JPS6174250A - 荷電ビーム装置の制御方法 - Google Patents
荷電ビーム装置の制御方法Info
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- JPS6174250A JPS6174250A JP59198122A JP19812284A JPS6174250A JP S6174250 A JPS6174250 A JP S6174250A JP 59198122 A JP59198122 A JP 59198122A JP 19812284 A JP19812284 A JP 19812284A JP S6174250 A JPS6174250 A JP S6174250A
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- feedback
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
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- H01J37/243—Beam current control or regulation circuits
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- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
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。
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〕
この発明け、放電による負荷短絡金、短時間内に自効復
帰させる高電圧、高出力のt源装置全備えた荷電ビーム
装置の制一方式に関するものである。
帰させる高電圧、高出力のt源装置全備えた荷電ビーム
装置の制一方式に関するものである。
第5図げ従来装置の一例として電子ビーム溶接機の構成
?示した原理図である。図において、(11げインバー
タの可制御電源、(2)は可制御電源(11の出力側の
昇圧トランス、(3)に可制御電源+11から出力さh
た交流の整流回路、(4)げ平滑用リアクトル。
?示した原理図である。図において、(11げインバー
タの可制御電源、(2)は可制御電源(11の出力側の
昇圧トランス、(3)に可制御電源+11から出力さh
た交流の整流回路、(4)げ平滑用リアクトル。
(61は平滑用キャパシタ、(6)は溶接機の陰極、t
7+け溶接機の陽極、(8)は陰極(6)から発生した
電子ビーム、(9)は1子ビーム(8)の電流値全制御
するウェネルト電極、(10)は電子ビーム(8)が照
射する被加工物、(+ouウェネルト電極(9)に電圧
を供給する可制御ノくイアスミ源、(121は高電位の
可制御)くイアスミV東、、11)K電力全供給する絶
縁トランス、1j3)はビーム加速電圧(VA)の検出
抵抗、(14)げビーム加速電圧(vA)の定電圧制御
回路、Q51ぼ電源電流(If)の検出抵抗、(161
は電源電流(工K)の定電流制御回路、0ηは定電流制
御回路(161の出力を高電位の町制釧)(イアスミ源
(11)に云達する光ファイノ;−1f1811−jウ
ェネルト電極(9)或いは陰極(6)と陽極(7)の間
に生じた負荷短絡(以下、アーキングと称す)である。
7+け溶接機の陽極、(8)は陰極(6)から発生した
電子ビーム、(9)は1子ビーム(8)の電流値全制御
するウェネルト電極、(10)は電子ビーム(8)が照
射する被加工物、(+ouウェネルト電極(9)に電圧
を供給する可制御ノくイアスミ源、(121は高電位の
可制御)くイアスミV東、、11)K電力全供給する絶
縁トランス、1j3)はビーム加速電圧(VA)の検出
抵抗、(14)げビーム加速電圧(vA)の定電圧制御
回路、Q51ぼ電源電流(If)の検出抵抗、(161
は電源電流(工K)の定電流制御回路、0ηは定電流制
御回路(161の出力を高電位の町制釧)(イアスミ源
(11)に云達する光ファイノ;−1f1811−jウ
ェネルト電極(9)或いは陰極(6)と陽極(7)の間
に生じた負荷短絡(以下、アーキングと称す)である。
第6図は定電圧制御回路(I4)また社定電流制御回路
06)の構成を示し之ものであり、す9)げビーム力ロ
速電圧(VA )の検出抵抗Q31ま之げ電源電流(工
K)の検出抵抗(15)からの帰還信号、■に帰還信号
中に含まれるノイズを除去するローノくス・フィルタ、
cui設定信号、四は帰還信号(19と設定百号3υの
比較器、OばIJ御濱号である。
06)の構成を示し之ものであり、す9)げビーム力ロ
速電圧(VA )の検出抵抗Q31ま之げ電源電流(工
K)の検出抵抗(15)からの帰還信号、■に帰還信号
中に含まれるノイズを除去するローノくス・フィルタ、
cui設定信号、四は帰還信号(19と設定百号3υの
比較器、OばIJ御濱号である。
ボア図、第8図げ、アーキング(181示発生した場合
の各部の電圧・電流波形を示したものであり、(VA)
はビーム0口速成圧、(工0)は可制御電源illの、
に源出力電流(実際の(10)は高周波の波形であるが
、第7図、第8図ではビーク値の巳絡纒を示しである)
、(工K)は電源電流、(IC)はビーム電流、(tl
は時間、(至)にアーキング発生時刻、@rt第2のア
ーキング発生時刻、(至)に電源遮断時刻である。
の各部の電圧・電流波形を示したものであり、(VA)
はビーム0口速成圧、(工0)は可制御電源illの、
に源出力電流(実際の(10)は高周波の波形であるが
、第7図、第8図ではビーク値の巳絡纒を示しである)
、(工K)は電源電流、(IC)はビーム電流、(tl
は時間、(至)にアーキング発生時刻、@rt第2のア
ーキング発生時刻、(至)に電源遮断時刻である。
・鳥9図は、アーキ/グ発生による浴固ど−ドの欠陥全
治したものであり、□□□け溶成ビードの上面形状、I
28け溶凄礫、c!9げ浴後ビードの縦断面形状である
。
治したものであり、□□□け溶成ビードの上面形状、I
28け溶凄礫、c!9げ浴後ビードの縦断面形状である
。
次に動作について第5図乃至第9図に基ついて説明する
。第5図に示すように可制御4源(11から供給さねる
電力げ、昇圧トランス(2)で昇圧され、整流回路(3
)で整流さね、平滑用リアクトル(4)および平滑用キ
ャパシタ(5)で平滑され、陰極(6)と陽極(71の
間に供給さねて、亀子ビーム(8)となり、被加工物(
10)に照射さhる。電子ビーム(8)の゛電流値げ、
ウェネルト化+fii91と陰極(6)の闇に印加さハ
る可制御バイアス電源(111のバイアス電圧によって
制御される。バイアス電圧は絶縁トランスα21.可制
御バイアス電pH2介して供給さね、ビーム加速電圧(
VA)に1畳しているため、例えば光ファイバー咥によ
り制御さhる。ビーム加速電圧(VA)およびビーム電
流(工C) (アーキング発生時以外は、電源電流(工
I)に等しい)け、そハぞれビーム加速電圧(VA)の
検出抵抗αJ、電源電流(工K)の検出抵抗+15)に
より検出さね、ビーム加速電圧(VA)は定電圧制御回
路圓により、電源型i(rに)に定電流制御回路(16
)によりそねぞね制御される。定電圧および定電流の澗
−は、第6図に示すように、帰還信号99)と設定信号
C211の差を比較4四により検出し、比較器■の出力
である制御信号脅により、ビーム加速電圧(VA)の場
合は、flJえはインバータの通流重音、戚源′市流(
工K)の場合は光ファイバーtJ71f!:介して可制
御バイアス電源i Il+のバイアス電圧を変化させ、
帰還信号(19)と設定tg5+Q刀が等しくなるよう
に行なわhる。ここで、溶成が実行されると、被加工物
1101の溶融部分から発生した金属蒸気が陰極(6)
或いはウェネルト電極(9)と陽極(7)の間に流入し
、両電極間全短絡してアーキング1181i生じること
がしばしばある。この真空中VCおけるアーキング08
1はパルス的に発生し、約100声Sで終了する。アー
キング、181発生前後の谷部の電圧・1流波形を第7
図に示す。ビーム加速電圧(V、4)けアルキング(1
81発生期間(極めて短時間のため、図中では示してい
ない)が終了すると、平滑用キャパシタ(6)の電荷が
なくなるため、−変事ボルトになる。しかし、定電圧制
0iLlを行なっているため、再開(′iIIルgil
lの電源出力電流(工0)が急激に増大し、ビーム加速
′市圧(VA) 。
。第5図に示すように可制御4源(11から供給さねる
電力げ、昇圧トランス(2)で昇圧され、整流回路(3
)で整流さね、平滑用リアクトル(4)および平滑用キ
ャパシタ(5)で平滑され、陰極(6)と陽極(71の
間に供給さねて、亀子ビーム(8)となり、被加工物(
10)に照射さhる。電子ビーム(8)の゛電流値げ、
ウェネルト化+fii91と陰極(6)の闇に印加さハ
る可制御バイアス電源(111のバイアス電圧によって
制御される。バイアス電圧は絶縁トランスα21.可制
御バイアス電pH2介して供給さね、ビーム加速電圧(
VA)に1畳しているため、例えば光ファイバー咥によ
り制御さhる。ビーム加速電圧(VA)およびビーム電
流(工C) (アーキング発生時以外は、電源電流(工
I)に等しい)け、そハぞれビーム加速電圧(VA)の
検出抵抗αJ、電源電流(工K)の検出抵抗+15)に
より検出さね、ビーム加速電圧(VA)は定電圧制御回
路圓により、電源型i(rに)に定電流制御回路(16
)によりそねぞね制御される。定電圧および定電流の澗
−は、第6図に示すように、帰還信号99)と設定信号
C211の差を比較4四により検出し、比較器■の出力
である制御信号脅により、ビーム加速電圧(VA)の場
合は、flJえはインバータの通流重音、戚源′市流(
工K)の場合は光ファイバーtJ71f!:介して可制
御バイアス電源i Il+のバイアス電圧を変化させ、
帰還信号(19)と設定tg5+Q刀が等しくなるよう
に行なわhる。ここで、溶成が実行されると、被加工物
1101の溶融部分から発生した金属蒸気が陰極(6)
或いはウェネルト電極(9)と陽極(7)の間に流入し
、両電極間全短絡してアーキング1181i生じること
がしばしばある。この真空中VCおけるアーキング08
1はパルス的に発生し、約100声Sで終了する。アー
キング、181発生前後の谷部の電圧・1流波形を第7
図に示す。ビーム加速電圧(V、4)けアルキング(1
81発生期間(極めて短時間のため、図中では示してい
ない)が終了すると、平滑用キャパシタ(6)の電荷が
なくなるため、−変事ボルトになる。しかし、定電圧制
0iLlを行なっているため、再開(′iIIルgil
lの電源出力電流(工0)が急激に増大し、ビーム加速
′市圧(VA) 。
電源出力電流(10)共、平滑用リアクトル(4)とキ
ャパ7り+51で定まる時ボ叔(数me)で大き(変動
する。また、アーキング(181発生時には、ビーム電
流(IC)を制御するために検出している電源電流(工
K)に凋いピークのアーキングQ81電流か重畳するた
め、実際はビーム電流(工C)は流ねでいないにもかか
わらず、定電流制御l!1111洛(16)はビーム電
流(Ic)を出さない方向に働く。従って、ビーム加速
電圧(VA )の斐切とも干15し合って、t#電流(
工K)、ビーム電流(IC)共、アーキングa&発生後
げ大きく変動する。
ャパ7り+51で定まる時ボ叔(数me)で大き(変動
する。また、アーキング(181発生時には、ビーム電
流(IC)を制御するために検出している電源電流(工
K)に凋いピークのアーキングQ81電流か重畳するた
め、実際はビーム電流(工C)は流ねでいないにもかか
わらず、定電流制御l!1111洛(16)はビーム電
流(Ic)を出さない方向に働く。従って、ビーム加速
電圧(VA )の斐切とも干15し合って、t#電流(
工K)、ビーム電流(IC)共、アーキングa&発生後
げ大きく変動する。
このように、一度アーキング(181が発生すると、谷
峨圧・電流の制御が過渡的に著しく不安定になり、通常
よりも高い電圧・電流が発生するので、第8図に示すよ
うに、第2.第3のアーキングtl&が生じ、可制御′
電源il+の出力電i (工0)が著しく増大して、可
制御覗源+Ilの連断回路か動作し、溶妾汀停止する。
峨圧・電流の制御が過渡的に著しく不安定になり、通常
よりも高い電圧・電流が発生するので、第8図に示すよ
うに、第2.第3のアーキングtl&が生じ、可制御′
電源il+の出力電i (工0)が著しく増大して、可
制御覗源+Ilの連断回路か動作し、溶妾汀停止する。
第9図け、アーキング(I81発生時の溶成ピード形状
を示したものである。アーキングaS+が発生すると、
電源が停止しない場合でも、ビーム加速電圧(VA )
やビーム電流(工○)が大傘〈変I肋するので、ビード
幅や溶は込み深さが大*<変動する。特に、アーキング
a&により電源が突然停止すると、宕妾中に電子ビーム
により形成さねる細孔を埋める溶融金属が供給さ力ず、
深いクレータが生じる。このクレータの補修は極めて面
倒である。捷だ、アーキングに対する制御系の不安定性
を改善するため、帰還信号(I9)に対するローパス・
フィルタ■の周波ak低くして制御系の応答?十分lこ
遅くし電源のき析を遅らせる方法も考えらねるが、この
場合は、正常時のビーム加速電圧(VA)やビーム電流
(IC)の制御性?著しくそこなう。
を示したものである。アーキングaS+が発生すると、
電源が停止しない場合でも、ビーム加速電圧(VA )
やビーム電流(工○)が大傘〈変I肋するので、ビード
幅や溶は込み深さが大*<変動する。特に、アーキング
a&により電源が突然停止すると、宕妾中に電子ビーム
により形成さねる細孔を埋める溶融金属が供給さ力ず、
深いクレータが生じる。このクレータの補修は極めて面
倒である。捷だ、アーキングに対する制御系の不安定性
を改善するため、帰還信号(I9)に対するローパス・
フィルタ■の周波ak低くして制御系の応答?十分lこ
遅くし電源のき析を遅らせる方法も考えらねるが、この
場合は、正常時のビーム加速電圧(VA)やビーム電流
(IC)の制御性?著しくそこなう。
また、電子ビーム(8]の僅裕を磁界に工すわん凹させ
、1【6)と陽極(71の間への金属蒸気の流入を減少
させる方式が艮〈収らねるが、アーキングの発生6ポ率
を減少させゐことげできても、皆無にすることば不可能
であるといった問題点があった。
、1【6)と陽極(71の間への金属蒸気の流入を減少
させる方式が艮〈収らねるが、アーキングの発生6ポ率
を減少させゐことげできても、皆無にすることば不可能
であるといった問題点があった。
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htもので、アーキングか発生してもビーム加
速電圧、ビーム電流か増大して電源の停止か(こらず、
ビーム被照射物に欠陥がおこらないような制御を行なう
装置?提供することを目的としたものである。
めになさhtもので、アーキングか発生してもビーム加
速電圧、ビーム電流か増大して電源の停止か(こらず、
ビーム被照射物に欠陥がおこらないような制御を行なう
装置?提供することを目的としたものである。
口問題点を解決するための手段〕
この発明に係る荷電ビーム装置の制御方式はアーキング
が発生すると、ビーム加速電圧の帰還制御系に入力する
帰lIt店号がアーキング前の帰還1言号に応じた所定
の値に一旦固定さね、その後に固定を解除して帰還制#
全g続することを特徴とするものである。また、この発
明の別の発明によねば、アーキングが発生した時のビー
ム加fAiK圧のみなちず、電源電流も帰還制御系に入
力して帰還信号がアーキング前の帰還信号に応じた所゛
ボの頭に一旦固定さハ、その後に固定を解除して帰還制
御を継続することを特徴としたものである。
が発生すると、ビーム加速電圧の帰還制御系に入力する
帰lIt店号がアーキング前の帰還1言号に応じた所定
の値に一旦固定さね、その後に固定を解除して帰還制#
全g続することを特徴とするものである。また、この発
明の別の発明によねば、アーキングが発生した時のビー
ム加fAiK圧のみなちず、電源電流も帰還制御系に入
力して帰還信号がアーキング前の帰還信号に応じた所゛
ボの頭に一旦固定さハ、その後に固定を解除して帰還制
御を継続することを特徴としたものである。
この発明の史に別の発明に、J:台ば、帰還制御系の制
御げ上記のま\で史にアーキングか発生したら加速電圧
の印加を一旦停止し帰還信号の固定を解除して帰還制御
を継続する前に加速電圧の印710全再開する制御方式
全採用したことを特徴としたものである。
御げ上記のま\で史にアーキングか発生したら加速電圧
の印加を一旦停止し帰還信号の固定を解除して帰還制御
を継続する前に加速電圧の印710全再開する制御方式
全採用したことを特徴としたものである。
この発明においてけ、ビーム加速電圧や電源電流の帰還
信号をアーキングの発生を検出すると直ちにサンプルホ
ールドし、ビームjJO速電圧や或源?U流が復帰する
数10m日の間げオーブン制御にし、その後再び高速の
帰還制御(f−継続して行なうことによりアーキングに
よるビーム加速電圧や鑞源電流のy使全最小限にとYめ
可制御電源のしゃ断をなくしビームの被照射物に対する
欠陥と抑制する。
信号をアーキングの発生を検出すると直ちにサンプルホ
ールドし、ビームjJO速電圧や或源?U流が復帰する
数10m日の間げオーブン制御にし、その後再び高速の
帰還制御(f−継続して行なうことによりアーキングに
よるビーム加速電圧や鑞源電流のy使全最小限にとYめ
可制御電源のしゃ断をなくしビームの被照射物に対する
欠陥と抑制する。
また、この発明の池の発明において汀、アーキングが発
生してオープン制御に直ちに移行すると、インバータの
仙作周彼αか非常に商いためアーキングが再発するの金
防ぐためにオープン制御する時間よりも短時間の間ビー
ム加速電圧の印加倉停止し、よってビーム加速電圧のf
セフ を史に抑制できる。
生してオープン制御に直ちに移行すると、インバータの
仙作周彼αか非常に商いためアーキングが再発するの金
防ぐためにオープン制御する時間よりも短時間の間ビー
ム加速電圧の印加倉停止し、よってビーム加速電圧のf
セフ を史に抑制できる。
以下、この発明の一実殉列全図について説明する。第1
図は定電圧および定電流制御回路の構成であり、(19
a)は電源電流(工K)からの帰還信号a、(1gb)
かビーム加速電圧(VA)からの帰還官号b、< 2)
a )は電流の帰還信号aのローパス・フィルタ、(2
0b)はビーム加速電圧(VA)の帰還信号すのローパ
ス・フィルタ、gJはビーム加速電圧(Va)の帰還は
りb (19b)からアーキング(181発生全検出す
る回路、 L31+はアーキング[181発生と1同時
にアーキング(181発生を検出する回路山から出力さ
ハるトリガー・パルス、(至)はトリガー・パルス31
)により動作する単安定マルチ・パイブレーク、(至)
i単安定マルチ・パイブレータロのパルス幅設定器、(
34a)は1j1.源電i(工K)の帰一を信号a (
19a)のサンプリング・ホールド回路a、(34))
)はビーム加速電圧(vA)の帰還信9 b (19b
)のサンプリング・ホールド回路b、(M)l)id単
単安定マルチバイブレークシら出力され、サンプリング
・ホールド回4 a (34a) 、す/プリン回路−
ル1回路b (34b)全ホールド状態にするホールド
信号である。(VAo)ijサンプリング・ホールド回
路b (34b)の出力@号、(工Ko)iサンプリン
グホールド回路a (34a)の出力信号である。(2
1a)げ設定信号a、(211))は設定信号b、(2
と)はサンプリング・ホールド回路a (34)k)の
出力信号と設定信号a (21a)の比較器、(221
)) nサンプリング・ホールド回路b (:!4b)
の出力信号と設定言5+b(21b)の比較器、(23
a) ij t 源電流(工K)の制御信号、(231
))はビーム加速電圧(VA)の制御信号である。
図は定電圧および定電流制御回路の構成であり、(19
a)は電源電流(工K)からの帰還信号a、(1gb)
かビーム加速電圧(VA)からの帰還官号b、< 2)
a )は電流の帰還信号aのローパス・フィルタ、(2
0b)はビーム加速電圧(VA)の帰還信号すのローパ
ス・フィルタ、gJはビーム加速電圧(Va)の帰還は
りb (19b)からアーキング(181発生全検出す
る回路、 L31+はアーキング[181発生と1同時
にアーキング(181発生を検出する回路山から出力さ
ハるトリガー・パルス、(至)はトリガー・パルス31
)により動作する単安定マルチ・パイブレーク、(至)
i単安定マルチ・パイブレータロのパルス幅設定器、(
34a)は1j1.源電i(工K)の帰一を信号a (
19a)のサンプリング・ホールド回路a、(34))
)はビーム加速電圧(vA)の帰還信9 b (19b
)のサンプリング・ホールド回路b、(M)l)id単
単安定マルチバイブレークシら出力され、サンプリング
・ホールド回4 a (34a) 、す/プリン回路−
ル1回路b (34b)全ホールド状態にするホールド
信号である。(VAo)ijサンプリング・ホールド回
路b (34b)の出力@号、(工Ko)iサンプリン
グホールド回路a (34a)の出力信号である。(2
1a)げ設定信号a、(211))は設定信号b、(2
と)はサンプリング・ホールド回路a (34)k)の
出力信号と設定信号a (21a)の比較器、(221
)) nサンプリング・ホールド回路b (:!4b)
の出力信号と設定言5+b(21b)の比較器、(23
a) ij t 源電流(工K)の制御信号、(231
))はビーム加速電圧(VA)の制御信号である。
また、第2図はアーキングαgが発生した場合の谷部の
電圧・電流波形を示したものである。
電圧・電流波形を示したものである。
斤お、この発明の一実@列において、第1図は第5図の
ボ゛磁圧利a +9J i俗(14)及び定電流制御9
]路ルに相当する回路の与を示しであるか、第5図の0
4)Ha外の部分は当然同様のもの?使用する。
ボ゛磁圧利a +9J i俗(14)及び定電流制御9
]路ルに相当する回路の与を示しであるか、第5図の0
4)Ha外の部分は当然同様のもの?使用する。
次に動作について第1図乃至44図にもとついて説明す
る。
る。
アーキングti&が発生すると、ビームIJO速電圧(
vA)や題#、電流(IK)が急激にy化する。促って
、例f td 、 コy ハv −夕や微分回路でアー
キングtllli1発生を検出する回路(至)?構成し
、ビーム加速電圧(VA )の帰還1百号b(19b)
i人力すると、アーキングt+S+ 発生全知らせる
トリガー・パルスC31)が発生スる。このトリガー・
パルスC31)により単安定マルチ・パイブレータロげ
サンプリング・ホールド回路a 、 b (34a)、
(34b)のホールドL号(V[()を発生し、(源
電流(UK)およびビーム加速電圧(N’A)の帰還信
号a 、 b (19a)、 (19b)がボールドさ
ハる。
vA)や題#、電流(IK)が急激にy化する。促って
、例f td 、 コy ハv −夕や微分回路でアー
キングtllli1発生を検出する回路(至)?構成し
、ビーム加速電圧(VA )の帰還1百号b(19b)
i人力すると、アーキングt+S+ 発生全知らせる
トリガー・パルスC31)が発生スる。このトリガー・
パルスC31)により単安定マルチ・パイブレータロげ
サンプリング・ホールド回路a 、 b (34a)、
(34b)のホールドL号(V[()を発生し、(源
電流(UK)およびビーム加速電圧(N’A)の帰還信
号a 、 b (19a)、 (19b)がボールドさ
ハる。
アーキングu81検出回路山は、アーキング(181発
生という非常に太きVh帰還(信号(四b)のy化を収
り扱うため、その4の作は多少のノイズには影響さhず
、ローパス・フィルタ(2Db)’を介する必要汀ない
。従って、ホールド百号(vH)け十分に速くサンプリ
ング・ホールド回路a 、 b (34a)、 (34
b)に人力するので、す/プリング・ホールド回路a
、 b (34a)、 (34b) nアーキング(1
81発生時の値(ローパス・フィルタ(20a)、 (
20b)があるので実質的ににアーキングα&発生直前
の値)の電源電流(工K)およびビーム加速電圧(VA
)の帰還信号a 、 b (19a)、 (19b)
fホールドすることができる。つまり、アーキングa
a+が発生すると、アーキングU+発生直前の正常な1
直の帰還1号a 、 b (19a)、 (ユ9b)に
より制御を行ない、アーキング(181発生後のビーム
加速電圧(VA)および電源電流(工K)の急激fx変
化は無視するので、制−系は極めて安定に動作する。ビ
ーム加速電圧(Va)の定常状態への復帰時間げ平滑用
リアクトル(4)および平滑用キャパシタ+51で定貫
る時定数にJ:り決筐り、数msである。便って、パル
ス幅設i 4 C!3ft:調整して、ホールド時間を
20m 8程度に設定アれは良い。言I/′1換えると
、本発明のi’ltl制御回洛汀、アーキングa81が
発生すると、【由常の帰還制御からアーキノグθ&発生
直萌のデータによるオーブン制御に移行し、ビーム加速
電圧(VA )およびルTJj1.電流(工x)かはソ
正規の価に復帰した後、再び帰還制画全弗始する。オー
プン制別に一般的に偏差が大空いが、゛r−キング13
1発生的旧の帰還制御のデータに基つぐオーブン重り備
でちっ5 Lかも、オープン制#J期間に、[lOmθ
以内と短時間であるため、非常に所産が媚〈、はとんど
帰還I11鋼といっても民い程であるっ 第2図に谷毫圧・電流波形全治したものであり。
生という非常に太きVh帰還(信号(四b)のy化を収
り扱うため、その4の作は多少のノイズには影響さhず
、ローパス・フィルタ(2Db)’を介する必要汀ない
。従って、ホールド百号(vH)け十分に速くサンプリ
ング・ホールド回路a 、 b (34a)、 (34
b)に人力するので、す/プリング・ホールド回路a
、 b (34a)、 (34b) nアーキング(1
81発生時の値(ローパス・フィルタ(20a)、 (
20b)があるので実質的ににアーキングα&発生直前
の値)の電源電流(工K)およびビーム加速電圧(VA
)の帰還信号a 、 b (19a)、 (19b)
fホールドすることができる。つまり、アーキングa
a+が発生すると、アーキングU+発生直前の正常な1
直の帰還1号a 、 b (19a)、 (ユ9b)に
より制御を行ない、アーキング(181発生後のビーム
加速電圧(VA)および電源電流(工K)の急激fx変
化は無視するので、制−系は極めて安定に動作する。ビ
ーム加速電圧(Va)の定常状態への復帰時間げ平滑用
リアクトル(4)および平滑用キャパシタ+51で定貫
る時定数にJ:り決筐り、数msである。便って、パル
ス幅設i 4 C!3ft:調整して、ホールド時間を
20m 8程度に設定アれは良い。言I/′1換えると
、本発明のi’ltl制御回洛汀、アーキングa81が
発生すると、【由常の帰還制御からアーキノグθ&発生
直萌のデータによるオーブン制御に移行し、ビーム加速
電圧(VA )およびルTJj1.電流(工x)かはソ
正規の価に復帰した後、再び帰還制画全弗始する。オー
プン制別に一般的に偏差が大空いが、゛r−キング13
1発生的旧の帰還制御のデータに基つぐオーブン重り備
でちっ5 Lかも、オープン制#J期間に、[lOmθ
以内と短時間であるため、非常に所産が媚〈、はとんど
帰還I11鋼といっても民い程であるっ 第2図に谷毫圧・電流波形全治したものであり。
アーキング(181が発生するとサンプリング・ホール
ド19Jff3 a 、 b(34a)、 (34b)
が動作するタメ、側倒同名に人力するビーム加速成圧信
号(■Ao)、+攬源車戎信’)(IKo)げほとんと
変化せず、L際のビーム加速電圧(■^)、′電源電流
(工K)も非常に滑らかに復帰する。わずかに、帰還制
御を再開した時に、万一プ/制御中に生した誤差を補正
するため、多少の反動か生しる程度である。促って、再
開御電4 f+1の出力回流(工o)もほとんど変化せ
ず、町制?a亀源111が遮断することけない。
ド19Jff3 a 、 b(34a)、 (34b)
が動作するタメ、側倒同名に人力するビーム加速成圧信
号(■Ao)、+攬源車戎信’)(IKo)げほとんと
変化せず、L際のビーム加速電圧(■^)、′電源電流
(工K)も非常に滑らかに復帰する。わずかに、帰還制
御を再開した時に、万一プ/制御中に生した誤差を補正
するため、多少の反動か生しる程度である。促って、再
開御電4 f+1の出力回流(工o)もほとんど変化せ
ず、町制?a亀源111が遮断することけない。
また、ビーム加速電圧(VA)及びビームt[fi(I
C)が約ioms中断するが、akW級と1ookW級
の代表的7醪i速度全そ六ぞれ1m/min、 0.3
m/minとすると、ビーム加速電圧(vA)及びビー
ム電流(工C)の中断する間の溶吸移動長さげ−f:ね
ぞね170μm。
C)が約ioms中断するが、akW級と1ookW級
の代表的7醪i速度全そ六ぞれ1m/min、 0.3
m/minとすると、ビーム加速電圧(vA)及びビー
ム電流(工C)の中断する間の溶吸移動長さげ−f:ね
ぞね170μm。
60)trnであり、その痕′gFぽ表面ビードにわず
かに認めらねるものの、溶層欠陥には至らない。
かに認めらねるものの、溶層欠陥には至らない。
以上の説明では、ビーム加速電圧(VA)の帰還1百号
b(xgb)のサンプリング・ホールド回11% ’O
(34b)のみならず電源電流(工x)の帰還エサa
(1λ)のサンプリング・ホールド回路a (34a)
f使用して制御系全構成していたか、ビーム加速電圧
(VA、)の帰R@号b (19b)のサンプル・ホー
ルド回路b(34)))だけで制御系を構成してもはソ
この発明の目的全達成し得る。
b(xgb)のサンプリング・ホールド回11% ’O
(34b)のみならず電源電流(工x)の帰還エサa
(1λ)のサンプリング・ホールド回路a (34a)
f使用して制御系全構成していたか、ビーム加速電圧
(VA、)の帰R@号b (19b)のサンプル・ホー
ルド回路b(34)))だけで制御系を構成してもはソ
この発明の目的全達成し得る。
また、帰還m +’j a 、 b (19a)、 (
19b)のIniは必ずしもアーキングαlIの値と同
等である必要はtく、ホールド言8(Vu)が遅れてア
ーキングt181面−前の値よりある程度低下した値で
もはソ[同等の効果が痔らhる。
19b)のIniは必ずしもアーキングαlIの値と同
等である必要はtく、ホールド言8(Vu)が遅れてア
ーキングt181面−前の値よりある程度低下した値で
もはソ[同等の効果が痔らhる。
f:お、上記実施例で汀、町制−区源1);、例えばイ
ンバータの電源は、アーキング(181が生じても連続
して・動作させたが、第3図に示すように、瞬間的に停
止させる構成にしてもよい。こt′L汀、インバータの
幼年周波数が非常に尚く、直ちにビーム加速電圧(VA
)金便帰させると(例えば100μs〜1ms程f集)
アーキング1.l81r再発する可能性がある場合に胃
効である。第3図において、アーキング++81発生金
知ちせるトリガー・パルス(311’i別の単安定マル
チ・パイブレーク(320)に入力すると、インバータ
を瞬間停止させるパルス(Vs)が発生する。
ンバータの電源は、アーキング(181が生じても連続
して・動作させたが、第3図に示すように、瞬間的に停
止させる構成にしてもよい。こt′L汀、インバータの
幼年周波数が非常に尚く、直ちにビーム加速電圧(VA
)金便帰させると(例えば100μs〜1ms程f集)
アーキング1.l81r再発する可能性がある場合に胃
効である。第3図において、アーキング++81発生金
知ちせるトリガー・パルス(311’i別の単安定マル
チ・パイブレーク(320)に入力すると、インバータ
を瞬間停止させるパルス(Vs)が発生する。
この時間は数m日が適当であり、パルス幅設定器(33
c )で設定する。ビーム加速電圧(VA )を定電圧
制@するためのPより (比夕1]・積分・微分)回路
(至)およびpwM(パルス幅4)回路稗の出力は、ゲ
ート…j路面でインバータ瞬間停止用パルス(Vs )
により瞬間的に遮断されるので、第4図の波形に示すよ
うに、ビームJJO速電圧(VA )の供給電適切な時
間停止することかできる。
c )で設定する。ビーム加速電圧(VA )を定電圧
制@するためのPより (比夕1]・積分・微分)回路
(至)およびpwM(パルス幅4)回路稗の出力は、ゲ
ート…j路面でインバータ瞬間停止用パルス(Vs )
により瞬間的に遮断されるので、第4図の波形に示すよ
うに、ビームJJO速電圧(VA )の供給電適切な時
間停止することかできる。
17’(、上記実施例で汀、ローパス・フィルタωによ
る帰還浦号(19)の時間的な遅りを利用して、アーキ
ング081発生直前の帰還濾号θ9)のデータ?サング
リノグ・ホールドしたが、ディジタル式波形記憶装置の
ブリ・トリガー機能、つまり、帰還信号(1911r:
常にメモリ(RAM)に操返し4さ込みさねて2す、
トリガー・パルスC11lか入力すハば、アーキングu
81直剪のデータか読み出せる機能?利用してもよい。
る帰還浦号(19)の時間的な遅りを利用して、アーキ
ング081発生直前の帰還濾号θ9)のデータ?サング
リノグ・ホールドしたが、ディジタル式波形記憶装置の
ブリ・トリガー機能、つまり、帰還信号(1911r:
常にメモリ(RAM)に操返し4さ込みさねて2す、
トリガー・パルスC11lか入力すハば、アーキングu
81直剪のデータか読み出せる機能?利用してもよい。
さらK、上記実施例では、本発明の例として′亀子ビー
ム溶成磯の制御方式について説明したが、高電圧を使用
している他の荷電ビーム装置、例えばイオン打込みg置
等の制御方式においても上二θ実施例と1司様の効果を
擬し、負荷短絡の破照射吻に対する悪影響全最小限に留
めることか可能である。
ム溶成磯の制御方式について説明したが、高電圧を使用
している他の荷電ビーム装置、例えばイオン打込みg置
等の制御方式においても上二θ実施例と1司様の効果を
擬し、負荷短絡の破照射吻に対する悪影響全最小限に留
めることか可能である。
この発生ば以上のように、荷電ビーム装置の1flJ倒
方式において、アーキング発生を検出すると、直ちにア
ーキング発生前の帰還信号に応じた所ボので)6に一旦
ビーム加速電圧や電源電流の帰還信号全サンプル・ホー
ルドし、ビーム加速電圧や電源石流の復帰する数10m
日の聞はオープン制御にし、その後、再び尚速の帰還制
御を継続して行なうことに゛より、アーキングか発生し
ても制御系を安定に11の作させる構成にしたので、可
制御電源が極めて短時間内に自助復帰し、ビームの被照
射物に欠陥を生じ勾ことがfx+/′1という効果かあ
る。
方式において、アーキング発生を検出すると、直ちにア
ーキング発生前の帰還信号に応じた所ボので)6に一旦
ビーム加速電圧や電源電流の帰還信号全サンプル・ホー
ルドし、ビーム加速電圧や電源石流の復帰する数10m
日の聞はオープン制御にし、その後、再び尚速の帰還制
御を継続して行なうことに゛より、アーキングか発生し
ても制御系を安定に11の作させる構成にしたので、可
制御電源が極めて短時間内に自助復帰し、ビームの被照
射物に欠陥を生じ勾ことがfx+/′1という効果かあ
る。
舅1図けこの@中の一実施りリ?示すビーム加速比圧お
よび′亀源軍流の制−回路の構成図、第2図に負荷短絡
か発生した場合、この発明の第1図の実姉例による各部
のル圧、電流波形、第3図けこの発明の他の実姉例によ
るビーム加速電圧および電源電流の1制御回路の構成図
、第4図は負荷短絡が帛生した場合、この発明の第3図
の実姉例による各部の電圧、電流波形図、第5図1−j
従来の電子ビーム溶啜機の構成を示した原理図、第6図
は従来のビーム7JO速電圧およびル#、電流の制御回
路の構成図、デフ図および第8凶げ負荷短絡か発生した
場合の促米の機器の谷部の電圧、電流波形図、第9図は
負荷短絡発生VCjる従来の機器のビードの欠陥の状態
を示す図である。 図において、filは可制御−電源、1lllけ回層り
御バイアス電源、u811−j負荷短絡、g9+ n
m還me、(VA)idビーム加速電圧、(工K)は電
源゛電流である。 なお、各図中、10J−符号に同−又汀相当部分全治す
。
よび′亀源軍流の制−回路の構成図、第2図に負荷短絡
か発生した場合、この発明の第1図の実姉例による各部
のル圧、電流波形、第3図けこの発明の他の実姉例によ
るビーム加速電圧および電源電流の1制御回路の構成図
、第4図は負荷短絡が帛生した場合、この発明の第3図
の実姉例による各部の電圧、電流波形図、第5図1−j
従来の電子ビーム溶啜機の構成を示した原理図、第6図
は従来のビーム7JO速電圧およびル#、電流の制御回
路の構成図、デフ図および第8凶げ負荷短絡か発生した
場合の促米の機器の谷部の電圧、電流波形図、第9図は
負荷短絡発生VCjる従来の機器のビードの欠陥の状態
を示す図である。 図において、filは可制御−電源、1lllけ回層り
御バイアス電源、u811−j負荷短絡、g9+ n
m還me、(VA)idビーム加速電圧、(工K)は電
源゛電流である。 なお、各図中、10J−符号に同−又汀相当部分全治す
。
Claims (4)
- (1)ビーム発生部への給電を行なう可制御電源をビー
ム加速電圧に応じて帰還制御する荷電ビーム装置の制御
方式において、放電による負荷短絡時に、帰還制御系の
帰還信号を、上記負荷短絡前の上記帰還信号に応じた所
定の値に一旦固定した後に上記固定を解除して、上記帰
還制御を継続することを特徴とする荷電ビーム装置の制
御方式。 - (2)ビーム発生部への給電を行なう可制御電源をビー
ム加速電圧に応じて帰還制御する荷電ビーム装置の制御
方式において、放電による負荷短絡時に、帰還制御系の
帰還信号を、上記負荷短絡前の上記帰還信号に応じた所
定の値に一旦固定した後に上記固定を解除して、上記帰
還制御を継続し、一方、上記負荷短絡時には上記ビーム
加速電圧の印加を一旦停止し上記帰還制御を継続する前
に上記ビーム加速電圧の印加を再開することを特徴とす
る荷電ビーム装置の制御方式。 - (3)ビーム発生部への給電を行なう可制御電源をビー
ム加速電圧に応じて帰還制御すると共に上記ビーム発生
部の可制御バイアス電源を上記可制御電源の給電回路に
流れる電源電流により帰還制御する荷電ビーム装置の制
御方式において、放電による負荷短絡時に、上記可制御
電源の帰還制御系及び上記可制御バイアス電源の帰還制
御系の何れについても各々制御系の帰還信号を上記負荷
短絡前の上記帰還信号に応じた所定の値に一旦固定した
後に上記固定を解除して、上記帰還制御を継続すること
を特徴とする荷電ビーム装置の制御方式。 - (4)ビーム発生部への給電を行なう可制御電源をビー
ム加速電圧に応じて帰還制御すると共に上記ビーム発生
部の可制御バイアス電源を上記可制御電源の給電回路に
流れる電源電流により帰還制御する荷電ビーム装置の制
御方式において、放電による負荷短絡時に上記可制御電
源の帰還制御系及び上記可制御バイアス電源の帰還制御
系の何れについても各々の制御系の帰還信号を上記負荷
短絡前の上記帰還信号に応じた所定の値に一旦固定した
後に上記固定を解除して、上記帰還制御を継続し、一方
上記負荷短絡時には上記ビーム加速電圧の印加を一旦停
止し上記帰還制御を継続する前に上記ビーム加速電圧の
印加を再開することを特徴とする荷電ビーム装置の制御
方式。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59198122A JPS6174250A (ja) | 1984-09-19 | 1984-09-19 | 荷電ビーム装置の制御方法 |
| KR1019850005737A KR890005194B1 (ko) | 1984-09-19 | 1985-08-08 | 하전비임장치의 제어방식 |
| US06/774,735 US4684782A (en) | 1984-09-19 | 1985-09-11 | Control system for a charged particle beam apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59198122A JPS6174250A (ja) | 1984-09-19 | 1984-09-19 | 荷電ビーム装置の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6174250A true JPS6174250A (ja) | 1986-04-16 |
| JPH0453069B2 JPH0453069B2 (ja) | 1992-08-25 |
Family
ID=16385817
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59198122A Granted JPS6174250A (ja) | 1984-09-19 | 1984-09-19 | 荷電ビーム装置の制御方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4684782A (ja) |
| JP (1) | JPS6174250A (ja) |
| KR (1) | KR890005194B1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5185559A (en) * | 1986-05-20 | 1993-02-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Supply circuit for P-N junction cathode |
| US5401973A (en) * | 1992-12-04 | 1995-03-28 | Atomic Energy Of Canada Limited | Industrial material processing electron linear accelerator |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3826889A (en) * | 1970-10-12 | 1974-07-30 | I Brukovsky | System for automatic control of electron beam heating device |
| JPS4926897A (ja) * | 1972-07-05 | 1974-03-09 | ||
| US3838313A (en) * | 1973-05-21 | 1974-09-24 | United Aircraft Corp | Beam current regulator for electron beam machines |
| US4238660A (en) * | 1978-05-24 | 1980-12-09 | Colt Industries Operating Corp. | Multi-lead servo feed system for electrical discharge machining apparatus |
| JPS5536748A (en) * | 1978-09-08 | 1980-03-14 | Hitachi Ltd | Voltage comparing circuit |
-
1984
- 1984-09-19 JP JP59198122A patent/JPS6174250A/ja active Granted
-
1985
- 1985-08-08 KR KR1019850005737A patent/KR890005194B1/ko not_active Expired
- 1985-09-11 US US06/774,735 patent/US4684782A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0453069B2 (ja) | 1992-08-25 |
| KR860002749A (ko) | 1986-04-28 |
| US4684782A (en) | 1987-08-04 |
| KR890005194B1 (ko) | 1989-12-16 |
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