JPH02121248A - Electron beam generating device - Google Patents
Electron beam generating deviceInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は電子ビーム発生装置に関し、特に、経時変化す
る電子ビームの補正を自動的に行う電子ビーム発生装置
に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an electron beam generator, and more particularly to an electron beam generator that automatically corrects an electron beam that changes over time.
従来より、電子ビーム溶接機等に用いられる電子ビーム
発生装置には、棒状陰極とその周囲に配置されたフィラ
メント、及びこれらを覆う熱シールドが設けられており
、棒状陰極はフィラメントにより加熱されて電子ビーム
を発生するようになっている。前記フィラメントによる
加熱温度は約3000Kにも至るため、加熱時間が長く
なるにつれて、棒状陰極の消耗、フィラメント径の変化
、熱シールドの歪み等が起こり、棒状陰極の温度が下が
ってくる。その結果、電子ビームが次第に不安定になり
、電子ビームの被照射物に対する照射精度が落ちてくる
。Conventionally, electron beam generators used in electron beam welding machines and the like have been equipped with a rod-shaped cathode, a filament placed around it, and a heat shield that covers them.The rod-shaped cathode is heated by the filament and generates electrons. It is designed to generate a beam. Since the heating temperature by the filament reaches about 3000 K, as the heating time increases, the rod-shaped cathode is worn out, the filament diameter changes, the heat shield is distorted, and the temperature of the rod-shaped cathode decreases. As a result, the electron beam gradually becomes unstable, and the accuracy with which the electron beam irradiates the object decreases.
このように電子ビーム発生装置では経時変化による影響
を受けるため、その照射精度を一定に保つための補正が
適宜必要である。そこで従来は、電子ビームが不安定に
なり必要とする照射精度が得られなくなる毎に、フィラ
メントの加熱電力をマニュアル調整し、棒状陰極への加
熱温度を上昇させていた。In this way, since the electron beam generator is affected by changes over time, appropriate correction is necessary to keep the irradiation accuracy constant. Therefore, conventionally, whenever the electron beam became unstable and the required irradiation accuracy could not be obtained, the filament heating power was manually adjusted to increase the heating temperature to the rod-shaped cathode.
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、前記調整の作業は非常に煩雑なものであ
り、特に、精密機器の部品等、細部に電子ビームを照射
させて溶接を行う場合には、電子ビームの照射状態を開
繁に監視しなくてはならず、不要な労力と時間を浪費す
る問題があった。[Problems to be Solved by the Invention] However, the above-mentioned adjustment work is very complicated, and especially when welding by irradiating the details of parts of precision equipment with the electron beam, the adjustment work is very complicated. There is a problem in that the irradiation status must be frequently monitored, which wastes unnecessary labor and time.
また、電子ビーム発生装置の寿命は加熱温度により異な
るので、前記調整を行う者による調整のばらつきが原因
となって、前記寿命が一定せず、管理がしづらい問題が
あった。特に、所望の精度を得るために必要な加熱温度
以上に加熱すると、寿命が短くなってしまう。Further, since the lifespan of the electron beam generator varies depending on the heating temperature, there is a problem that the lifespan is not constant due to variations in the adjustment by the person making the adjustment, making it difficult to manage. In particular, if the device is heated to a temperature higher than that required to obtain the desired accuracy, its life will be shortened.
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
のであり、経時変化に応じた電子ビームの補正を自動化
した電子ビーム発生装置を提供することを目的としてい
る。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an electron beam generator that automates correction of an electron beam according to changes over time.
[課題を解決するための手段]
上記目的を達成するために本発明の電子ビーム発生装置
は、陰極の加熱時間を積算する積算手段と、その積算手
段による積算時間に応じ、経時変化する電子ビームを補
正するための補正特性に従って加熱手段に供給する電力
を制御する制御手段とを備えている。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the electron beam generator of the present invention includes an integrating means for integrating the heating time of the cathode, and an electron beam that changes over time according to the integrated time by the integrating means. and a control means for controlling the electric power supplied to the heating means in accordance with the correction characteristics for correcting the heating means.
また、前記補正特性を変更する変更手段を有していても
よい。Further, it may include a changing means for changing the correction characteristics.
[作用]
上記構成により、制御手段は積算手段による積算時間に
応じ、補正特性に従って加熱手段に供給する電力を制御
する。[Operation] With the above configuration, the control means controls the electric power supplied to the heating means according to the correction characteristic according to the cumulative time by the integrating means.
また、前記補正特性は変更手段によって変更される。Further, the correction characteristic is changed by a changing means.
[実施例]
以下、本発明を具体化した一実施例を図面を参照して説
明する。[Example] Hereinafter, an example embodying the present invention will be described with reference to the drawings.
第3図は、−殻内な電子ビーム発生装置1の基本構造を
模式的に表した断面図である。同図に示されるように棒
状陰極3の周囲にはその軸線と同軸上にコイル状のフィ
ラメント5が配置され、さらにフィラメント5を内包す
るように熱シールド7が配設されている。そして棒状陰
極3は衝撃型ii!9の陽極端子に接続され、衝撃電源
9の陰極端子はフィラメント電源11を二分する電位の
端子に接続されている。フィラメント5の両端は、この
フィラメント電源11の陽極端子と陰極端子に接続され
、フィラメント電源11の陰極端子にはさらに熱シール
ド7が接続されている。また、陽極電位をグランドとす
る高電圧電源13の陰極端子が衝撃電源9の陰極に接続
されており、棒状陰極3の電位を負電位に保っている。FIG. 3 is a sectional view schematically showing the basic structure of the in-shell electron beam generator 1. As shown in FIG. As shown in the figure, a coiled filament 5 is disposed coaxially with the axis of the rod-shaped cathode 3, and a heat shield 7 is further disposed to enclose the filament 5. And the rod-shaped cathode 3 is an impact type II! The cathode terminal of the impact power source 9 is connected to a potential terminal that divides the filament power source 11 into two. Both ends of the filament 5 are connected to an anode terminal and a cathode terminal of this filament power supply 11, and a heat shield 7 is further connected to the cathode terminal of the filament power supply 11. Further, a cathode terminal of a high voltage power supply 13 whose anode potential is grounded is connected to a cathode of an impact power supply 9, and the potential of the rod-shaped cathode 3 is maintained at a negative potential.
さらに棒状陰極3の電子ビーム15が発生する端面に対
向して電子ビーム15を集束させるウェネルト電極17
が配置されており、このウェネルト電極17により、陰
極3からグランド電位の陽極19へ放射される電子ビー
ム15の電流量が制御される。ウェネルト電極17はバ
イアス電源21により、棒状陰極3より低電位とされて
いる。Further, a Wehnelt electrode 17 faces the end surface of the rod-shaped cathode 3 where the electron beam 15 is generated and focuses the electron beam 15.
The Wehnelt electrode 17 controls the amount of current of the electron beam 15 emitted from the cathode 3 to the anode 19 at ground potential. The Wehnelt electrode 17 is set at a lower potential than the rod-shaped cathode 3 by a bias power supply 21 .
上記構成により、棒状陰極3は、フィラメント5が通電
加熱された際に生ずる衝撃電子流による加熱と、フィラ
メント5からの輻射熱による加熱を受けて高温にされ、
電子ビーム15を発生する。With the above configuration, the rod-shaped cathode 3 is heated to a high temperature by the impact electron flow generated when the filament 5 is heated with electricity and by the radiant heat from the filament 5,
An electron beam 15 is generated.
本発明は、以上のような基本構造を持つ電子ビム発生装
置においてなされたもので、本実施例では特に棒状陰極
3の加熱に実質的に作用するフィラメント電ill!1
1と衝撃電源9の電圧を制御する。The present invention has been made in an electron beam generator having the above-mentioned basic structure. 1
1 and the voltages of the impact power source 9 are controlled.
次に、第1図に基づいて本実施例における電子ビーム発
生装置の制御回路について説明する。Next, the control circuit of the electron beam generator in this embodiment will be explained based on FIG.
CPU23には、電子ビームの発生を指示するビームス
イッチ25、後述する複数の補正特性から所望のものを
選択する特性選択スイッチ27、フィラメント電源制御
回路29aと衝撃7は源制御回路29bとを含む加熱電
力コントローラ29の他、ROM31、バックアップさ
れたRAM32がそれぞれ接続されている。The CPU 23 includes a beam switch 25 that instructs generation of an electron beam, a characteristic selection switch 27 that selects a desired one from a plurality of correction characteristics described later, a filament power supply control circuit 29a, and a heating source control circuit 29b for the shock 7. In addition to the power controller 29, a ROM 31 and a backup RAM 32 are connected.
ROM31には、装置全体を制御するプログラムを記憶
したプログラムメモリ31aと、第4図に示す補正特性
を記憶した補正特性テーブル31bとを備えている。こ
こで補正特性について説明すると、本実施例の電子ビー
ム発生装置において加熱時間に応じて所定の照射精度を
得るために必要な加熱電圧は、特性A1のようになって
いる。The ROM 31 includes a program memory 31a that stores a program for controlling the entire device, and a correction characteristic table 31b that stores the correction characteristics shown in FIG. To explain the correction characteristic here, in the electron beam generator of this embodiment, the heating voltage required to obtain a predetermined irradiation accuracy according to the heating time has a characteristic A1.
図中■1は初期の加熱電圧を表し、v2は装置で補償し
ている最大の加熱電圧を表している。また、特性A2は
、加熱電圧が特性A1より全体的に高くなっており、よ
り高い照射精度を得る場合に選択される。逆に、特性A
3は、照射精度が低くてもかまわない場合に選択される
。補正特性テーブル31bは、これらの特性を記憶して
いる。In the figure, ■1 represents the initial heating voltage, and v2 represents the maximum heating voltage compensated by the device. Further, characteristic A2 has a heating voltage higher overall than characteristic A1, and is selected when obtaining higher irradiation accuracy. On the contrary, characteristic A
3 is selected when low irradiation accuracy is acceptable. The correction characteristic table 31b stores these characteristics.
一方、RAM32は、電子ビームが照射されている時間
、すなわち加熱時間を積算して記憶する積算メモリ32
aと、特性選択スイッチ27で選択指定された特性を記
憶する特性指定メモリ32bを備えている。On the other hand, the RAM 32 is an integration memory 32 that integrates and stores the time during which the electron beam is irradiated, that is, the heating time.
a, and a characteristic designation memory 32b that stores the characteristics selected and designated by the characteristic selection switch 27.
以下、本実施例の電子ビーム発生装置の動作を第2図の
フローチャートに基づいて説明する。Hereinafter, the operation of the electron beam generator of this embodiment will be explained based on the flowchart of FIG.
まず、電源が投入されると、図示しない初期設定処理が
行われた後、ステップSl(以下、単にSlで表す。他
のステップについても同様)において、スイッチが操作
されたか否かを判断し、操作されていない時はSlの判
断を繰り返す。slの判断がYESになると、続<32
.S3で操作されたスイッチがビームスイッチ25であ
るか特性選択スイッチ27であるかを判断し、いずれで
もない場合はS4で他の処理を行って、Slに戻る。First, when the power is turned on, an initial setting process (not shown) is performed, and then in step Sl (hereinafter simply referred to as Sl; the same applies to other steps), it is determined whether a switch has been operated, When it is not operated, the judgment of Sl is repeated. If the judgment of sl becomes YES, continue <32
.. In S3, it is determined whether the operated switch is the beam switch 25 or the characteristic selection switch 27, and if it is neither, other processing is performed in S4, and the process returns to Sl.
特性選択スイッチ27が操作された場合S3の判断がY
ESとなり、S5で選択された特性が特性指定メモリ3
2bに記憶される。すなわち、第4図の特性A1〜A3
のいずれの特性が選択されているのかが記憶される。When the characteristic selection switch 27 is operated, the judgment in S3 is Y.
ES, and the characteristic selected in S5 is stored in characteristic specification memory 3.
2b. That is, the characteristics A1 to A3 in FIG.
Which characteristic is selected is stored.
ビームスイッチ25が操作された場合、S2の判断がY
ESとなり、S6で積算メモリ32aに記憶されている
値が加算され、S7では、積算メモリ32aに記憶され
ている積算値及び特性指定メモリ32bに記憶されてい
る特性に基づいて、対応する加熱電圧の値が補正特性テ
ーブル31bから読み出され、加熱電力コントローラ2
9が制御される。ビームスイッチ25が操作されている
間Sl、S2.S6.S7のステップが繰り返され、経
時変化に応じた電子ビームの補正が行われる。When the beam switch 25 is operated, the judgment in S2 is Y.
ES, the value stored in the integration memory 32a is added in S6, and in S7, the corresponding heating voltage is determined based on the integration value stored in the integration memory 32a and the characteristics stored in the characteristic specification memory 32b. The value of is read from the correction characteristic table 31b, and the heating power controller 2
9 is controlled. While the beam switch 25 is operated, Sl, S2 . S6. The step S7 is repeated, and the electron beam is corrected in accordance with changes over time.
ところで、第5図中の特性Bl、B2.B3に示すよう
に、加熱時間と加熱電圧の特性が直線で近似できる場合
には、特性を単純な一次関数として記憶し、その係数を
変えることにより特性選択をしたり、あるいは補正特性
テーブル31bのような電子的メモリを用いることなく
可変抵抗のボリュームを経時時間に応じて変化させる機
構を採用するなどしてもよい。By the way, the characteristics B1, B2. in FIG. As shown in B3, when the characteristics of heating time and heating voltage can be approximated by a straight line, the characteristics can be stored as a simple linear function and the characteristics can be selected by changing the coefficients, or the characteristics can be selected using the correction characteristics table 31b. It is also possible to adopt a mechanism that changes the volume of a variable resistor over time without using such an electronic memory.
[発明の効果]
以」二詳述したように本発明に係る電子ビーム発生装置
では、経時変化に応じた電子ビームの補正が自動的に行
われるので、繁雑な調整作業が不要となり、また、装置
寿命が操作者によらず一定になる効果がある。[Effects of the Invention] As described in detail below, in the electron beam generator according to the present invention, since the electron beam is automatically corrected in accordance with changes over time, complicated adjustment work is not required, and This has the effect of making the device life constant regardless of the operator.
さらに、補正特性を選択することにより、必要な照射精
度に応じた補正が可能となる。Furthermore, by selecting the correction characteristics, it becomes possible to perform correction according to the required irradiation accuracy.
第1図は本発明の実施例における電子ビーム発生装置の
制御回路を示すブロック図、第2図はその動作を示すフ
ローチャート、第3図は一般的な電子ビーム発生装置の
基本構造を模式的に示す断面図、第4図及び第5図は加
熱時間に対する加熱電圧の補正特性を示す説明図である
。
図中、3は棒状陰極、5はフィラメント、15は電子ビ
ーム、23はCPU、27は特性選択スイッチ、31b
は補正特性テーブル、32aは積算メモリ、32bは特
性指定メモリである。Fig. 1 is a block diagram showing a control circuit of an electron beam generator in an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a flowchart showing its operation, and Fig. 3 is a schematic diagram of the basic structure of a general electron beam generator. The cross-sectional views shown, and FIGS. 4 and 5 are explanatory diagrams showing correction characteristics of heating voltage with respect to heating time. In the figure, 3 is a rod-shaped cathode, 5 is a filament, 15 is an electron beam, 23 is a CPU, 27 is a characteristic selection switch, 31b
32a is a correction characteristic table, 32a is an integration memory, and 32b is a characteristic specification memory.
Claims (1)
加熱する加熱手段とを有する電子ビーム発生装置におい
て、 前記陰極の加熱時間を積算する積算手段と、その積算手
段による積算時間に応じ、経時変化する電子ビームを補
正するための補正特性に従って前記加熱手段に供給する
電力を制御する制御手段と を備えることを特徴とする電子ビーム発生装置。 2、前記補正特性を変更する変更手段を有することを特
徴とする請求項1記載の電子ビーム発生装置。[Scope of Claims] 1. An electron beam generating device having a cathode for generating an electron beam and a heating means for electrically heating the cathode, comprising: an integrating means for integrating the heating time of the cathode; and an integrating means for the integrating means. and control means for controlling power supplied to the heating means in accordance with a correction characteristic for correcting the electron beam that changes over time according to the cumulative time of the electron beam generator. 2. The electron beam generator according to claim 1, further comprising a changing means for changing the correction characteristic.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63274252A JPH02121248A (en) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | Electron beam generating device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP63274252A JPH02121248A (en) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | Electron beam generating device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02121248A true JPH02121248A (en) | 1990-05-09 |
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JP63274252A Pending JPH02121248A (en) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | Electron beam generating device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02121248A (en) |
-
1988
- 1988-10-28 JP JP63274252A patent/JPH02121248A/en active Pending
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