JP2621289B2 - 自動継目追従装置 - Google Patents
自動継目追従装置Info
- Publication number
- JP2621289B2 JP2621289B2 JP2319188A JP2319188A JP2621289B2 JP 2621289 B2 JP2621289 B2 JP 2621289B2 JP 2319188 A JP2319188 A JP 2319188A JP 2319188 A JP2319188 A JP 2319188A JP 2621289 B2 JP2621289 B2 JP 2621289B2
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- Japan
- Prior art keywords
- signal
- electron beam
- timing
- time
- scanning
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、自動継目追従装置、特に試料表面を電子
ビームで走査し、試料表面で反射して戻ってくる反射電
子の量が、継目部で著しく低下する事を利用して継目の
検出を行う電子ビーム溶接機の自動継目追従装置に関す
る。
ビームで走査し、試料表面で反射して戻ってくる反射電
子の量が、継目部で著しく低下する事を利用して継目の
検出を行う電子ビーム溶接機の自動継目追従装置に関す
る。
第４図は従来の一例を示すブロック図である。自動継
目追従装置の起動ボタン１は、追従開始指令信号を試料
送りサーボアンプ50及び走査同期信号発生器２に与え
る。
目追従装置の起動ボタン１は、追従開始指令信号を試料
送りサーボアンプ50及び走査同期信号発生器２に与え
る。
同期信号発生器２は、Ｙ軸走査波形発生器４およびＸ
軸走査波形発生器５に対して波形の生成スタート信号３
を同時に供給する。
軸走査波形発生器５に対して波形の生成スタート信号３
を同時に供給する。
Ｙ軸及びＸ軸偏向信号アンプ20,21は、Ｙ軸偏向コイ
ル22及びＸ軸偏向コイル23に、Ｙ軸偏向電流70及びＸ軸
偏向電流71を供給し、電子ビーム100を試料200,200′上
で偏向させ、Ｃ→Ａ→Ｂ→Ｃなるパターンを描かせる。
反射電子コレクター30は、試料200,200′に注入された
電子ビーム100の１部が反射電子202として戻って来るの
をキャッチして、反射電子信号72を作成する。
ル22及びＸ軸偏向コイル23に、Ｙ軸偏向電流70及びＸ軸
偏向電流71を供給し、電子ビーム100を試料200,200′上
で偏向させ、Ｃ→Ａ→Ｂ→Ｃなるパターンを描かせる。
反射電子コレクター30は、試料200,200′に注入された
電子ビーム100の１部が反射電子202として戻って来るの
をキャッチして、反射電子信号72を作成する。
第５図は、Ｘ軸偏向電流71,Y軸偏向電流70,反射電子
信号72の相互のタイミングを示す波形図である。
信号72の相互のタイミングを示す波形図である。
ギャップ信号73は、試料200,200′の表面を電子ビー
ム100がＣ−Ａ−Ｂ−Ｃと走査した際、その接合部201に
相当する点Ｐ′で図示の如く反射電子の量の落ち込みが
生じる。Ｙ軸偏向電流71がゼロになる点“0"からギャッ
プ信号73の中央部までの時間差teが接合部201と電子ビ
ーム100との位置ズレに相当する。
ム100がＣ−Ａ−Ｂ−Ｃと走査した際、その接合部201に
相当する点Ｐ′で図示の如く反射電子の量の落ち込みが
生じる。Ｙ軸偏向電流71がゼロになる点“0"からギャッ
プ信号73の中央部までの時間差teが接合部201と電子ビ
ーム100との位置ズレに相当する。
第４図で時間差teを測定するためのタイムカウンター
６は、同期信号発生器２からのタイマースタート信号
３′を、電子ビーム走査のＡ点（第５図）で受取り計時
を開始し、波形整形器31で整形された、反射電子信号72
中のギャップ信号73（第３図）の中央部に相当するタイ
マーストップ信号36を受取り計時する。
６は、同期信号発生器２からのタイマースタート信号
３′を、電子ビーム走査のＡ点（第５図）で受取り計時
を開始し、波形整形器31で整形された、反射電子信号72
中のギャップ信号73（第３図）の中央部に相当するタイ
マーストップ信号36を受取り計時する。
計時値37は、第３図に示すtmに相当し、この値を基に
位置ズレ量演算器32が位置ズレ量leを計算する。すなわ
ちＡ点からＢ点まで走査するに要する時間tsの半分ts/2
すなわちビームがオリジナルポイントを通過する時間か
らtmを減算し、位置ズレに相当する時間teを得る。
位置ズレ量演算器32が位置ズレ量leを計算する。すなわ
ちＡ点からＢ点まで走査するに要する時間tsの半分ts/2
すなわちビームがオリジナルポイントを通過する時間か
らtmを減算し、位置ズレに相当する時間teを得る。
この時間teに、あらかじめわかっている電子ビーム走
査の線速度Vsを乗算して、位置ズレ量（le）信号38を得
る。この位置ズレ量信号38は、サーボアンプ33を介して
サーボモータ34を回転し、ボールスクリュー35により駆
動される図示されない移動テーブルを動かし、その上に
乗っている試料200,200′を位置ズレ量がなくなる方向
に駆動する。
査の線速度Vsを乗算して、位置ズレ量（le）信号38を得
る。この位置ズレ量信号38は、サーボアンプ33を介して
サーボモータ34を回転し、ボールスクリュー35により駆
動される図示されない移動テーブルを動かし、その上に
乗っている試料200,200′を位置ズレ量がなくなる方向
に駆動する。
この位置ズレ補正動作はあらかじめわかっている試料
がＣ−Ｐ間距離を移動するに要する時間twだけ時間をズ
ラして行われる。試料200,200′は、接合部201の方向に
ボールスクリュー52を介して、試料送りサーボアンプに
より回転されるモータ51で駆動される。その送り速度は
Vwであるので、時間twは、 tw＝Ｃ−P/Vw で与えられる既知の値である。
がＣ−Ｐ間距離を移動するに要する時間twだけ時間をズ
ラして行われる。試料200,200′は、接合部201の方向に
ボールスクリュー52を介して、試料送りサーボアンプに
より回転されるモータ51で駆動される。その送り速度は
Vwであるので、時間twは、 tw＝Ｃ−P/Vw で与えられる既知の値である。
上記構成の装置の動作を説明する。
まず起動ボタン１が押されると同期信号３がY,X走査
波形発生器4,5に加わりX,Yアンプ20,21を介してY,X偏向
コイル22,23にY,X偏向電流70,71を供給し、電子ビーム1
00をＣ→Ａ→Ｐ→Ｂ→Ｃのように走査する。この走査よ
り、反射電子信号72が反射電子コレクタ30より得られ、
電子ビーム100が丁度接合点Ｐを横切った時にギャップ
信号73が得られる。このギャップ信号73が得られた時間
tmは、第５図に示すような偏向信号との関係があるので
位置ズレ量演算器32で位置ズレ時間teから位置ズレ量le
を求めサーボアンプ33→モータ34→ボールスクリュー35
→試料200の経路で位置ズレ補償をtwだけ時間をズラせ
て行い、電子ビームが接合点をたどる事が出来る様にし
ている。
波形発生器4,5に加わりX,Yアンプ20,21を介してY,X偏向
コイル22,23にY,X偏向電流70,71を供給し、電子ビーム1
00をＣ→Ａ→Ｐ→Ｂ→Ｃのように走査する。この走査よ
り、反射電子信号72が反射電子コレクタ30より得られ、
電子ビーム100が丁度接合点Ｐを横切った時にギャップ
信号73が得られる。このギャップ信号73が得られた時間
tmは、第５図に示すような偏向信号との関係があるので
位置ズレ量演算器32で位置ズレ時間teから位置ズレ量le
を求めサーボアンプ33→モータ34→ボールスクリュー35
→試料200の経路で位置ズレ補償をtwだけ時間をズラせ
て行い、電子ビームが接合点をたどる事が出来る様にし
ている。
尚、電子ビームは走査期間中、溶液が中断する事にな
るが、約100msecに１回1msec程度の走査時間であるの
で、溶接への影響は無視出来る程度である。
るが、約100msecに１回1msec程度の走査時間であるの
で、溶接への影響は無視出来る程度である。
上述した従来の自動継目追従装置は、試料の接合部の
ギャップの大きさ又は面取りの大きさ、および電子ビー
ムの集束状況によりギャップ信号の得られる走査信号に
対するタイミングがズレて来て位置補正誤差となる事が
知られており、当該装置の信頼性を落とす原因であっ
た。すなわち第６図に示すとおり、電子ビーム100に
は、ある大きさが有り、接合点201の開先にも幅があ
る。この為、ギャップ信号73が得られる理想的な点Ｐに
対して、電子ビーム100が接合点の開先部に落ち込む点
Ｐ′でギャップ信号が飛び出して、オリジナルポイント
に対する位置ズレ量は真値teに対して面取りの大きさビ
ームの大きさ分tdだけ加算されたte′となり、上記補正
誤差となるという欠点がある。
ギャップの大きさ又は面取りの大きさ、および電子ビー
ムの集束状況によりギャップ信号の得られる走査信号に
対するタイミングがズレて来て位置補正誤差となる事が
知られており、当該装置の信頼性を落とす原因であっ
た。すなわち第６図に示すとおり、電子ビーム100に
は、ある大きさが有り、接合点201の開先にも幅があ
る。この為、ギャップ信号73が得られる理想的な点Ｐに
対して、電子ビーム100が接合点の開先部に落ち込む点
Ｐ′でギャップ信号が飛び出して、オリジナルポイント
に対する位置ズレ量は真値teに対して面取りの大きさビ
ームの大きさ分tdだけ加算されたte′となり、上記補正
誤差となるという欠点がある。
上記問題点を解決するために、本発明の自動追従装置
は、電子ビームにより、試料の接合部付近を走査し、試
料の表面で反射して戻ってくる反射電子の量の変化を検
出することによって、接合点を自動追従する装置におい
て、接合部および該接合部と略平行に前記試料上に設定
される直線とを跨ぎかつ該直線を中心として往復するよ
うに前記電子ビームを走査する手段と、前記電子ビーム
が第１の往路で前記接合部に照射されて前記変化が検出
される第１のタイミングから、前記電子ビームが前記第
１の往路に続く復路で前記接合部に照射されて前記変化
が検出される第２のタイミングまでの第１の時間を検出
する手段と、前記第２のタイミングから、前記電子ビー
ムが前記復路に続く第２の往路で前記接合部に照射され
て前記変化点が検出される第３のタイミングまでの第２
の時間を検出する手段と、前記第１および第２の時間に
応じて、前記接合部の前記直線からの相対的な位置ずれ
を検出する手段とを備えている。
は、電子ビームにより、試料の接合部付近を走査し、試
料の表面で反射して戻ってくる反射電子の量の変化を検
出することによって、接合点を自動追従する装置におい
て、接合部および該接合部と略平行に前記試料上に設定
される直線とを跨ぎかつ該直線を中心として往復するよ
うに前記電子ビームを走査する手段と、前記電子ビーム
が第１の往路で前記接合部に照射されて前記変化が検出
される第１のタイミングから、前記電子ビームが前記第
１の往路に続く復路で前記接合部に照射されて前記変化
が検出される第２のタイミングまでの第１の時間を検出
する手段と、前記第２のタイミングから、前記電子ビー
ムが前記復路に続く第２の往路で前記接合部に照射され
て前記変化点が検出される第３のタイミングまでの第２
の時間を検出する手段と、前記第１および第２の時間に
応じて、前記接合部の前記直線からの相対的な位置ずれ
を検出する手段とを備えている。
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は第１図の動作を説明するタイミングチャート、第３図
は第１図のビーム走査パターンの拡大図である。
は第１図の動作を説明するタイミングチャート、第３図
は第１図のビーム走査パターンの拡大図である。
本発明は、走査を１回だけ行うのではなく、第３図に
示すような三角波で３回連続して行い、１回目の走査で
ギャップ信号が得られた時Ｐから２回目の走査でギャッ
プ信号が得られた時Ｐ′までの時間t0と、２回目の走査
でギャップ信号が得られた時Ｐ′から３回目の走査でギ
ャップ信号が得られた時Ｐ″までの時間t1の差から位置
ズレ時間teを求めるものである。すなわち t0＝（ts/2−te＋td）＋（ts/2−te−td） t1＝（ts/2＋te＋td）＋（ts/2＋te−td） t0−t1＝−4te したがって1/4（t0−t1）を求めれば、位置ズレ時間te
が求まり、符号は位置ズレのオリジナルポイントからの
ズレの方向を示し、負は右側にズレている事を示す。以
上の数式で示すとおり、ギャップ及び面取りの大きさ、
ビームスポットの大きさによる誤差tdは、演算により相
殺され、誤差は演算結果に含まれない。
示すような三角波で３回連続して行い、１回目の走査で
ギャップ信号が得られた時Ｐから２回目の走査でギャッ
プ信号が得られた時Ｐ′までの時間t0と、２回目の走査
でギャップ信号が得られた時Ｐ′から３回目の走査でギ
ャップ信号が得られた時Ｐ″までの時間t1の差から位置
ズレ時間teを求めるものである。すなわち t0＝（ts/2−te＋td）＋（ts/2−te−td） t1＝（ts/2＋te＋td）＋（ts/2＋te−td） t0−t1＝−4te したがって1/4（t0−t1）を求めれば、位置ズレ時間te
が求まり、符号は位置ズレのオリジナルポイントからの
ズレの方向を示し、負は右側にズレている事を示す。以
上の数式で示すとおり、ギャップ及び面取りの大きさ、
ビームスポットの大きさによる誤差tdは、演算により相
殺され、誤差は演算結果に含まれない。
第１図において、39はギャップ信号回数パルス弁別器
で、１回目のパルスＰから３回目のパルスＰ″を区分し
てt0カウンター40とt1カウンター41にスタート，ストッ
プ信号として供給する。45はt0とt1から1/4（t0−t1）
を演算してteを求める演算器である。
で、１回目のパルスＰから３回目のパルスＰ″を区分し
てt0カウンター40とt1カウンター41にスタート，ストッ
プ信号として供給する。45はt0とt1から1/4（t0−t1）
を演算してteを求める演算器である。
第２図はＹ軸偏向コイル電流70,X軸偏向コイル電流7
1,反射電子信号72の相対タイミングを示したものであ
る。動作は走査回数が１回から３回に増えた事、演算方
式が異なるのみで第４図のそれと同じのため説明を省略
する。
1,反射電子信号72の相対タイミングを示したものであ
る。動作は走査回数が１回から３回に増えた事、演算方
式が異なるのみで第４図のそれと同じのため説明を省略
する。
以上説明したように、本発明はビーム走査を１回から
３回にして３回分のデータの演算により、接合部のギャ
ップの大きさ，開先の大きさ，ビームの集束度による誤
差を相殺するように構成しているので、ビーム位置の補
正誤差が極めて少なく、広範囲な溶接対象物に対して良
好な継目追従機能を発揮できるという効果がある。
３回にして３回分のデータの演算により、接合部のギャ
ップの大きさ，開先の大きさ，ビームの集束度による誤
差を相殺するように構成しているので、ビーム位置の補
正誤差が極めて少なく、広範囲な溶接対象物に対して良
好な継目追従機能を発揮できるという効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
第１図の動作を説明するタイミングチャート、第３図は
第１図のビーム走査パターンの拡大図、第４図は従来の
一例を示すブロック図、第５図は第４図の動作を説明す
るタイミングチャート、第６図は第５図の装置の欠点を
説明する側面図である。 １……自動追従装置起動ボタン、２……同期信号発生
器、３……走査波形生成スタート信号、３′……タイマ
ースタート信号、４……Ｙ軸走査波形発生器、５……Ｘ
軸走査波形発生器、６……タイムカウンター、20……Ｙ
軸偏向アンプ、21……Ｘ軸偏向アンプ、22……Ｙ軸偏向
コイル、23……Ｘ軸偏向コイル、30……反射電子コレク
ター、31……波形整形器、32……位置ズレ量演算器、33
……サーボアンプ、34……サーボモータ、35……ボール
スクリュー、36……タイマーストップ信号、37……計時
値、38……位置ズレ量信号、39……ギャップ信号回数パ
ルス弁別器、40……t0タイムカウンター、41……t1タイ
ムカウンター、42……＃１ギャップ信号パルス、43……
＃２ギャップ信号パルス、44……＃３ギャップ信号パル
ス、45……サーボアンプ、51……ワーク送り用サーボモ
ータ、52……ボールスクリュー、70……Ｙ軸偏向コイル
電流、71……Ｘ軸偏向コイル電流、72……反射電子信
号、73……ギャップ信号、200,200′……溶接対象試
料、201……接合部、100……電子ビーム、202……反射
電子。
第１図の動作を説明するタイミングチャート、第３図は
第１図のビーム走査パターンの拡大図、第４図は従来の
一例を示すブロック図、第５図は第４図の動作を説明す
るタイミングチャート、第６図は第５図の装置の欠点を
説明する側面図である。 １……自動追従装置起動ボタン、２……同期信号発生
器、３……走査波形生成スタート信号、３′……タイマ
ースタート信号、４……Ｙ軸走査波形発生器、５……Ｘ
軸走査波形発生器、６……タイムカウンター、20……Ｙ
軸偏向アンプ、21……Ｘ軸偏向アンプ、22……Ｙ軸偏向
コイル、23……Ｘ軸偏向コイル、30……反射電子コレク
ター、31……波形整形器、32……位置ズレ量演算器、33
……サーボアンプ、34……サーボモータ、35……ボール
スクリュー、36……タイマーストップ信号、37……計時
値、38……位置ズレ量信号、39……ギャップ信号回数パ
ルス弁別器、40……t0タイムカウンター、41……t1タイ
ムカウンター、42……＃１ギャップ信号パルス、43……
＃２ギャップ信号パルス、44……＃３ギャップ信号パル
ス、45……サーボアンプ、51……ワーク送り用サーボモ
ータ、52……ボールスクリュー、70……Ｙ軸偏向コイル
電流、71……Ｘ軸偏向コイル電流、72……反射電子信
号、73……ギャップ信号、200,200′……溶接対象試
料、201……接合部、100……電子ビーム、202……反射
電子。
Claims (1)
- 【請求項１】電子ビームにより、試料の接合部付近を走
査し、試料の表面で反射して戻ってくる反射電子の量の
変化を検出することによって、接合点を自動追従する装
置において、 接合部および該接合部と略平行に前記試料上に設定され
る直線とを跨ぎかつ該直線を中心として往復するように
前記電子ビームを走査する手段と、 前記電子ビームが第１の往路で前記接合部に照射されて
前記変化が検出される第１のタイミングから、前記電子
ビームが前記第１の往路に続く復路で前記接合部に照射
されて前記変化が検出される第２のタイミングまでの第
１の時間を検出する手段と、 前記第２のタイミングから、前記電子ビームが前記復路
に続く第２の往路で前記接合部に照射されて前記変化点
が検出される第３のタイミングまでの第２の時間を検出
する手段と、 前記第１および第２の時間に応じて、前記接合部の前記
直線からの相対的な位置ずれを検出する手段と を備えることを特徴とする自動追従装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2319188A JP2621289B2 (ja) | 1988-02-02 | 1988-02-02 | 自動継目追従装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2319188A JP2621289B2 (ja) | 1988-02-02 | 1988-02-02 | 自動継目追従装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01197955A JPH01197955A (ja) | 1989-08-09 |
| JP2621289B2 true JP2621289B2 (ja) | 1997-06-18 |
Family
ID=12103769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2319188A Expired - Lifetime JP2621289B2 (ja) | 1988-02-02 | 1988-02-02 | 自動継目追従装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2621289B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009050521B4 (de) * | 2009-10-23 | 2023-02-16 | Pro-Beam Ag & Co. Kgaa | Thermisches Materialbearbeitungsverfahren |
-
1988
- 1988-02-02 JP JP2319188A patent/JP2621289B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01197955A (ja) | 1989-08-09 |
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