φｒが生ず
るという問題がある。つまり、偏向コイル９，１０を介
して照射される電子ビーム１１自体の指向方向が正しく
ても、この漏れ磁束Φｒにより電子ビーム１１の先端が
曲げられてしまい、誤った部位に焦点が合って、溶接ビ
ードらしきもの１３′を形成してしまうからである。

したがって、従来では、このような不具合を検査するた
め、被溶接部材１２，１．２’　を真空容器２外に搬出
して、その都度目視により確認するものであった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記不具合を解消するために、真空容器内に被溶接材を
配置したままの状態で溶接部（ビード）のインライン検
査することが要請される。そのための一方法として、超
音波検査法の採用が考えられる。しかし、一般の超音波
検査法・では、超音波を探触子から被溶接材１２．１２
’に伝達するための媒体としてカップリング剤（水、油
）を塗布することが必要とされるのであるが、真空容器
内において溶接熱等により水、油などのカップリング剤
が蒸発してしまい、結局、実施不可能である。

このようなことから、やむなく作業完了後に真空容器内
から溶接部材を取り出して、超音波検査法によりオフラ
イン抜取り検査を行っているのが現状である。しかし、
圧力容器や核融合装置に用いる部材は３〜５ｍもあり、
これを被溶接材とした場合の真空容器の規模は相当大冊
りなものとなる。このように、大規模の真空容器を検査
の度に開閉することは、その都度真空容器内部の真空引
きが必要となることを意味し、多大な手間と時間および
エネルギーを要することとなる。すなわち、大きな電力
と時間をかけて真空にした真空容器を大気圧に戻したの
ち、再び真空としなければならないという無駄が生じ、
また溶接直後においては表面温度が高く、冷却するまで
待たなければならない等の時間的損失も生じることとな
るからである。

本発明は、電子ビーム溶接機において、真空容器で溶接
作業を行いながら連続的に溶接の合否を判定しつつ電子
ビームの位置を修正して、溶接品質を向上しう、る電子
ビーム位置制御装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、フィラメントから発生した電子ビームを偏
向コイルを介して真空容器内に収納された接合すべき被
溶接部材の溶接部に照射する電子銃を備えた電子ビーム
溶接機において、前記真空容器内に収納され、前記被溶
接部材の溶接部に指向して電磁的に発生された超音波を
送信する送信部と、前記溶接部を通過した超音波を受信
する受信部とを有する電磁超音波探触子と、前記電磁超
音波探触子を駆動する信号源と、前記受信部からの受信
信号□を処理して前記電子銃の偏向コイルに電子ビーム
位置修正信号を与える信号処理装置と、を僅えたことに
より達成される。

〔作用〕

上記構成を有する本発明によれば、電磁超音波探触子は
、信号源からの励磁電圧および信号パルスによって駆動
される。電磁超音波探触子の送信部により真空容器内に
収納された状態（すなわち、真空雰囲気中）で溶接部に
指向して超音波が発生する。

この超音波は、探触子によって被溶接材に与えられる静
磁界（直流磁界）と、それによって生じた渦電流との相
互作用により、直接被溶接材中に発生する。したがって
、探触子と被溶接材との間に超音波伝達媒体（カップリ
ング剤）は必要とされない。それゆえに、真空容器内に
収納したまま溶接部の検査が可能となる。

このようにして発生し、溶接部を通過した超音波は、受
信部により取り込まれ、信号処理装置により電子銃の偏
向コイルにフィードバック信号として帰還される。これ
により、電子ビームの位置が適正に修正される。

なお、超音波の送受信の方法は、透過法、反射法等の方
法のいずれでもよい。また、通信パルスと受信パルス（
エコー）の発生の態様は、通常の超音波検査法の場合と
同様である。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図に、本発明に係る実施例を示す。第１図において
、第４図（従来例）と重複する部分には同一の符号を付
して説明を省略し、異なる部分について以下説明する。

第１図において、真空容器２内の被溶接材１２に対し、
電磁超音波探触子２０が非接触で配置されている。この
電磁超音波探触子２０は、第２図に示すように、静磁界
を発生させる励磁コイル２２と、その鉄心２９の端部に
配置された送受信コイル２１とからなる。励磁コイル２
２には、励磁電源２５から直流電圧が印加され、これに
よって静磁界Ｂが発生する。一方、送受信コイル２１に
は、パルサー２４からパルス信号が与えられ、このパル
ス信号によって引起された磁束により被溶接材１２に渦
電流〕が発生する。前記静磁界Ｂおよび渦電流ｉとの相
互作用により、被溶接材１２内に超音波ＵＳが発生する
。この超音波Ｕ　Ｓは、溶接部１３に直交する方向で被
溶接材１２中を伝達し、伝達媒体として性質の異なる溶
接部で反射し、再び送受信コイル２１に戻る。この状況
は、第３図に示すように、送信波Ｔに対して時間ｔ、遅
れて溶接部１３の反射波Ｂｉが現われ、次いで溶接部１
３を通過したのち、相手側の被溶接材１２′の端部で反
射された反射波Ｂｎが時間ｔｎ遅れて現われる。

送受信コイル２１に戻った反射波（Ｂｚ、　Ｂｎ）は、
電気信号に変換され、プリアンプ２３およびメインアン
プ２６により増幅されて、信号処理装置２７に入力され
る。信号処理装置２７では、各反射波Ｂｚ、Ｂｎの反射
時間ｔｆ＋　ｔｎを計測し、予め被溶接材１２．１２’
の物理的寸法との関係において求められた基準値との比
較により、電子ビーム位置修正信号を出力する。この電
子ビーム位置修正信号は、フィードバック信号として偏
向コイル９，１０の励振源２８に与えられ、偏向コイル
９，１０は入力フィードバック量に応じた量だけ電子ビ
ーム１］を偏向し、正しい位置に修正する。このフィー
ドバック修正動作により、被溶接材１２．１２’の突合
わせ端部（すなわち、溶接部１３）に生じる漏れ磁束に
よる電子ビームのゆがみを修正することができる。なお
、３４はＣＲＴ等のモニタ用出力端子である。

〔発明の効果〕

以上のごとく、本発明によれば、電磁超音波を溶接ビー
ド部に直交させて溶接作業中に電子ビームの方向性を常
に修正し、安定した溶接信頼性が得られる。また、イン
ライン検査であるため、被溶接材の真空容器内からの搬
入、搬出の工数を大幅に省け、省エネルギーにも寄与で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例を示すブロック図、第２
図は電磁超音波探触子の詳細を示す断面図、第３図は反
射エコーを示す説明図、第４図は従来の電子ビーム溶接
機を示す断面図、第５図は電子ビーム位置の偏向状態を
示す断面図である。 １−・・・電子銃、２・・・真空容器、３・・・フィラ
メント、９．１０・・・偏向コイル、１１・・電子ビー
ム、１２゜１２′・・・被溶接材、１３・・溶接部、２
０・・探触子、２１・・・送受信コイル、２２・・・励
磁コイル、２４・・・パルサー、２５・・・励磁電源、
２７・・信号処理装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、フィラメントから発生した電子ビームを偏光コイル
   を介して真空容器内に収納された接合すべき被溶接部材
   の溶接部に照射する電子銃を備えた電子ビーム溶接機に
   おいて、 前記真空容器内に収納され、前記被溶接部材の溶接部に
   指向して電磁的に発生された超音波を送信する送信部と
   、前記溶接部を通過した超音波を受信する受信部とを有
   する電磁超音波探触子と、 前記電磁超音波探触子を駆動する信号源と、前記受信部
   からの受信信号を処理して前記電子銃の偏向コイルに電
   子ビーム位置修正信号を与える信号処理装置と、を備え
   たことを特徴とする電子ビーム溶接機の電子ビーム位置
   制御装置。