JPH0255152B2 - - Google Patents
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- JPH0255152B2 JPH0255152B2 JP58109624A JP10962483A JPH0255152B2 JP H0255152 B2 JPH0255152 B2 JP H0255152B2 JP 58109624 A JP58109624 A JP 58109624A JP 10962483 A JP10962483 A JP 10962483A JP H0255152 B2 JPH0255152 B2 JP H0255152B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electron beam
- workpiece
- deflection coil
- welding
- signal
- 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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- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 38
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 22
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 18
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 8
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
- B23K15/02—Control circuits therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、電子ビーム溶接を行なう際、加工
片の継目位置と、電子ビームとの位置関係を検出
するための電子ビーム溶接における溶接線検出装
置に関するものである。
片の継目位置と、電子ビームとの位置関係を検出
するための電子ビーム溶接における溶接線検出装
置に関するものである。
従来この種の装置として第１図に示すものがあ
つた。図において、１は高電圧電源、２は電子
銃、３は電子ビーム、４は加工片、５は電子銃２
より発生した電子ビーム３を加工片４表面に集束
させるための集束コイル、６は加工片４の継目７
を横切るように電子ビーム３を走査せしめるため
の偏向コイル、８は反射電子および二次電子９を
捕捉するコレクタ、１０は信号発生器、１１は波
形変換部、１２は波形変換部１１からの信号を偏
向コイル６に印加するための電流増幅器、R1お
よびR2は抵抗器、１３はオシロスコープ、１４
はオシロスコープ１３の画面上に現われる輝点で
ある。
つた。図において、１は高電圧電源、２は電子
銃、３は電子ビーム、４は加工片、５は電子銃２
より発生した電子ビーム３を加工片４表面に集束
させるための集束コイル、６は加工片４の継目７
を横切るように電子ビーム３を走査せしめるため
の偏向コイル、８は反射電子および二次電子９を
捕捉するコレクタ、１０は信号発生器、１１は波
形変換部、１２は波形変換部１１からの信号を偏
向コイル６に印加するための電流増幅器、R1お
よびR2は抵抗器、１３はオシロスコープ、１４
はオシロスコープ１３の画面上に現われる輝点で
ある。
次に動作について説明する。第１図において信
号発生器１０の出力は波形変換部１１を経て電流
増幅器１２に入力され、所定の大きさに増幅され
た後、偏向コイル６に供給されると共に、抵抗器
R1両端よりの信号がオシロスコープ１３の水平
軸偏向端子１３ａおよび１３ｂに入力される。一
方集束コイル５により加工片４表面に集束された
電子ビーム３は上記偏向コイル６によつて加工片
継目７を横切るように走査される。
号発生器１０の出力は波形変換部１１を経て電流
増幅器１２に入力され、所定の大きさに増幅され
た後、偏向コイル６に供給されると共に、抵抗器
R1両端よりの信号がオシロスコープ１３の水平
軸偏向端子１３ａおよび１３ｂに入力される。一
方集束コイル５により加工片４表面に集束された
電子ビーム３は上記偏向コイル６によつて加工片
継目７を横切るように走査される。
また、電子ビーム３の反射電子および二次電子
９はコレクタ８により捕捉されオシロスコープ１
３の垂直軸偏向端子１３ｃおよび１３ｄに入力さ
れる。信号発生器１０は三角波状の信号を出力
し、この信号は波形変換部１１で第２図に示され
るごとき波形に変換される。第２図に示される波
形は各電圧零点が時間τの間、引き延ばされてい
る。これにより電子ビーム３が偏向されない点、
すなわちビームが継目７上にあるとき、オシロス
コープ１３では電圧波形が第２図中の時間τだけ
停止するので、画面には輝点１４が生ずることと
なる。従つて、反射電子および二次電子９のコレ
クタ８への到達量が加工片継目７の位置において
減少する特徴を利用し、前記輝点１４と、コレク
タ８よりの信号減少のピーク点とを一致させれ
ば、位置決めが達成されることとなる。
９はコレクタ８により捕捉されオシロスコープ１
３の垂直軸偏向端子１３ｃおよび１３ｄに入力さ
れる。信号発生器１０は三角波状の信号を出力
し、この信号は波形変換部１１で第２図に示され
るごとき波形に変換される。第２図に示される波
形は各電圧零点が時間τの間、引き延ばされてい
る。これにより電子ビーム３が偏向されない点、
すなわちビームが継目７上にあるとき、オシロス
コープ１３では電圧波形が第２図中の時間τだけ
停止するので、画面には輝点１４が生ずることと
なる。従つて、反射電子および二次電子９のコレ
クタ８への到達量が加工片継目７の位置において
減少する特徴を利用し、前記輝点１４と、コレク
タ８よりの信号減少のピーク点とを一致させれ
ば、位置決めが達成されることとなる。
従来の溶接線検出装置は以上のように構成され
ているので、継目と電子ビームの位置を合せるた
めには、輝点とコレクタよりの信号減少のピーク
点とを一致させる必要がある。このため溶接線検
出装置と数値制御装置などと組合せて継目と電子
ビームとの自動位置合せを行う場合には数値制御
装置を制御して加工片または電子ビームを位置合
せが達成されるまで移動させなければならず、一
点の位置合せに時間を要するだけでなく、テイー
チングプレイバツク方式でしか用いることができ
ず、オンラインの溶接線追従には適用できないと
いう欠点があつた。
ているので、継目と電子ビームの位置を合せるた
めには、輝点とコレクタよりの信号減少のピーク
点とを一致させる必要がある。このため溶接線検
出装置と数値制御装置などと組合せて継目と電子
ビームとの自動位置合せを行う場合には数値制御
装置を制御して加工片または電子ビームを位置合
せが達成されるまで移動させなければならず、一
点の位置合せに時間を要するだけでなく、テイー
チングプレイバツク方式でしか用いることができ
ず、オンラインの溶接線追従には適用できないと
いう欠点があつた。
この発明は上記のような従来のをのの欠点を除
去するためになされたもので、継目と電子ビーム
との位置ずれを絶対量として検出することによ
り、位置合せが達成されるまで加工片や電子ビー
ムを移動させる必要がなくなるためテイーチング
時間が大幅に短縮されるだけでなく、オンライン
の溶接線追従にも適用できる電子ビーム溶接にお
ける溶接線検出装置を提供することを目的として
いる。
去するためになされたもので、継目と電子ビーム
との位置ずれを絶対量として検出することによ
り、位置合せが達成されるまで加工片や電子ビー
ムを移動させる必要がなくなるためテイーチング
時間が大幅に短縮されるだけでなく、オンライン
の溶接線追従にも適用できる電子ビーム溶接にお
ける溶接線検出装置を提供することを目的として
いる。
この発明の溶接線検出装置は偏向コイル、コレ
クタ、サンプルホールド手段及び演算手段とを有
している。偏向コイルは電子ビームの照射経路に
配設されて、交流電流を流すことによつて、電子
ビームが加工片の継目を横切つて走査するように
電子ビームを偏向させる。コレクタは偏向コイル
と加工片間に設けられて、電子ビームの加工片へ
衝突により生ずる反射電子、二次電子などの二次
エネルギーを検出し、電子ビームの偏向による二
次エネルギの変化を出力する。信号処理手段は、
サンプル・ホールド手段と演算手段とからなり、
コレクタで検出した二次エネルギの変化を、偏向
コイルに供給される交流電流と関連付けて処理し
て、溶接線と電子ビームの走査中心とのずれ量を
求める。サンプル・ホールド手段は二次エネルギ
の最小となる点の偏向コイルに流れる交流電流の
瞬時値を検出してホールドする。演算手段はこの
交流電流瞬時値により加工片を走査する電子ビー
ムの中心と加工片の継目との位置ずれ量を演算し
て偏差信号として出力して位置ずれ量を求める。
クタ、サンプルホールド手段及び演算手段とを有
している。偏向コイルは電子ビームの照射経路に
配設されて、交流電流を流すことによつて、電子
ビームが加工片の継目を横切つて走査するように
電子ビームを偏向させる。コレクタは偏向コイル
と加工片間に設けられて、電子ビームの加工片へ
衝突により生ずる反射電子、二次電子などの二次
エネルギーを検出し、電子ビームの偏向による二
次エネルギの変化を出力する。信号処理手段は、
サンプル・ホールド手段と演算手段とからなり、
コレクタで検出した二次エネルギの変化を、偏向
コイルに供給される交流電流と関連付けて処理し
て、溶接線と電子ビームの走査中心とのずれ量を
求める。サンプル・ホールド手段は二次エネルギ
の最小となる点の偏向コイルに流れる交流電流の
瞬時値を検出してホールドする。演算手段はこの
交流電流瞬時値により加工片を走査する電子ビー
ムの中心と加工片の継目との位置ずれ量を演算し
て偏差信号として出力して位置ずれ量を求める。
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第３図はこの発明の一実施例を示す装置の構
成図、第４図は第３図の動作を説明するための波
形図、第５図は検出信号を継目とビームとの位置
ずれ量に交換する原理を示す説明図である。第３
図において、３１はコレクタ８で捕捉した反射電
子および二次電子などの二次エネルギ検出信号の
ノイズ分を除去するためのフイルタ、３２は外部
からの制御信号に応じて前記二次エネルギ検出信
号を通過またはしや断するゲート回路、３３は入
力信号のピークを検出し、ピーク検出時にパルス
信号を発生するピーク検出トリガ発生部である。
また、１５は偏向コイル６を流れる偏向コイル電
流の正および負のピーク検出して、正ピークから
負ピークまたは負ピークから正ピークまでの間、
ゲート回路３２を開く制御信号を出力するピーク
検出ゲート制御部、２０はピーク検出トリガ発生
部３３から出力されるトリガパルスで偏向コイル
電流を計測保持するサンプル・ホール部、２１は
サンプル・ホールド部２０で検出した信号を増幅
する増幅器、２５は増幅器２１の増幅率を制御す
る増幅率制御部、４０は偏差信号出力端子であ
る。なお、第１図と同一部分は同一符号を付けて
説明を省略する。
る。第３図はこの発明の一実施例を示す装置の構
成図、第４図は第３図の動作を説明するための波
形図、第５図は検出信号を継目とビームとの位置
ずれ量に交換する原理を示す説明図である。第３
図において、３１はコレクタ８で捕捉した反射電
子および二次電子などの二次エネルギ検出信号の
ノイズ分を除去するためのフイルタ、３２は外部
からの制御信号に応じて前記二次エネルギ検出信
号を通過またはしや断するゲート回路、３３は入
力信号のピークを検出し、ピーク検出時にパルス
信号を発生するピーク検出トリガ発生部である。
また、１５は偏向コイル６を流れる偏向コイル電
流の正および負のピーク検出して、正ピークから
負ピークまたは負ピークから正ピークまでの間、
ゲート回路３２を開く制御信号を出力するピーク
検出ゲート制御部、２０はピーク検出トリガ発生
部３３から出力されるトリガパルスで偏向コイル
電流を計測保持するサンプル・ホール部、２１は
サンプル・ホールド部２０で検出した信号を増幅
する増幅器、２５は増幅器２１の増幅率を制御す
る増幅率制御部、４０は偏差信号出力端子であ
る。なお、第１図と同一部分は同一符号を付けて
説明を省略する。
次に動作について説明する。信号発生器１０の
出力は電流増幅器１２で増幅され、偏向コイル６
には第４図Ａに示すような偏向コイル電流が流れ
る。このコイル電流を抵抗Ｒ１の両端の電圧とし
て計測し、ピーク検出ゲート制御部１５で正・負
それぞれのピークを検出して第４図Ｂのように正
のピーク時に立ち上がり負のピーク時に立ち下が
るゲート制御信号を発生する。また、フイルタ３
１でノイズを除去した二次エネルギ信号は、ゲー
ト回路３２によつて前記ゲート制御信号に基づい
て通過またはしや断され、第４図Ｃに示すような
信号が出力される。そして、この二次エネルギ信
号波形の中で強度が低くなる部分tpが継目を示
し、ピーク検出トリガが発生部３３でこの強度低
下のピークを検出し、この検出と同時にトリガパ
ルスを発生する。サンプル・ホールド回路２０は
偏向コイル電流値をこのトリガパルスによつて、
サンプリングして第４図Ｄに示すようにホールド
する。このホールド値は、走査された電子ビーム
３が継目７上に位置した瞬間の偏向コイル電流値
であり、電子ビームを全く偏向しない場合の位置
と継目７との距離、すなわち、位置ずれ量に比例
する量である。第５図において、ビーム偏向角度
θは偏向コイル電流ｉに比例し、 θ＝ａ・ｉ −（） 但し、ａ；定数 また、継目と電子ビームとの位置ずれ距離ΔX
は、偏向コイルの磁極と加工片表面との距離ｌと
すれば、 ΔX＝ｌ・tanθ −（） 今、θは十分小さいのでtanθ≒θとおくと ΔX＝ｌ・θ −（） すなわち ΔX＝ｌ・ａ・ｉ −（） したがつて、増幅器２１の増幅率を増幅率制御
部２５からの指令によつて距離ｌに比例させるこ
とによつて、第４図Ｅに示すように常に実際のず
れ距離に比例し、かつ一対一で対応する偏差信号
が偏差信号出力端子４０に得られる。
出力は電流増幅器１２で増幅され、偏向コイル６
には第４図Ａに示すような偏向コイル電流が流れ
る。このコイル電流を抵抗Ｒ１の両端の電圧とし
て計測し、ピーク検出ゲート制御部１５で正・負
それぞれのピークを検出して第４図Ｂのように正
のピーク時に立ち上がり負のピーク時に立ち下が
るゲート制御信号を発生する。また、フイルタ３
１でノイズを除去した二次エネルギ信号は、ゲー
ト回路３２によつて前記ゲート制御信号に基づい
て通過またはしや断され、第４図Ｃに示すような
信号が出力される。そして、この二次エネルギ信
号波形の中で強度が低くなる部分tpが継目を示
し、ピーク検出トリガが発生部３３でこの強度低
下のピークを検出し、この検出と同時にトリガパ
ルスを発生する。サンプル・ホールド回路２０は
偏向コイル電流値をこのトリガパルスによつて、
サンプリングして第４図Ｄに示すようにホールド
する。このホールド値は、走査された電子ビーム
３が継目７上に位置した瞬間の偏向コイル電流値
であり、電子ビームを全く偏向しない場合の位置
と継目７との距離、すなわち、位置ずれ量に比例
する量である。第５図において、ビーム偏向角度
θは偏向コイル電流ｉに比例し、 θ＝ａ・ｉ −（） 但し、ａ；定数 また、継目と電子ビームとの位置ずれ距離ΔX
は、偏向コイルの磁極と加工片表面との距離ｌと
すれば、 ΔX＝ｌ・tanθ −（） 今、θは十分小さいのでtanθ≒θとおくと ΔX＝ｌ・θ −（） すなわち ΔX＝ｌ・ａ・ｉ −（） したがつて、増幅器２１の増幅率を増幅率制御
部２５からの指令によつて距離ｌに比例させるこ
とによつて、第４図Ｅに示すように常に実際のず
れ距離に比例し、かつ一対一で対応する偏差信号
が偏差信号出力端子４０に得られる。
また、上記実施例では、二次エネルギとして反
射電子あるいは二次電子を検出する場合について
示したが、Ｘ線をフオトセンサなどで検出するよ
うにしてもよく、増幅率が調整可能な増幅器のか
わりに、ずれ信号を直接または適当に増幅したあ
とにＡ／Ｄ交換をして、前記（）式及び（）
式又は（）式の演算をして位置ずれ量を求める
ようにしても上記実施例と同様の効果を奏する。
射電子あるいは二次電子を検出する場合について
示したが、Ｘ線をフオトセンサなどで検出するよ
うにしてもよく、増幅率が調整可能な増幅器のか
わりに、ずれ信号を直接または適当に増幅したあ
とにＡ／Ｄ交換をして、前記（）式及び（）
式又は（）式の演算をして位置ずれ量を求める
ようにしても上記実施例と同様の効果を奏する。
以上のように、この発明によれば加工片の継目
と電子ビームとの位置ずれ量を精度よく検出でき
るようにしたため、ずれ量を直接位置決め装置に
フイードバツクでき、継目と電子ビーム照射位置
とのずれが零になるまで加工片を移動、または、
電子ビームを偏向させる必要がないため、位置合
せや溶接線のテイーチング時間が大幅に短縮でき
るだけでなく、オンラインの溶接線検出及び自動
追随にも適用できるという効果がある。
と電子ビームとの位置ずれ量を精度よく検出でき
るようにしたため、ずれ量を直接位置決め装置に
フイードバツクでき、継目と電子ビーム照射位置
とのずれが零になるまで加工片を移動、または、
電子ビームを偏向させる必要がないため、位置合
せや溶接線のテイーチング時間が大幅に短縮でき
るだけでなく、オンラインの溶接線検出及び自動
追随にも適用できるという効果がある。
第１図は従来の溶接線検出装置を示すブロツク
構成図、第２図は第１図の動作を説明するための
波形図、第３図はこの発明の一実施例のブロツク
構成図、第４図は第３図の実施例の動作を説明す
るための波形図、第５図は位置ずれ量の検出原理
の説明図である。 ３……電子ビーム、４……加工片、６……偏向
コイル、７……継目、８……コレクタ、９……反
射電子、二次電子等の二次エネルギ、１５……ピ
ーク検出ゲート制御部、２０……サンプル・ホー
ルド部、２１……増幅部、２５……増幅率制御
部、３２……ゲート回路部、３３……ピーク検出
トリガ発生部。なお、図中同一符号は同一又は相
当部分を示す。
構成図、第２図は第１図の動作を説明するための
波形図、第３図はこの発明の一実施例のブロツク
構成図、第４図は第３図の実施例の動作を説明す
るための波形図、第５図は位置ずれ量の検出原理
の説明図である。 ３……電子ビーム、４……加工片、６……偏向
コイル、７……継目、８……コレクタ、９……反
射電子、二次電子等の二次エネルギ、１５……ピ
ーク検出ゲート制御部、２０……サンプル・ホー
ルド部、２１……増幅部、２５……増幅率制御
部、３２……ゲート回路部、３３……ピーク検出
トリガ発生部。なお、図中同一符号は同一又は相
当部分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 加工片上の溶接線を横切つて電子ビームを走
査して、該溶接線の検出を行う電子ビーム溶接に
おける溶接線検出装置において、 電子ビームの照射経路に配設されて、交流電流
を流すことによつて電子ビームを偏向させる偏向
コイルと、 該偏向コイルと前記加工片との間に設けられて
電子ビームの加工片での衝突により生ずる反射電
子、二次電子等の二次エネルギを検出するための
コレクタと、 該コレクタで検出した二次エネルギの変化を、
前記偏向コイルに供給される前記交流電流と関連
付けて処理して、前記溶接線と前記電子ビームの
走査中心とのずれ量を求める信号処理手段とを備
え、 該信号処理手段は、 前記コレクタにより検出された二次エネルギが
極小となる時刻にパルス信号を出力するトリガ手
段と、 該パルス信号が入力された時刻における前記交
流電流値を読取り、これを参照信号として所定時
間出力するサンプル・ホールド手段と、 前記偏向コイルと加工片の距離に比例する増幅
率に調節された増幅器を用いて、前記サンプル・
ホールド手段の出力を増幅することにより、前記
加工片上における前記溶接線と前記電子ビームの
走査中心とのずれ量を算出する演算手段とからな
ることを特徴とする電子ビーム溶接における溶接
線検出装置。 ２ 前記演算手段を、 前記サンプル・ホールド手段の出力を直接また
は増幅した後にデジタル信号に変換し、該信号の
計数操作により前記加工片上における前記溶接線
と前記電子ビームの走査中心とのずれ量を算出す
るものとしたことを特徴とする特許請求の範囲第
１項に記載の電子ビーム溶接における溶接線検出
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10962483A JPS603985A (ja) | 1983-06-18 | 1983-06-18 | 電子ビ−ム溶接における溶接線検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10962483A JPS603985A (ja) | 1983-06-18 | 1983-06-18 | 電子ビ−ム溶接における溶接線検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS603985A JPS603985A (ja) | 1985-01-10 |
| JPH0255152B2 true JPH0255152B2 (ja) | 1990-11-26 |
Family
ID=14514999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10962483A Granted JPS603985A (ja) | 1983-06-18 | 1983-06-18 | 電子ビ−ム溶接における溶接線検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS603985A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS494651A (ja) * | 1972-05-08 | 1974-01-16 | ||
| JPS5277847A (en) * | 1975-12-23 | 1977-06-30 | Mitsubishi Electric Corp | Electron beam welding device |
-
1983
- 1983-06-18 JP JP10962483A patent/JPS603985A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS494651A (ja) * | 1972-05-08 | 1974-01-16 | ||
| JPS5277847A (en) * | 1975-12-23 | 1977-06-30 | Mitsubishi Electric Corp | Electron beam welding device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS603985A (ja) | 1985-01-10 |
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