DD148599A1 - METHOD AND DEVICES FOR CONTROLLING AND REGULATING TECHNOLOGICAL LOADING BEAM PROCESSES - Google Patents

METHOD AND DEVICES FOR CONTROLLING AND REGULATING TECHNOLOGICAL LOADING BEAM PROCESSES Download PDF

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DD148599A1 DD21855980A DD21855980A DD148599A1 DD 148599 A1 DD148599 A1 DD 148599A1 DD 21855980 A DD21855980 A DD 21855980A DD 21855980 A DD21855980 A DD 21855980A DD 148599 A1 DD148599 A1 DD 148599A1
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Karl-Otto Mauer
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Mauer Karl Otto
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  • Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Kontrolle, Einstellung und Regelung der Strahlfokussierung, Strahlzentrierung und technologischer Verfahren bei Ladungstraegerstrahlprozessen. Ziel ist, die Arbeitsproduktiitaet zu erhoehen und die Erzeugnisqualitaet zu verbessern. Die Aufgabe, eine meszbare Prozeszgroesze zu ermitteln, welche die Wechselbeziehung zwischen dem Fokussierungsgrad, Zentrierungsstand und Prozeszparametern und den dabei entstehenden Prozeszergebnissen direkt wiedergibt und fuer jede Strahlleistung eine Kontrolle, Einstellung und Regelung der Strahlfokussiwrung, Strahlzentrierung und Prozeszstabilisierung mit geringer Zeitkonstante gewaehrleistet, wird dadurch geloest, dasz der durch die Einwirkung des Ladungstraegerstrahles auf dem Werkstueck vom Prozeszort ausgehende Dampfstrom mittels geeigneter Meszfuehler in eine aequivalente elektrische Groesze umgewandelt wird und die Gleichstromkomponente (Mittelwert) und/oder Wechselstromkomponente (Effektivwert, positive und negative Amplitude und Impulsspritzen) des Meszsignals zur Kontrolle, Einstellung und Regelung der Strahlfokussierung, Strahlzentrierung und Ladungstraegerstrahlprozessen verwendet werden.The invention relates to the control, adjustment and control of beam focusing, beam centering and technological processes in charge jet blasting processes. The aim is to increase the work productiveness and to improve the product quality. The task of determining a measurable process quantity which directly reproduces the correlation between the degree of focusing, centering state and process parameters and the process results resulting in control, adjustment and regulation of the beam focus maintenance, beam centering and process stabilization with a short time constant is thereby achieved in that the steam flow emanating from the action of the charge jet jet on the workpiece from the process site is converted into an equivalent electrical quantity by means of suitable meters and the DC component (mean value) and / or AC component (RMS, positive and negative amplitude and pulse injection) of the measurement signal for control, Adjustment and regulation of beam focusing, beam centering and charge jet blasting processes are used.

Description

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Verfahren und Einrichtungen zur Kontrolle und Regelung technologischer LadungsträgerstrahlprozesseMethods and devices for controlling and regulating technological charged particle beam processes

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Einrichtungen zur Prozeßkontrolle und -regelung bei technologischen Verfahren mit Ladungsträgerstrahlen, insbesondere zum Schweißen, Verdampfen, Spritzen, Schneiden, Schmelzen sowie zur Werkstoffbearbeitung.The invention relates to a method and devices for process control and regulation in technological processes with charged particle beams, in particular for welding, evaporation, spraying, cutting, melting and material processing.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es ist bereits bekannt, den beim Elektronenstrahlschweißen ' auftretenden, mit dem Prozeß in Verbindung stehenden Rückstreu·"*, Werkstück- und Uurchdringungs-Elektronenstrom zu messen und deren Gleichstromkomponente (Mittelwert) und Wechselstromkomponente (.Amplitude, Frequenz und Impulslänge) zur Stabilisierung der Schweißnahtgeometrie durch Prozeßkontrolle und ein- oder mehrschleifige Prozeßregelung auszunutzen. Weiterhin werden bestimmte Komponenten einiger Meßgrößen zur Einstellung und Kontrolle der Strahlfokussierung und Strahlzentrierung ausgenutzt. Unter Verwendung des Rückstreuelektronenstromes als Meßgröße ist die Ausübung der Verfahren bis etwa 5 kW Strahlleistung gewährleistet· Bei höheren Strahlleistungen ändert sich jedoch die Verhaltensweise des RückstreuelektronenstromesIt is already known to measure the backscatter associated with the process in electron beam welding, workpiece and penetrating electron current, and their DC component (average) and AC component (amplitude, frequency and pulse length) to stabilize the weld geometry Furthermore, certain components of some parameters are used to set and control the beam focusing and beam centering Using the backscattered electron current as the measured variable, the process is guaranteed up to a beam output of approximately 5 kW · At higher beam powers, however, changes occur the behavior of the backscattered electron stream

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gegenüber der Nahtgeometrie· So treten beispielsweise die charakteristischen Wendepunkte der Meßsignale und die maximale Nahttiefe bei verschiedenen FokussierungsStromstärken auf. ' -For example, the characteristic inflection points of the measurement signals and the maximum seam depth occur at different focusing currents. '-

Die Ausnutzung des Werkstückelektronenstromes zur Prozeßkontrolle und -regelung hat den entscheidenden Nadateilj daß das Werkstück zur Meßsignalgewinnung gegenüber Masse vollständig isoliert sein muß, wodurch hohe Anforderungen an die Schweißvorrichtungen gestellt werden. Demzufolge liegen Untersuchungsergebnisse nur für geringe Strahlleistungen und einfache Schweißaufgaben vor. Die Kontrolle und Stabilisierung der Nahttiefe unter Verwendung des Durchdringungselektronenstromes als Prozeßmeßsignal ist prinzipiell für jede Strahlleistung mögliche Voraussetzungen sind jedoch die Durchschweißung der Werkstücke sowie eine ausreichende Zugänglichkeit unterhalb der Schweißstelle zur Anordnung des Meßsignalauffängers. Ändert sich jedoch während des Schweißens oder nach mehreren Arbeitsstunden der Fokussierungsgrad (bei zeitabhängiger Abstandsänderung zwischen Katode-Steuerelektrode und Katode-Anode), so erhöht der Kegler beispielsweise die Strahlleistung oder verringert die Schweißgeschwindigkeit, bis der Sollwert des Durchdringungselektronenstromes erreicht ist. Die Nahttiefe ist somit zwar stabisiert, jedoch wird die Schweißnaht breiter, der Wärmeeintrag nimmt zu und in der Naht können durch die Fokussierungajradänderung Poren und Erstarrung slunker auftreten·The utilization of the workpiece electron flow for process control and regulation has the decisive Nadateilj that the workpiece for Meßsignalgewinnung to ground must be completely isolated, making high demands on the welding devices. As a result, research results are available only for low beam power and simple welding tasks. The control and stabilization of the seam depth using the Durchdringungselektronenstromes Prozeßmeßsignal is in principle for each beam power possible conditions, however, the penetration of the workpieces and sufficient accessibility below the weld to the arrangement of the Meßsignalauffängers. However, if the degree of focus changes during welding or after several hours of operation (with time-dependent change in distance between the cathode control electrode and the cathode anode), the condenser, for example, increases the beam power or reduces the welding speed until the setpoint value of the permeation electron current is reached. Although the seam depth is thus stabilized, the weld seam widens, the heat input increases, and in the seam, pores and solidification may occur due to the focussing wheel change.

Weiterhin ist bekannt, den während des Elektronenstrahlschweißens entstehenden, mit dem Prozöß verbundenen Ionenstrom oberhalb oder im Falle der Werkstückdurchschweißung auch unterhalb der Schweißstelle zu messen und deren Gleichstromkomponente (Mittelwert) und Wechselstromkomponente (Amplitude, Frequenz und Impulslänge) zurIt is also known to measure the resulting during electron beam welding, the process associated with the Prozöß above or in the case of Werkstückdurchschweißung also below the weld and their DC component (average) and AC component (amplitude, frequency and pulse length)

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Stabilisierung der Schweißnahtgeometrie durch Prozeßkontrolle und ein- oder mehrschleifige Prozeßregelung auszunutzen. Diese Komponenten werden aber auch zur Einstellung und Kontrolle der Strahlfokussierung und Strahlzentrierung ausgenutzt.Stabilization of the weld geometry by process control and single or multi-loop process control exploit. These components are also used to adjust and control the beam focusing and beam centering.

Wird der Ionenstrom oberhalb der Schweißstelle gemessen und der Mittelwert oder die Wechselstromamplitude als Meßsignal verwendet, so ist die Ausübung der Verfahren bis etwa 60 kW Strahlleistung gewährleistet. Bei höheren Stecahlleistungen treten im Meßsignal jedoch in zunehmendem Maße extrem niederfrequente störungen auf, die durch die Schmelzbaddynamik verursacht werden. Die Meßsignaländerung ist in diesen Fällen wesentlich stärker als die Änderung der Nahtgeometrie, wodurch die Prozeßkontrolle und -regelung erschwert wird. Die Verwendung der Frequenz oder Impulslänge erfordert ab etwa 10 kW Strahlleistung besondere elektronische Maßnahmen zur Signalaufbereitung (Filter).If the ion current above the weld is measured and the mean value or the alternating current amplitude is used as the measurement signal, the performance of the method is ensured up to a beam output of approximately 60 kW. At higher Stecahlleistungen however, extremely low-frequency interferences, which are caused by the molten-bath dynamics, increasingly occur in the measuring signal. The measurement signal change is much stronger in these cases than the change in the seam geometry, whereby the process control and regulation is difficult. The use of the frequency or pulse length requires from about 10 kW beam power special electronic measures for signal conditioning (filter).

Wird der aus der Schweißkapillare nach unten austretende Ionenstrom gemessen, so besteht gegenüber dem Durchdringungselektronenstrom zwar der Vorteü, daß im Meßsignal gleichzeitig Informationen über den Fokussierungsgrad enthalten sind, jedoch sind die Werkstückdurchschweißung und Zugänglichkeit unterhalb der Schweißstelle auch nach diesem Verfahren notwendige Voraussetzungen zur Prozeßkontrolle und -regelung.If the ion current flowing out of the welding capillary is measured, then the advantage over the penetrating electron current is that information about the degree of focusing is simultaneously contained in the measuring signal, however, the workpiece penetration and access below the welding point are necessary conditions for process control and regulation.

Es ist auch bekannt, die während des Elektronenstrahlschweißens aus dem Schmelzbad austretende Lichtstrahlung (richtbares und infrarotes Spektrum) zur Stabilisierung der Schweißnahtgeometrie durch Prozeßkontrolle und -regelung sowie zur Einstellung und Kontrolle der Strahlfokussierung auszunutzen, wobei optoelektronische Bauelemente zur Meßsignalgewinnung benutzt werden. Da der während des Schweißens entstehende Metalldampf auch auf der Meßfühleroberfläche kondensiert, ist die Ausübung des Ver-It is also known to exploit the light radiation (direct and infrared spectrum) emerging from the molten bath during electron beam welding to stabilize the weld geometry by process control and regulation and to adjust and control the beam focusing, optoelectronic components being used for measuring signal extraction. Since the metal vapor produced during welding also condenses on the surface of the sensor, the performance of the

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fahrens bei geringen Strahlleistungen kurzzeitig möglich* Für höhere Strahlleistungen ist das Verfahren nicht geeignet und liegen demzufolge keine Untersuchungsergebnisse vor.short-term operation possible with low beam power * For higher beam power the method is not suitable and consequently no test results are available.

Weiterhin ist bekannt, die durch den Elektronenstrahlschweißprozeß hervorgerufene Schallemission zur Prozeßkontrolle und Einstellung der Strahlfokussierung zu nutzen, wobei die Meßfühler stets mit dem Werkstück gekoppelt sind· Die durch die Schweißvorrichtung mit ihrem Antrieb und durch das Vakuumpumpsystem entstehende öchallemission wirkt hierbei jedoch als Störgröße, wobei Nutz- und Störsignal je nach Prozeßbedingungen im gleichen Frequenzspektrum liegen können. Da die Meßsigna lgewinnung eine Kopplung zwischen Werkstück und Meßfühler erfordert, wird die Ausübung der Verfahren außerdem besonders beim Schweißen von axialen und radialen Rundnähten schwierig.Furthermore, it is known to use the sound emission caused by the electron beam welding process for process control and adjustment of the beam focusing, the sensors are always coupled to the workpiece · However, the öchallemission resulting from the welding device with its drive and by the vacuum pump system acts as a disturbance, with Nutz - And interference signal depending on the process conditions in the same frequency spectrum can be. In addition, since Meßsigna recovery requires a coupling between the workpiece and the probe, the practice of the method is difficult especially when welding axial and radial circumferential seams.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Durch die Erfindung ist ein Verfahren und Einrichtungen aur Prozeßkontrolle und -regelung bei technologischen Verfahren mit Ladungsträgerstrahlen zu schaffen, welches in der Lage ist, die Arbeitsproduktivität und Erzeugnisqualität auch unter solchen Prozeßbedingungen zu verbessern, wo bereits bekannte Verfahren versagen oder unbefriedigende Ergebnisse liefern.The invention provides a method and devices for process control and regulation in carrier beam technological processes which is capable of improving labor productivity and product quality even under such process conditions where already known processes fail or provide unsatisfactory results.

Das Wesen der ErfindungThe essence of the invention

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für technologische Verfahren mit Ladungsträgerstrahlen eine meßbare Prozeßgröße zu ermitteln, die die Wechselbeziehung zwischen den einzelnen Prozeßparametern und dem dabei entstehenden Prozeßergebnis direkt wiedergibt und für jede Strahlleistung zur Stabilisierung des Prozeßergebnisses durch Prozeßkontrolle und -regelung mit geringer Zeitkonstante sowie zur Einstellung und Kontrolle der Strahlfokussierung und der Strahlzentrierung geeignet ist.The invention has for its object to determine a measurable process variable for technological processes with charged beams, which directly reproduces the correlation between the individual process parameters and the resulting process result and for each beam power to stabilize the process result by process control and control with low time constant and Adjustment and control of beam focusing and beam centering is suitable.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelbst, daß der durch die Einwirkung des Ladungsträgerstrahles auf den Werkstoff vom Prozeßort ausgehende Dampfstrom von geeigneten Meßfühlern in eine äquivalente elektrische Größe umgewandelt und die Gleichstromkomponente (Mittelwert) und/oder Wechselstromkomponente (Effektivwert, Mittelwert, mittlere und maximale positive und negative Amplitude, Frequenz, Impulslänge und Impulsspitzen) des Meßsignals zur Stabilisierung des Prozeßergebnisses durch Prozeßkontrolle und ein- oder mehrschleifigen Prozeßregelung sowie zur Einstellung und Kontrolle der Strahlfokussierung und Strahlzentrierung von Hand oder automatisch verwendet werden.According to the invention, the object is achieved by converting the vapor stream emanating from the processing location by the action of the charged particle beam from suitable measuring sensors into an equivalent electrical quantity and determining the direct current component (mean value) and / or alternating current component (rms value, mean value, average and maximum positive and negative amplitude, frequency, pulse length and pulse peaks) of the measurement signal to stabilize the process result by process control and single or multi-loop process control and to set and control the beam focusing and beam centering by hand or automatically used.

Unter gewissen Bedingungen des technologischen Prozesses ist es zweckmäßig, nur ein bestimmtes Fre—quenzspektrum aus dem Meßsignal, auszuwählen und/oder das Meßsignal im Verlaufe seiner Verarbeitung einer ein- oder mehrfachen Frequenzteilung und/oder -Vervielfachung zu unterziehen, um durch die Prozeßregelung insbesondere eine erzwungene Prozeßdynamik (Resonanz) zu erzielen und die Empfindlichkeit bei der Verfahrensausübung zu erhöhen.Under certain conditions of the technological process, it is expedient to select only a certain fre quency spectrum from the measured signal, and / or to subject the measuring signal in the course of its processing to a single or multiple frequency division and / or multiplication, in order to achieve a process control To achieve forced process dynamics (resonance) and to increase the sensitivity during the process.

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Weiterhin ist es unter bestimmten technologischen Bedingungen bei einer mehrschleifigen Regelung zweckmäßig, neben dem Dampfstrom auch bereits bekannte Prozeßmeßsignale (insbesondere den Ionenstrom) in den Regelprozeß einzubeziehen.Furthermore, it is expedient under certain technological conditions in a multi-loop control to include in addition to the vapor stream already known Prozeßmeßsignale (in particular the ion current) in the control process.

Zur Messung des Dampfstromes ist es vorteilhaft, einen oder mehrere Meßfühler im Raum zwischen Strahlenkanone und Werkstück und bei Werkstückdurchdringung gegebenenfalls auch unter dem Werkstück derart anzuordnen, daß der vom Prozeßort ausgehende Dampfstrom zu den Meßfühlern gelangen kann und die prozeßabhängige Winkelverteilung des Bampfstromes das Meßsignal nicht beeinflußt oder bei der Meßsignalgewinnung mit ausgenutzt wird.For measuring the vapor flow, it is advantageous to arrange one or more sensors in the space between the gun and workpiece and workpiece penetration, if necessary, also under the workpiece such that the outgoing steam from the process location can get to the sensors and the process-dependent angular distribution of the Bampfstromes does not affect the measurement signal or is used in the Meßsignalgewinnung with.

Die MeßSignalgewinnung erfolgt zweckmäßigerweise durch den technologischen Prozeß konstruktiv angepaßte elektronische Meßfühler, insbesondere auf Elektronenstrom-, Ionisation-, Entladungs- und/oder Wärmeleitbasis, die gegen fremde, mit dem Ladungsträgerstrahlprozeß in Verbindung stehende Elektronen und Ionen in der Regel durch geeignete Anordnung von Gittern mit entsprechendem Potential abgeschirmt sind, gegebenenfalls als Druckstufe ausgeführt sind und mit einem speziellen Vakuumpumpsystem in Verbindung stehen können.The MeßSignalgewinnung is advantageously carried out by the technological process constructively adapted electronic probe, in particular on Elektronenstrom-, Ionisation-, discharge and / or Wärmeleitbasis, against foreign, associated with the charge carrier beam process in connection electrons and ions usually by suitable arrangement of gratings shielded corresponding potential, optionally designed as a pressure stage and can be in communication with a special vacuum pumping system.

Bei bestimmten technologischen Ladungsträgerstrahlverfahren kann es auch zweckmäßig sein, dem Prozeß konstuktiv angepaßte Meßfühler vorzugsweise auf elektromechanischer, kapazitiver, induktiver und/oder pizoelektrischer Basis zu verwenden, die gegebenenfalls gegen fremde Ladungsträger, vorzugsweise durch Potential führende Gitter abgeschirmt sind.In certain technological charge carrier beam methods, it may also be expedient to use sensors adapted to the process, preferably on an electromechanical, capacitive, inductive and / or picoelectric basis, which are optionally shielded against foreign charge carriers, preferably by potential-carrying gratings.

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Zur Prozeßkontrolle wird der Istwert einer oder mehrerer Komponenten des Meßsignals durch geeignete Geräte angezeigt oder gespeichert, wobei die entsprechenden Nominalwerte zwar für den jeweiligen technologischen Prozeß zu ermitteln sind.For process control, the actual value of one or more components of the measurement signal is displayed or stored by suitable devices, although the corresponding nominal values are indeed to be determined for the respective technological process.

Bei der Prozeßregelung wird der Istwert einer oder mehrerer Komponenten des Meßsignals einem analog oder digital arbeitenden elektronischen Regler, der gegebenenfalls ein Prozeßrechner, insbesondere ein Mikrorechner sein kann, zugeführt und mit einem oder mehreren Sollwerten verglichen, wonach der Regler entsprechend der Regelabweichungen und der zugehörigen Prozeßgleichungen mit bestimmtem zeitlichen Verhalten ein oder mehrere Stellsignale zur Einwirkung auf eine oder mehrere Stellgrößen erarbeitet· Dazu ist für die jeweilige Komponente des Meßsignals (Gleichstrom, mittlerer und effektiver Wechselstrom, mittlere und maximale, positive und negative Viechseistromamplitude, Frequenz, Impulslänge und Impulsspitzen) eine geeignete Stellgröße (Beschleunigungsspannung, Strahlstrom, modulierter Strahlstrom, dynamische Strahlablenkung in x- und/oder y-Richtung, gegebenenfalls mit symmetrischer und/oder unsymmetrischer Halbwelle, Fokussierungsstrom, Schweißgeschwindigkeit) auszuwählen« Die zu verwendeten Regelparameter sind zuvor für den jeweiligen technologischen Prozeß zu ermitteln·In process control, the actual value of one or more components of the measurement signal is supplied to an analog or digital electronic controller, which may optionally be a process computer, in particular a microcomputer, and compared with one or more setpoints, after which the controller corresponding to the control deviations and the associated process equations For this purpose, suitable for the respective component of the measuring signal (direct current, average and effective alternating current, average and maximum, positive and negative Viechseistromamplitude, frequency, pulse length and pulse peaks) suitable one Command value (acceleration voltage, beam current, modulated beam current, dynamic beam deflection in the x and / or y direction, possibly with symmetrical and / or asymmetrical half-wave, focusing current, welding speed) ausw "The control parameters to be used must first be determined for the respective technological process.

Wird unter gegebenen Prozeßbedingungen der Fokussierungsgrad des Ladungsträgerstrahles im Bereich von der Unterbis zur Überfokussierung variiert, so existiert eine Fokussierungsstromstärke, bei der die Einwirkung des Ladungsträgerstrahles auf den Werkstoff am intensivstenIf, under given process conditions, the degree of focusing of the charged particle beam varies in the range from sub-to overfocusing, there is a focusing current intensity at which the impact of the charged-particle beam on the material is most intense

-β- 218559-β- 218559

ist und die einzelnen Komponenten des Meßsignals einen charakteristischen Wendepunkt aufweisen. Die Festlegung der für den jeweiligen Prozeß erforderlichen Fokussierung sStromstärke (Arbeitspunkt) erfolgt nach einem Versuchsprogramm entsprechend der technologischen Forderungen·is and the individual components of the measuring signal have a characteristic turning point. The specification of the required focusing current (operating point) for the respective process takes place according to a test program in accordance with the technological requirements.

Zur Einstellung und Kontrolle der Strahlfokussierung werden die Relativwerte von einer oder mehreren Komponenten des Meßsignals und von der Fokussierungsstromstärke zwischen Wendepunkt und Arbeitspunkt benutzt. Die zulässigen Abweichungen sind zuvor durch Versuche zu ermitteln. i)ie Durchführung des Verfahrens kann von Hand oder automatisch und bei entsprechender Geschwindigkeit auch während des laufenden Prozesses erfolgen. Y/ird unter gegebenen Prozeßbedingungen die Strahlzentrierung variiert, so existiert für die x- und y-Richtung jeweils eine ZentrierungsStromstärke, bei der die Einwirkung des Ladungsträger Strahles auf den Werkstoff am intensivsten ist (größte Leistungsdichte, beste Leistungsdichteverteilung, minimale Abbildungsfehler) und die einzelnen Komponenten des Meßsignals einen charakteristischen Wendepunkt aufweisen. Zur Einstellung und Kontrolle der Strahlzentrierung werden unter Prozeßbedingungen die Zentrierungsströme für die x- und y-Bichtung abwechselnd nach der Methode der schrittweisen Näherung derart variiert, daß die Arbeitspunkte genau im entsprechenden Wendepunkt der jeweils verwendeten Meßsignalkomponente liegen. Die Durchführung des Verfahrens kann von Hand oder automatisch und bei entsprechender Geschwindigkeit auch während des laufenden Prozesses erfolgen. .For setting and controlling the beam focusing, the relative values of one or more components of the measuring signal and of the focusing current between the inflection point and the operating point are used. The permissible deviations must first be determined by tests. i) The procedure may be carried out manually or automatically and at the appropriate speed during the ongoing process. If the beam centering varies under given process conditions, there is a centering current intensity for each of the x and y directions in which the action of the charge beam on the material is most intense (highest power density, best power density distribution, minimum aberrations) and the individual Components of the measuring signal have a characteristic inflection point. To adjust and control the beam centering, the centering currents for the x and y directions are alternately varied under process conditions by the method of stepwise approximation under process conditions such that the operating points lie exactly in the corresponding inflection point of the respectively used Meßsignalkomponente. The implementation of the method can be done manually or automatically and at the appropriate speed during the ongoing process. ,

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Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden· In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to several embodiments. In the accompanying drawings:

Fig. 1: ein Schema zur Prozeßkontrolle und - -regelung beim ElektronenstrahlschweißenFig. 1: a scheme for process control and - regulation in electron beam welding

Fig. 2? das Schema eines DampfstrommeßfUhlers ... auf ElektronenstrombasisFig. 2? the scheme of a DampfstrommeßfUhlers ... on electron current basis

Fig. 3ϊ das Schema eines DampfStrommeßfühlers auf IonisationsbasisFig. 3ϊ shows the diagram of a DampfStrommeßfühlers ionization-based

Fig. 4ϊ das Schema eines DampfStrommeßfühlers auf elektromechanischer Basis.Fig. 4ϊ shows the diagram of a DampfStrommeßfühlers on electromechanical basis.

Nach Fig. 1. trifft der von der Elektronenstrahlschweißkanone 1 erzeugte Elektronenstrahl E S auf das im Arbeit sabstand a angeordnete Werkstück 2 der Dicke s, das sich mit der Schweißgeschwindigkeit vo relativ zum Elektronenstrahl E S bewegt. Bei entsprechender Abstimmung der einzelnen Prozeßparameter entsteht eine Schweißnaht der Tiefe h . Während des Schweißens verdampft gleichzeitig ein bestimmter Werkstoffanteil, so daß aus der Schweißkapillare ein Dampfstrom DS austritt, der in den Baum zwischen Werkstück 2 und Elektronenstrahlschweißkanone 1 gerichtet ist« Der Dampfstrom DS ist dabei prozeßabhängig (Werkstoff, Prozeßparameter, Prozeßdynamik) undAccording to FIG. 1, the electron beam ES generated by the electron beam welding gun 1 strikes the work piece 2 of the thickness s arranged in the working distance a, which moves relative to the electron beam ES at the welding speed v o . With appropriate coordination of the individual process parameters creates a weld of depth h. During welding, a certain proportion of material evaporates at the same time, so that a steam flow DS emerges from the welding capillary, which is directed into the tree between the workpiece 2 and the electron beam welding gun 1. The steam flow DS is process-dependent (material, process parameters, process dynamics)

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für gegebenen Werkstoff der'Nahttiefe hn proportional. Zur Umwandlung des Dampfstromes OS in eine äquivalente elektrische Größe ist unter der Elektronenstrahlschweißkanone 1 in der Nähe des Elektronenstrahles ES ein zur Schweißkapillare gerichteter Meßfühler 3 angeordnet, der mit einer elektronischen Schaltanordnung zur Meßsignalgewinnung MSG in Verbindung steht. Der Meßfühler3geraäß Fig. 2, besteht aus einem Gehäuse 4, in dem ein Triodensystem aus direkt geheizter Katode 5, Steuergitter 6 und Anode 7 angeordnet ist. Gegebenenfalls sind außerdem Schirm- und Bremsgitter zwischen Katode 5 und Anode 7 angeordnet. Beim Schweißen im Vorvakuum oder mit hohen Leistungen ist das Gehäuse 4 gegenüber der Sßhweißkammer als Druckstufe ausgeführt und mit einem speziellen Vakuumpumpsystem VPS verbunden. Die erforderlichen Betriebsspannungen für das Triodensystem (Heizspannung U^, Anodenspannung U , Steuerspannung U J werden von der elektronischen Schaltanordnung zur Meßsignalgewinnung MSG bereitgestellt. Unter Betriebsbedingungen fließt von der Katode 5 zur Anode ein Elektronenstrom I , dessen Stärke über die Steuer-for a given material, the depth of cut h n is proportional. For converting the vapor stream OS into an equivalent electrical quantity, a probe 3 directed towards the weld capillary is arranged under the electron beam welding gun 1 in the vicinity of the electron beam ES, which sensor is connected to an electronic switching arrangement for measuring signal acquisition MSG. The sensor 3geraäß Fig. 2, consists of a housing 4, in which a triode system of directly heated cathode 5, control grid 6 and anode 7 is arranged. Optionally screen and brake grid between the cathode 5 and anode 7 are also arranged. When welding in pre-vacuum or high performance, the housing 4 is designed with respect to the Sßhweißkammer as a pressure stage and connected to a special vacuum pumping system VPS. The required operating voltages for the triode system (heating voltage U 1, anode voltage U, control voltage UJ are provided by the electronic circuit arrangement for measuring signal recovery MSG.) Under operating conditions, an electron current I flows from the cathode 5 to the anode.

titi

spannung U . am Steuergitter 6 verschiedenen Prozeßbedingungen angepaßt werden kann. Gelangt der von der Schweißkapillare ausgehende Dampfstrom DS in den Meßfühler 3, so wird der Stromfluß I im Triodensystem in Abhängigkeit von der Stärke des Dampfstromes DS geschwächt·voltage U. can be adapted to the control grid 6 different process conditions. If the steam flow DS emanating from the welding capillary reaches the measuring sensor 3, the current flow I in the triode system is weakened as a function of the intensity of the steam flow DS.

Zur Abschirmung des Meßfühlers 3 gegen die beim Elektronenstrahlschweißen auftretenden Elektronen und Ionen sind im Strahlengang Gitter 8 angeordnet, die gegenüber Masse ein bestimmtes positives und negatives Potential führen. Das mit Masse verbundene Gitter 8 dient hauptsächlich der Feldtrennung.To shield the probe 3 against the electrons and ions occurring during electron beam welding grids 8 are arranged in the beam path, which lead to ground a certain positive and negative potential. The grounded grid 8 is primarily for field separation.

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Die Erfüllung der Bedingung Dampfstrom DS * Null ^The fulfillment of the condition steam flow DS * zero ^

Meßsignal MS * Null erfolgt durch eine entsprechende Nullkorrektur, NK (Fig· 1). Das prozeßabhängige Meßsig- , nal gelangt anschließend direkt oder über elektronische Filter eF mit Tief-, Band- oder Hochpaßverhalten zu elektronischen Schaltanordnungen, in denen jeweils eine dem Mittelwert MW, Effektivwert EW, der positiven Amplitide pA, negativen Amplitude nA, Frequenz F und Impulslänge IL proportionale Spannung erzeugt wird.Measurement signal MS * zero is effected by a corresponding zero correction, NK (FIG. 1). The process-dependent Meßsig-, nal then passes directly or via electronic filters eF with low, band or high pass to electronic switching arrangements, in each of which the average MW, RMS EW, the positive amplitudes pA, negative amplitude nA, frequency F and pulse length IL proportional voltage is generated.

Zur Prozeßkontrolle wird der Istwert χ einer oder mehrerer charakteristischer Meßsignalkomponenten, deren Nominalwerte zuvor für die jeweiligen Prozeßbedingungen zu ermitteln sind, von einem Meßinstrument M I angezeigt oder einem Lichtstrahlschreiber LSS gespeichert. Bei der einschleifigen Prozeßregelung wird der Istwert x einer charakteristischen Meßsignalkomponente in einem elektronischen Regler eE mit dem entsprechenden Sollwert wverglichen. In Abhängigkeit von der Regelabweichung und der zugehörigen Prozeßgleichung erarbeitet der Regler mit bestimmtem zeitlichen Verhalten das Stellsignal SS zur Ansteuerung des Stellgliedes SG für die verwendete Stellgröße y (Strahlstrom I , Strahlablenkung I.,, Schweißgeschwindigkeit ν , Beschleunigungsspannung Uß, Fokussierungsstrom I). Sollen für die Prozeßregelung nur positive oder negative Impuüsspitzen des Meßsignals MS genutzt werden, so ist im Signalweg vor dem elektronischen Regler e.R ein Schwellenwertschalter SWS vorgesehen, dessen Schwellwert SW kontinuierlich einstellbar ist· Die Prozeßregelung kann aber auch derart ausgeführt sein, daß das Meßsignal MS über elektronische Schaltanordnungen zur Frequenzteilung FT oder Frequenzvervielfachung FV zum elektronischen Regler eR gelangt. Die zuFor process control, the actual value χ of one or more characteristic Meßsignalkomponenten whose nominal values are previously to be determined for the respective process conditions, displayed by a measuring instrument MI or stored a light beam writer LSS. In the single-loop process control, the actual value x of a characteristic measuring signal component in an electronic controller eE is compared with the corresponding desired value w. Depending on the control deviation and the associated process equation, the controller computes the control signal SS for controlling the control element SG for the manipulated variable y used (beam current I, beam deflection I, welding speed V, acceleration voltage U β , focusing current I). If only positive or negative impulse peaks of the measuring signal MS are to be used for the process control, a threshold value switch SWS whose threshold value SW is continuously adjustable is provided in the signal path in front of the electronic controller eR. However, the process control can also be designed in such a way that the measuring signal MS via electronic switching arrangements for frequency division FT or frequency multiplication FV to the electronic controller eR passes. The too

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verwendenden Regelparameter sind zuvor für den jeweiligen technologischen Prozeß zu ermitteln. Her Meßfühler gemäß Fig· 3 besteht aus einem Gehäuse 4, in dem ein Triodensystem aus direkt geheizter Katode 5, Steuergitter 6 und Anode 7 sowie eine Auffangelektrode 10 für die positiven Werkstoffdampfionen angeordnet sind.The control parameters used must first be determined for the respective technological process. The measuring sensor according to FIG. 3 consists of a housing 4 in which a triode system of directly heated cathode 5, control grid 6 and anode 7 as well as a collecting electrode 10 for the positive material vapor ions are arranged.

Gegebenenfalls sind außerdem Schirm- und Bremsgitter zwischen Katode 5 und Anode 7 angeordnet. Beim Schweißen im Vorvakuum oder mit hohen Strahlleistungen ist das Gehäuse 4 gegenüber der Schweißkammer als Druckstufe ausgeführt und mit einem speziellen Vakuumpumpsystem VPS verbunden. Die erforderlichen Betriebsspannungen für das Triodensystem (Heizspannung U™, Anodenspannung U , Steuerspannung U +) werden von der elektronischen Schaltanordnung zur Meßsignalgewinnung MSG bereitgestellt. Unter Betriebsbedingungen fließt von der Katode 5 zur Anode 7 ein Elektronenstrom I0, dessen Stärke über die Steuerspannung Us+ am Steuergitter 6 den verschiedenen Prozeßbedingungen angepaßt wird· Gelangt der von der Schweißkapillare ausgehende Dampfstrom DS in den Meßfühler 3, so wird bei konstanten, hinreichend großer Stromstärke I im Triodensystem der Dampfstrom DS in Abhängigkeit von seiner Stärke ionisiert· Diese Dampfionen werden von der Auffangelektrode 10, die über eine Spannungsquelle aus der elektronischen Schaltanordnung zur Meßsignalgewinnung MSG und einen Widerstand K-. mit Masse verbunden ist und ein bestimmtes negatives Potential erhält, angesaugt, wogegen die Elektronen abgestoßen werden. Über dem Widerstand Umsteht ein Spannungsabfall (Meßsignal MS) zur Verfügung, der der Stärke des Dampfstromes DS proportional ist· Zur Abschirmung des Meßfühlers 3 gegen die beim Elektronenstrahlschweißen auftretenden Elektronen und Ionen sindOptionally screen and brake grid between the cathode 5 and anode 7 are also arranged. When welding in the pre-vacuum or with high beam powers, the housing 4 is designed with respect to the welding chamber as a pressure stage and connected to a special vacuum pumping system VPS. The required operating voltages for the triode system (heating voltage U ™, anode voltage U, control voltage U +) are provided by the electronic circuit arrangement for measuring signal acquisition MSG. Under operating conditions, an electron current I 0 flows from the cathode 5 to the anode 7, the intensity of which is adapted to the different process conditions via the control voltage U s + at the control grid 6. If the steam flow DS coming from the welding capillary reaches the measuring sensor 3, then at constant, ionized sufficiently large current I in the triode system of the steam flow DS depending on its strength · These vapor ions are from the collecting electrode 10, via a voltage source from the electronic circuit arrangement for Meßsignalgewinnung MSG and a resistor K-. is connected to ground and receives a certain negative potential, sucked, whereas the electrons are repelled. About the resistor A voltage drop (measurement signal MS) is available, which is proportional to the strength of the vapor flow DS · To shield the probe 3 against the electrons and ions occurring during electron beam welding

-13- 21855-13- 21855

im Strahlengang Gitter 8 angeordnet, die gegenüber Masse ein bestimmtes positives und negatives Potential führen· Das mit Masse verbundene Gitter 9 dient hauptsächlich der Feldtrennung«arranged in the beam path grid 8, which lead to a certain positive and negative potential with respect to ground · The grid connected to ground 9 is mainly used for field separation «

Die Erfüllung der Bedingung Dampf strom DS · Null —·——·> Meßsignal MS = Null erfolgt durch eine entsprechende Nullkorrektur NK (Fig. 1)·The fulfillment of the condition steam flow DS · zero - · - ·> measuring signal MS = zero is effected by a corresponding zero correction NK (FIG. 1).

Der Meßfühler gemäß Fig. 4 besteht aus einem Gehäuse 4, in dem ein optoelektronisches System aus Lumineszenzdiode 11 und Fotodiode 12 angeordnet ist· Der Lichtstrahl von der Lumineszenzdiode 11 zur Fotodiode 12 wird durch ein Plättchen 13 unterbrochen, das mit einem feinmechanischen, trägheitsarmen Hebelsystem aus Fangplättchen 14, Hebelarm 15, Welle 16 und Kugellager 17 in Verbindung steht und von einer Feder 18 in Ruhelage gehalten wird. Die erforderlichen Betriebsspannungen für das optoelektronische System v/erden von der elektronischen Schaltanordnung zur Meßsignalgewinnung MSG bereitgestellt. Trifft der von der Schweißkapillare ausgehende Dampfstrom DS auf das Fangplättchen 14, so gelangt in Abhängigkeit von der Stärke des Dampfstromes DS Licht zur Fotodiode 12, wobei die Lumineszenzdiode 11 im Konstantstrombetrieb arbeitet. Bei Dauerbetrieb oder höheren Schweißleistungen ist das Gehäuse 4 in Richtung Schweißort von einem mit Isolatoren 19 befestigten Hitzeschild 20 umgeben, um die Temperaturbedingungen für das optoelektronische System nicht zu verändern.4 consists of a housing 4, in which an optoelectronic system of light emitting diode 11 and photodiode 12 is arranged · The light beam from the light emitting diode 11 to the photodiode 12 is interrupted by a plate 13, which with a fine-mechanical, low-inertia lever system Tack 14, lever arm 15, shaft 16 and ball bearing 17 is in communication and is held by a spring 18 in rest position. The required operating voltages for the optoelectronic system are provided by the electronic circuit arrangement for measuring signal acquisition MSG. If the steam flow DS emanating from the welding capillary strikes the catching plate 14, light comes to the photodiode 12 as a function of the intensity of the steam flow DS, the light emitting diode 11 operating in constant-current operation. In continuous operation or higher welding performance, the housing 4 is surrounded in the direction of welding by a heat shield 20 fastened with insulators 19 in order not to change the temperature conditions for the optoelectronic system.

Die Erfüllung der Bedingung Dampfstrom DS * Null ———> Meßsignal MS s Null erfolgt durch eine entsprechende Nullkorrektur NK (Fig. 1)oThe fulfillment of the condition steam flow DS * zero ---> measuring signal MS s zero is effected by a corresponding zero correction NK (FIG. 1) o

Wird unter gegebenen Prozeßbedingungen der Fokussierungsgrad des Elektronenstrahles ES im Bereich von der Unterbis zur Überfokussierung variiert, so existiert eineIf, under given process conditions, the degree of focusing of the electron beam ES varies in the range from sub-to overfocusing, there exists one

21 85521 855

Fokussierungsstromstärke I51, bei der die Nahttiefe am größten ist und die einzelnen, von einem Meßinstrument MI angezeigten oder Lichtstrahlschreiber LSS gespeicherten Komponenten des Meßsignals MS einen charakteristischen Wendepunkt aufweisen. Die Festlegung der für den jeweiligen Prozeß erforderlichen Fokussierungsstromstärke (Arbeitspunkt) erfolgt nach einem Versuchsprogramm entsprechend den technologischen Forderungen.Focusing current intensity I 51 , in which the depth of the seam is greatest and the individual components of the measuring signal MS, which are displayed by a measuring instrument MI or are recorded by a light-beam recorder LSS, have a characteristic inflection point. The definition of the required for the respective process focusing current (operating point) is carried out according to a test program according to the technological requirements.

Zur Einstellung und Kontrolle der Strahlfokussierung werden die Relativwerte von einer oder mehreren Komponenten" des Meßsignals MS und von der Fokussierungsstromstärke Xp zwischen Wendepunkt und Arbeitspunkt benutzt. Die zulässigen Abweichungen sind zuvor durch Versuche zu ermitteln.In order to set and control the beam focusing, the relative values of one or more components of the measuring signal MS and of the focusing current intensity Xp between the point of inflection and the operating point are used, and the permissible deviations must first be determined by tests.

Wird unter gegebenen Prozeßbedingungen die Elektronenstrahlzentrierung variiert, so existiert für die x- und y-Kichtung jeweils eine ZentrierungsStromstärke, bei der die Nahttiefe h„ am größten ist und die einzelnen, von einem Meßinstrument MI angezeigten oder Lichtstrahlschreiber LSS gespeicherten Komponenten des Meßsignals MS einen charakteristischen Wendepunkt aufweisen. Zur Einstellung und Kontrolle der Elektronenstrahlzentrierung werden unter Prozeßbedingungen meist auf einem Phantom die Zentrierungsströme für die x- und y-Richtung abwechselnd nach der Methode der schrittweisen Näherung derart variiert, daß die Arbeitspunkte genau im entsprechenden Yfendepunkt der jeweils verwendeten Meßsignalkomponente liegen.If the electron beam centering is varied under given process conditions, then for the x- and y-direction respectively, a centering current strength at which the seam depth h "is greatest and the individual components of the measurement signal MS stored by a measuring instrument MI or recorded by a light-beam recorder LSS have a characteristic Point of inflection. To adjust and control electron beam centering, the centering currents for the x and y directions are alternately varied under process conditions, usually on a phantom, in such a way that the operating points lie exactly in the corresponding center point of the respectively used measuring signal component.

Claims (3)

218559218559 BrfindungsanspruchBrfindungsanspruch 1. Verfahren zur Prozeßkontrolle und -regelung bei technologischen Verfahren mit Ladungsträgerstrahlen, insbesondere zum Schweißen, Verdampfen, Spritzen,
Schneiden, Schmelzen sowie zur Werkstoffbearbeitung,
gekennzeichnet dadurch , daß der durch die Einwirkung des Ladungsträgerstrahles
auf den Werkstoff vom Prozeßort ausgehende Dampfstrom (DS) mittels geeigneter Meßfühler (3) in eine äquivalente elektrische Größe umgewandelt wird und die
Gleichstromkomponente (Mittelwert) und/oder Wechselstromkomponente (Effektivwert, Mittelwert, mittlere
und maximale positive und negative Amplitude, Frequenz, Impulslänge und Impulsspitzen) des Meßsignals zur Stabilisierung des Prozeßergebnisses durch Prozeßkontrolle und ein- oder mehrschleifige Prozeßregelung sowie zur Einstellung und Kontrolle der Strahlfokussierung und
Strahlzentrierung von Hand oder automatisch verwendet werden.
1. Process for process control and regulation in technological processes with charged particle beams, in particular for welding, evaporation, spraying,
Cutting, melting and material processing,
characterized in that by the action of the charge carrier beam
on the material from the process point outgoing vapor stream (DS) by means of suitable sensor (3) is converted into an equivalent electrical size and the
DC component (mean) and / or AC component (RMS, mean, mean)
and maximum positive and negative amplitude, frequency, pulse length and pulse peaks) of the measurement signal to stabilize the process result by process control and single or multi-loop process control and for setting and controlling the beam focusing and
Beam centering can be used by hand or automatically.
Verfahren zur Prozeßkontrolle und -regelung bei technologischen Verfahren mit Ladungsträgerstrahlen nach
Punkt 1, gekennzeichnet da durch , daß unter gewissen Bedingungen des
technologischen Prozesses zweckmäßigerweise nur ein
bestimmtes FrequenzSpektrum aus dem Meßsignal (MS)
ausgewählt und/oder das Meßsignal (MS) im Verlaufe
seiner Verarbeitung einer ein- oder mehrfachen
Method for process control and regulation in technological processes with charged-particle beams
Point 1, characterized by the fact that under certain conditions of
expediently only one technological process
specific frequency spectrum from the measuring signal (MS)
selected and / or the measuring signal (MS) in the course
its processing one or more times
2185521855 Frequenzteilung (FT) und/oder -Vervielfachung (FV) unterzogen wird, derart, daß durch, die Prozeßregelung insbesondere eine erzwungene Prozeßdynamik (Resonanz) erzielt und die Empfindlichkeit bei der Verfahrensausübung erhöht wird.Frequency division (FT) and / or -Vielielung (FV) is subjected, in such a way that, in particular, the process control achieved a forced process dynamics (resonance) and the sensitivity in the process exercise is increased. 3· Verfahren zur Prozeßkontrolle und -regelung bei technologischen Verfahren mit Ladungsträgerstrahlen nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch , daß unter bestimmten technologischen Bedingungen bei einer mehrschleifigen Regelung vorzugsweise auch bereits bekannte Prozeßmeßsignale, insbesondere der Ionenstrom, in den Regelprozeß einbezogen werden·3 · Method for process control and regulation in technological processes with charged particle beams according to items 1 and 2, characterized in that under certain technological conditions in a multi-loop control preferably also already known Prozeßmeßsignale, in particular the ion current, are included in the control process · 4« Verfahren zur Prozeßkontrolle und -regelung bei technologischen Verfahren mit Ladungsträgerstrahlen nach Punkt 1, 2 und 3» gekennzeichnet dadurch , daß zur Messung des Dampfstromes (DS) ein oder mehrere Meßfühler (3) im Raum zwischen Strahlenkanone (1) und Werkstück (2), bei V/erkstückdurchdringung gegebenenfalls auch unter dem Werkstück (2), verwendet werden, indem der vom Prozeßort ausgehende Dampfstrom (DS) zu den Meßfühlern (3) gelangt, so daß die prozeßabhängige Winkeiverteilung des Dampfstromes (DS) das Meß— signal (MS) nicht beeinflußt oder bei der Meßsignalgewinnung (MSG) mit ausgenutzt wird.4 "method for process control and control in technological processes with charged particle beams according to item 1, 2 and 3, characterized in that for measuring the vapor flow (DS) one or more sensors (3) in the space between the gun (1) and workpiece (2 ), at V / erkstückdurchdringung possibly under the workpiece (2) can be used by the outgoing from the processing point steam flow (DS) to the sensors (3) passes, so that the process-dependent Winkeiverteilung the vapor stream (DS) the measuring signal ( MS) is not affected or exploited in the measurement signal acquisition (MSG). -ι?- 21 85 59-ι? - 21 85 59 5# Verfahren zur Prozeßkontrolle und -regelung bei technologischen Verfahren mit Ladungsträgerstrahlen nach Punkt 1 bis 4* gekennzeichnet dadurch , daß die Ifleßsignalgewinnung (MSG) vorzugsweise durch den technologischen Prozeß konstruktiv angepaßte elektronische Meßfühler (3)> insbesondere auf Elektronenstrom-, Ionisations-, Entladungs- und/ oder Wärmeleitbasis, erfolgt, welche gegen fremde, mit dem Ladungsträgerstrahlprozeß in Verbindung stehende Elektronen und Ionen vorzugsweise durch eine geeignete Anordnung von Gittern (8) mit entsprechendem Potential abgeschirmt und gegebenenfalls als Druckstufe ausgeführt sind und mit einem speziellen Vakuumpumpensystem (VPS) in Verbindung stehen.5 # Method for process control and regulation in technological processes with charged-particle beams according to items 1 to 4 * characterized in that the Ifleßsignalgewinnung (MSG) preferably by the technological process constructively adapted electronic probe (3)> in particular electron flow, ionization, discharge and / or Wärmeleitbasis, which are shielded against foreign, with the charge carrier jet process related electrons and ions preferably by a suitable arrangement of gratings (8) with the appropriate potential and optionally designed as a pressure stage and with a special vacuum pump system (VPS) in Connection stand. Verfahren zur Prozeßkontrolle und -regelung technologischer Verfahren mit Ladungsträgerstrahlen nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß bei bestimmten technologischen Ladungsträgerstrahlverfahren vorzugsweise dem Prozeß konstruktiv angepaßte Meßfühler (3) auf elektromechanischer, kapazitiver, induktiver und/öder pizoelektrischer Basis verwendet werden, die gegebenenfalls gegen fremde Ladungsträger, insbesondere durch Potential führende Gitter (8) abgeschirmt sind·Method for process control and regulation of technological processes using charged-particle beams according to items 1 to 4, characterized in that, in certain technological charged-particle beam methods, sensors (3) which are structurally adapted to the process are used on electromechanical, capacitive, inductive and / or pizoelectric basis, which are optionally applied against foreign charge carriers, in particular by potential-carrying grids (8) are shielded
7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch , daß zwischen Elektronenstrahlschweißkanone (1) und Werkstück (2) in der Nähe des Elektronenstrahles (ES) ein zur Schweißkapillare gerichteter7. Device for carrying out the method according to item 1, characterized in that between the electron beam welding gun (1) and the workpiece (2) in the vicinity of the electron beam (ES) directed to the welding capillary 218559218559 Meßfühler (3), bestehend aus Gehäuse (4), einem Triodensystem aus direkt geheizter Katode (5), Steuergitter (6) und Anode (7), angeordnet ist, wobei gegebenenfalls zwischen Katode (5) und Anode (7) Schirm- und Bremsgitter vorgesehen sind und der Strahlengang Gitter (8) aufweist, welche ein bestimmtes positives und negatives Potential führen.Sensor (3) consisting of housing (4), a triode system of directly heated cathode (5), control grid (6) and anode (7) is arranged, optionally between the cathode (5) and anode (7) shield and Brake grille are provided and the beam path grid (8), which lead a certain positive and negative potential. 8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1 , gekenn ze lehnet durch einen Meßfühler (3), bestehend aus dem Gehäuse (4) mit Triodensystem aus direkt geheizter Katode (5), Steuergitter (6) und Anode (7) und einer die positiven Werkstoffdampfionen aufnehmenden Auffangelektrode (10), wobei gegebenenfalls Schirm- und Bremsgitter zwischen Katode (5) und Anode (7) vorgesehen sind und das Gehäuse (4) gegenüber der Schweißkammer als Druckstufe ausgebildet und mit einem speziellen Yakuumpumpsystem (VPS) verbunden ist.8. Device for carrying out the method according to item 1, gekenn ze lehnet by a sensor (3) consisting of the housing (4) with triode system of directly heated cathode (5), control grid (6) and anode (7) and one Screening and braking grid between the cathode (5) and anode (7) are optionally provided and the housing (4) opposite the welding chamber formed as a compression stage and with a special Yakuumpumpsystem (VPS) is connected to positive material vapor ions receiving electrode. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, gekennzeichnet du rch einen Meßfühler (3), bestehend aus Lumineszenzdiode (11) und Fotodiode (12) und Plättchen (13), das mit einem feinmechanischen, trägheitsarmen Hebelsystem, bestehend aus Fangplättchen (14), Hebelarm (15), Welle (16) und Kugellager (17), in Verbindung stehtDevice for carrying out the method according to point 1, characterized du rch a sensor (3) consisting of light emitting diode (11) and photodiode (12) and plate (13), with a precision mechanical, low-inertia lever system consisting of tacks (14), Lever arm (15), shaft (16) and ball bearing (17), is in communication 2185521855 und von einer Feder (18) in Ruhelage gehalten wird, wobei das Gehäuse (4) gegebenenfalls in Richtung Schweißort von einem mit Isolatoren (19) befestigten Hitzeschild (20) umgeben ist.and is held in a rest position by a spring (18), wherein the housing (4) is optionally surrounded in the direction of welding by a heat shield (20) fastened with insulators (19). - Hierzu 4 Blatt Zeichnungen -- For this 4 sheets drawings -
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4574176A (en) * 1983-11-28 1986-03-04 Sws Incorporated Method and apparatus for pulsed high energy density welding
DE102009013310A1 (en) * 2009-03-18 2010-09-30 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Coating substrates by vacuum evaporation, comprises evaporating evaporation material to be deposited for formation of partially ionized vapor, which moves towards substrate and deposits on substrate, and measuring vapor charge carrier flow

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102009013310B4 (en) * 2009-03-18 2013-10-10 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Method and apparatus for vacuum evaporation under control of the coating rate and measuring device therefor

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