JP2014222637A - Electron beam machine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electron beam machine with beam current detection means, capable of preventing degradation in measurement accuracy of a beam current even when the permeability of a magnetic substance constituting a beam current detection section changes with a temperature rise.SOLUTION: The beam current detection means 1 includes: a beam current detection coil 4 and a correction coil 5 wound a peripheral section of a core 2 formed from magnetic material; an integrator 6 connected with the beam current detection coil 4; a sine-wave generator 7 and a calculation circuit 8 connected with the correction coil 4; and gain adjustment means 9 connected with the integrator 6 and the calculation circuit 8.

Description

本発明は、溶接などに用いる電子ビーム加工機に関し、特に、パルスビームを用いた電子ビーム加工機に関するものである。   The present invention relates to an electron beam processing machine used for welding or the like, and more particularly to an electron beam processing machine using a pulse beam.

アーク溶接等に比べ、ビーム径が細く熱影響が少ない溶接を行うものとして、電子ビームを用いた加工機がある。電子ビーム加工機には、直流の電子ビームを用いたものと、電子ビームのON―OFFを繰り返して得られるパルスビームを用いたものとがある。
近年自動車の電子化等により、この分野での電子部品の溶接加工には、ワーク表面のビードの太りが解消され、くさび上の熱影響が少ないビードを得ることができるパルスビームを用いた電子ビーム加工機が、よく用いられる(例えば、特許文献1参照)。
There is a processing machine using an electron beam that performs welding with a narrow beam diameter and less thermal influence than arc welding or the like. Some electron beam processing machines use a DC electron beam, and others use a pulse beam obtained by repeatedly turning an electron beam on and off.
In recent years, due to the digitization of automobiles, etc., the welding of electronic parts in this field has eliminated the thickening of the beads on the workpiece surface, and an electron beam using a pulse beam that can obtain a bead with less thermal influence on the wedge. A processing machine is often used (see, for example, Patent Document 1).

パルスビームを用いた電子ビーム加工機は、接合部への入熱量をきめ細かく制御できるパルス制御が重要であり、パルスビームの高精度化のために、広帯域で精度の高い安定したビーム電流検出手段が必要である。
ビーム電流検出手段には、例えば、カレントトランスを用いたものがある。具体的には、単一のフェライトコアと、このフェライトコアに巻き付けられた、2組以上の順巻きコイル及び逆巻きコイルと、ノイズ除去回路と、フェライトコアと順巻きコイル及び逆巻きコイルを収容する導電性ケースとで構成されたビーム電流検出手段がある。
In an electron beam processing machine using a pulse beam, pulse control that can finely control the amount of heat input to the joint is important, and in order to improve the accuracy of the pulse beam, there is a wide-band, high-precision, stable beam current detection means. is necessary.
As the beam current detection means, for example, there is one using a current transformer. Specifically, a single ferrite core, two or more sets of forward winding coils and reverse winding coils wound around the ferrite core, a noise elimination circuit, and a conductive material that accommodates the ferrite core, forward winding coils, and reverse winding coils. There is a beam current detecting means composed of a sex case.

このビーム電流検出手段は、荷電粒子である電子ビーム(電流)が通過した場合に発生するフェライトコア内の磁界変化に比例する、順巻きコイル及び逆巻きコイルからの出力信号を、ノイズ除去回路に入力し、出力信号に含まれる同相のノイズを除去して、ビーム電流の測定精度を高めている。また、導電性ケースの内側に減衰抵抗皮膜を設け、電子ビームによるリンギングを減衰させて、リンギングの影響を無くして、ビーム電流の測定精度を高めている(例えば、特許文献2参照)。   This beam current detection means inputs the output signal from the forward winding coil and the reverse winding coil, which is proportional to the magnetic field change in the ferrite core generated when the electron beam (current), which is a charged particle, passes, to the noise elimination circuit. In addition, the in-phase noise included in the output signal is removed to increase the measurement accuracy of the beam current. In addition, a damping resistance film is provided inside the conductive case to attenuate ringing caused by the electron beam, thereby eliminating the influence of ringing and increasing the measurement accuracy of the beam current (see, for example, Patent Document 2).

特開2012−146471号公報(第6−7頁、第1図)JP 2012-146471 A (page 6-7, FIG. 1) 特許第4979500号公報(第4頁、第1,3図)Japanese Patent No. 4979500 (page 4, FIGS. 1 and 3)

特許文献1に記載のパルスビームを用いた電子ビーム加工機は、電子銃を備えた加工部と電源部とを備えており、加工部の筐体の外に、ビーム電流検出手段であるビーム電流検出回路が設けられている。
パルスビームを用いた電子ビーム加工機において、加工対象品であるワークにおける接合部の品質を向上させるには、ビーム電流のフィードバック制御の応答性を向上させることが必要であり、ビーム電流検出手段は加工部の筐体内に設置することが不可欠である。
An electron beam processing machine using a pulse beam described in Patent Document 1 includes a processing unit including an electron gun and a power supply unit, and a beam current serving as a beam current detection unit is provided outside the casing of the processing unit. A detection circuit is provided.
In an electron beam processing machine using a pulse beam, it is necessary to improve the response of the feedback control of the beam current in order to improve the quality of the joint in the workpiece that is the object to be processed. It is indispensable to install in the housing of the processing part.

しかし、ビーム電流の測定精度が高い特許文献2に記載のビーム電流検出手段を、加工部の筐体内に設置すると、加工部の温度上昇により、ビーム電流検出手段のビーム電流検出部を構成するフェライトコアの温度が上昇して、フェライトコアの透磁率が変化し、ビーム電流の測定精度が低下するとの問題があった。   However, when the beam current detection means described in Patent Document 2 with high beam current measurement accuracy is installed in the housing of the processing part, the ferrite constituting the beam current detection part of the beam current detection means due to the temperature rise of the processing part There has been a problem that the temperature of the core rises, the permeability of the ferrite core changes, and the measurement accuracy of the beam current decreases.

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、加工部内に設置し、温度上昇によりビーム電流検出部を構成するフェライトコア等の磁性体の透磁率が変化しても、ビーム電流の測定精度が低下しないビーム電流検出手段を備えた電子ビーム加工機を得ることである。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and the purpose of the present invention is to set the magnetic permeability of a magnetic material such as a ferrite core that is installed in a processing portion and constitutes a beam current detection portion due to a temperature rise. To obtain an electron beam processing machine equipped with a beam current detection means that does not deteriorate the measurement accuracy of the beam current even if it changes.

本発明に係わる電子ビーム加工機は、ワークが設置される加工部が、筐体と、筐体に収納された、電子銃と、電子銃から発射されたパルスビームを筐体の下部に設置されるワークに収束する収束レンズと、ビーム電流を検出するビーム電流検出手段と、パルスビームを高周波制御するパルス制御回路と、を備えており、ビーム電流検出手段が、貫通孔の周りに囲部を有する磁性体でなるコアと、コアの囲部に巻回されたビーム電流検出コイルと、コアの囲部に巻回された補正用コイルと、ビーム電流検出コイルに接続され且つビーム電流検出コイル電圧を測定する積分器と、補正用コイルに接続され且つ標準信号を出力する正弦波発生器と、補正用コイルに接続され且つ補正用コイル電圧を測定するとともに、補正用コイル電圧の逆数に比例した値を出力する計算回路と、積分器と計算回路とに接続され、計算回路の出力に基づき、積分器から出力されるビーム電流検出コイル電圧を補正するとともに、補正信号をパルス制御回路に出力するゲイン調整手段と、で形成されており、ビーム電流検出コイルが巻回されたコアの貫通孔をビーム電流が通過するものである。   In the electron beam processing machine according to the present invention, a processing unit in which a workpiece is installed has a housing, an electron gun housed in the housing, and a pulse beam emitted from the electron gun installed in a lower portion of the housing. A converging lens for converging on the workpiece, a beam current detecting means for detecting the beam current, and a pulse control circuit for controlling the pulse beam at a high frequency, and the beam current detecting means has a surrounding portion around the through hole. A magnetic core, a beam current detection coil wound around the core, a correction coil wound around the core, and a beam current detection coil voltage connected to the beam current detection coil A sine wave generator that is connected to the correction coil and outputs a standard signal, is connected to the correction coil and measures the correction coil voltage, and is proportional to the reciprocal of the correction coil voltage Is connected to the calculation circuit that outputs the measured value, the integrator, and the calculation circuit. Based on the output of the calculation circuit, the beam current detection coil voltage output from the integrator is corrected and a correction signal is output to the pulse control circuit. Gain adjusting means, and the beam current passes through the through hole of the core around which the beam current detection coil is wound.

本発明に係わる電子ビーム加工機は、上記のように構成されているため、温度上昇によりビーム電流検出手段を構成する磁性体の透磁率が変化しても、磁性体の温度上昇に左右されることなく、高精度で且つ安定したビーム電流の計測が可能であり、加工対象品であるワークにおける接合部の品質を向上できる。   Since the electron beam processing machine according to the present invention is configured as described above, even if the magnetic permeability of the magnetic material constituting the beam current detecting means changes due to the temperature rise, it depends on the temperature rise of the magnetic material. Therefore, it is possible to measure the beam current with high accuracy and stability, and it is possible to improve the quality of the joint portion in the workpiece that is the workpiece.

本発明の実施の形態1に係わる電子ビーム加工機の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the electron beam processing machine concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係わる電子ビーム加工機のビーム電流検出手段の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the beam current detection means of the electron beam processing machine concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係わる電子ビーム加工機の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the electron beam processing machine concerning Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3に係わる電子ビーム加工機のビーム電流検出手段の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the beam current detection means of the electron beam processing machine concerning Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4に係わる電子ビーム加工機のビーム電流検出手段の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the beam current detection means of the electron beam processing machine concerning Embodiment 4 of this invention.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係わる電子ビーム加工機の構成を示す模式図である。
図2は、本発明の実施の形態1に係わる電子ビーム加工機のビーム電流検出手段の構成を示す模式図である。
図1に示すように、本実施の形態のパルス電子ビーム(パルスビームと記す)で加工する電子ビーム加工機100は、ワークが設置される加工部と、加工部に電気を供給する電源部とを備えている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an electron beam processing machine according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the beam current detection means of the electron beam processing machine according to Embodiment 1 of the present invention.
As shown in FIG. 1, an electron beam processing machine 100 that processes with a pulsed electron beam (referred to as a pulse beam) according to the present embodiment includes a processing unit on which a workpiece is installed, a power supply unit that supplies electricity to the processing unit, It has.

加工部は、筐体19と、筐体19に収納された、パルスビーム11を発射する電子銃12と、電子銃12から発射されたパルスビーム11を、筐体19の下部に設置されるワーク30に収束する収束レンズ17と、パルスビームの電流(ビーム電流と記す)を検出するビーム電流検出手段1と、パルスビーム11を高周波制御するパルス制御回路20と、を備えている。
図1では、パルスビーム11及びパルスビーム11が照射されるワーク30も示している。
The processing unit includes a casing 19, an electron gun 12 that emits a pulse beam 11, and a workpiece that is installed in the lower portion of the casing 19. A convergence lens 17 that converges to 30; a beam current detection means 1 that detects a pulse beam current (referred to as a beam current); and a pulse control circuit 20 that controls the pulse beam 11 at high frequency.
FIG. 1 also shows a pulse beam 11 and a workpiece 30 to which the pulse beam 11 is irradiated.

ビーム電流検出手段1と、ビーム電流検出手段1からの信号が入力されるパルス制御回路20とは、筐体19の電子銃設置部19bの上方にある上部筐体部19aに、設置されている。パルス制御回路20は、ビーム電流検出手段1から出力されるビーム電流の検出信号と、指令信号とに基づき、パルス電圧を発生し、フィードバック制御により、後述するバイアス電源21で、パルスビーム11を高周波制御する。
また、本実施の形態では、上部筐体部19aには絶縁油18が充填されている。
The beam current detection unit 1 and the pulse control circuit 20 to which a signal from the beam current detection unit 1 is input are installed in the upper casing 19a above the electron gun installation unit 19b of the casing 19. . The pulse control circuit 20 generates a pulse voltage based on the beam current detection signal output from the beam current detection means 1 and the command signal, and the pulse power beam 11 is transmitted at a high frequency by a bias power source 21 described later by feedback control. Control.
In the present embodiment, the upper casing portion 19a is filled with the insulating oil 18.

電子銃12は、熱電子を放出する陰極14と、陰極14を加熱して熱電子を発生させるヒータ13と、パルスビーム11が通過する孔が設けられているとともに、陰極14で発生した熱電子を加速して電子ビーム化する陽極16と、陰極14と陽極16との間に配置されたバイアス電極15と、で形成されている。
陰極14の材質は、ランタンヘキサボライト(LaB)であり、陰極14は1550℃まで加熱される。
The electron gun 12 is provided with a cathode 14 that emits thermoelectrons, a heater 13 that heats the cathode 14 to generate thermoelectrons, and a hole through which the pulse beam 11 passes, and the thermoelectrons generated at the cathode 14. And the bias electrode 15 disposed between the cathode 14 and the anode 16.
The material of the cathode 14 is lanthanum hexabolite (LaB 6 ), and the cathode 14 is heated to 1550 ° C.

また、電源部は、ヒータ13を発熱させる電流を供給するヒータ電源22と、バイアス電極15に接続されパルスビーム11の電流を制御するバイアス電源21と、陰極14と陽極16とに接続され、熱電子を陽極方向に加速する電圧を印加する加速電源23と、を備えている。
本実施の形態の電子ビーム加工機100は、例えば、ビーム電流は0から0.1Aであり、パルス周波数は10kHz以下である。
The power supply unit is connected to a heater power supply 22 that supplies a current for generating heat from the heater 13, a bias power supply 21 that is connected to the bias electrode 15 and controls the current of the pulse beam 11, a cathode 14, and an anode 16. And an accelerating power supply 23 for applying a voltage for accelerating electrons in the anode direction.
In the electron beam processing machine 100 of the present embodiment, for example, the beam current is 0 to 0.1 A, and the pulse frequency is 10 kHz or less.

図2に示すように、本実施の形態の電子ビーム加工機100に用いられるビーム電流検出手段1は、単一の中空円形であるリング状のフェライトコア2と、磁性材であるフェライトコア2のリング部に巻回されたビーム電流検出コイル4と、フェライトコア2のリング部に巻回された補正用コイル5と、を有している。
すなわち、ビーム電流検出手段1における、フェライトコア2とビーム電流検出コイル4とでなるビーム電流検出部1aには、さらに、フェライトコア2のリング部に補正用コイル5が巻回されている。
As shown in FIG. 2, the beam current detecting means 1 used in the electron beam processing machine 100 of the present embodiment includes a ring-shaped ferrite core 2 that is a single hollow circle and a ferrite core 2 that is a magnetic material. A beam current detection coil 4 wound around the ring portion and a correction coil 5 wound around the ring portion of the ferrite core 2 are provided.
That is, in the beam current detection unit 1, a correction coil 5 is wound around the ring portion of the ferrite core 2 in the beam current detection unit 1 a including the ferrite core 2 and the beam current detection coil 4.

また、ビーム電流検出コイル4が、ビーム電流検出コイル4の誘起電圧(ビーム電流検出コイル電圧と記す)Vibを測定する積分器6と接続している。
また、補正用コイル5が、標準信号を出力する正弦波発生器7と、補正用コイル5からの出力電圧(補正用コイル電圧と記す)Vを測定し、この補正用コイル電圧Vの逆数に比例した値を出力する計算回路8とに、接続している。
また、積分器6と計算回路8とが、ゲイン調整手段9と接続しており、ゲイン調整手段9は、積分器6から出力されるビーム電流検出コイル電圧Vibを、計算回路8からの出力で補正して、ゲインが調整されることにより、補正された信号をパルス制御回路20に出力するようになっている。
The beam current detection coil 4 is connected to an integrator 6 that measures an induced voltage (referred to as a beam current detection coil voltage) V ib of the beam current detection coil 4.
Further, the correction coil 5 measures a sine wave generator 7 that outputs a standard signal and an output voltage (referred to as correction coil voltage) V s from the correction coil 5, and the correction coil voltage V s It is connected to a calculation circuit 8 that outputs a value proportional to the reciprocal.
Further, the integrator 6 and the calculation circuit 8 are connected to the gain adjustment unit 9, and the gain adjustment unit 9 outputs the beam current detection coil voltage V ib output from the integrator 6 from the calculation circuit 8. And the gain is adjusted to output a corrected signal to the pulse control circuit 20.

本実施の形態のビーム電流検出手段1における、ビーム電流検出部1aを形成するビーム電流検出コイル4が巻回されたフェライトコア2は、貫通型変流器構造となっている。
フェライトコア2は、例えば、リング状のMn−Zn系の軟磁性体である。
また、フェライトコア2は、図1と図2とに示すように、リング部がビーム電流導通路3を囲んでいる、すなわち、フェライトコア2の孔部にビーム電流導通路3が挿通しており、このビーム電流導通路3をビーム電流11aが流れる。
In the beam current detection means 1 of the present embodiment, the ferrite core 2 around which the beam current detection coil 4 forming the beam current detection unit 1a is wound has a through-type current transformer structure.
The ferrite core 2 is, for example, a ring-shaped Mn—Zn-based soft magnetic material.
As shown in FIGS. 1 and 2, the ferrite core 2 has a ring portion surrounding the beam current conducting path 3, that is, the beam current conducting path 3 is inserted into the hole of the ferrite core 2. The beam current 11a flows through the beam current conducting path 3.

ビーム電流検出部1aは、ビーム電流導通路3を通過するビーム電流11aを検出し、ビーム電流検出コイル4から、ビーム電流検出コイル電圧Vibが出力される。
補正用コイル5は、定電流制御されている正弦波発生器7からの一定周波数の標準信号の入力により発生する補正用コイル電圧Vを検出し、出力する。
図2では、フェライトコア2のリング部の一部分に、各コイル4,5が巻かれているようになっているが、実際は、フェライトコア2のリング部の全周に渡って各コイル4,5が巻回されている。
The beam current detection unit 1 a detects the beam current 11 a passing through the beam current conduction path 3, and the beam current detection coil voltage V ib is output from the beam current detection coil 4.
Correction coil 5 detects the correction coil voltage V s generated by the input of a standard signal having a constant frequency from the sine wave generator 7 which is constant current control, and outputs.
In FIG. 2, the coils 4 and 5 are wound around a part of the ring portion of the ferrite core 2, but actually, the coils 4 and 5 are wound over the entire circumference of the ring portion of the ferrite core 2. Is wound.

本実施の形態では、ビーム電流検出コイル4の巻数は、このコイル4の巻線抵抗が、このコイル4に接続された積分器6の入力抵抗1kΩに比べて十分小さくなる400ターンとなっており、この場合のビーム電流検出コイル4の直流電気抵抗は4Ωである。
しかし、ビーム電流検出コイル4の巻数は、積分器6の入力抵抗に比べて十分小さくなるとともに、所望の誘起電圧が発生できれば、400ターンには限定されない。
In the present embodiment, the number of turns of the beam current detection coil 4 is 400 turns in which the winding resistance of the coil 4 is sufficiently smaller than the input resistance 1 kΩ of the integrator 6 connected to the coil 4. In this case, the DC electric resistance of the beam current detection coil 4 is 4Ω.
However, the number of turns of the beam current detection coil 4 is not limited to 400 turns as long as it is sufficiently smaller than the input resistance of the integrator 6 and a desired induced voltage can be generated.

また、補正用コイル5の巻数は、電圧のみを検出するだけで良いので、ビーム電流検出コイル4よりも少ない巻数で良く、50ターンとなっており、補正用コイル5の直流電気抵抗は0.5Ωである。
補正用コイル5の巻数は、ビーム電流検出コイル4よりも少なく且つビーム電流11aの測定に影響しないような巻数であれば、50ターンに限定されない。
Further, since the number of turns of the correction coil 5 only needs to detect the voltage, the number of turns is less than that of the beam current detection coil 4 and is 50 turns, and the DC electric resistance of the correction coil 5 is 0. 5Ω.
The number of turns of the correction coil 5 is not limited to 50 turns as long as it is less than the beam current detection coil 4 and does not affect the measurement of the beam current 11a.

また、標準信号を出力する正弦波発生器7は、例えば、周波数50kHzで、振幅1mAの正弦波電流を流せるようになっており、正弦波電流の変動率は0.1%以下である。
また、ビーム電流検出コイル4と積分器6との間に、正弦波発生器7の周波数、例えば50kHzを除くフィルタ(図示せず)を設置しても良く、この場合、正弦波発生器7の影響を受けることがなくなり、ビーム電流検出コイル4でのビーム電流11aの測定精度がさらに向上する。
Further, the sine wave generator 7 that outputs a standard signal can pass a sine wave current having a frequency of 50 kHz and an amplitude of 1 mA, for example, and the fluctuation rate of the sine wave current is 0.1% or less.
Further, a filter (not shown) excluding the frequency of the sine wave generator 7, for example, 50 kHz, may be installed between the beam current detection coil 4 and the integrator 6. The measurement accuracy of the beam current 11a in the beam current detection coil 4 is further improved.

次に、本実施の形態の電子ビーム加工機100に用いられるビーム電流検出手段1が、フェライトコアの温度が変化しても、高精度でビーム電流を測定できる機構について説明する。
フェライトコア2の孔部を挿通するビーム電流導通路3に、Iのビーム電流11aが流れたときに、ビーム電流検出コイル4に発生するビーム電流検出コイル電圧Vは、下記(1)式で表される。
V=μμA×dI/dt (1)
ここで、μは真空の透磁率、μはフェライトコアの透磁率、dI/dtはビーム電流の時間微分、Aは形状パラメータである。
Next, a mechanism by which the beam current detection means 1 used in the electron beam processing machine 100 of the present embodiment can measure the beam current with high accuracy even when the temperature of the ferrite core changes will be described.
The beam current detection coil voltage V generated in the beam current detection coil 4 when the Ib beam current 11a flows through the beam current conducting path 3 inserted through the hole of the ferrite core 2 is expressed by the following equation (1). expressed.
V = μ 0 μA × dI b / dt (1)
Here, μ 0 is the permeability of vacuum, μ is the permeability of the ferrite core, dI b / dt is the time derivative of the beam current, and A is the shape parameter.

そして、形状パラメータAは下記(2)式で表される。
A=NS/2πr (2)
ここで、Nはビーム電流検出コイルの巻数、Sはフェライトコアの周方向と垂直な面の断面積、rはフェライトコアの内周の半径である。
(1)式から明らかなように、ビーム電流検出コイル電圧Vは、ビーム電流Iの変化はもちろん、フェライトコアの透磁率μの変化によっても、変動する。
The shape parameter A is expressed by the following equation (2).
A = NS / 2πr (2)
Here, N is the number of turns of the beam current detection coil, S is the cross-sectional area of the surface perpendicular to the circumferential direction of the ferrite core, and r is the radius of the inner circumference of the ferrite core.
(1) As apparent from the equation, the beam current detection coil voltage V, the change of the beam current I b, of course, also a change of the permeability μ of a ferrite core varies.

フェライトコアの透磁率μは、温度により変化するので、電子ビーム加工機100の稼働により周囲温度が上昇すると、フェライトコア2の温度が変化して、ビーム電流検出コイル電圧Vが変動する。
すなわち、ビーム電流Iは、ビーム電流検出コイル電圧Vを積分して求められるので、フェライトコア2の温度変化は、ビーム電流検出部1aでのビーム電流Iの測定精度を低下さす。
Since the permeability μ of the ferrite core changes depending on the temperature, when the ambient temperature rises due to the operation of the electron beam processing machine 100, the temperature of the ferrite core 2 changes and the beam current detection coil voltage V changes.
That is, the beam current I b, since obtained by integrating the beam current detection coil voltage V, the temperature change of the ferrite core 2 refers decreases the measurement accuracy of the beam current I b of the beam current detecting unit 1a.

次に、ビーム電流検出手段1における、フェライトコア2の温度変化によるビーム電流Iの変動を補正する方法について説明する。
正弦波発生器7からの標準信号が入力されることにより、補正用コイル5に生じる補正用コイル電圧Vが、計算回路8で測定される。そして、計算回路8が、この補正用コイル電圧Vに基づいて計算した、ビーム電流検出コイル電圧を補正する補正値kを、ゲイン調整手段9へ出力する。
フェライトコアの透磁率μの温度変化に対応する補正値kは、基準となる補正用コイル電圧Vs0と、所定の温度における補正用コイル電圧VsTから計算される。
Then, the beam current detecting means 1, a method for correcting the variation of the beam current I b due to the temperature change of the ferrite core 2 is described.
When the standard signal from the sine wave generator 7 is input, the correction coil voltage V s generated in the correction coil 5 is measured by the calculation circuit 8. Then, the calculation circuit 8 outputs a correction value k, which is calculated based on the correction coil voltage V s and corrects the beam current detection coil voltage, to the gain adjustment means 9.
The correction value k corresponding to the temperature change of the magnetic permeability μ of the ferrite core is calculated from the reference correction coil voltage V s0 and the correction coil voltage V sT at a predetermined temperature.

補正値kは次のようにして求められる。
基準となる温度Tのときのフェライトコア2の透磁率をμとすると、補正用コイル電圧Vs0は、下記(3)式で表される。
s0=μμAωIcosωt (3)
ここで、ωは正弦波発生器の標準信号の角周波数、tは時間である。
電子ビーム加工機100の稼働により周囲温度が上昇し、フェライトコア2の温度がTからTに上昇し、フェライトコア2の透磁率がμになったときの補正用コイル電圧VsTは、下記(4)式で表される。
sT=μμAωIcosωt (4)
The correction value k is obtained as follows.
When the magnetic permeability of the ferrite core 2 at the reference temperature T 1 is μ 1 , the correction coil voltage V s0 is expressed by the following equation (3).
V s0 = μ 0 μ 1 AωI cos ωt (3)
Here, ω is the angular frequency of the standard signal of the sine wave generator, and t is time.
When the electron beam processing machine 100 is operated, the ambient temperature increases, the temperature of the ferrite core 2 increases from T 1 to T 2, and the correction coil voltage V sT when the permeability of the ferrite core 2 becomes μ 2 is It is represented by the following formula (4).
V sT = μ 0 μ 2 AωI cos ωt (4)

そして、補正値kは、下記(5)式から求められる。
k=Vs0/VsT
=(μμAωIcosωt)/(μμAωIcosωt)
=μ/μ (5)
補正用コイル電圧VsTに逆比例した値である補正値kが入力されたゲイン調整手段9は、ビーム電流検出コイル電圧VIbを、補正値kに基づき補正した電圧(ビーム電流検出コイルの補正電圧と記す)Vを出力する。この補正電圧Vは、下記(6)式で表される。
=kVIb
=(μ/μ)×μμA×dI/dt
=μμA×dI/dt (6)
And the correction value k is calculated | required from the following (5) Formula.
k = V s0 / V sT
= (Μ 0 μ 1 AωI cos ωt) / (μ 0 μ 2 Aω I cos ωt)
= Μ 1 / μ 2 (5)
The gain adjusting unit 9 to which the correction value k, which is a value inversely proportional to the correction coil voltage V sT , is input to the beam current detection coil voltage V Ib corrected based on the correction value k (correction of the beam current detection coil). Output V o ). The correction voltage V o is expressed by the following equation (6).
V o = kV Ib
= (Μ 1 / μ 2 ) × μ 0 μ 2 A × dI b / dt
= Μ 0 μ 1 A × dI b / dt (6)

すなわち、基準となる温度での、フェライトコア2の透磁率をμと補正用コイル電圧Vs0とを前もって求めておき、電子ビーム加工機100の稼働時の補正用コイル電圧VsTを測定することにより、計算回路8で補正値kを求め、この補正値kに基づき、ゲイン調整手段9が、ビーム電流検出コイルの補正電圧Vを出力する。
本実施の形態の電子ビーム加工機100は、ビーム電流検出コイルの補正電圧Vに基づいてビーム電流を求めるので、ビーム電流の測定精度と安定性とが向上する。
That is, the magnetic permeability of the ferrite core 2 at the reference temperature is obtained in advance by μ 1 and the correction coil voltage V s0, and the correction coil voltage V sT during operation of the electron beam processing machine 100 is measured. it allows compensation value is obtained k calculation circuit 8, based on the correction value k, the gain adjusting unit 9, and outputs the correction voltage V o of the beam current detection coil.
Electron beam processing machine 100 of the present embodiment, since obtaining the beam current based on the correction voltage V o of the beam current detection coil, thereby improving the measurement accuracy and stability of the beam current.

本実施の形態の電子ビーム加工機100では、陰極14の周辺温度を20℃から80℃に変動させた場合、ビーム電流振幅の測定誤差は1%以下である。しかし、本実施の形態のビーム電流検出手段1を用いていない、同様な電子ビーム加工機では、陰極14の周辺温度が20℃から80℃に上昇すると、Mn−Zn系のフェライトコアは、その透磁率が1.4倍に増加するので、ビーム電流の検出値に20%以上の誤差が発生する。
すなわち、本実施の形態の電子ビーム加工機100は、稼働時の周囲温度の上昇で生じるフェライトコア2の温度上昇に左右されることなく、高精度で且つ安定したビーム電流11aの計測が可能であり、加工対象品であるワークにおける接合部の品質を向上できる。
In the electron beam processing machine 100 of the present embodiment, when the ambient temperature of the cathode 14 is changed from 20 ° C. to 80 ° C., the measurement error of the beam current amplitude is 1% or less. However, in a similar electron beam processing machine that does not use the beam current detection means 1 of the present embodiment, when the ambient temperature of the cathode 14 increases from 20 ° C. to 80 ° C., the Mn—Zn ferrite core Since the permeability increases 1.4 times, an error of 20% or more occurs in the detected value of the beam current.
That is, the electron beam processing machine 100 according to the present embodiment can measure the beam current 11a with high accuracy and stability without being influenced by the temperature rise of the ferrite core 2 caused by the rise in ambient temperature during operation. Yes, it is possible to improve the quality of the joints in the workpiece that is the workpiece.

また、本実施の形態のビーム電流検出手段1は、ビーム電流の検出に検出抵抗を用いていないので、ノイズの混入が少なく、ノイズは1%以下である。また、ビーム電流の検出に検出抵抗を用いた場合に、ノイズ除去に必要なローパスフィルタが不要であるので、高周波のパルスビームにおけるビーム電流の測定にも向いている。
すなわち、本実施の形態の電子ビーム加工機100は、高周波のパルスビームを用いることができる。
Further, since the beam current detecting means 1 of the present embodiment does not use a detection resistor for detecting the beam current, noise is hardly mixed and the noise is 1% or less. Further, when a detection resistor is used for beam current detection, a low-pass filter necessary for noise removal is unnecessary, which is suitable for measurement of a beam current in a high-frequency pulse beam.
That is, the electron beam processing machine 100 of the present embodiment can use a high-frequency pulse beam.

フェライトコアとフェライトコアに巻回したコイルとを有するビーム電流検出手段を、電子ビーム加工機の加速電源23内部に設けると、フェライトコアの温度上昇がほとんどないので、フェライトコアの温度上昇に起因する測定精度の低下を防ぐことはできる。
ビーム電流検出手段での測定に基づくビーム電流制御信号は、パルス制御回路20にフィードバックする必要がある。
しかし、低圧側の加速電源23内部に設けられたビーム電流検出手段から、高圧側に設けられたパルス制御回路20への、ビーム電流制御信号の伝送には、絶縁のために光ファイバケーブルが使用されるので、伝送できる周波数が10kHz程度と制限され、高周波を伝送することができない。
If the beam current detection means having a ferrite core and a coil wound around the ferrite core is provided inside the acceleration power source 23 of the electron beam processing machine, the temperature of the ferrite core hardly increases, and this is caused by the temperature increase of the ferrite core. A reduction in measurement accuracy can be prevented.
A beam current control signal based on the measurement by the beam current detecting means needs to be fed back to the pulse control circuit 20.
However, for transmission of the beam current control signal from the beam current detection means provided in the acceleration power supply 23 on the low voltage side to the pulse control circuit 20 provided on the high voltage side, an optical fiber cable is used for insulation. Therefore, the frequency that can be transmitted is limited to about 10 kHz, and high frequency cannot be transmitted.

本実施の形態のビーム電流検出手段1は、温度の影響を受け難いので、図1に示すようにパルス制御回路20に近い高圧部である絶縁油18で充填された上部筐体部19a内に設置することが可能であり、ビーム電流検出手段1から伝送される信号の遅延が少なくなり、より高周波のパルスビームにおいても、高精度の制御が可能となる。   Since the beam current detecting means 1 of the present embodiment is not easily affected by temperature, as shown in FIG. 1, the beam current detecting means 1 is placed in the upper casing portion 19a filled with the insulating oil 18 which is a high voltage portion close to the pulse control circuit 20. The delay of the signal transmitted from the beam current detection means 1 can be reduced, and high-precision control can be performed even with a higher frequency pulse beam.

本実施の形態では、陰極14の材質が、ランタンヘキサボライト(LaB)であるが、タングステン(W)であっても良い。タングステンの陰極14の場合は、3000℃まで加熱を行うので、周囲温度の変化が大きくなり、本実施の形態のビーム電流検出手段1の有効性がさらに顕著になる。 In the present embodiment, the material of the cathode 14 is lanthanum hexabolite (LaB 6 ), but may be tungsten (W). In the case of the tungsten cathode 14, since the heating is performed up to 3000 ° C., the change in the ambient temperature becomes large, and the effectiveness of the beam current detecting means 1 of the present embodiment becomes more remarkable.

また、本実施の形態では、リング状のフェライトコアに、Mn−Zn系の材料を用いているが、Ni−Zn系の材料またはその他のフェライト形成材料を用いても良く、あるいは、フェライトコアに替えて、中空円形の磁性体である電磁鋼板を積層したリング状のコアでも良く、同様な効果を奏する。
また、フェライトや電磁鋼板等の磁性体でなるコアの形状は、貫通孔の周りに囲部を有しビーム電流検出コイル4を巻回する貫通型変流器構造を形成できれば、リング状でなくても良い。
In this embodiment, the ring-shaped ferrite core uses a Mn—Zn-based material, but a Ni—Zn-based material or other ferrite forming material may be used, or Instead, a ring-shaped core in which electromagnetic steel plates, which are hollow circular magnetic bodies, are stacked may be used, and the same effect can be obtained.
Moreover, the shape of the core made of a magnetic material such as ferrite or electrical steel sheet is not a ring shape if a through-type current transformer structure having a surrounding portion around the through-hole and winding the beam current detection coil 4 can be formed. May be.

実施の形態2.
図3は、本発明の実施の形態2に係わる電子ビーム加工機の構成を示す模式図である。
図3に示すように、本実施の形態のパルスビーム11で加工する電子ビーム加工機200は、ビーム電流検出手段1を、陽極16と収束レンズ17との間、すなわち電子銃12と収束レンズ17との間に設置し、ビーム電流導通路3をパルスビーム11(ビーム電流に相当)が通過するようにした以外、実施の形態1の電子ビーム加工機100と同様である。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of an electron beam processing machine according to Embodiment 2 of the present invention.
As shown in FIG. 3, the electron beam processing machine 200 that processes with the pulse beam 11 according to the present embodiment uses the beam current detection means 1 between the anode 16 and the converging lens 17, that is, the electron gun 12 and the converging lens 17. And the electron beam processing machine 100 of the first embodiment except that the pulse beam 11 (corresponding to the beam current) passes through the beam current conducting path 3.

本実施の形態の電子ビーム加工機200は、ビーム電流検出手段1が、電子銃12と収束レンズ17との間に設置されており、パルスビーム11、及び、陽極16と収束レンズ17との温度上昇により、ビーム電流検出手段1のフェライトコア2の温度が上昇するが、ビーム電流検出手段1が実施の形態1のものと同様であるので、フェライトコア2の温度上昇に左右されることなく、高精度で且つ安定したビーム電流11aの計測が可能であり、加工対象品であるワークにおける接合部の品質を向上できる。   In the electron beam processing machine 200 of this embodiment, the beam current detection means 1 is installed between the electron gun 12 and the converging lens 17, and the temperatures of the pulse beam 11, the anode 16, and the converging lens 17 are detected. Due to the rise, the temperature of the ferrite core 2 of the beam current detecting means 1 rises. However, since the beam current detecting means 1 is the same as that of the first embodiment, the temperature rise of the ferrite core 2 is not affected. It is possible to measure the beam current 11a with high accuracy and stability, and to improve the quality of the joint portion in the workpiece that is the workpiece.

また、本実施の形態の電子ビーム加工機200も、ビーム電流検出手段1が、ノイズ除去に必要なローパスフィルタが不要であり、高周波のパルスビームのビーム電流11aを測定できるので、高周波のパルスビームを用いることができる。
本実施の形態では、ビーム電流検出手段1が、電子銃12と収束レンズ17との間に設置されているが、電子銃12とワーク30との間であれば、電子銃12と収束レンズ17との間に限定されない。
Also in the electron beam processing machine 200 according to the present embodiment, the beam current detection means 1 does not require a low-pass filter necessary for noise removal, and can measure the beam current 11a of the high-frequency pulse beam. Can be used.
In the present embodiment, the beam current detecting means 1 is installed between the electron gun 12 and the converging lens 17. However, if the beam current detecting means 1 is between the electron gun 12 and the work 30, the electron gun 12 and the converging lens 17. It is not limited to between.

実施の形態3.
図4は、本発明の実施の形態3に係わる電子ビーム加工機のビーム電流検出手段の構成を示す模式図である。
図4に示すように、本実施の形態の電子ビーム加工機は、ビーム電流検出手段51が、ビーム電流検出コイル4をリング部に巻回した第1のフェライトコア41と、補正用コイル5をリング部に巻回した第2のフェライトコア42とを備えており、第1のフェライトコア41に隣接して第2のフェライトコア42が配置され、第1のフェライトコア41の孔部のみをビーム電流導通路3が挿通している以外、実施の形態1の電子ビーム加工機100または実施の形態2の電子ビーム加工機200と同様である。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the beam current detection means of the electron beam processing machine according to Embodiment 3 of the present invention.
As shown in FIG. 4, in the electron beam processing machine according to the present embodiment, the beam current detection means 51 includes a first ferrite core 41 in which the beam current detection coil 4 is wound around a ring portion, and a correction coil 5. A second ferrite core 42 wound around a ring portion, the second ferrite core 42 is disposed adjacent to the first ferrite core 41, and only the hole portion of the first ferrite core 41 is beamed. Except that the current conducting path 3 is inserted, it is the same as the electron beam processing machine 100 of the first embodiment or the electron beam processing machine 200 of the second embodiment.

本実施の形態のビーム電流検出手段51における、ビーム電流検出部51aを形成するビーム電流検出コイル4が巻回された第1のフェライトコア41は、貫通型変流器構造となっている。   In the beam current detection means 51 of the present embodiment, the first ferrite core 41 around which the beam current detection coil 4 forming the beam current detection part 51a is wound has a through-type current transformer structure.

本実施の形態の電子ビーム加工機も、ビーム電流検出コイル4の誘起電圧であるビーム電流検出コイル電圧をフェライトコア41の温度変化に対応して補正するので、フェライトコア41の温度上昇に左右されることなく、高精度で且つ安定したビーム電流11aの計測が可能であり、加工対象品であるワークにおける接合部の品質を向上できる。
ビーム電流検出コイル4と補正用コイル5とが1個のフェライトコアに巻回されている場合は、補正用コイル5への通電がビーム電流検出にわずかに影響するが、本実施の形態の電子ビーム加工機は、ビーム電流検出手段51における、ビーム電流検出コイル4が第1のフェライトコア41に巻回され、補正用コイル5が第2のフェライトコア42に巻回されているので、ビーム電流検出に影響をおよぼすことなく、温度補正ができ、さらに高精度で且つ安定したビーム電流11aの計測が可能である。
The electron beam processing machine according to the present embodiment also corrects the beam current detection coil voltage, which is an induced voltage of the beam current detection coil 4, according to the temperature change of the ferrite core 41, and therefore depends on the temperature rise of the ferrite core 41. Therefore, it is possible to measure the beam current 11a with high accuracy and stability, and to improve the quality of the joint portion in the workpiece that is the workpiece.
When the beam current detection coil 4 and the correction coil 5 are wound around one ferrite core, the energization of the correction coil 5 slightly affects the beam current detection. In the beam processing machine, the beam current detection coil 4 is wound around the first ferrite core 41 and the correction coil 5 is wound around the second ferrite core 42 in the beam current detection means 51. The temperature can be corrected without affecting the detection, and the beam current 11a can be measured with high accuracy and stability.

また、本実施の形態でも、リング状の、第1,第2のフェライトコア41,42に、Mn−Zn系の材料を用いているが、Ni−Zn系の材料またはその他のフェライト形成材料を用いても良く、あるいは、第1,第2のフェライトコア41,42に替えて、中空円形の磁性体である電磁鋼板を積層したリング状のコアでも良く、同様な効果を奏する。
また、フェライトや電磁鋼板等の磁性体でなる第1のコアの形状は、貫通孔の周りに囲部を有しビーム電流検出コイル4を巻回できる貫通型変流器構造を形成できれば、リング状でなくても良い。
また、フェライトや電磁鋼板等の磁性体でなる第2のコアの形状も、貫通孔の周りに囲部を有し補正用コイル5を巻回できる貫通型変流器構造を形成できれば、リング状でなくても良い。
Also in the present embodiment, the ring-shaped first and second ferrite cores 41 and 42 are made of Mn—Zn-based material, but Ni—Zn-based material or other ferrite forming materials are used. Alternatively, it may be used instead of the first and second ferrite cores 41 and 42, and may be a ring-shaped core in which electromagnetic steel plates that are hollow circular magnetic bodies are laminated.
In addition, the shape of the first core made of a magnetic material such as ferrite or electromagnetic steel plate can be formed as long as a through-type current transformer structure having a surrounding portion around the through-hole and around which the beam current detection coil 4 can be wound can be formed. It does not have to be in the shape.
In addition, the shape of the second core made of a magnetic material such as ferrite or electromagnetic steel plate can also be a ring shape if a through-type current transformer structure having a surrounding portion around the through-hole and around which the correction coil 5 can be wound can be formed. Not necessarily.

実施の形態4.
図5は、本発明の実施の形態4に係わる電子ビーム加工機のビーム電流検出手段の構成を示す模式図である。
図5に示すように、本実施の形態の電子ビーム加工機は、ビーム電流検出手段61が、ビーム電流検出コイル4をリング部に巻回した第1のフェライトコア41と、補正用コイル5をリング部に巻回した第2のフェライトコア42とを備えており、第1のフェライトコア41の下面に、上面を対向させて第2のフェライトコア42が、隣接配置しており、第1のフェライトコア41の孔部と第2のフェライトコア42の孔部とを、ビーム電流導通路3が挿通している以外、実施の形態1の電子ビーム加工機100または実施の形態2の電子ビーム加工機200と同様である。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the beam current detection means of the electron beam processing machine according to Embodiment 4 of the present invention.
As shown in FIG. 5, in the electron beam processing machine according to the present embodiment, the beam current detection means 61 includes a first ferrite core 41 in which the beam current detection coil 4 is wound around a ring portion, and a correction coil 5. A second ferrite core 42 wound around the ring portion, and the second ferrite core 42 is disposed adjacent to the lower surface of the first ferrite core 41 with the upper surface facing the first ferrite core 41. The electron beam machining machine 100 of the first embodiment or the electron beam machining of the second embodiment except that the beam current conducting path 3 is inserted through the hole of the ferrite core 41 and the hole of the second ferrite core 42. It is the same as the machine 200.

本実施の形態のビーム電流検出手段61における、ビーム電流検出部61aを形成するビーム電流検出コイル4が巻回された第1のフェライトコア41と、補正用コイル5が巻回された第2のフェライトコア42とは、貫通型変流器構造となっている。   In the beam current detection means 61 of the present embodiment, the first ferrite core 41 around which the beam current detection coil 4 forming the beam current detection portion 61a is wound and the second ferrite core 41 around which the correction coil 5 is wound. The ferrite core 42 has a through-type current transformer structure.

本実施の形態の電子ビーム加工機も、ビーム電流検出コイル4の誘起電圧であるビーム電流検出コイル電圧をフェライトコア41の温度変化に対応して補正するので、フェライトコア41の温度上昇に左右されることなく、高精度で且つ安定したビーム電流11aの計測が可能であり、加工対象品であるワークにおける接合部の品質を向上できる。
ビーム電流検出コイル4と補正用コイル5とが1個のフェライトコアに巻回されている場合は、補正用コイル5への通電がビーム電流検出にわずかに影響するが、本実施の形態の電子ビーム加工機は、ビーム電流検出手段61における、ビーム電流検出コイル4が第1のフェライトコア41に巻回され、補正用コイル5が第2のフェライトコア42に巻回されているので、ビーム電流検出に影響をおよぼすことなく、温度補正ができ、さらに高精度で且つ安定したビーム電流11aの計測が可能である。
The electron beam processing machine according to the present embodiment also corrects the beam current detection coil voltage, which is an induced voltage of the beam current detection coil 4, according to the temperature change of the ferrite core 41, and therefore depends on the temperature rise of the ferrite core 41. Therefore, it is possible to measure the beam current 11a with high accuracy and stability, and to improve the quality of the joint portion in the workpiece that is the workpiece.
When the beam current detection coil 4 and the correction coil 5 are wound around one ferrite core, the energization of the correction coil 5 slightly affects the beam current detection. In the beam processing machine, the beam current detection coil 4 is wound around the first ferrite core 41 and the correction coil 5 is wound around the second ferrite core 42 in the beam current detection means 61. The temperature can be corrected without affecting the detection, and the beam current 11a can be measured with high accuracy and stability.

図5では、第1のフェライトコア41の下面と第2のフェライトコア42の上面とが対向しているが、第1のフェライトコア41の上面と第2のフェライトコア42の下面とが対向していても良い。
すなわち、第1のフェライトコア41と第2のフェライトコア42とが、フェライトコアの孔が貫通している方向で重なり、隣接していれば良い。
In FIG. 5, the lower surface of the first ferrite core 41 and the upper surface of the second ferrite core 42 face each other, but the upper surface of the first ferrite core 41 and the lower surface of the second ferrite core 42 face each other. May be.
That is, it is only necessary that the first ferrite core 41 and the second ferrite core 42 overlap and are adjacent to each other in the direction in which the hole of the ferrite core passes therethrough.

また、本実施の形態でも、リング状の、第1,第2のフェライトコア41,42に、Mn−Zn系の材料を用いているが、Ni−Zn系の材料またはその他のフェライト形成材料を用いても良く、あるいは、第1,第2のフェライトコア41,42に替えて、中空円形の磁性体である電磁鋼板を積層したリング状のコアでなくても良い。
また、フェライトや電磁鋼板等の磁性体でなる第1のコアの形状は、貫通孔の周りに囲部を有しビーム電流検出コイル4を巻回できる貫通型変流器構造を形成できれば、リング状でなくても、良い。
また、フェライトや電磁鋼板等の磁性体でなる第2のコアの形状も、貫通孔の周りに囲部を有し補正用コイル5を巻回できる貫通型変流器構造を形成できれば、リング状でなくても良い。
Also in the present embodiment, the ring-shaped first and second ferrite cores 41 and 42 are made of Mn—Zn-based material, but Ni—Zn-based material or other ferrite forming materials are used. Alternatively, the first and second ferrite cores 41 and 42 may be replaced by a ring-shaped core in which electromagnetic steel plates that are hollow circular magnetic bodies are laminated.
In addition, the shape of the first core made of a magnetic material such as ferrite or electromagnetic steel plate can be formed as long as a through-type current transformer structure having a surrounding portion around the through-hole and around which the beam current detection coil 4 can be wound can be formed. It does not have to be in the shape.
In addition, the shape of the second core made of a magnetic material such as ferrite or electromagnetic steel plate can also be a ring shape if a through-type current transformer structure having a surrounding portion around the through-hole and around which the correction coil 5 can be wound can be formed. Not necessarily.

実施の形態5.
本実施の形態のパルスビームで加工する電子ビーム加工機は、ビーム電流検出手段がパルスビームの発生時に、正弦波発生器7と計算回路8とをオフにする手段を備えるとともに、ビーム電流検出コイル4と積分器6との間に、正弦波発生器7の周波数を除くフィルタを設置していない以外、実施の形態1の電子ビーム加工機と同様である。
本実施の形態の電子ビーム加工機は、パルスビーム11の発生時には、ビーム電流検出手段の、正弦波発生器7と計算回路8とがオフとなっている。
しかし、ワーク30の取替時等のパルスビーム11を止めている場合に、正弦波発生器7と計算回路8とを作動させて、計算回路8で求めた補正値kを、ゲイン調整手段9に入力し記憶する。
Embodiment 5 FIG.
The electron beam processing machine for processing with the pulse beam according to the present embodiment includes means for turning off the sine wave generator 7 and the calculation circuit 8 when the beam current detection means generates the pulse beam, and the beam current detection coil. 4 and the integrator 6 are the same as those of the electron beam processing machine of the first embodiment except that no filter except the frequency of the sine wave generator 7 is installed.
In the electron beam processing machine of the present embodiment, when the pulse beam 11 is generated, the sine wave generator 7 and the calculation circuit 8 of the beam current detecting means are off.
However, when the pulse beam 11 is stopped when the workpiece 30 is replaced, the sine wave generator 7 and the calculation circuit 8 are operated, and the correction value k obtained by the calculation circuit 8 is used as the gain adjustment means 9. Enter and memorize.

そして、パルスビーム11の発生時のビーム電流検出コイル電圧VIbは、補正値kに基づきゲイン調整手段9で補正され、ビーム電流検出コイル4の補正電圧Vとして、ゲイン調整手段9から出力される。
本実施の形態の電子ビーム加工機も、ビーム電流検出手段からの補正電圧Vに基づいてビーム電流11aを求めるので、フェライトコア41の温度上昇の影響を低減でき、ビーム電流11a測定の精度と安定性とが向上し、加工対象品であるワークにおける接合部の品質を向上できる。
また、本実施の形態の電子ビーム加工機のビーム電流検出手段は、正弦波発生器7の周波数を除くフィルタを設ける必要がないので、小型化できる。
Then, the beam current detection coil voltage V Ib of the occurrence of the pulse beam 11 is corrected by the gain adjusting unit 9 based on the correction value k, the correction voltage V o of the beam current detection coil 4 is output from the gain adjustment means 9 The
Also electron beam machine according to the present embodiment, since obtaining the beam current 11a on the basis of the correction voltage V o from the beam current detecting means, it is possible to reduce the influence of the temperature rise of the ferrite core 41, and the accuracy of the beam current 11a Measurements Stability is improved, and the quality of the joint in the workpiece that is the workpiece is improved.
Further, the beam current detecting means of the electron beam processing machine according to the present embodiment does not need to be provided with a filter excluding the frequency of the sine wave generator 7, and can be miniaturized.

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。   It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.

本発明に係わる電子ビーム加工機は、稼働時に温度変化してもビーム電流検出手段が、高精度で且つ安定してビーム電流を検出するので、微細で高精度な加工が要求される電子部品の接合等に用いられる。   In the electron beam processing machine according to the present invention, the beam current detecting means detects the beam current with high accuracy and stability even when the temperature changes during operation. Used for joining and the like.

1 ビーム電流検出手段、1a ビーム電流検出部、2 フェライトコア、
3 ビーム電流導通路、4 ビーム電流検出コイル、5 補正用コイル、6 積分器、
7 正弦波発生器、8 計算回路、9 ゲイン調整手段、11 パルスビーム、
11a ビーム電流、12 電子銃、13 ヒータ、14 陰極、15 バイアス電極、16 陽極、17 収束レンズ、18 絶縁油、19 筐体、19a 上部筐体部、
19b 電子銃設置部、20 パルス制御回路、21 バイアス電源、
22 ヒータ電源、23 加速電源、30 ワーク、41 第1のフェライトコア、
42 第2のフェライトコア、51 ビーム電流検出手段、51a ビーム電流検出部、61 ビーム電流検出手段、61a ビーム電流検出部、
100,200 電子ビーム加工機。
1 beam current detection means, 1a beam current detection unit, 2 ferrite core,
3 beam current conduction path, 4 beam current detection coil, 5 correction coil, 6 integrator,
7 sine wave generator, 8 calculation circuit, 9 gain adjusting means, 11 pulse beam,
11a beam current, 12 electron gun, 13 heater, 14 cathode, 15 bias electrode, 16 anode, 17 converging lens, 18 insulating oil, 19 housing, 19a upper housing section,
19b Electron gun installation section, 20 pulse control circuit, 21 bias power supply,
22 heater power supply, 23 acceleration power supply, 30 work, 41 first ferrite core,
42 second ferrite core, 51 beam current detection means, 51a beam current detection section, 61 beam current detection means, 61a beam current detection section,
100, 200 Electron beam processing machine.

Claims (8)

ワークが設置される加工部が、筐体と、上記筐体に収納された、電子銃と、上記電子銃から発射されたパルスビームを上記筐体の下部に設置される上記ワークに収束する収束レンズと、ビーム電流を検出するビーム電流検出手段と、上記パルスビームを高周波制御するパルス制御回路と、を備えており、
上記ビーム電流検出手段が、貫通孔の周りに囲部を有する磁性体でなるコアと、上記コアの囲部に巻回されたビーム電流検出コイルと、上記コアの囲部に巻回された補正用コイルと、上記ビーム電流検出コイルに接続され且つビーム電流検出コイル電圧を測定する積分器と、上記補正用コイルに接続され且つ標準信号を出力する正弦波発生器と、上記補正用コイルに接続され且つ補正用コイル電圧を測定するとともに、上記補正用コイル電圧の逆数に比例した値を出力する計算回路と、上記積分器と上記計算回路とに接続され、上記計算回路の出力に基づき、上記積分器から出力される上記ビーム電流検出コイル電圧を補正するとともに、補正信号を上記パルス制御回路に出力するゲイン調整手段と、で形成されており、
上記ビーム電流検出コイルが巻回された上記コアの貫通孔を上記ビーム電流が通過する電子ビーム加工機。
A processing unit in which a work is installed has a housing, an electron gun housed in the housing, and a convergence that converges a pulse beam emitted from the electron gun on the work installed in the lower part of the housing A lens, beam current detection means for detecting a beam current, and a pulse control circuit for high-frequency control of the pulse beam,
The beam current detecting means includes a core made of a magnetic body having a surrounding portion around a through hole, a beam current detection coil wound around the surrounding portion of the core, and a correction wound around the surrounding portion of the core. Coil, an integrator connected to the beam current detection coil and measuring the beam current detection coil voltage, a sine wave generator connected to the correction coil and outputting a standard signal, and connected to the correction coil Is connected to a calculation circuit that measures the correction coil voltage and outputs a value proportional to the reciprocal of the correction coil voltage, the integrator and the calculation circuit, and based on the output of the calculation circuit, A gain adjusting means for correcting the beam current detection coil voltage output from the integrator and outputting a correction signal to the pulse control circuit;
An electron beam processing machine in which the beam current passes through a through hole of the core around which the beam current detection coil is wound.
上記ビーム電流検出手段の上記コアが、1個のコアで形成されており、上記1個のコアの囲部に、上記ビーム電流検出コイルと上記補正用コイルとが巻回されていることを特徴とする請求項1に記載の電子ビーム加工機。 The core of the beam current detection means is formed of a single core, and the beam current detection coil and the correction coil are wound around the periphery of the single core. The electron beam processing machine according to claim 1. 上記ビーム電流検出手段の上記コアが、第1のコアと第2のコアとで形成されており、上記第1のコアの囲部に上記ビーム電流検出コイルが巻回されており、上記第2のコアの囲部に上記補正用コイルが巻回されており、上記第1のコアに隣接して上記第2のコアが配置されていることを特徴とする請求項1に記載の電子ビーム加工機。 The core of the beam current detection means is formed of a first core and a second core, the beam current detection coil is wound around a surrounding portion of the first core, and the second The electron beam machining according to claim 1, wherein the correction coil is wound around a surrounding portion of the core, and the second core is disposed adjacent to the first core. Machine. 上記ビーム電流検出手段が、上記筐体における、上記電子銃の設置部の上方に設けられていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電子ビーム加工機。 The electron beam processing machine according to any one of claims 1 to 3, wherein the beam current detection means is provided above the installation portion of the electron gun in the housing. 上記ビーム電流検出手段が、上記筐体における、上記電子銃と上記ワークとの間に設けられていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電子ビーム加工機。 The electron beam processing machine according to any one of claims 1 to 3, wherein the beam current detecting means is provided between the electron gun and the workpiece in the housing. . 上記ビーム電流検出手段が、上記ビーム電流検出コイルと上記積分器との間に、上記正弦波発生器の周波数を除くフィルタを設置していることを特徴とする請求項2に記載の電子ビーム加工機。 3. The electron beam processing according to claim 2, wherein the beam current detection means includes a filter that excludes the frequency of the sine wave generator between the beam current detection coil and the integrator. Machine. 上記ビーム電流検出手段が、上記電子ビームの発生時に、上記正弦波発生器と上記計算回路とをオフにする手段を備えるとともに、上記ビーム電流検出コイルと上記積分器との間に、上記正弦波発生器の周波数を除くフィルタを設置していないことを特徴とする請求項2に記載の電子ビーム加工機。 The beam current detection means includes means for turning off the sine wave generator and the calculation circuit when the electron beam is generated, and the sine wave is interposed between the beam current detection coil and the integrator. 3. The electron beam processing machine according to claim 2, wherein a filter excluding the frequency of the generator is not installed. 上記コアが、リング状のフェライトコアであることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の電子ビーム加工機。 The electron beam processing machine according to any one of claims 1 to 7, wherein the core is a ring-shaped ferrite core.
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