JPS61293690A - 電子ビ−ム溶接における加工距離の検出方法 - 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によって溶接される加工片と電子ビ
ームを集束或いは偏向させる機構との距離を自動的に検
出する電子ビーム溶接における加工距離の検出方法に関
するものである。

〔従来の技術〕

第６図は従来の電子ビーム溶接装置の一例を示すブロッ
ク図である。図において（１）は高電圧電源、（２）は
電子銃、（３）は電子ビーム、（４）は加工片、（７）
は加工片（４）の継目、（５）は電子銃（２）より発生
した電子ビーム（３）を加工片（４）の表面に集束させ
るための集束コイルである。

従来の電子ビーム溶接装置は上記のように構成され、電
子銃（２）より高電圧電源（１）によって加えられる高
電圧により高速に加速された電子ビーム（３）を発生さ
せ、この電子ビームを集束コイル（５）に電流を流すこ
とにより生ずる磁場を通過させることにより、加工片（
４）の表面または所望の位置に電子ビーム（３）全集束
させ、高密度のエネルギを加工片に集中的に加えて溶接
を行うものである。そして、電子ビーム（３）を加工片
（４）の所望位置に集束させるためには、その所望の位
置までの距離すなわち、加工片（４）までの距離を知る
ことが必要であシ、スケールなどを使用してその距離を
計っていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の電子ビーム溶接装置では、電子ビーム（３）を加
工片（４）の所望位置に集束させる念めに、その所望の
位置までの距離を知るのにスケールなどを使用してその
距離を計っていたから、電子ビーム溶接の原理上、真空
チャンバ内での作業である念めに測定しに＜＜、個人差
などによる測定誤差などによって非常に不正確であると
いう問題点があった。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、加工片までの距離を自動的に測定することができる
電子ビーム溶接における加工距離の検出方法を得ること
を目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る電子ビーム溶接における加工距離の検出
方法は、加工片を一定量Δだけ移動させ、その移動前後
に電子ビームを加工片の継目を横切るように走査し、こ
の時に発生する反射電子、２次電子やＸ線など２次エネ
ルギが最小となる点での偏向コイルに流れる瞬時電流値
をそれぞれ検出し、加工片移動前後の瞬時電流値の差で
ある偏差信号値Δｉと加工片の移動量Δより加工距離を
検出するように構成したものである。

〔作用〕

この発明方法においては、加工距離Ｗｔとすれば、前記
偏差信号値Δｉと加工片移動量Δとの間には、次式に示
す関係 Δ＝））ＸｔＸΔｉ 但し、ｂは装置により決まる固有の定数（ｂ　＝　１／
ａ　）が成立するので より加工距離を自動検出することができる。

〔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
図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図、第３図
および第４図は本発明のシステム動作を示す説明図であ
る。なお、第５図と同じ機能の部分は同じ記号を付し説
明を省略する。図において、（６）は加工片（４）の継
目（７）を横切るように電子ビーム（３）を走査させる
ための偏向コイルである。

（８）は反射電子および二次電子（９）を捕捉するコレ
クタ、αＯは信号発生器、（Ｉ２１は信号発生器α１か
らの信号を偏向コイル（６）に印加するための電流増幅
器、Ｒ１およびＲ１は抵抗器である。０カはコレクタ（
８）で捕捉した反射電子および二次電子などの二次エネ
ルギ検出信号のノイズ分を除去するためのフィルタ、０
埠は外部からの制御信号に応じて前記二次エネルギ検出
信号を通過またはしゃ断するゲート回路、（至）は入力
信号のピークを検出し、ピーク検出時にパルス信号を発
生するピーク検出トリガ発生部である。また、Ｒ５）は
偏向コイル（６）を流れる偏向コイル電流の正および負
のピークを検出して、正ピークから負ピークまたは負ピ
ークから正ピークまでの間、ゲート回路０■を開く制御
信号を出力するピーク検出ゲート制御部である。（イ）
はピーク検出トリガ発生部（ハ）から出力されるトリガ
パルスで偏向コイル電流を計測保持するサンプル・ホー
ルド部、（社）はＮＣテーブル、（財）、（至）はそれ
ぞれＮＣテーブル駆動モータ、（至）はＮＣ駆動制御装
置、（至）はＮＣ駆動制御装置−や信号発生器α１など
システム全体を制御するシステム制御部である。

上記のように構成した電子ビーム溶接装置によれば、信
号発生器αＱの出力は電流増幅器（Ｉｚで増幅され、偏
向コイル（６）には第４図（ト）に示すよう々偏向コイ
ル電流が流れる。このコイル電流を抵抗Ｒ。

の両端の電圧として計測し、ピーク検出ゲート制御部（
ｌ均で正・負それぞれのピークを検出して第４図（Ｂ）
のように正のピーク時に立ち上がり、負のピーク時に立
ち下がるゲート制御信号を発生する。

また、フィルタ０力でノイズを除去した二次エネルギ信
号は、ゲート回路０埠によって前記ゲート制御信号に基
づいて通過またはしゃ断され、第４図（Ｃ）に示すよう
な信号が出力される。そして、この二次エネルギ信号波
形の中で強度が低くなる部分ｔｐが継目を示し、ピーク
検出トリガが発生部（至）でこの強度低下のピークを検
出し、この検出と同時にトリガパルスを発生する。サン
プル・ホール・ド部翰は偏向コイル電流値をとのトリガ
パルスによってサンプリングし、第４図（至）に示すよ
うにホールドする。このホールド値は、走査された電子
ビーム（３）が継目（７）上に位置した瞬間の偏向コイ
ル電流値であシ、電子ビームを全く偏向しない場合の位
置と継目（７）との距離に比例する量である。なお、第
５図に示すように、ビーム偏向角度θは偏向コイル電流
１に比例する。

θ＝ｄ・１　　　　　　　　・・・・・・（１）但し、
ｄ；定数 また、継目と電子ビームを偏向しない時の照射位置との
距離ΔＸは、偏向コイル（６）の電極と加工片（４）の
表面との距離ｔとすれば、 ΔＸ＝ｔ−―θ　　　　　　・・・・・・（Ｉ［）いま
、θは十分小さいので一〇中θとおくと、ΔＸ＝ｔ・θ
　　　　　　　・・・・・・（１）すなわち ΔＸ＝ｔ−ｄ−１　　　　　　・・・・・・（至）の関
係がある。加工片（４）　’ｅ　Ｎ　Ｃテーブル−に適
当に位置決めしてセットしたあと、第２図に示すような
手順で加工距離ｔ’６自動的に求める。すなわち、まず
検出１（ステップ（１０１）で第６図（４）に示すよう
に、ＮＣテーブル−に加工片（４）をセットしたときの
偏向コイル電流値即ち瞬時電流値ｉ。

を検出してスタートする。これをシステム制御装ｆｌｔ
Ｈに記憶する（ステップ（１０２））。次に、１１の正
負から継目のずれ方向を判別し、ずれを修正する方向に
ある一定量ΔだけＮＣテーブル輪を駆動して加工片（４
）全移動させる（ステップ（１０３）　’）。

さらに第３図（Ｂ）に示すように加工片を移動させたあ
と、検出２（ステップ（１０４））で、検出１と同様に
偏向コイル電流値即ち瞬時電流値ｈｔ？検出し、システ
ム制御装置（至）に記憶する（ステップ（１０５））。

加工片（４）の移動量Δと加工片（４）の移動前後の瞬
時電流値１１　＠　１２　とから加工片（４）と偏向コ
イル（６）または集束コイル（５）までの加工距離ｔを 但しａは装置により決まる固有の定数 なる関係式（Ｖ）を用いて非常に高精度に自動検出でき
る（ステップ（１０６）及び（１０７））。即ち、加工
片（４）の移動量Δは予め知ることができ、偏差信号値
Δｉは加工片（４）の移動前後の瞬時電流値１１＋１２
の差から求められるからである。

なお、移動量Δは０．５〜１０ｗ程度の値を適当に選べ
ばよく、本実施例として説明したシステムではΔ＝　３
　ｗｘとしている。

上記実施例では検出する２次エネルギとして反射電子あ
るいは２次電子など電子線を検出する場合について示し
たが、Ｘ線を７オトセンサなどを用いて検出するように
してもよい。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、加工片と偏向コイルま
たは集束コイルまでの加工距離を電子ビームを加工片の
継目を横切るように走査した時に発生する反射電子、２
次電子やＸ線など２次エネルギの変化を利用して自動的
に検出するようにしたので、従来のようなものさしによ
る測定が不用になるだけでなし、測定誤差もなし、非常
に高精度な距離検出が可能となった。これによって、電
子ビームの集束位置を精度よく加工片の表面もしくは任
意の位置に調整す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図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図およ
び第６図、第４図、第５図は本発明に係るシステムの動
作を説明するための説明図、第６図は、従来の溶接線検
出装置のブロック図である。 （３）・・・電子ビーム、（４）・・・加工片、（６）
・・・偏向コイル、（７）・・・継目、（９）・・・二
次エネルギ、輪・・・ＮＣ駆動制御装置、輪・・・ＮＣ
テーブル、ｉｎ、（至）・・・ＮＣ駆動モータ、（至）
・・・システム制御装置。 なお各図中同一符号は同一ま之は相当部分を示すものと
する。 代理人　弁理士　　佐　藤　正　年 第２図 第３図 ト Δ 第４図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子ビームによつて溶接される加工片を一定量Δ
   だけ移動させ、その移動前後に電子ビームを加工片の継
   目を横切るように走査し、この時に発生する反射電子、
   二次電子やＸ線など２次エネルギの最小となる点での偏
   向コイルに流れる瞬時電流値をそれぞれ検出し、検出し
   た移動前後の瞬時電流値の差である偏差信号値Δｉと加
   工片の移動量Δより加工距離ｌを求めることを特徴とす
   る電子ビーム溶接における加工距離の検出方法。
2. （２）加工距離ｌを加工片の移動量Δと移動前後の偏差
   信号値Δｉより、 ｌ＝ａ×Δ／Δｉ 但し、ａは装置により決まる固有の定数 として求めることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の電子ビーム溶接における加工距離の検出方法。