JPH0211357B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0211357B2 JPH0211357B2 JP57066792A JP6679282A JPH0211357B2 JP H0211357 B2 JPH0211357 B2 JP H0211357B2 JP 57066792 A JP57066792 A JP 57066792A JP 6679282 A JP6679282 A JP 6679282A JP H0211357 B2 JPH0211357 B2 JP H0211357B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electron beam
- axis
- scanning
- deflection
- current
- 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.)
- Expired
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
- B23K15/02—Control circuits therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、電子ビーム加工装置において、電
子ビームの被照射物表面上の照射位置を、現在位
置から目標位置へ高速かつ高精度で移動させる電
子ビーム偏向装置に関するものである。
子ビームの被照射物表面上の照射位置を、現在位
置から目標位置へ高速かつ高精度で移動させる電
子ビーム偏向装置に関するものである。
この種の装置の例として、第１図〜第８図に示
すインプロセス溶接線検出を行なう電子ビーム溶
接機について説明する。第１図は電子ビーム溶接
におけるインプロセス溶接線検出装置の構成例で
あり、図において、１は電子銃、２は被溶接物、
３は被溶接物２の溶接線、４は溶接を行なう電子
ビーム（以下、溶接電子ビームという）、５は溶
接線３の検出を行なうための走査電子ビーム、６
は溶接電子ビーム４の現照射位置を原点としたＸ
軸、７は同じくＹ軸、８は走査電子ビーム５を得
るためのＸ軸偏向コイル、９は同じくＹ軸偏向コ
イル、１０は被溶接物２上における走査電子ビー
ム５の照射位置（以下、単に照射位置という）の
三角形の軌跡（以下、単に軌跡という）、１１は
走査電子ビーム５を被溶接物２に照射した場合に
発生する反射電子、二次電子またはＸ線（以下、
反射電子またはＸ線という）、１２は反射電子ま
たはＸ線１１の検出子、１３は検出子１２の出力
信号の増幅器、１４は溶接線検出期間を指令する
ゲートパルス発生器、１５はＹ軸走査波形発生
器、１６はＹ軸走査波形発生器、１７はＸ軸走査
波形の増幅器（以下、Ｘ軸増幅器という）、１８
はＹ軸走査波形の増幅器（以下、Ｙ軸増幅器とい
う）、１９はＸ軸偏向電流、２０はＹ軸偏向電流、
２１はＸ軸偏向電流１９の検出抵抗（以下、Ｘ軸
検出抵抗という）、２２はＹ軸偏向電流２０の検
出抵抗（以下、Ｙ軸検出抵抗という）、２３はゲ
ートパルス発生器１４の出力信号により動作を開
始し、Ｘ軸偏向電流１９の検出信号、Ｙ軸偏向電
流２０の検出信号および検出子１２の増幅器１３
の出力信号により溶接線３のズレ量を求める演算
装置、２４は演算装置２３の出力信号によりモー
ター駆動信号を発生するサーボ増幅器、２５は電
子銃駆動装置、２６は被溶接物駆動装置である。
すインプロセス溶接線検出を行なう電子ビーム溶
接機について説明する。第１図は電子ビーム溶接
におけるインプロセス溶接線検出装置の構成例で
あり、図において、１は電子銃、２は被溶接物、
３は被溶接物２の溶接線、４は溶接を行なう電子
ビーム（以下、溶接電子ビームという）、５は溶
接線３の検出を行なうための走査電子ビーム、６
は溶接電子ビーム４の現照射位置を原点としたＸ
軸、７は同じくＹ軸、８は走査電子ビーム５を得
るためのＸ軸偏向コイル、９は同じくＹ軸偏向コ
イル、１０は被溶接物２上における走査電子ビー
ム５の照射位置（以下、単に照射位置という）の
三角形の軌跡（以下、単に軌跡という）、１１は
走査電子ビーム５を被溶接物２に照射した場合に
発生する反射電子、二次電子またはＸ線（以下、
反射電子またはＸ線という）、１２は反射電子ま
たはＸ線１１の検出子、１３は検出子１２の出力
信号の増幅器、１４は溶接線検出期間を指令する
ゲートパルス発生器、１５はＹ軸走査波形発生
器、１６はＹ軸走査波形発生器、１７はＸ軸走査
波形の増幅器（以下、Ｘ軸増幅器という）、１８
はＹ軸走査波形の増幅器（以下、Ｙ軸増幅器とい
う）、１９はＸ軸偏向電流、２０はＹ軸偏向電流、
２１はＸ軸偏向電流１９の検出抵抗（以下、Ｘ軸
検出抵抗という）、２２はＹ軸偏向電流２０の検
出抵抗（以下、Ｙ軸検出抵抗という）、２３はゲ
ートパルス発生器１４の出力信号により動作を開
始し、Ｘ軸偏向電流１９の検出信号、Ｙ軸偏向電
流２０の検出信号および検出子１２の増幅器１３
の出力信号により溶接線３のズレ量を求める演算
装置、２４は演算装置２３の出力信号によりモー
ター駆動信号を発生するサーボ増幅器、２５は電
子銃駆動装置、２６は被溶接物駆動装置である。
第２図は軌跡１０付近の拡大図であり、２７は
既に溶接を終了した部分（以下、既溶接部とい
う）、２８は溶接電子ビームの現照射位置である
原点、２９は三角形走査を行なう場合の第１の走
査線、３０は溶接線検出の開始点、３１は三角形
走査を行なう場合の第２の走査線、３２は溶接線
３を検出する点、３３は溶接線検出の終了点、３
４は三角形走査を行なう場合の第３の走査線であ
る。
既に溶接を終了した部分（以下、既溶接部とい
う）、２８は溶接電子ビームの現照射位置である
原点、２９は三角形走査を行なう場合の第１の走
査線、３０は溶接線検出の開始点、３１は三角形
走査を行なう場合の第２の走査線、３２は溶接線
３を検出する点、３３は溶接線検出の終了点、３
４は三角形走査を行なう場合の第３の走査線であ
る。
第３図はＸ軸走査波形発生器１５およびＹ軸走
査波形発生器１６の構成図であり、３５は基準電
源、３６はゲートパルス発生器１４の出力信号の
立上り部分で動作を開始し、立下り部分でリセツ
トされる基準電源３５の積分器、３７はゲートパ
ルス発生器１４の出力信号と積分器３６の出力信
号の加算器である。
査波形発生器１６の構成図であり、３５は基準電
源、３６はゲートパルス発生器１４の出力信号の
立上り部分で動作を開始し、立下り部分でリセツ
トされる基準電源３５の積分器、３７はゲートパ
ルス発生器１４の出力信号と積分器３６の出力信
号の加算器である。
第４図は走査電子ビームの走査信号を示す波形
図であり、ａはＸ軸信号、ｂはＹ軸信号、ｔは時
間軸、３９ａはＸ軸走査波形発生器１５の出力電
圧（以下、Ｘ軸出力電圧という）、４０ａはＹ軸
走査波形発生器１６の出力電圧（以下、Ｙ軸出力
電圧という）である。
図であり、ａはＸ軸信号、ｂはＹ軸信号、ｔは時
間軸、３９ａはＸ軸走査波形発生器１５の出力電
圧（以下、Ｘ軸出力電圧という）、４０ａはＹ軸
走査波形発生器１６の出力電圧（以下、Ｙ軸出力
電圧という）である。
第５図は走査電子ビームの軌跡であり、４１は
実際に得られる走査電子ビームの軌跡（以下、実
際の軌跡という）である。第６図はＸ軸増幅器１
７またはＹ軸増幅器１８に用いる定電流増幅器
（図ではＸ軸用である）であり、４２は出力の大
きい演算増幅器、４３は入力抵抗、４４は電流検
出抵抗、４５は帰還抵抗である。第７図は走査電
子ビームの走査信号であり、ａはＸ軸信号、ｂは
Ｙ軸信号である。第８図は走査電子ビームの軌跡
である。
実際に得られる走査電子ビームの軌跡（以下、実
際の軌跡という）である。第６図はＸ軸増幅器１
７またはＹ軸増幅器１８に用いる定電流増幅器
（図ではＸ軸用である）であり、４２は出力の大
きい演算増幅器、４３は入力抵抗、４４は電流検
出抵抗、４５は帰還抵抗である。第７図は走査電
子ビームの走査信号であり、ａはＸ軸信号、ｂは
Ｙ軸信号である。第８図は走査電子ビームの軌跡
である。
次に動作について説明する。電子銃１から放射
された溶接電子ビーム４で被溶接物２の溶接線３
を溶接する場合、溶接電子ビーム４の被溶接物２
上の照射点を溶接線３に正確に一致させる必要が
ある。その方法としてインプロセス溶接線検出法
がある。この検出法では、溶接電子ビーム４を偏
向コイル８，９により時分割で偏向して走査電子
ビーム５を作り、溶接電子ビーム４の現照射点の
前方を走査する。走査電子ビーム５は次のように
して作られる。ゲートパルス発生器１４の出力信
号によりＸ軸走査波形発生器１５およびＹ軸走査
波形発生器１６が動作し、その出力信号はそれぞ
れＸ軸増幅器１７およびＹ軸増幅器１８で増幅さ
れ、Ｘ軸偏向電流１９およびＹ軸偏向電流２０と
なつてＸ軸偏向コイル８およびＹ軸偏向コイル９
に流れて、走査電子ビーム５のＸ軸６およびＹ軸
７の偏向を行なう。Ｘ軸偏向電流１９およびＹ軸
偏向電流２０はそれぞれＸ軸検出抵抗２１および
Ｙ軸検出抵抗２２で検出され、演算装置２３に入
力される。一方、走査電子ビーム５が被溶接物２
に衝突して発生する反射電子またはＸ線１１は周
知の如く照射点が溶接線３に一致した場合に最小
となり、それは検出子１２で検出され、その検出
信号は増幅器１３で増幅され、その出力信号は演
算装置２３に入力される。演算装置２３はゲート
パルス発生器１４の出力期間中動作し、Ｙ軸偏向
電流２０が零になる時間と反射電子またはＸ軸１
１の強度が零になる時間との差を求める。この時
間差は、Ｘ軸偏向電流１９から求められる溶接電
子ビーム４の現照射点の前方の位置における溶接
線３と照射点の誤差である。この誤差は誤差信号
として演算装置２３から出力され、サーボ増幅器
２４で増幅される。次いで、電子銃駆動装置２５
または被溶接物駆動装置２６がそれぞれ電子銃１
または被溶接物２をＹ軸方向に移動させて、溶接
電子ビーム４の被溶接物２上における照射点の位
置修正を行なう。
された溶接電子ビーム４で被溶接物２の溶接線３
を溶接する場合、溶接電子ビーム４の被溶接物２
上の照射点を溶接線３に正確に一致させる必要が
ある。その方法としてインプロセス溶接線検出法
がある。この検出法では、溶接電子ビーム４を偏
向コイル８，９により時分割で偏向して走査電子
ビーム５を作り、溶接電子ビーム４の現照射点の
前方を走査する。走査電子ビーム５は次のように
して作られる。ゲートパルス発生器１４の出力信
号によりＸ軸走査波形発生器１５およびＹ軸走査
波形発生器１６が動作し、その出力信号はそれぞ
れＸ軸増幅器１７およびＹ軸増幅器１８で増幅さ
れ、Ｘ軸偏向電流１９およびＹ軸偏向電流２０と
なつてＸ軸偏向コイル８およびＹ軸偏向コイル９
に流れて、走査電子ビーム５のＸ軸６およびＹ軸
７の偏向を行なう。Ｘ軸偏向電流１９およびＹ軸
偏向電流２０はそれぞれＸ軸検出抵抗２１および
Ｙ軸検出抵抗２２で検出され、演算装置２３に入
力される。一方、走査電子ビーム５が被溶接物２
に衝突して発生する反射電子またはＸ線１１は周
知の如く照射点が溶接線３に一致した場合に最小
となり、それは検出子１２で検出され、その検出
信号は増幅器１３で増幅され、その出力信号は演
算装置２３に入力される。演算装置２３はゲート
パルス発生器１４の出力期間中動作し、Ｙ軸偏向
電流２０が零になる時間と反射電子またはＸ軸１
１の強度が零になる時間との差を求める。この時
間差は、Ｘ軸偏向電流１９から求められる溶接電
子ビーム４の現照射点の前方の位置における溶接
線３と照射点の誤差である。この誤差は誤差信号
として演算装置２３から出力され、サーボ増幅器
２４で増幅される。次いで、電子銃駆動装置２５
または被溶接物駆動装置２６がそれぞれ電子銃１
または被溶接物２をＹ軸方向に移動させて、溶接
電子ビーム４の被溶接物２上における照射点の位
置修正を行なう。
軌跡１０の例として三角形のものを第２図に示
す。この場合、溶接線検出は第２の走査線３１の
部分で行なわれる。この三角形の軌跡を作成する
ためのＸ軸およびＹ軸の走査波形発生器の構成を
第３図に示す。Ｘ軸の走査波形の信号はゲートパ
ルス発生器１４の出力信号がそのまま用いられ
る。また、Ｙ軸の走査波形の信号は、ゲートパル
ス発生器１４の出力信号の立上り部分より基準電
源３５の電圧を積分器３６で積分し、ゲートパル
ス発生器１４の出力信号の立下り部分で積分器３
６をリセツトして三角波を作り、それをゲートパ
ルス発生器１４の出力信号に加算器３７で加算す
ることにより得られる。従つて、Ｘ軸増幅器１７
およびＹ軸増幅器１８の出力電圧は、各増幅器１
７，１８に電圧増幅形のものを用いると第４図
ａ，ｂに示す各増幅器１７，１８の入力信号３９
ａ，４０ａと同じ波形となる。しかし、各増幅器
１７，１８の負荷が偏向コイルつまり誘導性であ
るため、第４図ａ，ｂに示すようにＸ軸偏向電流
１９ａおよびＹ軸偏向電流２０ａはＸ軸出力電圧
３９ａおよびＹ軸出力電圧４０ａとは異なつたも
のとなる。従つて、軌跡は三角形にならず、第５
図に４１で示すような軌跡となる。
す。この場合、溶接線検出は第２の走査線３１の
部分で行なわれる。この三角形の軌跡を作成する
ためのＸ軸およびＹ軸の走査波形発生器の構成を
第３図に示す。Ｘ軸の走査波形の信号はゲートパ
ルス発生器１４の出力信号がそのまま用いられ
る。また、Ｙ軸の走査波形の信号は、ゲートパル
ス発生器１４の出力信号の立上り部分より基準電
源３５の電圧を積分器３６で積分し、ゲートパル
ス発生器１４の出力信号の立下り部分で積分器３
６をリセツトして三角波を作り、それをゲートパ
ルス発生器１４の出力信号に加算器３７で加算す
ることにより得られる。従つて、Ｘ軸増幅器１７
およびＹ軸増幅器１８の出力電圧は、各増幅器１
７，１８に電圧増幅形のものを用いると第４図
ａ，ｂに示す各増幅器１７，１８の入力信号３９
ａ，４０ａと同じ波形となる。しかし、各増幅器
１７，１８の負荷が偏向コイルつまり誘導性であ
るため、第４図ａ，ｂに示すようにＸ軸偏向電流
１９ａおよびＹ軸偏向電流２０ａはＸ軸出力電圧
３９ａおよびＹ軸出力電圧４０ａとは異なつたも
のとなる。従つて、軌跡は三角形にならず、第５
図に４１で示すような軌跡となる。
そこで、実際の軌跡４１を三角形にするために
各増幅器１７，１８を第６図に示した定電流形に
することが考えられる。この場合、偏向電流を電
流検出抵抗４４で検出し、負帰還をかけて入力電
圧信号と同じ出力電流とする。しかし、溶接線検
出期間中は溶接が中断するため、検出に許される
時間は１〜10msであり、しかも矩形波信号を用
いているため各増幅器１７，１８の周波数帯域は
非常に広いことが要求される。従つて、各増幅器
１７，１８の不安定性による出力電流の過渡的な
振動は避けられず、第７図ａ，ｂに示すような波
形１９ｂ，２０ｂとなる。故に、軌跡は、第８図
に示すように検出開始点３０付近で振動し４１ａ
のようになり、また原点２８付近で振動して４１
ｂのようになる。
各増幅器１７，１８を第６図に示した定電流形に
することが考えられる。この場合、偏向電流を電
流検出抵抗４４で検出し、負帰還をかけて入力電
圧信号と同じ出力電流とする。しかし、溶接線検
出期間中は溶接が中断するため、検出に許される
時間は１〜10msであり、しかも矩形波信号を用
いているため各増幅器１７，１８の周波数帯域は
非常に広いことが要求される。従つて、各増幅器
１７，１８の不安定性による出力電流の過渡的な
振動は避けられず、第７図ａ，ｂに示すような波
形１９ｂ，２０ｂとなる。故に、軌跡は、第８図
に示すように検出開始点３０付近で振動し４１ａ
のようになり、また原点２８付近で振動して４１
ｂのようになる。
従来のインプロセス溶接検出を行なう電子ビー
ム溶接機は以上のように構成されているので、電
圧増幅形の偏向信号増幅器を用いると、偏向コイ
ル電流の過渡応答は偏向コイル回路の時定数より
も速くすることはできず、電子ビームの偏向速度
が遅くなる。従つて、溶接中に時分割により溶接
ビーム電流で溶接線検出を行なう場合、溶接線検
出に要する時間が長くなるので溶接部分の溶融部
に悪影響を与え、また溶接線検出のための被溶接
物の走査部分への入熱が大きくなつて、非溶接部
分の溶融や熱歪の原因となる。また、定電流形の
偏向信号増幅器を用いると、偏向電流が過渡的に
振動し、走査電子ビームの被溶接物上の軌跡が歪
み、溶接線検出後の信号処理が複雑かつ長時間を
要するなどの欠点があつた。
ム溶接機は以上のように構成されているので、電
圧増幅形の偏向信号増幅器を用いると、偏向コイ
ル電流の過渡応答は偏向コイル回路の時定数より
も速くすることはできず、電子ビームの偏向速度
が遅くなる。従つて、溶接中に時分割により溶接
ビーム電流で溶接線検出を行なう場合、溶接線検
出に要する時間が長くなるので溶接部分の溶融部
に悪影響を与え、また溶接線検出のための被溶接
物の走査部分への入熱が大きくなつて、非溶接部
分の溶融や熱歪の原因となる。また、定電流形の
偏向信号増幅器を用いると、偏向電流が過渡的に
振動し、走査電子ビームの被溶接物上の軌跡が歪
み、溶接線検出後の信号処理が複雑かつ長時間を
要するなどの欠点があつた。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、被溶接物上で電子
ビーム照射位置を瞬時に移動させるパルス電圧
と、被溶接物上の走査電子ビームの軌跡に対応し
た電圧波形を、同時にまたは順次に偏向コイルに
印加することにより、電子ビームの高速偏向が可
能な電子ビーム偏向装置を提供することを目的と
している。
去するためになされたもので、被溶接物上で電子
ビーム照射位置を瞬時に移動させるパルス電圧
と、被溶接物上の走査電子ビームの軌跡に対応し
た電圧波形を、同時にまたは順次に偏向コイルに
印加することにより、電子ビームの高速偏向が可
能な電子ビーム偏向装置を提供することを目的と
している。
以下、まず、この発明の原理を図について説明
する。第９図ａにおいて、４６は偏向信号発生
器、４７は自己インダクタンスＬを持つ偏向コイ
ル、４８は偏向信号発生器４６の出力抵抗および
偏向コイル４７の内部抵抗を等価的に表わす抵抗
値Ｒの直列抵抗、ｉはこの回路を流れる偏向電流
である。
する。第９図ａにおいて、４６は偏向信号発生
器、４７は自己インダクタンスＬを持つ偏向コイ
ル、４８は偏向信号発生器４６の出力抵抗および
偏向コイル４７の内部抵抗を等価的に表わす抵抗
値Ｒの直列抵抗、ｉはこの回路を流れる偏向電流
である。
偏向コイル４７に第９図ｂに示すi0の電流を流
すためには、偏向信号発生器４６は波形５０で示
されるE0＝Ri0のステツプ電圧を発生すればよい
が、この場合、電流ｉの過渡応答は第９図ｂの波
形５１に示すようになり、次式で表わされる。
すためには、偏向信号発生器４６は波形５０で示
されるE0＝Ri0のステツプ電圧を発生すればよい
が、この場合、電流ｉの過渡応答は第９図ｂの波
形５１に示すようになり、次式で表わされる。
ｉ＝E0／Ｒ（１−e-t/〓）
但し、τ＝Ｌ／Ｒであり、回路固有の定数であ
る。従つて、i0の値に近づく規格化された時間
ｔ／τは i0の90％：ｔ／τ＝2.30 i0の99％：ｔ／τ＝4.61 i0の99.9％：ｔ／τ＝6.91 となる。
る。従つて、i0の値に近づく規格化された時間
ｔ／τは i0の90％：ｔ／τ＝2.30 i0の99％：ｔ／τ＝4.61 i0の99.9％：ｔ／τ＝6.91 となる。
次に、偏向信号発生器４６でE0より大きいス
テツプ電圧E1５２を発生し、電流ｉがi0に達した
時刻t0にE1をE0に低下させる方法を考える。この
場合、電流ｉの過度応答は第９図ｃの波形５３に
示すようになり、次式で表わされる。
テツプ電圧E1５２を発生し、電流ｉがi0に達した
時刻t0にE1をE0に低下させる方法を考える。この
場合、電流ｉの過度応答は第９図ｃの波形５３に
示すようになり、次式で表わされる。
ｉ＝E1／Ｒ（１−e-t/〓） Ｏ≦ｔ≦t0
ｉ＝E0／Ｒ t0＜ｔ
また、t0／τは次式で表わされる。
t0／τ＝−ln（１−E0／E1）
従つて、E0／E1とt0／τとの関係は
E1＝10E0：t0／τ＝0.105
E1＝100E0：t0／τ＝0.0101
となる。例えば、前者の方法によりi0の99％の値
に達する時間に対して、後者のE1＝10E0のパル
スを追加する方法は約1/44の時間でよく、しかも
最終設定値i0との偏差は生じない。
に達する時間に対して、後者のE1＝10E0のパル
スを追加する方法は約1/44の時間でよく、しかも
最終設定値i0との偏差は生じない。
次に、偏向コイル４７にランプ電流ｉ＝Ktを
流す場合を考える。この場合、偏向信号発生器４
６でランプ電圧54E＝KRtを発生すると、電流ｉ
の過渡応答は第１０図ａの波形５５に示すように
なり、次式で表わされる。
流す場合を考える。この場合、偏向信号発生器４
６でランプ電圧54E＝KRtを発生すると、電流ｉ
の過渡応答は第１０図ａの波形５５に示すように
なり、次式で表わされる。
ｉ＝Kτ（e-t/〓−１）＋Kt
従つて、設定値に対してKτ（e-t/〓−１）の偏差
が生じる。次に、偏向信号発生器４６でＥ＝KRt
にE2＝Kτのステツプ電圧を重畳させた波形５６
を発生すると、電流ｉの過渡応答は第１０図ｂの
波形５７に示すようになり、次式で表わされる。
が生じる。次に、偏向信号発生器４６でＥ＝KRt
にE2＝Kτのステツプ電圧を重畳させた波形５６
を発生すると、電流ｉの過渡応答は第１０図ｂの
波形５７に示すようになり、次式で表わされる。
ｉ＝Kt
従つて、設定値に対する偏差は生じない。
次に、上記の原理に基づく一実施例を図につい
て説明する。第１１図において、５８ａ，５８
ｂ，５８ｃおよび５８ｄは、照射位置を瞬時に移
動させるパルス電圧（以下、移動パルス電圧とい
う）、５９ａおよび５９ｂは軌跡に対応した電圧
波形（以下、基準電圧波形という）である。ま
た、第１２図において、６０はＸ軸Ｄ／Ａコンバ
ータ、６１はＹ軸Ｄ／Ａコンバータ、６２は従来
方式のゲートパルス発生器の出力信号に対応する
ゲート信号、６３はマイクロコンピユータであ
る。
て説明する。第１１図において、５８ａ，５８
ｂ，５８ｃおよび５８ｄは、照射位置を瞬時に移
動させるパルス電圧（以下、移動パルス電圧とい
う）、５９ａおよび５９ｂは軌跡に対応した電圧
波形（以下、基準電圧波形という）である。ま
た、第１２図において、６０はＸ軸Ｄ／Ａコンバ
ータ、６１はＹ軸Ｄ／Ａコンバータ、６２は従来
方式のゲートパルス発生器の出力信号に対応する
ゲート信号、６３はマイクロコンピユータであ
る。
次に動作について説明する。
被溶接物上に第２図の三角波形の軌跡２９，３
１，３４に沿つて電子ビームを走査し、溶接線３
の検出を行なう場合を考える。原点２８から検出
開始点３０への走査と検出終了点３３から原点２
８への走査は溶接線検出に関係なく、瞬時に行な
う。検出開始点３０から検出終了点３３への走査
はＹ軸７に平行に、等速度で行なう。この場合、
Ｘ軸の偏向電流に要求される波形は第１１図ａの
１９ｃであり、この電流１９ｃを流すために必要
な電圧波形は上記の原理により５８ａ，５９ａ，
５８ｂとなる。また、Ｙ軸の偏向電流に要求され
る波形は第１１図ｂの２０ｃであり、この電流２
０ｃを流すために必要な電圧波形は上記の原理に
より５８ｃ，５９ｂ，５８ｄとなる。これらの電
圧波形はいくつかの基本波形に分けることができ
る。移動パルス電圧５８ａ，５８ｃは照射位置を
原点２８から検出開始点３０へ移動させるもので
あり、移動パルス電圧５８ｂ，５８ｄは照射位置
を検出終了点３３から原点２８へ移動させるもの
である。移動パルス電圧５８ａ，５８ｂ，５８
ｃ，５８ｄのピーク電圧はＸ軸増幅器１７ａおよ
びＹ軸増幅器１８ａの出し得る最大電圧近くの走
査に設定する。また、基準電圧波形５９ａは溶接
線検出期間中、照射位置のＸ軸座標を一定にする
ものであり、基準電圧波形５９ｂは溶接線検出期
間中、照射位置をＹ軸に平行に一定速度で移動さ
せるもので、上記の原理で示したようにランプ電
圧にステツプ電圧を重畳させている。これらの移
動パルス電圧５８ａ，５８ｂ，５８ｃ，５８ｄお
よび基準電圧波形５９ａ，５９ｂの合成された電
圧波形３９ｂ，４０ｂはパルス回路を用いても容
易に作成することができるが、これらの電圧波形
３９ｂ，４０ｂはパルス電圧とランプ電圧の単な
る組み合わせであり、第１２図に示すようにマイ
クロコンピユーター６３とＸ軸およびＹ軸Ｄ／Ａ
コンバータ６０，６１により高速かつ容易に電圧
波形を合成することができる。
１，３４に沿つて電子ビームを走査し、溶接線３
の検出を行なう場合を考える。原点２８から検出
開始点３０への走査と検出終了点３３から原点２
８への走査は溶接線検出に関係なく、瞬時に行な
う。検出開始点３０から検出終了点３３への走査
はＹ軸７に平行に、等速度で行なう。この場合、
Ｘ軸の偏向電流に要求される波形は第１１図ａの
１９ｃであり、この電流１９ｃを流すために必要
な電圧波形は上記の原理により５８ａ，５９ａ，
５８ｂとなる。また、Ｙ軸の偏向電流に要求され
る波形は第１１図ｂの２０ｃであり、この電流２
０ｃを流すために必要な電圧波形は上記の原理に
より５８ｃ，５９ｂ，５８ｄとなる。これらの電
圧波形はいくつかの基本波形に分けることができ
る。移動パルス電圧５８ａ，５８ｃは照射位置を
原点２８から検出開始点３０へ移動させるもので
あり、移動パルス電圧５８ｂ，５８ｄは照射位置
を検出終了点３３から原点２８へ移動させるもの
である。移動パルス電圧５８ａ，５８ｂ，５８
ｃ，５８ｄのピーク電圧はＸ軸増幅器１７ａおよ
びＹ軸増幅器１８ａの出し得る最大電圧近くの走
査に設定する。また、基準電圧波形５９ａは溶接
線検出期間中、照射位置のＸ軸座標を一定にする
ものであり、基準電圧波形５９ｂは溶接線検出期
間中、照射位置をＹ軸に平行に一定速度で移動さ
せるもので、上記の原理で示したようにランプ電
圧にステツプ電圧を重畳させている。これらの移
動パルス電圧５８ａ，５８ｂ，５８ｃ，５８ｄお
よび基準電圧波形５９ａ，５９ｂの合成された電
圧波形３９ｂ，４０ｂはパルス回路を用いても容
易に作成することができるが、これらの電圧波形
３９ｂ，４０ｂはパルス電圧とランプ電圧の単な
る組み合わせであり、第１２図に示すようにマイ
クロコンピユーター６３とＸ軸およびＹ軸Ｄ／Ａ
コンバータ６０，６１により高速かつ容易に電圧
波形を合成することができる。
なお、上記実施例ではインプロセス溶接線検出
を行なう電子ビーム溶接機について説明したが、
電子ビームの照射位置を高速かつ高精度で移動さ
せる必要がある電子ビーム焼入れ機であつてもよ
く、上記実施例と同様の効果を奏する。電子ビー
ム焼入れ機の場合、電子ビーム電力の入熱範囲を
限定するため、高速かつ間欠的に走査を行なう。
を行なう電子ビーム溶接機について説明したが、
電子ビームの照射位置を高速かつ高精度で移動さ
せる必要がある電子ビーム焼入れ機であつてもよ
く、上記実施例と同様の効果を奏する。電子ビー
ム焼入れ機の場合、電子ビーム電力の入熱範囲を
限定するため、高速かつ間欠的に走査を行なう。
以上のように、この発明によれば被溶接物上で
電子ビーム照射位置を瞬時に移動させるパルス電
圧と、被溶接物上の走査電子ビームの軌跡に対応
した電圧波形を、同時にまたは順次に偏向コイル
に印加するように構成したので、移動パルス電圧
を加えない場合に比較して10〜100倍の高速走査
ができ、移動後の過渡振動が発生せず、移動中も
位置精度の高い走査ができる効果がある。
電子ビーム照射位置を瞬時に移動させるパルス電
圧と、被溶接物上の走査電子ビームの軌跡に対応
した電圧波形を、同時にまたは順次に偏向コイル
に印加するように構成したので、移動パルス電圧
を加えない場合に比較して10〜100倍の高速走査
ができ、移動後の過渡振動が発生せず、移動中も
位置精度の高い走査ができる効果がある。
第１図はインプロセス溶接線検出を行なう電子
ビーム溶接機を示す概略構成図、第２図は走査電
子ビームの被溶接物上の照射位置の軌跡を示す
図、第３図は従来の走査波形発生器の構成図、第
４図ないし第８図は従来の欠点を説明するための
図、第９図ａ，ｂ，ｃおよび第１０図ａ，ｂはこ
の発明の原理を説明するための図、第１１図ａお
よびｂはこの発明の一実施例による動作を説明す
るための図、第１２図はこの発明の一実施例によ
る走査波形発生器を示す概略構成図である。図に
おいて、１は電子銃、２は被溶接物、８はＸ軸偏
向コイル、９はＹ軸偏向コイル、１２は検出子、
１３は増幅器、１９はＸ軸偏向電流、２０はＹ軸
偏向電流、２１はＸ軸検出抵抗、２２はＹ軸検出
抵抗、２３は演算装置、２４はサーボ増幅器、２
５は電子銃駆動装置、、２６は被溶接物駆動装置、
５８ａおよび５８ｂはＸ軸の移動パルス電圧、５
８ｃおよび５８ｄはＹ軸の移動パルス電圧、６０
はＸ軸Ｄ／Ａコンバータ、６１はＹ軸Ｄ／Ａコン
バータ、６２はマイクロコンピユータである。な
お、図中、同一符号は同一、または相当部分を示
す。
ビーム溶接機を示す概略構成図、第２図は走査電
子ビームの被溶接物上の照射位置の軌跡を示す
図、第３図は従来の走査波形発生器の構成図、第
４図ないし第８図は従来の欠点を説明するための
図、第９図ａ，ｂ，ｃおよび第１０図ａ，ｂはこ
の発明の原理を説明するための図、第１１図ａお
よびｂはこの発明の一実施例による動作を説明す
るための図、第１２図はこの発明の一実施例によ
る走査波形発生器を示す概略構成図である。図に
おいて、１は電子銃、２は被溶接物、８はＸ軸偏
向コイル、９はＹ軸偏向コイル、１２は検出子、
１３は増幅器、１９はＸ軸偏向電流、２０はＹ軸
偏向電流、２１はＸ軸検出抵抗、２２はＹ軸検出
抵抗、２３は演算装置、２４はサーボ増幅器、２
５は電子銃駆動装置、、２６は被溶接物駆動装置、
５８ａおよび５８ｂはＸ軸の移動パルス電圧、５
８ｃおよび５８ｄはＹ軸の移動パルス電圧、６０
はＸ軸Ｄ／Ａコンバータ、６１はＹ軸Ｄ／Ａコン
バータ、６２はマイクロコンピユータである。な
お、図中、同一符号は同一、または相当部分を示
す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電子ビーム加工装置において、電子ビームが
所定の走査軌跡を描くようにその電子ビームを偏
向するための偏向電流が供給される偏向コイル
と、 前記所定の走査軌跡に対応した走査軌跡電圧波
形を発生すると共に、前記偏向電流の過渡応答に
よる前記走査軌跡電圧波形との波形差を補正する
ための電圧パルスを前記走査軌跡電圧波形に同時
にまたは順次に重畳させる手段とを備えたことを
特徴とする電子ビーム偏向装置。 ２ 前記電子ビーム加工装置は電子ビーム溶接機
であり、前記偏向コイルと前記手段とは溶接中に
時分割で溶接線検出を行うために設けられた特許
請求の範囲第１項記載の電子ビーム偏向装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57066792A JPS58181489A (ja) | 1982-04-19 | 1982-04-19 | 電子ビ−ム偏向装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57066792A JPS58181489A (ja) | 1982-04-19 | 1982-04-19 | 電子ビ−ム偏向装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58181489A JPS58181489A (ja) | 1983-10-24 |
| JPH0211357B2 true JPH0211357B2 (ja) | 1990-03-13 |
Family
ID=13326062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57066792A Granted JPS58181489A (ja) | 1982-04-19 | 1982-04-19 | 電子ビ−ム偏向装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58181489A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6224548A (ja) * | 1985-07-25 | 1987-02-02 | Mitsubishi Electric Corp | 電子ビ−ム偏向装置 |
| CN110253130A (zh) * | 2019-07-03 | 2019-09-20 | 中国航空制造技术研究院 | 电子束焊接异种合金薄板时的偏转扫描控制方法 |
-
1982
- 1982-04-19 JP JP57066792A patent/JPS58181489A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58181489A (ja) | 1983-10-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| GB1329559A (en) | Apparatus and method for controlling an electronically generated beam | |
| JPH0796377A (ja) | 電子ビーム溶接法及び装置 | |
| JPH0211357B2 (ja) | ||
| US3842236A (en) | Process to control the movement of a workpiece with respect to a beam of a stock processing machine operating by means of controllable power irradiation | |
| CA1285621C (en) | Beam position correction device | |
| US4012620A (en) | Electron beam seam finding device | |
| JPH0545356B2 (ja) | ||
| JPS61293690A (ja) | 電子ビ−ム溶接における加工距離の検出方法 | |
| JPS6324535A (ja) | 電子ビ−ム加工装置 | |
| JPH0360879A (ja) | 電子ビーム加工機 | |
| JPS62151283A (ja) | 電子ビ−ム溶接機のシ−ムトラツカ− | |
| JPS6134914B2 (ja) | ||
| JPS62286691A (ja) | 電子ビ−ム溶接における継目位置検出装置 | |
| JPS61293689A (ja) | 電子ビ−ム溶接におけるビ−ム揺動幅の自動設定方法 | |
| JPH0510192B2 (ja) | ||
| JPH0357573A (ja) | 電子ビーム加工機 | |
| JP2836224B2 (ja) | 電子ビームの焦点調整方法 | |
| JPH0545355B2 (ja) | ||
| JPH0422586A (ja) | 電子ビーム加工装置および加工方法 | |
| JPH0785828A (ja) | 電子ビーム装置 | |
| GB1604222A (en) | Controlling impinge ment of high-energy beam of charged particles on a workpiece | |
| JP2512530B2 (ja) | 電子ビ―ム露光装置及び電子ビ―ム露光方法 | |
| JP2005224825A (ja) | 電子ビーム溶接方法 | |
| JPH0671464A (ja) | 電子ビームを用いた溶接方法 | |
| JPH05813B2 (ja) |