JPS59132552A - 補助電源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の属する技術分野 本発明は、高電位にある電気回路に給電するための補助
電源に関する。この電気回路は、例えば、高電圧で給電
される電子銃の制御回路、測定回路、または調整回路で
ある。この場合電子銃は、ヒータ電流回路によって加熱
され、かつ電子ビームを発生す−るカソードを有し、ま
たヒータ電流回路には電圧給電装置が設けられている。

この電圧給電装置は交流電流が流れる部分を有し、その
出力電流は調整可能である。

上述の目的に補助電源を使用することは公知てあろ一補
助電源は、例えば可変増幅管のアノード゛へ給電するた
め、この増幅管にビームＮＲを給電するため、増幅管の
電子回路に給電するため、あるいはビーム電流実際値検
出回路へ給電ずろために用いられる。

ドイツ連邦共和国特許第１５６５１４５号明細書から、
補助電源および基準電源を備えた複数の調整回路を有す
る電子銃は公知である。しかしこの補助゛電源の電位は
アース電位に近く、高電位の補助電源としては使用でき
ない。つまり、公知の電子銃は制御、測定および調整を
目的とした高電位の電気回路を有しておらず、従ってこ
の回路のための補助電源も必要ないのである。

また、ドイツ連邦共和国特許第２４６０４２４号゛明細
書から、高電位の調整素子および調節素子を備えた調整
装置を有する電子銃は公知である。しかしこの明細書で
は、補助電源による調整素子、調節素子への給電につい
ては何も述べられていない。つまり、その調整装置の実
施例では、補助電源は商用電源と接続され２次巻線を有
する絶縁トランスから成り、それには複数の２次巻線を
有する別のトランスが後置接続されている。複数の２次
巻線の出力側は、電圧調整器、ないし可変増幅管のヒー
タ電流路と接続されている。この付加的な絶縁ｌ・ラン
スには、■５０ｋＶないしそれ以上という大きな電位差
が生じるので、相応の絶縁を施さねばならない。−従っ
て、重く、大きく、高価なものになる、また、別の絶縁
　トランスはカソードの加熱のために必要である。その
ため、公知の装置は少くとも２つの絶縁トランスを備え
ている。ここで１絶縁トランス“とは、その特別な構造
によって少くとも１０ｋＶの電位差に耐え得るトランス
を意味する。

以上述べた理由から、高電位にある調整回路および調節
素子に対する補助電源が要望される。

と言うのも、それによって時定数の極めて短℃・調整特
性が得られるからである。

発明の、目的 本発明の目的は、高電位差に耐える絶縁トランスを省略
することによってコストを低減し、かつ少くとも１つの
補助電源を提供することである。

発明の構成と効果 本発明によればこの課題は次のようにして解決される、
即ち、冒頭に述べた補助電源をもとにして、カソードに
対するヒータ電流回路の交流電流の流れる部分に変流器
の１次巻線を配置し、変流器の少なくとも１つの２次巻
線を整流器を介して並列調整器と接続し、その出力側に
補助電圧を発生させるのである。

本発明の構成によれば５元来高電位にあるカソードのヒ
ータ電流回路を補助電圧源として使用できるので、同じ
く高電位にあ−る制御、測定および調整回路へ給電する
ための上記絶縁トラ、ンスは不必要となる。この場合に
重要なのは、ヒータ電流回路を流れろ電流が所定の範囲
内でのみ変化するということである。材料の融解や蒸発
を目的とした電子銃では、ヒータ電流は電子銃から放射
されろ電子ビームの調整のために用いられる。また溶接
用の電子銃では、カソード・ヒータ電流回路に対する電
圧給電装置の出力電流は二定値に調整されるのが通例で
ある。

この特別な場合には、高い電圧が印加されたウェーネル
ト電極を介して放射電子ビームが調整されろ。次に以上
のことについて詳しく説明する０ 並列調整器（シャント調整器と呼ばれることも多い）の
目的は、出力負荷の変化が電源ないし入力電圧に全く、
あるいはほとんど反作用を与えないようにすることであ
る。本発明では入力回路が一定電流で、駆動されるので
、カソード・ヒータ電流の変化により負荷に依存して生
ずるビーム出力の変動は、抑圧される。電圧や電流など
のビーム・・ξラメータの変化は常に、電子ビームが用
いられる作業工程の変化をもたらす。溶接用の電子銃は
−このような・ξラメータの変化に極めて敏感に反応す
る。なぜなら、溶接・？ラメータの変化が溶接継手の品
質劣化を招くこともあるからである。

電源への反作用カー極めて僅かで許容範囲内にある場合
、並列調整器を簡単にツェナーダイオードから形成する
ことができる。

いま１問題にしている補助電源は、低い範囲の電圧、例
えば１５Ｖまたは２４Ｖの電圧を供給する、この場合、
本発明の変形実施例を次のように構成すると有利である
。即ち、変流器が巻線数の極めて多い２次巻線を有し、
この２次巻線が別の整流器および並列調整器を介してウ
ェーネルト電圧調節素子と接続されるようにするのであ
る。この際、巻線数を多くするので、例えば０．５〜２
．０　ｋＶの高い補助電圧を必要に応じて供給すること
ができろ。このような高い補助電圧は無損失調整のため
に用いることができる。

無損失調整は、例えば、溶接用電子銃においてウェーネ
ルト電圧を調整する場合、従って放射電子ビームを調整
する場合に必要である。

実施例の説明 次に図面を参照しながら本発明について詳しく説明する
。

第１図は、電子ビーム溶接装置ｌをごく概略的に示して
いる。溶接装置１は真空室２を有し、その中に設けられ
た工作物支持台３には工作物生が置かれている。〒作物
牛は、電子銃５が放射する電子ビーム６に対して対向極
になる電位を有している。また、工作物牛は真空室２と
共にアースと接続され一電子ビーム６に対して相対的な
アノードとなっている。

電子銃５は、ウェーネルト電極７と、電流によって直接
加熱されろカソード８を有している。

カソード骨には、１５０ｋＶという高い負電位が加えら
れている。ウェーネルト電極はさらに高い負電位に調節
され、それによって電子ビームの出力が相応に制御され
る。

カソード８には、ヒータ電流回路９が接続され、それに
は通常の絶縁トランス１ｏを介して、前置接続されたヒ
ータ調節器１１から電力が供給されろ。ヒータ電流回路
９にはシンメトリ回路１２が設げられ、それはヒータ電
流を整流、平滑する素子を有している。このシンメトリ
回路の構造は技術水準に属しているので、ここでは詳述
しない。

シンメトリ回路１２は電子ビームの実際値を検出するた
め出力側１３を有し、実際値は測定抵抗１４から取出さ
れる。この測定値は、線路１５．１６を介して測定値検
出回路１７へ供給される。測定値検出回路１７には電圧
−周波数変換器１８が設けられている。

出力側１３は、線路コ−９を介してウェーネルトド電圧
の調節素子２０とも接続されている。調節素子２０は、
線路２１を介してウェーネルト電極７と接続されている
。また調節素子２０には周波数−電圧変換器２２が前置
接続されている。周波数−電圧変換器２２の機能につい
−ては後で詳述する。

ヒータ電流回路９には一交流の流れる部分２３が設けら
れている。それは、シンメトリ回路１２の整流器より前
の部分を指している。一般ＩＣ５試料の溶融、蒸発を目
的とした電子銃にはこのような整流器は設けられない。

従ってその場合には、ヒータ電流回路９の全体が交流電
流が流れろ部分２３となる。

交流電流が流れろ部分２３には変流器２−５の１次巻線
２４が配置されており、その２次巻線２６は整流器２７
と接続されている。溶融の目的で平滑素子をも備えてい
るこの整流器２７は、並列調整器（シャン）　（５ｈｕ
ｎｔ　）調整器）２８と接続されている。この調整器は
、最も簡単な場合にはツェナーダイオードから形成され
る。並列調整器２８の出力側２９は、電圧−周波数変換
器１８、周波数−電圧変換器２２、およびウェーネルト
電圧調節素子２０に対して並列に接続されている。この
ようにして発生した補助電圧は、上述の後置接続された
素子群に対する給電電圧となる。

電圧−周波数変換器１８は、詳しくは図示しないが、電
位の加わらない、従って非電気的な出力側を有している
。この出力側は、同時に電位から分離された伝送区間３
１の入力側を形成している。伝送区間３１は、その作用
方向も含めて矢印により示されている。このような伝送
区間は、光導波体として構成するが、あるいは光学的な
いし音響的な送信機と受信機から形成することができる
。伝送されるエネルギー媒体としては、光線（赤外線）
または超音波が挙げられる。伝送区間３１の終端には周
波数−電圧変換器３２が配置される。周波数−電圧変換
器（３２）は電気出力側３３を有し、それはビーム電流
調整器３牛と接続されている。ビーム電流調整器の入力
側３３に加えられた信号は設定値Ｗ１と比較され、それ
により形成された調整信号は電圧−周波数変換器３５へ
供給される。電圧−周波数変換器３５からは、周波数−
電圧変換器２２まで電位から分離された伝送区間３６が
延びている。この伝送区間３６も、作用方向を含め矢印
で宗されている。

変換器３２．３５とビーム電流調整器３４はアース電位
につながっている。これらに対しては通常構造の別の補
助電圧が給電されているが、この構造は簡単のために図
示しない・電圧−周波数変換器１８．３５は、入力した
電気信号（へ、圧）を非電気的な信号に変換するが、こ
の信号の周波数、振幅、変調度などが電圧値に比例して
変化する。周波数−電圧変換器３２．２２ではこれと逆
の変換が行なわれ、電圧信号が取出される。

このようにして、出力側１３ないし測定抵抗１牛で取出
されたビーム電流値は、高電圧側で処理され、さらに最
終目的、例えば測定値の表示や、ビーム電流調整器３４
を介した調整量への変換のために、高電圧側またはアー
ス電位にある伝送区間３１の終端へ選択的に送られる。

また力ノートゞ電圧も、上述のようにして取出され、表
示することができる。

図の下部に、変流器２５ａが示されている。

この変流器は変流器２５の代わりに設けるーことがてき
る、変流器２５と２５ａの違いは、１次巻線２４、と２
次巻線２６の他に第２の２次巻線３７を有し、それに整
流器３８と電圧安定化並列調整器３９が接続されている
ことである。第一　２の２次巻線３７の巻線数はかなり
多く、従ってそれは１　ｋＶの電圧を損失なく発生し、
ウェーネルト電圧調節素子２ｏに供給することができる
。このようにして、既存の高いカソード電圧に、それよ
りもｌ　’ｋＶだけ負の電圧を重畳することができる。

調節素子２０を介してこのように電圧を変化−させるこ
とによって、公知のようにビーム電流を調整できる。ま
た、上述のようにして、素子２５　、２　’７　、２８
から成り、高電位側にある補助電圧源によって、高電位
側でウェーネルト電圧を発生、調整することができる。

第２図は、以下に述べるような付加回路を有する第１図
の回路の一部を示すブロック図である。この付加回路の
１つへ、電圧−周波数変換器１δの入力側に設けられた
、並列調整器２８゛の出力と測定値Ｘ１（線路１５．１
６）に対する直流電圧源４０である。電圧源４０は、予
選択可能な直流電位を供給する。別の付加回路として＋
　１ｊｌｌｌ定値ｘ１に対する直流電圧源４１がビーム
電流調整器３４の入力側に設けられている。直流電圧源
４１は、電圧源４０と符号が反対の直流電位を供給する
。当然ながら、符号の評価は変換器間の回路素子によっ
て行なわれる。

上述の回路によって、伝送区間３１の１次側では信号の
エンファシスが、２次側ではそれに応じて信号のデエン
ファシスが行なわれる、これには次のような利点がある
。即ち、伝送区間３１の前では、電圧Ｕがそれ梃しに、
比例する周波数Ｆに変換される。従って、電圧が低い時
には相応に低い周波数が発生することになる。

高速で変化する直流電圧、例えば立上り縁や立下り縁が
急峻な信号を伝達する場合、約１ＫＨｚの周波数までは
、周波数−電圧発生器の中で逆変換した後、伝送周波数
に高いリプルが残留するという問題が生じる。従ってこ
れを防止するために、一様な、ないしはゝ平滑な“直流
電圧を伝送する必要がある。

第２図に示した付加回路によって、伝送路３１の１次側
で電圧信号に直流電圧が加えられる。

電圧信号が例えば０〜＋５■の間で変動すると、伝送さ
れる周波数領域は０〜１０　Ｑ’Ｋ　Ｈｚの間で変化す
る。この電圧信号に、１００　ＫＨｚの周波数に相応す
る＋５Ｖの直流電圧を付加すると、伝送される電圧領域
は＋５Ｖ〜＋ＩＯＶになり、従って伝送周波数は１００
〜２００　ＫＨｚとなる。

＋５Ｖの付加電流は２次側で取除かれ、そこでは所望の
一意的な電圧信号が得られる。つまり。

○〜＋５Ｖの有効信号を調整の目的で利用できろ０ 電圧−周波数変換器３５にも、ビーム電流調整器３４の
出力信号に対する直流電圧源４２が接続され−これも予
選択可能な直流電位を供給する。上述の場合と同じく、
ここでも伝送線路３Ｇで周波数め逓昇が行なわれろ。周
波数−電圧変換器２２に後置接続された調節素子２０に
は、変換器２２の出力信号に対する直流電圧源４３が接
続されている。この直流電圧源は、電圧源４２と極性の
異なる直流電位を供給する。

このようにして、伝送周波数が低い場合に生じる問題は
解消する。従って第２図に示す回路は２低い電圧を伝送
する場合に使用すると有利である０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による補助電源の実施例のブロック図、
第２図は同じく別の実施例のブロック図で゛ある・ １　電子ビーム溶接装置、２・・・真空室、３・・・工
作物支持台、牛・工作物、５・・・電子銃、６．。 電子ビーム、７゛°ウェーネルト電極、８・・・カソー
ド、９・　ヒータ電流回路、１０・絶縁トランス、１１
・・加熱調整器、１２・・シンメ）　ＩＪ回路、１７・
・測定値検出回路、１８．３５・・電圧−周波数変換器
、２０・・・ウェーネルト電圧調節素子、２２．３２・
・周波数−電圧変換器、２４・　１次巻線、２５．２５
ａ・・変流器、２６．３７・・２次巻線、２７．３８・
整流器、２８．３９・・・並列調整器、３１．３６　・
伝送区間、３４・ビーム電流調整器、午○〜４３・・・
直流電源。 図面の浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、　２ 手続補正書（方式） 昭和５９年２　月　１３日 ４１−許庁長官殿 １８　　事件の表示　昭和５８年特許願第１９７７１４
号２、発明の名称 補助電源 ３　補正をする名 事件との関係　ｑ寺許出１顧人 名　称　　ライボルドーへレーウス・ゲゼル／ヤフト・
ミツト・ベシュンンクテル・ハフンング ４復代理人 昭和１５８年１　月　３１日　　　（発送日）６　補正
の対象 但し図面の浄書（内容に変更なし）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、高電位にある電気回路に給電するための補助電源で
   あって、前記電気回路が高電圧で給電される電子銃のた
   めに使用され、該電子銃がヒータ電流回路により加熱さ
   れる電子ビームを発生するためのカソードを有し、また
   ヒータ電流回路には電圧給電装置が設けられ、該電圧給
   電装置が交流電流が流れる部分を有し、またその出力電
   流が調整可能である、補助電源において、カソード（８
   ）のヒータ電流回路（９）の交流電流が流れる部分（２
   ３）に変流器（２，５，２５ａ）の１次巻線（２４）が
   配置され、−該変流器の少なくとも１つの２次巻線（２
   ６）が整流器（２７）を介して並列調整器（２８）と接
   続され、該並列調整器の出力側（２９）に補助電圧が現
   われるようにしたことを特徴とする補助電源。