JPH0510192B2 - - Google Patents

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関し、特に反射電
子を利用して継目の機能を改善した電子ビーム溶
接機に関する。

〔従来の技術〕

電子ビーム溶接機は、電子ビームによつて被溶
接物を偏向走査し、被溶接物表面からの反射電子
の量が溶接の継目部分とその他の部分とで著しく
異なることを利用して、溶接の継目に電子ビーム
を自動的追従させながら溶接を行う装置である。

第２図は従来の電子ビーム溶接機の一例の構成
をブロツク図で示したものである。第２図におい
て、１はフイラメントで加熱電源５によつて加熱
され、加速電源４によつてアノード３（接地され
ている）に対して負に荷電される。２はグリツド
で、バイアス電源６およびトレーサービーム用バ
イアス電源７の重畳された電圧を荷電されてフイ
ラメント１から放射される電子ビーム８の量を制
御する。３０および３０′はＹ軸偏向コイル、３
１および３１′はＸ軸偏向コイルであり、各偏向
コイルはＸ軸偏向コイル電流３２およびＹ軸偏向
コイル電流３３′によつて駆動される。３５はビ
ーム偏向走査制御部で、Ｘ軸偏向コイル電流３２
およびＹ軸偏向コイル電流３３を生成すると同時
に、トレーサービーム切替信号３４およびビーム
オリジナルポイント通過信号３６を第３図に示す
ような関連を持つて送出する。３８はトレーサー
ビーム切替信号３４を受けてトレーサービーム用
バイアス電源７の電圧を所要分だけ上昇させるた
めの信号を発生するバイアス駆動回路であり、５
０は反射電子コレクターであつて、電子ビーム８
がＹ軸偏向コイル３０およびＸ軸偏向コイル３１
によつて偏向走査パターン９の如く偏向走査され
る偏向走査期間内に、トレース中の電子ビーム８
すなわちトレーサービーム８′が被溶接物１００
および１００′に衝突して反射して来る反射電子
１０を集電するものであり、二次電子抑制バイア
ス電源５１によつて接地に対して負に荷電されて
反射電子検出抵抗５２に反射電子信号を導く。５
３は反射電子信号であつて、ピーク値検出器５４
に入力され、ピーク量信号５５を生成する。５６
は可変ゲインアンプであつて、ピーク量信号５５
を入力しそれが大きいときはゲインを下げ小さい
ときはゲインを上げるように働き、トレーサービ
ーム８′が被溶接物１００と１００′との溶接継目
１０１を通過するとき、その反射電子１０の量が
減少することによつて発生するギヤツプパルス信
号３７の振幅が常に一定になるようにするいわゆ
るAGCとして動作する。７０は、位置ズレ量検
出器であつて、ビームオリジナルポイント通過信
号３６とギヤツプパルス信号３７との時間差と、
あらかじめ定められているビームの偏向走査速度
とを演算することによつて位置ズレ量を求めるも
のである。７１はサーボアンプであつて、サーボ
モータ７２およびボールスクリユー７４を介して
試料台７３を位置ズレ検出器７０からの位置ズレ
信号量に対応する量だけ移動することによつて電
子ビーム８と溶接継目１０１の位置ズレを補正し
て正常な溶接ビード１０２を得る。

このように、従来の電子ビーム溶接機は、電子
ビームの出力が上昇して偏向走査の期間中に被溶
接物の表面が溶けて、反射電子中のノイズが増大
することを防止するため、偏向走査の期間中は電
子ビームの出力を下げるように構成している。と
ころが、このような手段は、装置の構成が複雑で
あつてしかも信頼性に欠けるばかりでなく、溶接
速度を早くしようとする場合、ビーム電流を溶接
電流からトレース電流へ、またトレース電流から
溶接電流へと切替るときの切替時間が無視できな
いので早い溶接速度では溶接の連続性が損われる
ため溶接速度が低い値に制限されるという欠点を
有している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明が解決しようとする問題点、換言すれば
本発明の目的は、上述のような従来の電子ビーム
溶接機の欠点を除去して、構成を複雑にしかも信
頼性を低下させる原因となつているバイアス駆動
回路とトレーサビーム用バイアス電源とを取除く
ことにより、信頼性が高くしかも高速に溶接する
ことのできる電子ビーム溶接機を提供することに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の電子ビーム溶接機は、接地電位に対し
て負に荷電されて電子ビームの反射電子を捕捉す
る反射電子コレクターと、接地電位に対して正に
荷電されて二次電子を捕捉する二次電子コレクタ
ーと、前記反射電子コレクターからの信号と前記
二次電子コレクターからの信号の大きさの比率を
ビーム偏向走査制御部からの偏向走査中信号の入
力期間について演算する二次電子比率演算器と、
前記二次電子比率演算器の出力を入力して反射電
子信号の下限スライスレベルを決めるスライサ
と、前記スライサの出力信号のピークの量を検出
するピーク値検出器と、前記ピーク値検出器から
の信号を入力してその出力信号の振幅を一定にす
る可変ゲインアンプと、前記可変ゲインアンプの
出力信号とＸ軸偏向コイルおよびＹ軸偏向コイル
にそれぞれ偏向コイル電流を供給する前記ビーム
偏向走査制御部からのビームオリジナルポイント
通過信号とを入力して位置ずれ量を検出する位置
ずれ量検出器と、前記位置ずれ量検出器の出力信
号を入力して増幅しサーボモータを駆動する信号
を出力するサーボアンプと、前記サーボモータの
動作によつて搭載している被溶接物の位置を移動
させる試料台とを備えて構成される。

〔実施例〕

次に本発明の実施例について図面を参照して詳
細に説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図で
あり、偏向走査期間中にビーム出力を低減させる
ための複雑な回路を除去して、溶接電流のままで
継目の追従を行うことができるようにしたもので
あり、偏向走査の期間中に被溶接物の表面が溶け
て、反射電子信号に重畳されるノイズ信号が増加
するのは、被溶接物の表面が溶け始めると二次電
子の量が急増することによることに着目し、反射
電子信号の大きさに対する二次電子信号の大きさ
の比率の形でそれを検出し、あらかじめ定めた相
対関係で反射電子信号の下限スライスレベルを設
定してＳ／Ｎ比の改善を図るようにしたものであ
る。

図において、６４は二次電子コレクターであつ
て、集電効率を上げるために引出電源６２によつ
て正に電荷されている。６１はこの引出電源６２
に接続されている二次電子検出抵抗で、反射電子
検出抵抗５２と共にそれぞれ二次電子信号および
反射電子原信号を二次電子比率演算器６０に導
き、そこで演算した演算結果に対してあらかじめ
定めた相対関係を有する下限スライスレベル信号
３０３をスライサ６３に供給する。スライサ６３
は反射電子原信号３０１を下限スライスレベル信
号３０３に対応する分だけスライスしてＳ／Ｎ比
の改善された整形反射電子信号３０４を可変ゲイ
ンアンプ５６に出力する。６５は上記の動作を偏
向走査期間内のみで行うようにするために偏向走
査制御部３５から二次電子比較演算器６０に与え
られ偏向走査中信号である。上記以外の構成につ
いては第２図の従来例と同じである。第４図は、
上記の構成の実施例の動作を説明する波形図であ
る。第４図ａは電子ビーム８の出力が小さくて被
溶接物１００および１００′の表面が充分に溶け
ない場合の反射電子原信号３０１の波形で、ノイ
ズ量３０２は非常に小さな値である。第４図ｂは
電子ビーム出力が増大して被溶接物１００および
１００′の表面が溶けている状態のときの波形で
ある。図に示すとおり、ノイズ量３０２は極めて
大きく誤動作の原因となる。そこで第４図ｃに示
すようにスライサ６３において下限スライスレベ
ル信号３０３の量だけ下限レベルを切り取り、反
射電子原信号３０１の上部のみを可変ゲインアン
プ５６に入力してAGC動作をさせて整形反射電
子信号３０４を得るようにしているのである。し
たがつて第４図ａにおける反射電子原信号３０１
の振幅と、第４図ｃにおける整形反射電子信号３
０４との振幅は同じとなり、Ｓ／Ｎ比が大幅に改
善される。

このように、上記の実施例は反射電子コレクタ
ーに二次電子コレクタを追加し、ま反射電子原信
号に発生するノイズをカツトするための波形処理
回路として二次電子比較器とスライサとを付加す
ることにより、複雑な構成でしかも信頼性を損ね
る原因となるビーム出力低減回路であるバイアス
駆動回路とトレーサビーム用バイアス電源を取除
いて、信頼性が高くしかも高速な継目の追従動作
を可能とした。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明の電子ビー
ム溶接機は、構成を複雑にししかも信頼性を損ね
る原因となるビーム出力低減回路を取除き、代り
に反射電子原信号のノイズをカツトして振幅が一
定でＳ／Ｎ比を改善した整形反射信号が得られる
二次電子コレクタと二次電子比較演算器とスライ
サとを付加することによつて、信頼性に優れしか
も高速に動作することができる電子ビーム溶接機
を得ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロツ
ク図、第２図は従来の電子ビーム溶接機の構成の
一例を示すブロツク図、第３図は第２図に示す装
置の動作を説明するタイミングチヤート、第４図
は第１図の実施例の動作を説明する波形図であ
る。 図において、９…ビーム偏向走査パターン、３
２…Ｘ軸偏向コイル電流、３３…Ｙ軸偏向コイル
電流、３４…トレーサービーム切替信号、３６…
ビームオリジナルポイント通過信号、３７…ギヤ
ツプパルス信号、５３…反射電子信号、５５…ピ
ーク量信号、６２…引出電源、６５…偏向走査中
信号、３０１…反射電子原信号、３０２…ノイズ
量、３０３…下限スライスレベル信号、３０４…
整形反射電子信号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 接地電位に対して負に荷電されて電子ビーム
   の反射電子を捕捉する反射電子コレクターと、接
   地電位に対して正に荷電されて二次電子を捕捉す
   る二次電子コレクターと、前記反射電子コレクタ
   ーからの信号と前記二次電子コレクターからの信
   号の大きさの比率をビーム偏向走査制御部からの
   偏向走査中信号の入力期間について演算する二次
   電子比率演算器と、前記二次電子比率演算器の出
   力を入力して反射電子信号の下限スライスレベル
   を決めるスライサと、前記スライサの出力信号の
   ピークの量を検出するピーク値検出器と、前記ピ
   ーク値検出器からの信号を入力してその出力信号
   の振幅を一定にする可変ゲインアンプと、前記可
   変ゲインアンプの出力信号とＸ軸偏向コイルおよ
   びＹ軸偏向コイルにそれぞれ偏向コイル電流を供
   給する前記ビーム偏向走査制御部からのビームオ
   リジナルポイント通過信号とを入力して位置ずれ
   量を検出する位置ずれ量検出器と、前記位置ずれ
   量検出器の出力信号を入力して増幅しサーボモー
   タを駆動する信号を出力するサーボアンプと、前
   記サーボモータの動作によつて搭載している被溶
   接物の位置を移動させる試料台とを備えることを
   特徴とする電子ビーム溶接機。