JPS61165283A - 電子ビ−ム穴あけ加工法 - Google Patents

電子ビ−ム穴あけ加工法

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JPS61165283A
JPS61165283A JP499785A JP499785A JPS61165283A JP S61165283 A JPS61165283 A JP S61165283A JP 499785 A JP499785 A JP 499785A JP 499785 A JP499785 A JP 499785A JP S61165283 A JPS61165283 A JP S61165283A
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JP
Japan
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electron beam
current
electron
workpiece
work
Prior art date
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Pending
Application number
JP499785A
Other languages
English (en)
Inventor
Masatake Hiramoto
平本 誠剛
Masaharu Moriyasu
雅治 森安
Yoshio Yamane
山根 義雄
Masahiko Sakamoto
雅彦 阪本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPS61165283A publication Critical patent/JPS61165283A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K15/00Electron-beam welding or cutting
    • B23K15/02Control circuits therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K15/00Electron-beam welding or cutting
    • B23K15/08Removing material, e.g. by cutting, by hole drilling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明はパルス化した電子ビームを被加工物に照射し
、被加工物を穴あけ加工する電子ビーム穴あけ加工法に
関するものである。
〔従来の技術〕
電子ビームで穴あけ加工をする場合、第5図に示すよう
に電子ビーム(FB)の焦点位置を被加工物(WK)の
表面に精度よく合わせることが必要となる。したがって
、第6図及び第7図に示すように電子ビーム(EB)の
焦点位置が被加工物(WK)の表面に合致していない場
合には、被加工物(WK)の表面において電子ビーム(
EB)のエネルギ密度が小さくなるため、電子ビーム(
EB)照射による被加工物(WK)の蒸発がおこわにく
くなシ、加工穴が貫通しないばかシでなく、穴の周囲に
溶融物(MM)がたい積し、加工品質が悪くなる。
そのため、加工品質を向上させるために、電子ビーム(
EB)の焦点位置の調整が必要となる。
ところが、従来の電子ビーム穴あけ加工法は電子ビーム
の焦点位置の調整を目視で行ったシ、あるいは集束レン
ズと被加工物との距離、即ちワークディスタンスをあら
かじめ決めておいて、集束レンズ電流を計算して電子ビ
ームの焦点位置の調゛整を行ったりしていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の電子ビーム穴あけ加工法は上記のような方法によ
っているので、精度が悪く、シかも加工中にワークディ
スタンスが変動して加工品質を悪くする問題点を有して
いた。
この発明は上記のような従来の問題点を解決して、高品
質の穴あけ加工を可能にする電子ビーム穴あけ加工法を
提供することを目的とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る電子ビーム穴あけ加工法は微小電子ビー
ムを被加工物に照射したときに発生する放射線を検出し
て、電子ビームの焦点を被加工物上に位置せしめた後、
パルス化した電子ビームで被加工物を穴あけ加工するも
のである。
〔作用〕
この発明においては予め被加工物上に電子ビームの焦点
を位置合わせした後加工するようにしたので、高品質の
穴あけ加工が可能になる。
〔実施例〕
以下この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図には、電子ビーム加工機の焦点位置調整方法を実
施する焦点位置調整装置の一構成例が示されている。ま
た、第2図には、この調整装置の一部と、電子ビーム照
射時の状態が示されている。
これら第1図及び第2図において、電子ビーム(EB)
は、電子銃へ1から被加工物(WK)に向かって照射さ
れるようになっている。この電子ビーム(EB)の通路
には、集束レンズσの及び電子コレクタ(14)が適宜
位置に配置されている。集束レンズ(12は電子ビーム
(EB)を集束させるためのもので、通電電流を変化さ
せることによυ電子ビーム(EB)の集束の程度が変化
するようになっている。本実施例では、例えば第6図に
示す経時変化をもって集束レンズa21の電流が変化せ
しめられ、この変化の幅は、被加工物(WK)が加工を
行うチャンバ(図示せず)内のいずれに載置されても電
子ビーム(FB )の焦点が被加工物上に位置するよう
に設定される。また、焦点位置調整を行う場合には、電
子ビームの電流値が加工時よりも小さく設定さく4) れる。
電子コレクタ04)は、電子線を検出するためのもので
あシ、また被加工物(WK)に対する電子ビーム(FB
)の照射位置近傍には、放射線であるX線を検出するX
線センサ(16)が配置されている。なお、電子コレク
タ(14)及びX線センサ(1B)は、必要に応じて少
なくとも一方を設けるようにすればよい。これら電子コ
レクタ0荀及びX線センサαeの作用を第2図に基づい
て説明する。第2図において、電子コレクタα→と、被
加工物(WK)との間には、コレクタ電源α槌が接続さ
れている。このコレクタ電源α槌は、電子コレクタ04
)に被加工物(WK)に対して正又は負の電位をも与え
るものである。被加工物(WK)に電子ビーム(EB)
が照射されると、放射線である放射電子線(RB)及び
X線(RX)が生ずる。放射電子線(RB)には、反射
電子、二次電子及び熱電子が含まれており、これらの電
子の有するエネルギーには次のような関係がある。
反射電子のエネルギー〉二次電子のエネルギー反射電子
のエネルギー〉熱電子のエネルギー従って、電子コレク
タα(イ)にコレクタ電源(18)によって負の電位を
与えた場合には、放射電子線(RB)に含まれる電子の
うち反射電子のみが電子コレクタ04)に到達し、逆に
正の電位を与えた場合には、反射電子の他に二次電子及
び熱電子も電子コレクタ(I4)に到達する。また、X
線(RX)は、X線センサ(16)に到達する。これら
の放射電子線(RB)及びX線(RX)の到達による電
気信号が電子コレクタαa又はX線センサ(16)から
出力される。これらの信号は、電子ビーム(EB )の
焦点位置の移動に伴って変化する。
電子コレクタ(14)は、波形格納装置−に接続されて
おシ、X線センサαeは、アンプ勾を介して波形格納装
置(イ)に接続されている。この波形格納装置(瀉は、
入力される信号の波形を一時的に格納蓄積する機能を有
する。方お、アンプ(イ)は、X線センサ傾の感度が小
さく、出力信号が小さいので、これを増幅するために接
続されている。
次に、波形格納装置−は、計算処理装置(ハ)に接続さ
れている。この計算処理装置(ハ)は、波形格納装置(
割に格納された信号波形を解析し、後述する補正データ
を利用して所定の制御信号を出力する。
計算処理装置(ハ)は、制御装置(ハ)に接続され、更
に制御装置(ハ)は、電子銃00及び集束レンズa2に
接続されている。この制御装置(ハ)によシ計算処理装
置(ハ)から出力される制御信号に基づいて電子銃αO
及び集束レンズ(lzの動作が制御される。
次に、上記構成からなる装置の動作について説明する。
まず、放射電子線(RB)によって焦点位置調整を行う
場合について説明する。この場合には、電子コレクタ0
4)が検知手段として使用される。まず、実際の加工時
よシも小電流の電子ビーム(gB)が被加工物(WK)
に対して照射される。次に、集束レンズ(12の電流が
第3図に示すように変化させられる。
また、集束レンズ鰺の電流を図に示すように変化させた
場合の放射電子線(RB)の強度すなわち電子コレクタ
04)の出力の変化が示されている。図中(A)は、電
子コレクタ(14)に被加工物(WK)に対して正の電
位を与えた場合が示されておL(B)は、電子コレクタ
α荀に被加工物(WK)に対して負の電位を与えた場合
が示されている。
すでに述べたように、電子コレクタα(イ)に正の電位
を与えた場合には、反射電子、二次電子、熱電子が放射
電子線(RB)として電子コレクタ0(イ)に到達する
。この場合、電子ビーム(KB)が被加工物(WK)の
表面で集束すると被加工物(WK)の温度が一ヒ昇し、
熱電子が増加することとなる。
したがって、(4)に示すような極太値が生ずる。
この極大値を示す時刻に同図に示す線図に基づいて集束
レンズa21に通電されている電流値が焦点位置に対応
するものとなる 電子コレクタαaに負の電位を与えた場合には、反射電
子が放射電子線(RB)として電子コレクタα荀に到達
する。この場合、被加工物(WK)の表面における電子
ビーム(EB)のスポット径は、焦点のずれた拡大した
状態から時間とともに絞られ、焦点が合ったときに最小
となシ、更に時間が経つと再び焦点のずれた拡大した状
態と々る。焦点が合ったときにビーム密度が増加し、微
小な被加工物(WK)の溶融及び蒸発が生じる。このた
め、電子ビーム(FB)が被加工物(WK)の表面から
内部に落ち込むようになり、(B)に示す如く極小値が
生ずる。この極小値を示す時刻に同図に示す線図に基づ
いて集束レンズC1,21に通電されている電流が焦点
位置に対応するものである。
次に、第3図(A)又は(B)に示す電子コレクタ(1
4)の出力信号の波形は、波形格納装置(20)に一度
格納される。とれらのデータは計算処理装置(ハ)にお
くられ計算処理された後、制御装置(ハ)を介して、集
束レンズtJ’lr’を駆動することとなる。
次に、第4図は穴あけ加工のタイムチャートを示してい
る。第4図において、まず被加工物(WK)に電子ビー
ム(EB)を照射しても、穴あきや溶融が生じない程度
に電子ビーム(FB)をぼかす必要があるため、集束レ
ンズ電流はあらかじめIc、に設定されている。
次に、集束レンズ電流は時間t1の間にIolからIC
2まで連続的に変化する。これと同期してビーム電流を
より1に設定する。このIbtは被加工物(WK)が溶
融や蒸発をしない程度の極微小電流である。しかし、電
子ビーム(EB)が焦点を結ぶようになると、微小電流
といえどもごくわずか被加工物(WK)の表面を溶融さ
せるようになる。この時の集束レンズ電流Icfを記憶
しておく。
時間t3経過後、あらかじめ決められた穴あけ加工条件
によシビーム電流壌で周期T(周波数1/’r ’)の
パルス電流が印加され、ノ(ルス化した電子ビーム(B
B)で被加工物(WK)が穴あけ加工されるようになる
〔発明の効果〕
以上のように、この発明は穴あけ加工時よシも小電流の
電子ビームを被加工物に照射したときに発生する放射線
を検出して、電子ビームの焦点を被加工物上に位置せし
めた後、パルス化した電子ビームで被加工物を穴あけ加
工するので、高品質の穴あけ加工を可能にする効果を有
している。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第4図はこの発明の実施例を示しておリ、第1
図は焦点位置調整装置の一構成例を示す回路ブロック図
、第2図は液加□工物表面における電子線及びX線の生
成状態を示す説明図、第3図は焦点調整時の集束レンズ
の電流変化と放射線電子線強度の変化とを示す線図、第
4図は穴あけ加工のタイムチャートを示す説明図である
。第5図(A) (B)第6図(4)(B)及び第7図
(に(B)は電子ビーム焦点位置と加工穴の形状とを示
す説明図である。 図において、EBは電子ビーム、RBは放射電子線、R
XはX線、WKは被加物である。 なお図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 弁理士  木 村 三 朗 1図 も K 第3図 姉燗 第4図 第5図   第6B (A)      (A) (B)      (B) W^ 1 第7図 (A) K

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)微小電子ビームを被加工物に照射したときに発生
    する放射線を検出して、電子ビームの焦点を被加工物上
    に位置せしめた後、パルス化した電子ビームで被加工物
    を穴あけ加工することを特徴とする電子ビーム穴あけ加
    工法。
  2. (2)放射線は二次電子、反射電子及び熱電子のうちの
    少なくとも1つであることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の電子ビーム穴あけ加工法。
  3. (3)放射線はX線であることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の電子ビーム穴あけ加工法。
JP499785A 1985-01-17 1985-01-17 電子ビ−ム穴あけ加工法 Pending JPS61165283A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008110740A (ja) * 2006-10-03 2008-05-15 Taiyo Seiki Kogyo Kk 自転車のハンドルロック装置
GB2509069A (en) * 2012-12-19 2014-06-25 Aquasium Technology Ltd A Method of Positioning an Electron Beam

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