JPS5853187Y2 - デンシビ−ムキキ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、数値制御装置により、電子ビーム被照射物
と電子ビームを相対的に移動させて溶接や加工等を行な
う電子ビーム機器に関するものであるＯ 電子ビーム機器においては、一般にスロープコントロー
ルと称してビーム照射開始と終了の際にビーム電流をゆ
るやかに変化させて、電子ビーム被照射物にクレータ等
の傷を残さないようにする必要がある。

数値制御装置を用いて位置決めしながら溶接や加工等を
自動的に行なう装置では、従来第１図に示すような構成
によりスロープコントロールを行なっていた。

以下図を参照しながら説明を行なう。

１はビーム照射開始信号、３はパルスモータに与えるパ
ルス周波数を設定するパルス周波数設定器、４はパルス
発振器、５はゲート回路、７は、カウント終了に先立ち
、あらかじめ定められたパルス数だけ前に予告信号７０
を出すことのできる予告付プリセットカウンタ、７３は
プリセットカウンタのカウント設定器、８は傾斜角度設
定器２１により傾斜を調整される関数発生器、２７は差
動増幅器で、関数発生器８の関数出力２３をレベル調整
器９で調整した基準信号２６と、ビーム電流検出抵抗２
８で検出されるフィードバック信号１１の両者の差分を
増幅し、その出力２９をバイアス電源４３で高圧絶縁を
行なって、フィラメント６０とウェネルト６１間にバイ
アス電圧として供給してビーム電流を制御している。

４２は、加速電圧源で、商用電源の受電装置４１からの
電力を昇圧、整流して所望の直流加速電圧を得る。

４４はフィラメント６０の加熱電源回路で、フィラメン
ト６０の一方の電極は加速電圧源４２の負極端に接続さ
れている。

６９は電子ビーム室で、図示されていない真空ポンプに
て、所定の真空度に保たれている０６２はアノードで、
電子ビーム室の筐体に接続されてアース電位となってい
る。

６４は電子ビームで、被照射物６５と、試料移動テーブ
ル６６、およびテーブル駆動ネジ６７を通じて、接地点
５９でアース電位に流入し、ビーム電流検出抵抗２８を
通じて、加速電圧源４２の正極端に還流する。

６８はパルスモータで発振器４からのパルスを、ビーム
照射開始信号１で開きプリセットカウンタ７のカウント
終了信号７２で閉じるように構成されたゲート５を介し
て受けとり、テーブル駆動ネジ６７をパルスの数に比例
した角度だけ回転させて試料移動テーブル６６を移動す
る。

次に動作の順を追って説明すると、あらかじめ、試料移
動テーブル６６の移動速度となるパルス周波数は、その
設定器３により設定され、移動距離となるパルス数は、
その設定器７３により設定され、ビーム電流のレベルは
、その調整器９により設定され、ビーム電流の立上りお
よび立下りの傾斜は、その設定器２１により設定される
。

このような諸種の設定操作の終了をまってビーム照射開
始指令１が与えられると、ゲート５が開きパルスモータ
６８にパルスが与えられ、試料移動テーブル６６が移動
を開始し、プリセットカウンタ７はカウントを始め、関
数発生器８は、立上りを開始する。

したがって差動増幅器２７、バイアス電源４３、加速電
圧源４２、電子ビーム室６９で構成される閉じたループ
によりビーム電流は、関数発生器に追従して立上りを開
始し、立上りを完了すると、レベル調整器９で調整され
たビーム電流設定値を維持する。

被照射物の移動が進行し、プリセットカウンタ７がカウ
ント終了前のあらかじめ定められた所までカウントする
と予告信号７０が関数発生器８に与えられ関数発生器８
は立下りを開始し、ビーム電流もそれに追従して立下る
。

予告信号の出る所は、立下りを開始してビーム電流がゼ
ロとなるまでにテーブルが移動する距離分だけ、カウン
ト終了点から前に設定しであるのでビーム電流がゼロに
なると同時にプリセットカウント７はカウントを終了し
カウント終了信号７をゲート５に出し、ゲートを閉じて
パルスモータへのパルスの供給を止め、試料移動テーブ
ルの移動を停止□して、溶接を終了する。

このような構成の装置は、簡単であるため、コストが安
く、実用的な装置といえるが、次に示す二つの欠点を持
つため使用上わずられしさを伴っていた。

すなわち、プリセットカウンタ７に設定する距離は、ビ
ーム電流の立上りや立下りの、いわゆるスロープコント
ロール部を含めた全距離となるため、スロープコントロ
ール部を含まない本溶接区間の距離を一定にしたままス
ロープコントロール部の立上り時間や立下り時間を変え
る必要の生じたときは、プリセットカウンタ７の設定値
も変えなくてはならなかった。

逆に、試料移動テーブルの移動速度を変える必要が生じ
たときは、スロープコントロール部の立上り時間や立下
り時間も変えなくてはならなかった。

もう１つの欠点は、プリセットカウンタに設定する設定
値が前述のとおりビーム被照射物の本溶接部の寸法その
ものでないため、設定する際に計算により設定値を求め
なければならず、非常にわずられしく、そのため設定ミ
スも多かった。

この考案の目的は本溶接部の距離とプリセットカウンタ
の設定値を直接対応させて上記の欠点をなくした電子ビ
ーム機器を提供するものである。

つぎに第２図の実施例により本考案を詳細に説明する。

第２図において、加速電圧源４２、差動増幅器２７、バ
イアス電源４３、レベル調整器９は、第１図のそれと全
く同じもので、電子ビーム室６９に、ビーム６４を、６
４ａ、６４ｂのように偏向するための偏向コイル６３が
加わった点だけが、第１図のそれと異なるのみで他は同
一のものである。

３はパルス発振器４の発振周波数を設定するためのパル
ス周波数設定器、２１は、パルス発振器４からのパルス
周波数を直流電圧に変換する周波数−電圧変換器２２の
出力電圧を調整して、関数発生器８の傾斜角度を設定す
る傾斜角度設定器である。

５はゲート回路で、関数発生器８の立上り完了信号２に
よりゲートを開き、プリセットカウンタ７のカウンタ終
了信号７２でゲートを閉じるようになっている。

ゲート回路５により制御された、パルス発振器４からの
パルス６は、パルスモータ６８と同時に、プリセットカ
ウンタ７にも被カウント信号として与えられる。

７３は、プリセットカウンタの設定器である。

１０は、補数回路で、関数発生器８の関数出力２３、す
なわち第３図Ｃなる信号を受け、ｄなる信号として偏向
極性切換器７１に加える。

偏向極性切換器７１は、偏向極性切換信号発生器により
立上りの開始時に極性を反転し、立下りの開始時に極性
をリセットするような信号２４を受けとるため偏向コイ
ル６３に流れる電流は第３図すに示す如くとなる。

次に動作の順を追って説明する。

あらかじめ、試料移動テーブル６６の移動速度となるパ
ルス周波数はその設定器３により設定され、ビーム電流
のレベルは、その調整器９により設定され、ビーム電流
の立上りおよび立下りの傾斜は、その設定器２１により
設定され、以上の諸種の設定操作の終了をまって溶接開
始指令１が与えられると関数発生器８は、立上りを開始
し、偏向極性切換信号発生器１２は、偏向極性切換器７
１に極性の切換を指令する。

ここで第３図を参照すると、ａは電子ビームの照射状態
を被照射物の移動方向に断面をとったものである。

６４は設定値のビームの照射開始点のビーム軸で、６４
ａはビームの立上り開始時点のビーム軸で偏向されて試
料の溶接線に沿った移動方向に向って傾いている。

６４′は、ビーム照射が終了に近づき試料の移動が停止
した点におけるビーム軸である。

６４ｂは立下り終了点のビーム軸で試料の溶接線に沿っ
た移動方向と反対側に偏向されて傾いている。

６５はビーム被照射物で、陰影斜線の付された６９はビ
ームの照射が行なわれてビームが浸入した深さを示す。

第３図すは、偏向コイル６３に流れる電流の波形を示し
、＋は試料の移動方向と反対方向に偏向する電流であり
−は、同じ方向となる。

第３図Ｃは関数発生器８の出力信号で第３図ｄは補数回
路の出力信号波形を示す。

第８図ａの６４ｂのように照射開始指令前には溶接線に
沿った試料の移動方向と反対に偏向されていたビームは
、偏向極性の切換により６４ａのように溶接線に沿った
試料の移動方向と同じ方向に偏向された状態からビーム
電流は立上りを開始するが、立上りが進むにつれて第３
図ｄのように補数回路の出力はゼロに近づくため、第３
図ａにおけるビーム６４ａは６４に近づいてゆき立上り
完了点で６４に重なるわけである。

立上り完了信号２は、ゲート回路５を開きパルス発振器
４の出力パルスをパルスモータ６８に印加して、試料移
動テーブル６６を起動する。

同時に、立上り完了信号は、プリセットカウンタ７にも
加えられ、カウントを開始させる。

試料の移動が進み、プリセットカウンタ７が設定した値
に達すると、カウント終了信号７２がゲート回路に加え
られ、パルスモータへのパルスの供給を止め、試料移動
テーブルを停止する。

同時にカウント終了信号７２は、関数発生器８にも加え
られ、立下りを開始させる。

立下りを開始すると、ただちに、偏向極性切換信号発生
器１２は偏向極性切換器７１に対して、極性切換をリセ
ットする信号を出す。

この結果、立下りが進むにつれて、第３図ａの６４′は
６４ｂの方向に偏向されて照射が終了する。

ここで第一回のビーム照射の結果、試料の移動速度が早
すぎると判断されたとすれば、パルス周波数設定器３を
低い値に再設定することになるが、この再設定によりパ
ルス発振器４の発振周波数が変わるが、この変化分は周
波数−電圧変換器２２により検出され、傾斜角度設定器
２１で設定した値に対して、パルス周波数の変化分に比
例して傾斜角度はゆるやかになり、立上り時間は遅くな
る。

したがって立上りが完了してパルスモータ６８が起動し
、試料移動テーブルが移動を開始する点において、偏向
によりビームが第３図の６４ａから６４に移動してきた
立上り部分のビーム移動速度と、パルスモータ６８によ
り被照射物が移動し、見かけ上第３図のビーム６４が６
１方向に移動するビーム移動速度は自動的に一致し、両
者の接点である立上り完了点６４で、不規則にビームが
照射され、クレータや傷が被照射物に残ることを防止で
きる。

以上は、立上り部分について、しかもパルス周波数設定
を低く再設定した場合についてのみ述べであるが、これ
は立下り部分についても同様であり、又、パルス周波数
設定を高く再設定した場合は上述の関係が反対になるだ
けで、結果としては、偏向によりビームが移動する速度
とパルスモータにより試料が移動してゆく場合のビーム
の移動速度は自動的に一致するようになる。

よって、試料の移動速度をパルス周波数設定器３によっ
て変えても、関数発生器の傾斜をその都度オペレーター
が再調整する必要がなくなり、操作性が向上する。

加えて、上述の動作説明ですでに明らかになったとおり
、ビームの立上り部や立下り部では、パルスモータは回
転させず、正規な照射を行なう部分のみについて回転さ
せるので、プリセットカウンタに設定する値は、被照射
物の寸法そのもので良く、わずられしい計算が不要とな
り、よって設定０ミスが大幅に減少する。

上記の実施例では、立上り部分と立下り部分を一緒に設
定する方式となっているが、これは立上り部分の設定器
と立下り部分の設定器を各々独立させても、効果は変わ
らない。

又、この実施例ではパルスモータで試料移動テーブルを
動かしたが、電子銃の方を動かしても効果は同じである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスロープコントロール自動制御の電子ビ
ーム溶接機のブロック系統図、第２図は本考案の同種機
器のブロック系統図、第３図は本考案のスロープコント
ロールを説明するための波形図である。 １・・・・・・ビーム照射開始信号、４・・・・・・パ
ルス発振器、５・・・・・・ゲート回路、７・・・・・
・プリセットカウンタ、８・・・・・・関数発生器、１
０・・・・・・補数回路、１２・・・・・・偏向極性切
換信号発生器、２７・・・・・・差動増幅器、２８・・
・・・・ビーム電流検出抵抗、４１・・・・・・商用電
源、４２・・・・・・加速電圧電源、４３・・・・・・
バイアス電源、６０・・・・・・フィラメント、６１・
・・・・・ウェネルト電極、６２・・・・・・アノード
、６３・・・・・・偏向コイル、６４・・・・・・電子
ビーム、６５・・・・・・被照射物、６６・・・・・・
移動テーブル、６７・・・・・・テーブル駆動ねじ、６
８・・・・・・パルスモータ、７１・・・・・・偏向極
性切換器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 電子ビームに対し被照射物を相対的に移動させるパルス
   モータと、このパルスモータを駆動させるためのパルス
   を発生するパルス発振器と、立上り部と平坦部と立下り
   部からなる台形波信号を発生する関数発生器と、この発
   生器からの台形波信号により前記電子ビームの照射強度
   を制御する装置と、前記電子ビームを偏向する偏向装置
   と、この偏向装置に、あらかじめ前記電子ビームを溶接
   線に沿った一方向に偏向させておき、前記台形波信号の
   立上り部の傾斜に従って、前記溶接線に沿って元の無偏
   向の位置に戻し、平坦部の期間はその元の無偏向の状態
   を維持し、立下り部の傾斜に従って溶接線に沿い前と逆
   方向に偏向させる信号を与える装置と、前記平坦部の期
   間のみ前記相対的移動を行わせるための前記パルス発振
   器からの出力を前記パルスモータに与える装置とからな
   ることを特徴とする電子ビーム機器。