JPH026084A - 電子ビーム制御装置 - 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］ この発明は、電子ビーム溶接機等の電子ビームを利用す
る各種装置に用いて好適の電子ビーム制御装置に関する
ものである。

［従来の技術］ 第５図は例えば特開昭５０−８６９７号公報しこ示され
た従来の電子ビーム溶接機における電子ビーム制御装置
の構成を示す模式図であり、図において、１は電子ビー
ム発生部、２は電子ビーム、３は対物レンズ（集束手段
）、４は偏向レンズ（偏向手段）、５は被加工物、６は
被加工物５を載置されるパレット、７はパレット６を固
定されるテーブルであり、電子ビーム発生部１から発射
された電子ビーム２は、対物レンズ３により集束され、
偏向レンズ４によって偏向される。また、１９は反射電
子センサ、２０は位置補正処理部、２１はテーブル制御
部、２２はテーブル７上に設けられテーブル７と電子ビ
ーム２との位置関係を検出するためのマーカである。

第６図（ａ）はマーカ２２の平面図であり、この第６図
（ａ）において、実線で示されたマーカ２２に対して点
線で示されたマーカ２３はテーブル７の位置のずれによ
りマーカがずれた状態を表わしている。マーカ２２には
、正方形の台状部材の表面に十字形の溝２７が形成され
ている。また、第６図（ｂ）は第６図（ａ）のに−に線
に沿う断面図であり、この図に示すようにマーカ２２は
、４個の山部２８と十字形の溝２７とにより構成されて
いる。太い一点鎖線にて示された軌跡２４は、電子ビー
ム２の軌跡であり、マーカ２２を照射している状態を示
している。電子ビーム２が軌跡２４に沿って動くとき、
電子ビーム２はマーカ２２の山部２８および溝２７によ
って反射され、第５図に示す反射電子センサ１９により
検出される。

第７図は電子ビーム２のマーカ２２による反射状況を示
す断面図であり、この図に示すように、山部２８に照射
された、例えば電子ビーム２−３は山部２８によって反
射され電子ビーム２−４となり、反射電子センサ１９に
より検出される。また、例えば、電子ビーム２−１は溝
２７により反射され、電子ビーム２−２となるが、反射
電子センサ１９には当たらないので検出されない。

電子ビーム２が第６図（ａ）に示す軌跡２４に沿って動
くときの反射電子センサ１９の出力波形を、第８図（ａ
）、（ｂ）に示す。電子ビームが、第６図（ａ）の点２
４ａから出発し、矢印Ｂに示すように反時計まわりに動
くとき、山部２８と溝２７との境界２４ｂ、２４ｃ、２
４ｄ、２４ｆ、２４ｇ。

２４ｈおよび２４ｉにおいて出力信号が変化し、第８図
（ａ）に示す波形になる。この波形図において、高いレ
ベルはマーカ２２の山部２８に対応し、また低いレベル
はマーカ２２の溝２７に対応する。

第６図（ａ）において、点線で示すように、マーカ２２
がマーカ２３の位置にずれた場合においては、山部２８
と溝２７との各境界は境界２６ｂ。

２６ｃ、２６ｄ、２６ｅ、２６ｆ、２６ｇ、２６ｈおよ
び２６ｉの位置に移動する。その結果、反射電子センサ
１９の検出出力は、第８図（ｂ）に示す波形になる。第
８図（ａ）と第８図（ｂ）との両波形を比較すると、第
８図（ａ）の波形は周期が一定であるのに対して、第８
図（ｂ）の波形は周期が常に変動している。位置補正処
理部２０は、この周期変動に基づき制御信号を出力し、
テーブル制御部２１を介してテーブル７を移動させ、反
射電子センサ１９の検出波形が、第８図（ａ）のごとく
一定の周期になるように制御し、テーブル７の位置ずれ
を補正する。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の電子ビーム制御装置は以上のように構成されてい
るので、テーブル７の位置゛を補正するのに、第８図（
ａ）、（ｂ）のように得られるパルス間の時間を位置補
正処理部２０にて計測する必要があるので、この位置補
正処理部２０の構成が複雑になるばかりでなく、精度の
高い補正を行なうためにマーカ２２上の軌跡２４に沿っ
て、電子ビーム２を１０〜１２周分程度移動させなけれ
ばならず、マーカ２２に対する電子ビーム２の照射時間
が長くなり、マーカ２２の発熱による変形で位置補正が
不正確となったり、またマーカ２２の寿命が短くなるな
どの課題があった。

この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、テーブルの位置を補正するに際し１位置補正処
理部の構成が簡素で、しかも短い電子ビーム照射時間で
精度の高い位置補正を行なえる電子ビーム制御装置を得
ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る電子ビーム制御装置は、マーカを、所定
形状の穴を表面の適当な位置に多数穴明は加工された金
属部材として形成し、位置補正処理部が、電子センサか
らの出力変化に基づいて電子ビームが走査した上記マー
カの穴の数を計数し、その計数値にてマーカと電子ビー
ムとの相対仏画のずれを検出するものである。

［作　　　用コ この発明における電子ビーム制御装置では、電子ビーム
発生手段からマーカへ電子ビームが照射されマーカ上を
走査する。電子ビームが、金属部材であるマーカに照射
されると、このマーカから二次電子が放射される。そし
て、電子ビームがマーカの穴の部分を通過するときには
二次電子放射量が著しく減少し、電子センサがこの二次
電子放射量の減少変化を検出して、電子ビームがマーカ
の穴の部分を走査したことを検知できる。このようにし
て、電子ビームが走査したマーカの穴の数を計数するこ
とにより、その計数値や走査方向からマーカと電子ビー
ムとの相対位置のずれが検出される。そのずれの検出結
果に基づいてテーブル制御部によりテーブルを駆動し、
位置補正が行なわれる。

［発明の実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例による電子ビーム制御装置の構
成を示す模式図であり、図において、１は電子ビーム発
生部、２はこの電子ビーム発生部１から発射された電子
ビーム、３は電子ビーム２を集束する対物レンズ（集束
手段）、４は集束された電子ビーム２を偏向する偏向レ
ンズ（偏向手段）、５は被加工物、６は被加工物５を載
置されるパレット、７はパレット６を固定されるテーブ
ルで、このテーブル７は、電子ビーム２が到達する面に
配設され所定の範囲を移動できるようになっている。

そして、８はテーブル７上の電子ビーム２が到達する部
所に設けられたマーカで、テーブル７（マーカ８）と電
子ビーム２との相対位置関係を検出するためのもので、
第２，３図に示すように、所定形状（角柱形状）の六８
ａを表面の適当な位置に多数穴明は加工された金属部材
として形成されている。また、穴８ａは、第２図に示す
ように、Ｘ、Ｙ方向に適当な間隔をあけて配置されると
ともに、Ｘ、Ｙ位置を特定できるようにＸ、Ｙ方向に沿
う六８ａの数を変化させて形成されている。

さらに、９は偏向レンズ４とマーカ８との間に配設され
マーカ８からの放射電子を検出する電子センサ、２０Ａ
は電子センサ９からの出力変化に基づき電子ビーム２が
走査したマーカ８の穴８ａの数を計数してマーカ８と電
子ビーム２との相対位置のずれを検出して位置補正信号
を発生する位置補正処理部、２１は位置補正処理部２０
Ａにより検出されたずれ（位置補正信号）に基づきその
ずれをなくすようにテーブル７を駆動するテーブル制御
部である。

なお、電子ビーム発生部１は、電子ビーム２がマーカ８
に照射されるように位置決めされている。

また、電子ビーム発生部１．対物レンズ３．偏向レンズ
４および電子センサ９は、図示を省略した真空容器内に
収納されている。

次に、本実施例の装置の動作について説明する。

電子ビーム発生部１から放射された電子ビーム２は、対
物レンズ３により集束され、偏向レンズ４によって偏向
された後、第２図に示すようなマーカ８上を軌跡１０に
沿って矢印Ｘ方向へ走査する。

一般に、物体に電子を照射すると、その物体の表面から
は二次電子が放射される。本発明はこれを利用するもの
である。

従って、電子ビーム２が、マーカ８である金属部材に照
射されるとき二次電子は上方に向けて放射されるが、穴
８ａ内に照射されるときには、二次電子は下方へ向かっ
てしまう。このため、電子ビーム２がマーカ８の穴８ａ
の部分を通過するときには二次電子放射量が著しく減少
することになる。

そして、マーカ８から放射された二次電子の放射量は、
マーカ８近傍に配置された電子センサ９により検出され
、電子センサ９が二次電子放射量の減少変化を検出する
ことにより、電子ビーム２がマーカ８の穴８’ａの部分
を走査したことが検知される。例えば、電子ビーム２が
、第２図に示す軌跡１０に沿って走査した場合には、第
４図（ａ）に示すように、通過した１つの穴８ａに対応
して、検出出力減少部分が１箇所だけの波形が得られる
。

また、第２図に示す軌跡１１に沿って走査した場合には
、第４図（ｂ）に示すように、穴８ａは通過していない
ので、検出出力減少部分の無い波形が得られる。さらに
、第２図に示す軌跡１２に沿って走査した場合には、第
４図（ｃ）に示すように、４つの穴８ａに対応して、検
出出力減少部分が４箇所の波形が得られる。なお、第４
図（ａ）〜（ｃ）において、高いレベルの部分はマーカ
８の金属部材の部分に対応し、低いレベルの部分は、検
出出力減少部分でマーカ８の穴８ａに対応する。

位置補正処理部２０Ａは、このような電子センサ９から
の波形に基づき、パルスの数つまり検出出力減少部分に
対応する穴８ａの数を計数し、Ｘ方向に沿った電子ビー
ム２の走査によってＹ方向の相対位置を検出する。同様
にして、第２図に示す軌跡１３のように、電子ビーム２
のＹ方向の走査を行なうことにより、Ｘ方向の相対位置
も検出される。

このようにして検出されたＸ、Ｙ方向の相対位置つまり
テーブル７（マーカ８）と電子ビーム２とのずれ（相対
位置関係）に基づいて、位置補正処理部２０Ａからテー
ブル制御部２１へ位置補正信号が出力され、このテーブ
ル制御部２１によりずれがなくなるように、即ち、電子
センサ９からの検出波形のパルス数が所定数となるよう
に、テーブル７が駆動制御され位置補正が行なわれる。

このように、本実施例の装置によれば７従来のように、
電子ビーム２を１０〜１２周分程度移動させたり、パル
ス間の時間を計測したりすることなく、テーブル７の位
置補正を行なえるので、位置補正処理部２０Ａの構成を
極めて簡素化することができ、しかも最低２回（Ｘ、Ｙ
方向）だけ電子ビーム２を走査することで、テーブル７
の相対位置が検出されるため、短い電子ビーム照射時間
で精度の高い位置補正が行なえるほか、マーカ８に対す
る電子ビーム２の照射時間も短くなって、マーカ８の変
形が少なくなりその寿命を長いものとすることができる
。

［発明の効果コ 以」二のように、この発明によれば、多数の穴を有する
金属部材のマーカを用い、二次−子放射量の変化から穴
の数を計数することで、テーブルの相対位置を検出でき
るように構成したので、位置補正処理部の構成が大幅に
簡素化されるほか、少なくとも２回の電子ビーム走査に
より、テーブルの相対位置が検出されるため、短い電子
ビーム照射時間で精度の高い位置補正が行なえ、さらに
はマーカに対する電子ビーム照射時間が短くなって。

マーカの変形が少なくなりその寿命を長くできる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による電子ビーム制御装置
の構成を示す模式図、第２図は上記実施例装置のマーカ
を示す平面図、第３図は上記マーカの一部を破断して示
す斜視図、第４図（ａ）〜（ｃ）はいずれも上記実施例
装置の動作を説明するための波形図、第５図は従来の電
子ビーム制御装置の構成を示す模式図、第６図（ａ）は
上記従来装置のマーカを示す平面図、第６図（ｂ）は第
６図（ａ）のに−に線に沿う断面図、第７図は上記従来
装置における電子ビームのマーカによる反射状況を示す
断面図、第８図（ａ）、（ｂ）はいずれも上記従来装置
の動作を説明するための波形図である。 図において、１−電子ビーム発生部、２−電子ビーム、
３・一対物レンズ（集束手段）、４−偏向レンズ（偏向
手段）、７−テーブル、８・・−マーカ、８ａ−穴、９
−電子センサ、２０Ａ−・・・位置補正処理部、２１・
−テーブル制御部。 なお、図中、同一の符号は同一、又は相当部分を示して
いる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　電子ビームを発生する電子ビーム発生手段と、上記電
   子ビームを集束する集束手段と、集束された電子ビーム
   を偏向する偏向手段と、電子ビームが到達する面に配設
   され所定の範囲を移動しうるテーブルと、同テーブル上
   の電子ビームが到達する部所に設けられたマーカと、同
   マーカからの電子を検出する電子センサと、同電子セン
   サからの出力に基づいて上記のマーカと電子ビームとの
   相対位置のずれを検出する位置補正処理部と、同位置補
   正処理部により検出されたずれに基づき同ずれをなくす
   べく上記テーブルを駆動するテーブル制御部とをそなえ
   てなる電子ビーム制御装置において、上記マーカが、所
   定形状の穴を表面の適当な位置に多数穴明け加工された
   金属部材であり、上記位置補正処理部が、上記電子セン
   サからの出力変化に基づき、上記電子ビームが走査した
   上記マーカの穴の数を計数して上記相対位置のずれを検
   出することを特徴とする電子ビーム制御装置。