JPS5916874B2 - 高エネルギ密度ビ−ム溶接装置 - Google Patents
高エネルギ密度ビ−ム溶接装置Info
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- JPS5916874B2 JPS5916874B2 JP5662380A JP5662380A JPS5916874B2 JP S5916874 B2 JPS5916874 B2 JP S5916874B2 JP 5662380 A JP5662380 A JP 5662380A JP 5662380 A JP5662380 A JP 5662380A JP S5916874 B2 JPS5916874 B2 JP S5916874B2
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- Japan
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- electron beam
- penetration
- welding
- detection signal
- signal
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- 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、レーブビームなどの高エネル
ギ密度のビームを用いた溶接装置に関するものである。
ギ密度のビームを用いた溶接装置に関するものである。
以下、電子ビーム溶接装置を例に説明する。従来この種
の装置として第１図に示すものがあつた。
の装置として第１図に示すものがあつた。
図において、１は電子ビーム発生装置、２は電子ビーム
加速電源、３は被溶接物、４は電子ビーム発生装置１か
ら被溶接物３に放射される溶接電子ビーム、５は溶接電
子ビーム４が貫通する被溶接物３の裏面の位置（以下裏
面の貫通位置という）、６は被溶接物３を貫通した貫通
電子ビーム、１は貫通電子ビーム６の電流値を検出する
０５レクター、８はコレクターの負荷抵抗、９は貫通電
子ビーム６の検出信号、１０は複数個の検出信号９を積
分する積分回路、１１は積分された積分検出信号、１２
は積分検出信号１１の測定装置、１３は基準電圧、１４
は積分検出信号１１と基準ｒｏ電圧１３を比較する回路
、１５は電子ビーム発生装置１の動作を停止する安全装
置、１６は安全装置１５より電子ビーム発生装置に加え
られる停止信号である。次に動作について説明する。
加速電源、３は被溶接物、４は電子ビーム発生装置１か
ら被溶接物３に放射される溶接電子ビーム、５は溶接電
子ビーム４が貫通する被溶接物３の裏面の位置（以下裏
面の貫通位置という）、６は被溶接物３を貫通した貫通
電子ビーム、１は貫通電子ビーム６の電流値を検出する
０５レクター、８はコレクターの負荷抵抗、９は貫通電
子ビーム６の検出信号、１０は複数個の検出信号９を積
分する積分回路、１１は積分された積分検出信号、１２
は積分検出信号１１の測定装置、１３は基準電圧、１４
は積分検出信号１１と基準ｒｏ電圧１３を比較する回路
、１５は電子ビーム発生装置１の動作を停止する安全装
置、１６は安全装置１５より電子ビーム発生装置に加え
られる停止信号である。次に動作について説明する。
溶接電子ビーム４ｊ５の出力を増加していくと電子ビー
ム溶込み深さが増し、やがてビームは被溶接物３をスパ
イク状に貫通し始め、次いで連続的に貫通する。溶接電
子ビーム４の内、被溶接物３を貫通した貫通電子ビーム
６はコレクターＴで検出され、負荷抵抗８にｊ０貫通電
子ビーム６の電流が流れ、検出信号９が得られる。電子
ビームはスパイク状に貫通するため、信号はパルス状で
あるので、雑音と分離するため複数個の微小な検出信号
９を積分回路１０で積分して検出信号レベルを上げる必
要がある。次いで５ 積分検出信号１１を基準上限値１
３と比較して、安全装置１５により電子ビーム発生装置
１の動作を停止させる。また、積分検出信号１１を測定
装置１２で観測して、電子ビーム発生装置１の動作の停
止の原因が貫通現象であることを確認する。ｊ０次いで
、溶接電子ビーム４の電流値を手動により減らして再び
溶接を行う。従来の電子ビーム貫通測定装置を組み込ん
だ電子ビーム溶接装置は以上のように構成されているの
で、貫通前に貫通を予知することはできず、検５ 出感
度が低いため比較的多量の電子ビームが貫通し被溶接物
の裏面に突出した溶融部が生じた場合しか雑音と区別し
て検出できない。
ム溶込み深さが増し、やがてビームは被溶接物３をスパ
イク状に貫通し始め、次いで連続的に貫通する。溶接電
子ビーム４の内、被溶接物３を貫通した貫通電子ビーム
６はコレクターＴで検出され、負荷抵抗８にｊ０貫通電
子ビーム６の電流が流れ、検出信号９が得られる。電子
ビームはスパイク状に貫通するため、信号はパルス状で
あるので、雑音と分離するため複数個の微小な検出信号
９を積分回路１０で積分して検出信号レベルを上げる必
要がある。次いで５ 積分検出信号１１を基準上限値１
３と比較して、安全装置１５により電子ビーム発生装置
１の動作を停止させる。また、積分検出信号１１を測定
装置１２で観測して、電子ビーム発生装置１の動作の停
止の原因が貫通現象であることを確認する。ｊ０次いで
、溶接電子ビーム４の電流値を手動により減らして再び
溶接を行う。従来の電子ビーム貫通測定装置を組み込ん
だ電子ビーム溶接装置は以上のように構成されているの
で、貫通前に貫通を予知することはできず、検５ 出感
度が低いため比較的多量の電子ビームが貫通し被溶接物
の裏面に突出した溶融部が生じた場合しか雑音と区別し
て検出できない。
このため、滑めらかな裏面が必要な場合、溶接後に突出
した溶融部を削り取る工程が不可欠となる。また、検出
回路が被溶接物の近くで電気的に電子ビーム溶接装置本
体に接続されているため、パルス状の大きな雑音による
誤動作が多いなどの欠点があり、さらに、貫通による突
出部は微細であるため、溶接終了後に検出する装置は複
雑、高価となり、量産ラインには全く適さない。この発
明は上記のような従来のものの欠点を除去するためにな
されたもので、溶融発熱による発光現象を検出すること
により、電子ビームの貫通を予知し、また、微細な貫通
を検出できる装置を提供することを目的としている。
した溶融部を削り取る工程が不可欠となる。また、検出
回路が被溶接物の近くで電気的に電子ビーム溶接装置本
体に接続されているため、パルス状の大きな雑音による
誤動作が多いなどの欠点があり、さらに、貫通による突
出部は微細であるため、溶接終了後に検出する装置は複
雑、高価となり、量産ラインには全く適さない。この発
明は上記のような従来のものの欠点を除去するためにな
されたもので、溶融発熱による発光現象を検出すること
により、電子ビームの貫通を予知し、また、微細な貫通
を検出できる装置を提供することを目的としている。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第２図において、１７は裏面の貫通位置５から放射され
る光、１８は光１７を検出する光検出素子、１９は光信
号を電気信号に変換する光電変換装置である。次に動作
について説明する。
る光、１８は光１７を検出する光検出素子、１９は光信
号を電気信号に変換する光電変換装置である。次に動作
について説明する。
溶接電子ビーム４の出力を増加していくと電子ビーム溶
込み深さが増し、やがてビームは被溶接物３をスパイク
状に貫通し始め、次いで連続的に貫通する。このとき貫
通直前から裏面の貫通位置５が赤熱されて光１７が放射
され、また、貫通すると裏面の貫通位置５が白熱されて
光１７が放射される。これらの光１７は光検出素子１８
で検出され、光電変換されて検出信号９が得られる。第
３図は貫通現象を分類したものである。
込み深さが増し、やがてビームは被溶接物３をスパイク
状に貫通し始め、次いで連続的に貫通する。このとき貫
通直前から裏面の貫通位置５が赤熱されて光１７が放射
され、また、貫通すると裏面の貫通位置５が白熱されて
光１７が放射される。これらの光１７は光検出素子１８
で検出され、光電変換されて検出信号９が得られる。第
３図は貫通現象を分類したものである。
図において、２０は被溶接物３の溶融部分、２１は溶融
部分２０が白熱し飛散するスパツタ、２２は固化した溶
融部分２１，２３は凹型貫通ビード、２４は凸型貫通ビ
ードである。同図Ａはビームの溶込みが貫通直前の場合
で、裏面は赤熱し、緩かな波形の検出信号９０が得られ
る。同図Ｂは極微細な貫通孔がスパイク状に生じた場合
で、緩かな波形の検出信号にパルス状の検出信号９１が
重畳し、溶接後は凹型貫通ビード２３が得られる。同図
Ｃは貫通孔が大きくなり顕著なスパツタ２１の飛散を伴
なう場合で、パルス状の検出信号９１の後にスパツタ２
１から放射される光に対応した検出信号が重量し、尾を
引いた波形となる。同図Ｄは貫通がより大きくなり溶接
後に凸型貫通ビード２４が得られる場合で、検出信号の
強度が非常に大きくなる。同図Ｅは貫通孔が連なつた場
合で、検出信号９の波形は連続的となる。この実施例で
は、第３図Ｂ，Ｃの凹型貫通ビードに対応した信号レベ
ルが検出され、測定装置１２で観測された場合は溶接作
業を継続しつつ溶接電子ビーム４の出力を手動により減
らして不良被溶接物の発生を防止する。
部分２０が白熱し飛散するスパツタ、２２は固化した溶
融部分２１，２３は凹型貫通ビード、２４は凸型貫通ビ
ードである。同図Ａはビームの溶込みが貫通直前の場合
で、裏面は赤熱し、緩かな波形の検出信号９０が得られ
る。同図Ｂは極微細な貫通孔がスパイク状に生じた場合
で、緩かな波形の検出信号にパルス状の検出信号９１が
重畳し、溶接後は凹型貫通ビード２３が得られる。同図
Ｃは貫通孔が大きくなり顕著なスパツタ２１の飛散を伴
なう場合で、パルス状の検出信号９１の後にスパツタ２
１から放射される光に対応した検出信号が重量し、尾を
引いた波形となる。同図Ｄは貫通がより大きくなり溶接
後に凸型貫通ビード２４が得られる場合で、検出信号の
強度が非常に大きくなる。同図Ｅは貫通孔が連なつた場
合で、検出信号９の波形は連続的となる。この実施例で
は、第３図Ｂ，Ｃの凹型貫通ビードに対応した信号レベ
ルが検出され、測定装置１２で観測された場合は溶接作
業を継続しつつ溶接電子ビーム４の出力を手動により減
らして不良被溶接物の発生を防止する。
また第３図Ｄ，Ｅの凸型貫通ビードに対応した信号レベ
ルが検出された場合は、比較回路１４と安全装置１５に
より電子ビーム発生装置１の動作を停止させる。このよ
うに、この発明の装置では電子ビームの貫通現象を詳細
に検出することができる。
ルが検出された場合は、比較回路１４と安全装置１５に
より電子ビーム発生装置１の動作を停止させる。このよ
うに、この発明の装置では電子ビームの貫通現象を詳細
に検出することができる。
一例として、指向性を有する光トランジスタを裏面の貫
通位置５から３０Ｔｍ離して配置すると、同一の貫通現
象に対し、大きい貫通現象２８と２９しか検出できない
従来のような貫通電子ビームをコレクターで検出する場
合の約１０倍の信号量が得られる。また、光検出素子１
８を貫通電子ビーム６の通過部分から離れた場所に配置
できるので、大きい貫通が生ピても光検出素子１８は破
壊されることがなく、また電子ビーム発生装置と検出回
路が電気的に完全に分離しているため、雑音による誤動
作がない。なお、上記実施例では検出信号９を入力とす
る安全装置１５を設けたもの示したが、第４図に示すよ
うに制御装置を設けてもよい。
通位置５から３０Ｔｍ離して配置すると、同一の貫通現
象に対し、大きい貫通現象２８と２９しか検出できない
従来のような貫通電子ビームをコレクターで検出する場
合の約１０倍の信号量が得られる。また、光検出素子１
８を貫通電子ビーム６の通過部分から離れた場所に配置
できるので、大きい貫通が生ピても光検出素子１８は破
壊されることがなく、また電子ビーム発生装置と検出回
路が電気的に完全に分離しているため、雑音による誤動
作がない。なお、上記実施例では検出信号９を入力とす
る安全装置１５を設けたもの示したが、第４図に示すよ
うに制御装置を設けてもよい。
図において、３３は検出信号９により貫通現象を識別す
るための識別基準信号と比較回路を内蔵した装置（以下
貫通現象識別装置という）、３４は貫通現象識別装置３
３より得られる貫通現象識別信号、３５は貫通現象識別
信号により溶接電子ビーム４を制御する制御装置、３７
は被溶接物の駆動装置、３６ａは制御装置３５より電子
ビーム発生装置１に加えられる制御信号、３６ｂは被溶
接物駆動装置３７に加えられる送り速度制御信号である
。光検出素子１８は高感度かつ高時間分解能を有するの
で、検出信号９の波形により貫通現象を細かく識別でき
る。従つて、検出信号９の波形を貫通現象識別装置３３
により信号レベルと時間幅で識別し、貫通現象の識別信
号３４を得る。識別信号３４より得られる貫通現象の予
知と、貫通ビードの状態と、飛散したスパツタの量の情
報に応じて、制御装置３５がビーム出力制御信号３６ａ
を出し、溶接電子ビーム４の出力を制御するか、または
送り速度制御信号３６ｂを出し、被溶接物の送り速度を
制御して、検出信号が第３図Ａのようになる様にする。
また、貫通現象識別信号３４により後加の必要性と方法
の情報も得られる。なお、上記実施例では電子ビーム溶
接装置について説明したが、レーザービームやプラズマ
ビーム等の穿孔現象を利用して溶接する装置であつても
よく、上記実施例と同様の効果を奏する。
るための識別基準信号と比較回路を内蔵した装置（以下
貫通現象識別装置という）、３４は貫通現象識別装置３
３より得られる貫通現象識別信号、３５は貫通現象識別
信号により溶接電子ビーム４を制御する制御装置、３７
は被溶接物の駆動装置、３６ａは制御装置３５より電子
ビーム発生装置１に加えられる制御信号、３６ｂは被溶
接物駆動装置３７に加えられる送り速度制御信号である
。光検出素子１８は高感度かつ高時間分解能を有するの
で、検出信号９の波形により貫通現象を細かく識別でき
る。従つて、検出信号９の波形を貫通現象識別装置３３
により信号レベルと時間幅で識別し、貫通現象の識別信
号３４を得る。識別信号３４より得られる貫通現象の予
知と、貫通ビードの状態と、飛散したスパツタの量の情
報に応じて、制御装置３５がビーム出力制御信号３６ａ
を出し、溶接電子ビーム４の出力を制御するか、または
送り速度制御信号３６ｂを出し、被溶接物の送り速度を
制御して、検出信号が第３図Ａのようになる様にする。
また、貫通現象識別信号３４により後加の必要性と方法
の情報も得られる。なお、上記実施例では電子ビーム溶
接装置について説明したが、レーザービームやプラズマ
ビーム等の穿孔現象を利用して溶接する装置であつても
よく、上記実施例と同様の効果を奏する。
以上のように、この発明によれば電子ビーム貫通現象の
検出装置を、裏面の貫通位置の発熱に伴なう放射光を検
出する構成にしたので、検出感度が増大し、貫通現象を
予知することが可能で、また検出波形により貫通現象を
識別することができ、貫通ビームによる検出素子の破壊
がなく、さらにコレクターの配置が物理的に不可能な狭
い場所または障害物がある場所の裏面の貫通位置も貫通
現象が遠隔測定できる効果がある。
検出装置を、裏面の貫通位置の発熱に伴なう放射光を検
出する構成にしたので、検出感度が増大し、貫通現象を
予知することが可能で、また検出波形により貫通現象を
識別することができ、貫通ビームによる検出素子の破壊
がなく、さらにコレクターの配置が物理的に不可能な狭
い場所または障害物がある場所の裏面の貫通位置も貫通
現象が遠隔測定できる効果がある。
第１図は従来の電子ビームの貫通現象測定装置を有する
電子ビーム溶接装置の構成を示す図、第２図はこの発明
の一実施例の構成図、第３図は検出信号の波形と、電子
ビームの貫通状態を示す概“念図と・溶接後のビード断
面との関係を示す図、第４図はこの発明の他の実施例の
構成を示す図である。 図において１は電子ビーム発生装置、２は電子ビーム加
速電源、３は被溶接物、４は溶接電子ビーム、５は裏面
の貫通位置、６は貫通電子ビーム、９は検出信号、１２
は測定装置、１３は基準電圧、１４は比較回路、１５は
安全装置、１６は停止信号、１７は光、１８は光検出素
子、１９は光電変換装置、３３は貫通現象識別装置、３
４は貫通現象識別信号、３５は制御装置、３６ａはビー
ム出力制御信号、３６ｂは送り速度制御信号、３７は被
溶接物駆動装置である。
電子ビーム溶接装置の構成を示す図、第２図はこの発明
の一実施例の構成図、第３図は検出信号の波形と、電子
ビームの貫通状態を示す概“念図と・溶接後のビード断
面との関係を示す図、第４図はこの発明の他の実施例の
構成を示す図である。 図において１は電子ビーム発生装置、２は電子ビーム加
速電源、３は被溶接物、４は溶接電子ビーム、５は裏面
の貫通位置、６は貫通電子ビーム、９は検出信号、１２
は測定装置、１３は基準電圧、１４は比較回路、１５は
安全装置、１６は停止信号、１７は光、１８は光検出素
子、１９は光電変換装置、３３は貫通現象識別装置、３
４は貫通現象識別信号、３５は制御装置、３６ａはビー
ム出力制御信号、３６ｂは送り速度制御信号、３７は被
溶接物駆動装置である。
Claims (1)
- １ 被溶接物に高エネルギ密度のビームを照射して溶接
するものにおいて、上記被溶接物に入射されるビームの
位置の裏面の位置の近傍に配置された光検知器と、この
光検知器の検出信号の波形から当該ビームの貫通状態を
弁別する手段を備え、この弁別信号に応じて上記ビーム
のエネルギー量を規制するようにしたことを特徴とする
高エネルギー密度ビーム溶接装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5662380A JPS5916874B2 (ja) | 1980-04-25 | 1980-04-25 | 高エネルギ密度ビ−ム溶接装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5662380A JPS5916874B2 (ja) | 1980-04-25 | 1980-04-25 | 高エネルギ密度ビ−ム溶接装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56151185A JPS56151185A (en) | 1981-11-24 |
| JPS5916874B2 true JPS5916874B2 (ja) | 1984-04-18 |
Family
ID=13032408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5662380A Expired JPS5916874B2 (ja) | 1980-04-25 | 1980-04-25 | 高エネルギ密度ビ−ム溶接装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5916874B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4574176A (en) * | 1983-11-28 | 1986-03-04 | Sws Incorporated | Method and apparatus for pulsed high energy density welding |
| JPH0671489U (ja) * | 1992-10-20 | 1994-10-07 | 欣二 加集 | たばこの透明フィルムの部分開封包装。 |
| EP3479933A1 (en) * | 2009-09-17 | 2019-05-08 | Sciaky Inc. | Electron beam layer manufacturing apparatus |
| EP2498935B1 (en) | 2009-11-13 | 2015-04-15 | Sciaky Inc. | Process for layer manufacturing a three-dimensional work piece using scanning electron monitored with closed loop control |
-
1980
- 1980-04-25 JP JP5662380A patent/JPS5916874B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56151185A (en) | 1981-11-24 |
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