JPS6137386A - Electron-beam drilling method and device - Google Patents

Electron-beam drilling method and device

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JPS6137386A
JPS6137386A JP16017084A JP16017084A JPS6137386A JP S6137386 A JPS6137386 A JP S6137386A JP 16017084 A JP16017084 A JP 16017084A JP 16017084 A JP16017084 A JP 16017084A JP S6137386 A JPS6137386 A JP S6137386A
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electron beam
shield
electron gun
electron
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カーテイス・ギルモア・ハワード
チエスター・エドウイン・ヤウオースキー
レスター・ウオーレン・ジヨーダン
フランク・ルイス・ザンピノ
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は電子ビームエネルギを使用して穿孔する方法及
び装置に係る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and apparatus for drilling holes using electron beam energy.

従来の技術 過去20年間に於て金属加工に際し電子ビームエネルギ
を利用した機械を商業的に使用することが広く普及した
。高電圧により電子が高エネルギの状態にて真空室内に
配置された加工片へ向けて飛ばされ、これにより加工片
が溶融される。電子ビームエネルギの最も有用な用途の
一つは加工片に孔を形成することである。磁場により正
確に焦点調整される電子の流れは、溶融及び蒸発によっ
て比較的小さい孔を迅速に形成することができる。
BACKGROUND OF THE INVENTION Over the past twenty years, the commercial use of machines that utilize electron beam energy in metal processing has become widespread. The high voltage causes high-energy electrons to be directed toward the workpiece placed within the vacuum chamber, thereby melting the workpiece. One of the most useful uses of electron beam energy is to form holes in a workpiece. A stream of electrons that is precisely focused by a magnetic field can rapidly form relatively small holes by melting and evaporation.

72 X 106watt/a?の如くエネルギ密度が
高いので、加工片に数秒間以内に孔が形成される限り、
加工片はほとんど加熱されることはない。
72 x 106 watt/a? Since the energy density is high, as long as a hole is formed in the work piece within a few seconds,
The work piece is hardly heated.

工業的用途に適合するよう、電子ビーム装置の製造業者
等は電子ビーム装置の耐久性を向上させなければならな
かった。耐久性を向上させるためには、電子ビーム装置
の電子発生フィラメントは長寿命のものでなければなら
ず、電子ビームのエネルギ量及び密度は一定でなければ
ならない。かかる目標を達成することは容易ではない。
To meet industrial applications, manufacturers of electron beam devices have had to improve the durability of their electron beam devices. To improve durability, the electron generating filament of the electron beam device must have a long life, and the energy content and density of the electron beam must be constant. Achieving such a goal is not easy.

穿孔が行われる室内の環境は溶融金属の液滴が飛交い、
金属蒸気が濃縮化される状態にある。加工片より吹飛ば
される金属は、電子の流れを形成しそれを加工片へ向け
て案内する電子銃のm1jc要素へ向けて飛翔する。従
って電子銃の構成要素を保護する種々の保護装置が従来
より開発されている。
The indoor environment where drilling takes place is filled with molten metal droplets flying around.
The metal vapor is in a state of condensation. The metal blown off the workpiece flies toward the m1jc element of the electron gun, which forms a stream of electrons and guides them toward the workpiece. Accordingly, various protection devices have been developed to protect the components of electron guns.

一般に、これらの保Wi装置は典型的には回転ディスク
の形態をなす複数個の金属シールドを含んでおり、該シ
ールドはそれに付着した金属デブリ(小片)を除去する
スクレーパ(擦り要素)を有している。シールドは互に
隔置されて、電子銃より発射された電磁ビームが加工片
上に衝突し得るようにづる空間を与えている。この空間
は小さく維持されるが、単純な機械的理由から、また電
子ビームを故意に偏向させ得るよう、電子ビームの直径
よりも大きくされなければならない。従って或る限られ
た量のデブリが実質的に電子ビームの移動経路に沿って
電子銃内へ移動する傾向がある。
Generally, these preservation devices include a plurality of metal shields, typically in the form of rotating disks, that have scrapers to remove metal debris adhering to the shields. ing. The shields are spaced apart to provide space for the electromagnetic beam emitted by the electron gun to impinge on the workpiece. This space is kept small, but must be larger than the diameter of the electron beam for simple mechanical reasons and to allow for deliberate deflection of the electron beam. Therefore, a limited amount of debris tends to travel into the electron gun substantially along the path of travel of the electron beam.

そのため電子銃の内部にはかかる少量のデブリを捕捉す
るための他のシールドが設りられでいる。
Therefore, another shield is installed inside the electron gun to trap this small amount of debris.

これらのシールドは主シールドと同様の機能を果す。These shields function similarly to primary shields.

上述の如きシステムは一般的4′に用途に於−Cは良好
に機能する。大抵の穿孔に於ては、金属エクスパルジョ
ン(電子ビームが金属製の加工片に衝突することにより
該加工片より吹飛ばされる多数の微小金属片)の円錐形
は、金属エクスパルジョンの大半が主シールドに衝突す
るにうな形状である。
Systems such as those described above work well in general applications. In most drilling operations, the conical shape of the metal expulsion (a large number of tiny pieces of metal that are blown away from the metal workpiece by the electron beam impacting the workpiece) is The shape is such that it collides with the main shield.

しかし非常に直径が小さく比較的深さが大ぎい孔を形成
する場合には、非常に多量の加工片金属のエクスパルジ
ョンが主シールドにより郭定された孔を経て電子銃の内
部へ侵入する。電子銃の内部に付着する多量の金8は当
技術分野に於て従来より知られている内側のシールドに
よっては除去さ電子ビーム穿孔装置の設計を改善づるこ
とが必要とされていた。
However, if a hole with a very small diameter and a relatively large depth is formed, a very large amount of workpiece metal expulsion will enter the electron gun through the hole defined by the main shield. . The large amount of gold 8 deposited on the interior of the electron gun was eliminated by the inner shielding previously known in the art, creating a need for improved electron beam drilling device designs.

発明の開示 本発明の目的は、吹飛ばされた比較的多量の加工片材料
が電子ビーム経路に沿って逆方向に移動せんとする場合
にも非常に多数の孔を連続的に形成することを可能にす
る電子ビーム穿孔装置のためのシールドを提供すること
である。
DISCLOSURE OF THE INVENTION It is an object of the present invention to continuously form a large number of holes even when a relatively large amount of blown workpiece material attempts to move in the opposite direction along the electron beam path. The purpose of the present invention is to provide a shield for an electron beam drilling device.

本発明によれば、回転ディスク形のシールドはその縁部
にリセスを郭定すべく段部を備えた周縁部を有している
。シールドは電子ビーム経路に近接して電磁偏向コイル
のすぐ上方に配置される。
According to the invention, the rotating disk-shaped shield has a peripheral edge with a step to define a recess at its edge. The shield is placed close to the electron beam path and just above the electromagnetic deflection coil.

吹飛ばされた加工片金属がシールドの周縁部に設けられ
た階段状のリセス内に付着するよう、電子ビーム偏向角
度を正確に調節することによって吹飛ばされた金属の飛
跡が注意深く制御される。本発明の好ましい実施例に於
ては、シールドはリセス内に固定されたタブを有してお
り、該タブはリセス内に付着せず隣接する電磁偏向コイ
ル上に付着した少量の加工片材料を連続的に除去するこ
とを補助する。かかる実施例に於ては、回転ディスク形
のシールド上に付着したデブリを除去すべくシールドに
連続的に接触する剛固なスクレーパを使用する従来の方
法を使用することはぐきない。
The trajectory of the blown metal is carefully controlled by precisely adjusting the electron beam deflection angle so that the blown metal workpiece deposits in stepped recesses in the peripheral edge of the shield. In a preferred embodiment of the invention, the shield has a tab secured within the recess that removes a small amount of workpiece material that is not deposited within the recess but is deposited onto the adjacent electromagnetic deflection coil. Assists in continuous removal. In such embodiments, it is impractical to use the conventional method of using a rigid scraper in continuous contact with the rotating disk-shaped shield to remove debris deposited on the shield.

かくしてタブに接触すると弾性的に変形するワイヤブラ
シなどの手段が電子ビームより離れた位置にてシールド
のリセスと接触した状態に配置される。ワイヤブラシは
シールドと連続的に接触し、従ってシールドに付着した
加工片月料を連続的に除去する。
Thus, a means, such as a wire brush, which deforms elastically upon contact with the tab, is placed in contact with a recess in the shield at a distance from the electron beam. The wire brush is in continuous contact with the shield and thus continuously removes machining material deposited on the shield.

電子銃の内部に金属が付着すると電子ビームの強度が低
下し、その結果穿孔が不十分なものになる。穿孔が適正
に行われなかったことは加工片が電子ビーム穿孔装置よ
り取り外されるまで検知されず、従って完全且均−な孔
を有する加工片を形成することができない。かくして本
発明は互に間近に近接して隔置された非常に微小な直径
の多数の孔を有するパネルの製造を容易にするものであ
る。
Metal deposits inside the electron gun reduce the intensity of the electron beam, resulting in poor drilling. Failure to drill properly is not detected until the workpiece is removed from the electron beam drilling device, thus failing to produce a workpiece with a perfect and uniform hole. The invention thus facilitates the manufacture of panels having a large number of holes of very small diameter closely spaced from each other.

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The invention will be explained in detail below by way of example embodiments with reference to the accompanying figures.

発明を実施するための最良の形態 第1図はドイツ連邦共和国、ブハハイム所在のStei
gerwald  3trahltechnik、 M
esser Qriesheilll  Q mbl−
1より販売されている3 teigerwaldStr
ahltechnik  Model  K6−G10
P−CNC電子ビーム穿孔装置の如き本発明が採用され
る電子ビーム穿孔装置の必須の構成要素の幾つかを示す
側面図である。電子ビーム20が電子銃22内に於て発
生され、ドラム形の回転可能な加工片ホーシダ26上に
装着されたシート状の加工片24へ向けて導かれる。加
工片ホールダ26は真空室23内に収容されており、真
空室23に電子銃22が取付けられている。電子ビーム
を発生ずる電子銃22の必須の部材の多くは、それらが
本発明の理解に必要ではないので図に於ては省略されて
いる(本願の目的で電子銃22はシールド38の平面の
上方に配置された全ての装置を含むものと看做される)
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG.
gerwald 3trahltechnik, M
esser Qriescheill Q mbl-
3 teigerwaldStr sold from 1
ahltechnik Model K6-G10
1 is a side view showing some of the essential components of an electron beam drilling device, such as a P-CNC electron beam drilling device, in which the present invention is employed; FIG. An electron beam 20 is generated in an electron gun 22 and directed toward a sheet-shaped workpiece 24 mounted on a drum-shaped rotatable workpiece holder 26 . The workpiece holder 26 is housed in a vacuum chamber 23, and an electron gun 22 is attached to the vacuum chamber 23. Many of the essential components of the electron gun 22, which generates the electron beam, have been omitted from the drawings because they are not necessary for an understanding of the invention (for the purposes of this application, the electron gun 22 is shown in the plane of the shield 38). (considered to include all equipment located above)
.

電子ビーム20はフィラメント30より発射され印加さ
れた電圧により加工片へ向【プで加速される電子の流れ
である。電子ビームは電磁石装置のシステムにより成形
され案内される。電子銃内に於ける主経路の端部近傍に
於ては、電子の流れは電磁レンズ32を通過し、電子の
流れが加工片に衝突する際に良好な密度及び均一な分散
状態になるよう、電子の流れは電磁レンズ32により集
中される。電子ビームは次いで偏向コイル34を通過す
る。偏向コイルの機能は、電子ビームがZ−2軸(電子
銃内に於て発生された電子ビームは先ずこれに沿って移
動する)に対し角度αにて傾斜した第二の経路Bに沿っ
て移動するよう、電子ビ、−ムの軸線り向を変化させる
ことである。電子ビームは偏向コイルより複数個の保護
主シールド38の間の小さい孔36を通過し、しかる後
加工片24上に衝突する。電子ビームのエネルギはそれ
が加工片に衝突すると熱に変換され、これにより加工片
が溶融され蒸発されて孔が形成される。図に於て、加工
片ホールダ26は軸線27の周りに回転し且軸線に沿っ
て(図面の紙面に垂直な方向へ)運動し得るよう構成さ
れた円筒体である。一般に加工片ホールダは穿孔中には
連続的に運動し続ける。加工片の運動と同期して電子ビ
ームはパルス状をなし、これにより或る所定のパターン
にて多数の孔を形成する。
The electron beam 20 is a flow of electrons emitted from the filament 30 and accelerated toward the workpiece by an applied voltage. The electron beam is shaped and guided by a system of electromagnetic devices. Near the end of the main path in the electron gun, the electron stream passes through an electromagnetic lens 32 to ensure good density and uniform dispersion when the electron stream impinges on the workpiece. , the electron flow is focused by the electromagnetic lens 32. The electron beam then passes through a deflection coil 34. The function of the deflection coil is to move the electron beam along a second path B inclined at an angle α with respect to the Z-2 axis (along which the electron beam generated in the electron gun first moves). It is to change the axis direction of the electronic beam so that it moves. The electron beam passes from the deflection coil through small holes 36 between the plurality of protective primary shields 38 and then impinges on the workpiece 24. The energy of the electron beam is converted into heat when it impinges on the workpiece, which melts and vaporizes the workpiece, forming a hole. In the figure, workpiece holder 26 is a cylindrical body configured to rotate about axis 27 and move along the axis (perpendicular to the plane of the drawing). Generally, the workpiece holder continues to move continuously during drilling. The electron beam is pulsed in synchronization with the movement of the workpiece, thereby forming a number of holes in a predetermined pattern.

上述の各構成要素は当技術分野に於て従来より知られて
いる。第1図は既に知られている種々の構成要素と共働
する後に説明する本発明の構成要素をも示している。
Each of the components described above are conventionally known in the art. FIG. 1 also shows components of the invention which will be described later in cooperation with various components already known.

本発明をより良く理解し得るよう、第2図及び第3図に
示された従来の装置について更に説明する。第2図及び
第3図には三つしか示されていないが、加工片に最も近
接した位置には四つのディスク38が設けられている。
In order to better understand the present invention, the conventional apparatus shown in FIGS. 2 and 3 will be further described. Although only three are shown in FIGS. 2 and 3, there are four discs 38 located closest to the workpiece.

これらのディスクは電子ビームの経路に沿ってその移動
方向とは逆方向に見た場合、電子ビームが通過する小さ
い孔36を与えるよう、第3図に示されている如く互に
オーバラップして配置されている。本明細書に記載され
たアスペクト比(直径に対する長さの比)よりも大きい
又は小さいアスペクト比の典型的な加工片孔が穿孔され
る場合には、エクスパルジョンが円錐形のスプレー40
として投げ出される。
These disks overlap each other as shown in FIG. 3 so as to provide a small hole 36 through which the electron beam passes when viewed along the path of the electron beam and opposite its direction of travel. It is located. When a typical workpiece hole is drilled with an aspect ratio (length to diameter ratio) greater than or less than those described herein, the expulsion may be
be thrown out as.

このスプレーはディスク38の下面上に衝突し、デブリ
としてディスクにしばしば41着する。ディスクは電子
ビーム穿孔装置の作動中にはモータにより駆動されるシ
ャフト39上にて連続的に回転される。各ディスクは孔
36より離れた位置にて下面に接触するスクレーパ42
を有しており、スクレーパはディスクに付着したデブリ
を連続的に拭い取る。・電子ビームの移動経路に沿って
逆方向に移動しフィラメントよりの電子ビームを遮る加
工片材料の量を低減すべく、電子ビームは故意に偏向さ
れる。しかしそれにも拘らず、デブリの一部は孔36を
経て電子ビーム経路に沿って電子銃22の内部へ上方へ
移動する。従って第1図及び第2図に示されている如く
、デブリを遮断すべく、フィラメントの近傍には電子ビ
ーム経路に沿って追加のディスクが配置されている。こ
れらのディスクも回転し、その一つにはスクレーパが設
()られている。第2図より、偏向コイル34のすぐ上
方にはディスク45が設けられており、電磁レンズ32
のすぐ上方には他の一つのディスク46が設けられてい
ることが解る。これらのディスク電子ビームに対しは加
工片とは反対の側に配置されており、傾斜した周縁を備
えた平坦な両側面を有している。電子ビーム経路に沿っ
て逆方向に移動するデブリは、電子ビーム穿孔装置のデ
ィスク45及び46が設けられた側に於て衝突せんとす
る。
This spray impinges on the underside of the disk 38 and often lands on the disk as debris. The disk is continuously rotated on a shaft 39 driven by a motor during operation of the electron beam drilling device. Each disk has a scraper 42 that contacts the lower surface at a position remote from the hole 36.
The scraper continuously wipes away debris attached to the disk. - The electron beam is intentionally deflected to reduce the amount of workpiece material that moves in the opposite direction along the path of the electron beam and blocks the electron beam from the filament. However, some of the debris nevertheless moves upwardly into the electron gun 22 along the electron beam path through the hole 36. Therefore, as shown in FIGS. 1 and 2, additional disks are placed along the electron beam path in the vicinity of the filament to intercept debris. These disks also rotate, one of which is equipped with a scraper. From FIG. 2, a disk 45 is provided just above the deflection coil 34, and the electromagnetic lens 32
It can be seen that another disk 46 is provided just above the disk. These disks are located on the opposite side of the electron beam from the workpiece and have flat sides with sloped peripheries. Debris moving in the opposite direction along the electron beam path will strike the side of the electron beam drilling device where the disks 45 and 46 are located.

以上の構成は電子ビーム穿孔装置の範囲内に属すると従
来より考えられている孔を形成する場合に良好に機能す
る。しかし直径がQ、1mm程度でありアスペクト比(
直径に対する長さの比)が大きい孔が形成される場合に
は、エクスパルジョンの円錐の頂角は第4図に示されて
いる如く遥かに小さくなることが解っている。かかる状
況に於ては下側のシールド38はエクスパルジョンを阻
止することに関しその有効性が小さい。電子ビームが加
工片への移動の際に通過する孔36が十分には小さくさ
れ得ないので、実質的な量の加工片材料が電子銃内へ逆
方向に駆動される。かかる加工片材料の一部は内側のシ
ールド454二に付着し、しかる後それらはスクレーパ
により持ち去られ除去される。しかし上述の加■′片材
料の他の一部は偏向コイル34上に付着物50とし゛C
旬着覆る。
The above arrangement works well for forming holes that are conventionally considered to be within the scope of electron beam drilling equipment. However, the diameter is Q, about 1 mm, and the aspect ratio (
It has been found that if a hole is formed with a large length to diameter ratio, the apex angle of the expulsion cone will be much smaller, as shown in FIG. In such situations, the lower shield 38 has less effectiveness in blocking expulsion. Since the aperture 36 through which the electron beam passes during its travel to the workpiece cannot be made sufficiently small, a substantial amount of workpiece material is driven back into the electron gun. Some of such workpiece material adheres to the inner shield 4542, after which they are removed and removed by the scraper. However, other portions of the above-mentioned patch material may cause deposits 50 on the deflection coil 34.
Cover up in season.

従って105個の孔が形成された後の如き場合には、デ
ブリは電子ビーム20に干渉し始め孔の均一な穿孔を阻
害する程度にまで半径方向内方へ蓄積する。またデブリ
が偏向コイル34に付るした状態が緩くなると、該デブ
リは孔36内へ落下することがある。デブリが孔36を
通過しない場合には、そのことによって問題が惹起され
る。またたとえデブリが孔36を通過したとしても、そ
のことにより電子ビームの経路が一時的に遮断される。
Thus, in some cases, such as after 105 holes have been formed, debris accumulates radially inward to the extent that it begins to interfere with the electron beam 20 and prevents uniform drilling of the holes. Further, if the debris becomes loosely attached to the deflection coil 34, the debris may fall into the hole 36. If the debris does not pass through the holes 36, this creates a problem. Furthermore, even if debris passes through the hole 36, the path of the electron beam is temporarily blocked.

典型的には孔は1秒当り多数個の速度にて穿孔されるの
で、電子ビーム経路に陣古物が一時的に通過した場合で
あっても、電子ビーム穿孔装置が形成するようプログラ
ムされた多数の孔を穿孔し得なくなる。
Typically holes are drilled at a rate of many holes per second, so even if a temporary object passes through the electron beam path, the electron beam drilling machine is programmed to drill many holes per second. It becomes impossible to drill holes.

第4図より、偏向角度が大きくされても上述のである。From FIG. 4, it can be seen that even if the deflection angle is increased, the above-mentioned effect is obtained.

同様に偏向角度が小さいことも有効ではない。何故なら
ば、偏向角度が小さい場合にはエクスパルジョンが電子
銃の内部へ一層入り易くなり、同様の問題が発生される
からである。
Similarly, a small deflection angle is also not effective. This is because when the deflection angle is small, the expulsion more easily enters the inside of the electron gun, causing the same problem.

本発明は、全て実質的に一様な寸法及び間隔でなければ
ならない非常に多数のく106個又はそれ以上)の微小
孔を有する加工片を形成するために必要とされる。この
ことを経済的に達成するためには、孔は連続的に高速度
にて形成される必要がある。合孔を形成することには比
較的少量の加工片材料を除去することが含まれているが
、多数の孔の集合効果により実質的な量の加工片材料が
駆逐され電子銃内へ逆方向に移動せしめられる。
The present invention is required to form workpieces having a large number of micropores (106 or more) that must all be of substantially uniform size and spacing. To achieve this economically, the holes need to be formed continuously and at high speed. Although forming a matching hole involves removing a relatively small amount of workpiece material, the collective effect of the large number of holes displaces a substantial amount of workpiece material back into the electron gun. be moved to

第1図、第5図、第6図は偏向コイルの上方に配置され
るシールドが本発明に従って如何に修正されるかを示し
ている。内側のシールド44は段部を備えた因縁部を有
し、これによりその縁部の周りにリセス54を郭定する
ディスクである。リセス54の外周面56の一部は実質
的に偏向コイル34の内周面58の一部に整合している
。シ−ルド44の外周縁60はでき、るだcノミ子ビー
ムに近接した位置に配置されている。外周縁60は従来
のシールドの外周縁と実質的に同一の位置に位置してい
る。本願発明者等は、外径が27.60IIlであり、
段部の直径が25.8mmである厚さ7゜6Il1mの
黄銅製のディスクが有効であることを見出した。リセス
の半径方向の幅をま約9mmであり、軸線方向の幅は約
3,8n+mである。使用に際しては、エクスパルジョ
ンがリセス54内に衝突Jるよう偏向角度が注意深く変
化される。図示の電子ビーム穿孔装置に於ける標準的な
偏向角度αは10゜±30’である。しかし偏向角度が
臨界的に設定された場合にのみ、例えば前述の1ylo
del  K6−G10P−CNC電子ビーム穿孔装置
の場合に於て穿孔装置の基準距離D(第4図参照)が2
0IIlmである場合には9.75°に設定されり場合
にのみ良好な結果が得られる。勿論偏向角度には或る程
度の許容範囲が存在するが、偏向角度は付着物をリセス
内に集中させるためには±o、25°以下の範囲内に維
持されなければならない。他のパラメータや他の電子ビ
ーム穿孔装置にて他の材料を穿孔する場合には上述の値
とは幾分界なった偏向角度が採用されてよいが、本発明
を実施するためにはデブリを内側のシールド44のリセ
ス内に集中させるに必要な偏向角度が実験的に求められ
る。一旦偏向角度が設定されると、加工片の基準距離り
が電子銃の基準平面に対し正確に維持されることが重要
である。本発明の実施に際しては、本願発明者等は上述
の基準距離を±0.2n+m、即ち約0.5%の範囲内
に維持した。
1, 5 and 6 show how a shield placed above the deflection coil is modified according to the invention. The inner shield 44 is a disk having a stepped edge thereby defining a recess 54 around its edge. A portion of the outer circumferential surface 56 of the recess 54 substantially aligns with a portion of the inner circumferential surface 58 of the deflection coil 34 . The outer periphery 60 of the shield 44 is formed and positioned in close proximity to the beam. The outer periphery 60 is located at substantially the same location as the outer periphery of a conventional shield. The inventors of the present application have an outer diameter of 27.60IIl,
It has been found that a brass disc 7°6l1m thick with a step diameter of 25.8mm is effective. The radial width of the recess is approximately 9 mm, and the axial width is approximately 3.8 n+m. In use, the deflection angle is carefully varied so that the expulsion impinges within the recess 54. The standard deflection angle α in the illustrated electron beam drilling apparatus is 10°±30'. But only if the deflection angle is set critically, e.g.
In the case of the del K6-G10P-CNC electron beam drilling device, the reference distance D of the drilling device (see Figure 4) is 2.
0IIlm, good results are obtained only when set to 9.75°. Of course, there is a certain tolerance range for the deflection angle, but the deflection angle must be maintained within a range of ±o, 25° or less in order to concentrate deposits within the recess. Deflection angles somewhat different from the above values may be used with other parameters or when drilling other materials with other electron beam drilling equipment, but in order to practice the present invention, debris The deflection angle required to concentrate within the recess of the inner shield 44 is determined experimentally. Once the deflection angle is set, it is important that the reference distance of the workpiece is maintained accurately relative to the reference plane of the electron gun. In practicing the present invention, the inventors maintained the aforementioned reference distance within a range of ±0.2n+m, or about 0.5%.

内側のシールド45は図にて左端の主シールド38と同
一9シヤフト39上に適宜に配置されており、約4 r
pmの速度にて連続的に回転される。
The inner shield 45 is appropriately placed on the same shaft 39 as the main shield 38 at the left end in the figure, and has a diameter of about 4 r.
It is rotated continuously at a speed of pm.

デブリを除去するスクレーパ66が電子ビームより離れ
たディスクの側にてリセス54に係合している。上述の
改良に拘らず、少量の加工片材料がシールドに近接し電
子ビームの偏向方向に対向する点62に於て偏向コイル
34上に付着する。がかるデブリはリセスを有するシー
ルドが設けられない場合に比して堆積に長時間を要し電
子ビームに与える問題は少ないが、それでもかかるfブ
リは穿孔工程を維持するためには除去されな番ノればな
らない。かくして本発明に於ては、外周縁の或る一点に
てリセス内に少なくとも一つのタブ64が設けられてい
る。タブ64は第6図により詳細に示されている。タブ
64は偏向コイル上のデブリよりなる小さい蓄積物を連
続的に物狸的に除去する。点62に於て偏向コイルに付
着したデブリに周期的に接触し得るものである限り、タ
ブと同様の他の突起が使用されてもよい。勿論一つ以上
のタブが使用されてもよいが、このことは必ずしも必要
ではない。
A scraper 66 for removing debris engages the recess 54 on the side of the disk remote from the electron beam. Despite the improvements described above, a small amount of workpiece material is deposited on the deflection coil 34 at a point 62 proximate to the shield and opposite the direction of electron beam deflection. Although such debris takes longer to deposit and poses fewer problems to the electron beam than if a recessed shield were not provided, such debris still must be removed to maintain the drilling process. Must be. Thus, in the present invention, at least one tab 64 is provided within the recess at one point on the outer periphery. Tab 64 is shown in more detail in FIG. Tab 64 continuously removes small build-up of debris on the deflection coil. Other protrusions similar to tabs may be used as long as they can periodically contact debris deposited on the deflection coil at point 62. Of course more than one tab may be used, but this is not necessary.

シールドにタブを設けることが1′ブリを連続的に除去
する最も単純な方法であるが、シールド近傍の偏向コイ
ルの内周面より加工片材料を掻き取りそれが蓄積するこ
とを阻止する他の有効な機械的手段もシールドと共働す
るよう設番ノられることが有用である。
Providing tabs on the shield is the simplest way to continuously remove 1' flash, but other methods can be used to scrape workpiece material from the inner circumferential surface of the deflection coil near the shield and prevent it from accumulating. It is useful that effective mechanical means also be arranged to cooperate with the shield.

偏向ココイルの内周面より掻き取られたデブリは電子ビ
ーム経路に沿って下側のシールド上へ恐らくは孔36を
経て下方へ落下するが、実際にはこのことによって問題
が惹起されることはない。
Debris scraped from the inner circumferential surface of the deflection cocoil will fall down along the electron beam path onto the lower shield, possibly through the hole 36, but this does not actually cause any problems. .

タブが設けられる場合には、ディスク38.45.46
に使用されている剛固なナイフ形の板片の如き従来のス
クレーパ42を使用することができない。かくして第1
図及び第6図に示されている如く、本発明に於ては支持
体68より支持されたワイヤブラシ66が使用されてい
る。ワイヤブラシの剛毛はタブがそれらに係合した場合
にそれらが脇へ湾曲し、タブが通過した後には元の位置
にばね作用によって戻るよう十分な可撓性を有している
。ディスクの周縁に設けられたリセスより付着物を除去
すべくワイヤブラシ以外の他の手段が採用されてもよい
。かかる他の手段には、タブの作用のもとに於て撓み得
るよう構成されているがディスクに接触して金属付着物
を除去するに十分強度及び力を有する任意の部材が含ま
れる。
If tabs are provided, discs 38.45.46
Conventional scrapers 42, such as the rigid knife-shaped plates used in conventional scrapers, cannot be used. Thus the first
As shown in the drawings and FIG. 6, a wire brush 66 supported by a support 68 is used in the present invention. The wire brush bristles are sufficiently flexible so that they bend aside when the tabs engage them and spring back to their original position after the tabs have passed. Other means than a wire brush may be employed to remove deposits from the recess provided at the periphery of the disk. Such other means include any member configured to flex under the action of the tab but having sufficient strength and force to contact the disk and remove metal deposits.

本発明の他の実施例も実施されてよい。本発明が準拠す
る一般的な方法及び原理は運動可能な内側のシールドの
リセス内にエクスパルジョンが衝突Jるようにすること
である。このことを達成するためには、リセスを有する
シールドは偏向コーイルの上方に設けられなければなら
ず、偏向角廓は吹飛ばされた加工片材料を所定の方向へ
導くよう調節されなければならない。本発明の1]的を
達成するために他の構成が採用されてもよい。例えば第
7図は二つのプーリー72及び74の間に巻き掛けられ
た断面り字形のベルト部材70を示している。プーリー
74はm1図及び第5図に於けるディスク44と同一の
位置にて電子銃内に配置される。
Other embodiments of the invention may also be implemented. The general method and principle to which the invention is based is to allow the expulsion to impinge within the recess of the movable inner shield. To accomplish this, a shield with a recess must be placed above the deflection coil, and the deflection angle must be adjusted to direct the blown workpiece material in a predetermined direction. Other configurations may be employed to achieve objective 1 of the present invention. For example, FIG. 7 shows a belt member 70 having a cross-section shaped like a cross-section and wrapped between two pulleys 72 and 74. The pulley 74 is located within the electron gun at the same location as the disk 44 in Figures m1 and 5.

吹飛ばされた加工片材料がシールドの縁部に設けられた
リセス内に衝突するよう偏向角度を調節することの重要
性が説明されkoこのことは非常に重要である。何故な
らば、電子銃内へ逆方向に吹き戻される加工片材料が非
常に多聞である場合には、内側のシールドの縁部にて捕
捉されない加工片の材料がたとえ少量であっても種々の
問題が惹起こされるからである。本願発明者咎は段部、
即ちリセスを備えた縁部を有する運動可能なシールドの
有用性を見出した。本発明はより垂直な孔が穿孔される
場合にも有用であり、その場合には偏向角度の制御はさ
稈重要ではない。
The importance of adjusting the deflection angle so that the blown workpiece material impinges into the recess provided in the edge of the shield is explained. This is very important. This is because if a large amount of workpiece material is blown back into the electron gun, even a small amount of workpiece material that is not captured at the edge of the inner shield may cause various This is because it causes problems. The inventor of this application is at fault, Danbe.
That is, we have discovered the utility of a movable shield having an edge with a recess. The present invention is also useful when more vertical holes are drilled, in which case control of the deflection angle is less important.

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であること
は当業者にとって明らかであろう。
Although the present invention has been described in detail with respect to specific embodiments above, the present invention is not limited to such embodiments, and it is understood that various embodiments are possible within the scope of the present invention. It will be clear to those skilled in the art.

【図面の簡単な説明】 第1図は加工片に対し穿孔が行われている状態にて本発
明が組込まれた電子ビーム穿孔装置の要部を一部破断し
て示す立面図である。 第2図は従来の電子ビーム穿孔装置の要部を示す部分図
である。 第3図は従来の電子ビーム穿孔装置の要部を示す平面図
である。 第4図は従来の電子ビーム穿孔装置に於て非常に直径の
小さい孔が形成される場合に生じる問題を示す解図であ
る。 第5図は縁部にリセスを有するシールドが組込まれた本
発明の電子ビーム穿孔装置の要部を示す部分立面図であ
る。 第6図は第5図に示されたシールドを示す斜視図である
。 第7図は断面り字形のベルトが二つのプーリー間に巻き
掛けられた本発明の他の一つの実施例の一部を示す斜視
図である。 20・・・電子ビーム、22・・・電子銃、23・・・
真空室、24・・・加工片、26・・・加工片小−ルダ
、30・・・フィラメント、32・・・電磁レンズ、3
4・・・偏向コイル、36・・・孔、38・・・シール
ド(ディスク)。 39・・・シャフト、40・・・スプレー、42・・・
スクレーパ、44.45.46・・・ディスク(シール
ド)。 50・・・付着物、54・・・リセス、56・・・外周
面、58・・・内周面、60・・・外周縁、64・・・
タブ、66・・・ワイヤブラシ、68・・・支持体、7
0・・・ベルト部材。 72.74・・・プーリー 特許出願人  ユナイテッド・チクノロシーズ・コーポ
レイション
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an elevational view, partially cut away, of essential parts of an electron beam drilling apparatus incorporating the present invention, in a state in which a workpiece is being drilled. FIG. 2 is a partial view showing the main parts of a conventional electron beam drilling device. FIG. 3 is a plan view showing the main parts of a conventional electron beam drilling device. FIG. 4 is a diagram illustrating the problems that arise when holes of very small diameter are formed in conventional electron beam drilling equipment. FIG. 5 is a partial elevational view showing a main part of the electron beam drilling apparatus of the present invention incorporating a shield having a recess at the edge. FIG. 6 is a perspective view of the shield shown in FIG. 5. FIG. 7 is a perspective view showing a part of another embodiment of the present invention in which a belt having an angular cross section is wound between two pulleys. 20...electron beam, 22...electron gun, 23...
Vacuum chamber, 24... Work piece, 26... Work piece small-ruder, 30... Filament, 32... Electromagnetic lens, 3
4... Deflection coil, 36... Hole, 38... Shield (disk). 39...shaft, 40...spray, 42...
Scraper, 44.45.46... Disc (shield). 50... Deposition, 54... Recess, 56... Outer peripheral surface, 58... Inner peripheral surface, 60... Outer peripheral edge, 64...
Tab, 66... Wire brush, 68... Support, 7
0...Belt member. 72.74...Pulley Patent Applicant United Chiknorrhea Corporation

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)加工片に多数の微小直径の孔を形成する方法であ
って、電子銃の第一の軸線に沿って流れる電子の流れを
発生することと、電子が前記第一の軸線に対し或る角度
をなす第二の軸線に沿つて移動するよう電子が電子ビー
ムとして前記電子銃より発射される際に電子を偏向させ
ることと、電子ビームが加工片に多数の微小直径の孔を
形成し、これにより吹飛ばされた溶融状態の加工片材料
が前記第二の軸線に沿って前記電子銃内へ移動するよう
加工片を前記第二の軸線に沿って配置することとを含む
方法にして、前記電子銃内に配置された運動可能な内側
のシールドの縁部に設けられたリセスに吹飛ばされた加
工片材料が付着するよう前記偏向の角度を調節すること
と、前記シールドを運動させることにより前記縁部に付
着した材料をそれが付着した位置より離れた位置へ移動
させることと、前記縁部より前記材料を連続的に除去す
ることとを含む方法。
(1) A method for forming a large number of holes with minute diameters in a workpiece, the method comprising: generating a flow of electrons flowing along a first axis of an electron gun; deflecting the electrons as they are emitted from the electron gun as an electron beam so as to move along a second axis forming an angle at which the electron beam forms a large number of microdiameter holes in the workpiece; , arranging the workpiece along the second axis so that the blown-off molten workpiece material moves into the electron gun along the second axis. adjusting the angle of deflection so that the blown workpiece material adheres to a recess in the edge of a movable inner shield disposed within the electron gun; and moving the shield. 3. A method comprising: moving material deposited on said edge to a location away from where it was deposited; and successively removing said material from said edge.
(2)加工片に電子ビームにより孔を形成する装置であ
って、加工片を受入れ且保持するための室と、前記室に
取付けられた電子銃であつて電子を発生するフィラメン
トを内部に有する電子銃と、前記電子を前記室内へ廷在
する前記電子銃内の主経路に沿つて移動する電子ビーム
に成形し且案内する電磁石のシステムと、前記室内の加
工片ホールダ保持ゾーンに近接して前記電子銃の端部に
配置された主シールドとを含む装置にして、前記電磁石
のシステム内にて前記電子銃内の前記主経路に沿って装
着された運動可能な内側のシールドを含み、前記シール
ドは加工片より吹飛ばされ実質的に前記主経路に沿つて
移動する加工片材料の形態をなすデブリを受入れるリセ
スを周縁部に有しており、前記シールドの運動により前
記リセス内に受けられた前記デブリが前記主経路より離
れた位置へ搬送されるようになっており、更に前記主経
路より離れた前記位置に配置され前記リセスより前記デ
ブリを除去する手段を有する装置。
(2) A device for forming holes in a work piece using an electron beam, which has a chamber for receiving and holding the work piece, and an electron gun attached to the chamber, which has a filament inside that generates electrons. an electron gun and a system of electromagnets for shaping and guiding the electrons into an electron beam that travels along a main path within the electron gun and proximate a workpiece holder retention zone within the chamber; a main shield disposed at an end of the electron gun; a movable inner shield mounted along the main path within the electron gun within the system of electromagnets; The shield has a recess at its periphery for receiving debris in the form of workpiece material blown away from the workpiece and traveling substantially along said main path, the shield being received into said recess by movement of said shield. The apparatus is configured to transport the debris to a position away from the main path, and further includes means disposed at the position away from the main path to remove the debris from the recess.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5175648A (en) * 1974-12-26 1976-06-30 Mitsubishi Electric Corp DENSHIBIIMUYOSETSUSOCHI
JPS54163747A (en) * 1978-06-16 1979-12-26 Hitachi Ltd Electronic beam welding method and apparatus

Patent Citations (2)

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