(57)【要約】【課題】温度上昇によりビーム電流検出部を構成する磁性体の透磁率が変化しても、ビーム電流の測定精度が低下しないビーム電流検出手段を備えた電子ビーム加工機を得ること。【解決手段】ビーム電流検出手段１が、磁性体でなるコア２の囲部に巻回されたビーム電流検出コイル４と補正用コイル５と、ビーム電流検出コイル４に接続された積分器６と、補正用コイル４に接続された正弦波発生器７と計算回路８と、積分器６と計算回路８とに接続されたゲイン調整手段９と、を備えている。【選択図】図２
2014222637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークが設置される加工部が、筐体と、上記筐体に収納された、電子銃と、上記電子銃から発射されたパルスビームを上記筐体の下部に設置される上記ワークに収束する収束レンズと、ビーム電流を検出するビーム電流検出手段と、上記パルスビームを高周波制御するパルス制御回路と、を備えており、
上記ビーム電流検出手段が、貫通孔の周りに囲部を有する磁性体でなるコアと、上記コアの囲部に巻回されたビーム電流検出コイルと、上記コアの囲部に巻回された補正用コイルと、上記ビーム電流検出コイルに接続され且つビーム電流検出コイル電圧を測定する積分器と、上記補正用コイルに接続され且つ標準信号を出力する正弦波発生器と、上記補正用コイルに接続され且つ補正用コイル電圧を測定するとともに、上記補正用コイル電圧の逆数に比例した値を出力する計算回路と、上記積分器と上記計算回路とに接続され、上記計算回路の出力に基づき、上記積分器から出力される上記ビーム電流検出コイル電圧を補正するとともに、補正信号を上記パルス制御回路に出力するゲイン調整手段と、で形成されており、
上記ビーム電流検出コイルが巻回された上記コアの貫通孔を上記ビーム電流が通過する電子ビーム加工機。
【請求項２】
上記ビーム電流検出手段の上記コアが、１個のコアで形成されており、上記１個のコアの囲部に、上記ビーム電流検出コイルと上記補正用コイルとが巻回されていることを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム加工機。
【請求項３】
上記ビーム電流検出手段の上記コアが、第１のコアと第２のコアとで形成されており、上記第１のコアの囲部に上記ビーム電流検出コイルが巻回されており、上記第２のコアの囲部に上記補正用コイルが巻回されており、上記第１のコアに隣接して上記第２のコアが配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム加工機。
【請求項４】
上記ビーム電流検出手段が、上記筐体における、上記電子銃の設置部の上方に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電子ビーム加工機。
【請求項５】
上記ビーム電流検出手段が、上記筐体における、上記電子銃と上記ワークとの間に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電子ビーム加工機。
【請求項６】
上記ビーム電流検出手段が、上記ビーム電流検出コイルと上記積分器との間に、上記正弦波発生器の周波数を除くフィルタを設置していることを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム加工機。
【請求項７】
上記ビーム電流検出手段が、上記電子ビームの発生時に、上記正弦波発生器と上記計算回路とをオフにする手段を備えるとともに、上記ビーム電流検出コイルと上記積分器との間に、上記正弦波発生器の周波数を除くフィルタを設置していないことを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム加工機。
【請求項８】
上記コアが、リング状のフェライトコアであることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電子ビーム加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接などに用いる電子ビーム加工機に関し、特に、パルスビームを用いた電子ビーム加工機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アーク溶接等に比べ、ビーム径が細く熱影響が少ない溶接を行うものとして、電子ビームを用いた加工機がある。電子ビーム加工機には、直流の電子ビームを用いたものと、電子ビームのＯＮ―ＯＦＦを繰り返して得られるパルスビームを用いたものとがある。
近年自動車の電子化等により、この分野での電子部品の溶接加工には、ワーク表面のビードの太りが解消され、くさび上の熱影響が少ないビードを得ることができるパルスビームを用いた電子ビーム加工機が、よく用いられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
パルスビームを用いた電子ビーム加工機は、接合部への入熱量をきめ細かく制御できるパルス制御が重要であり、パルスビームの高精度化のために、広帯域で精度の高い安定したビーム電流検出手段が必要である。
ビーム電流検出手段には、例えば、カレントトランスを用いたものがある。具体的には、単一のフェライトコアと、このフェライトコアに巻き付けられた、２組以上の順巻きコイル及び逆巻きコイルと、ノイズ除去回路と、フェライトコアと順巻きコイル及び逆巻きコイルを収容する導電性ケースとで構成されたビーム電流検出手段がある。
【０００４】
このビーム電流検出手段は、荷電粒子である電子ビーム(電流)が通過した場合に発生するフェライトコア内の磁界変化に比例する、順巻きコイル及び逆巻きコイルからの出力信号を、ノイズ除去回路に入力し、出力信号に含まれる同相のノイズを除去して、ビーム電流の測定精度を高めている。また、導電性ケースの内側に減衰抵抗皮膜を設け、電子ビームによるリンギングを減衰させて、リンギングの影響を無くして、ビーム電流の測定精度を高めている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１４６４７１号公報（第６−７頁、第１図）
【特許文献２】特許第４９７９５００号公報（第４頁、第１，３図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のパルスビームを用いた電子ビーム加工機は、電子銃を備えた加工部と電源部とを備えており、加工部の筐体の外に、ビーム電流検出手段であるビーム電流検出回路が設けられている。
パルスビームを用いた電子ビーム加工機において、加工対象品であるワークにおける接合部の品質を向上させるには、ビーム電流のフィードバック制御の応答性を向上させることが必要であり、ビーム電流検出手段は加工部の筐体内に設置することが不可欠である。
【０００７】
しかし、ビーム電流の測定精度が高い特許文献２に記載のビーム電流検出手段を、加工部の筐体内に設置すると、加工部の温度上昇により、ビーム電流検出手段のビーム電流検出部を構成するフェライトコアの温度が上昇して、フェライトコアの透磁率が変化し、ビーム電流の測定精度が低下するとの問題があった。
【０００８】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、加工部内に設置し、温度上昇によりビーム電流検出部を構成するフェライトコア等の磁性体の透磁率が変化しても、ビーム電流の測定精度が低下しないビーム電流検出手段を備えた電子ビーム加工機を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係わる電子ビーム加工機は、ワークが設置される加工部が、筐体と、筐体に収納された、電子銃と、電子銃から発射されたパルスビームを筐体の下部に設置されるワークに収束する収束レンズと、ビーム電流を検出するビーム電流検出手段と、パルスビームを高周波制御するパルス制御回路と、を備えており、ビーム電流検出手段が、貫通孔の周りに囲部を有する磁性体でなるコアと、コアの囲部に巻回されたビーム電流検出コイルと、コアの囲部に巻回された補正用コイルと、ビーム電流検出コイルに接続され且つビーム電流検出コイル電圧を測定する積分器と、補正用コイルに接続され且つ標準信号を出力する正弦波発生器と、補正用コイルに接続され且つ補正用コイル電圧を測定するとともに、補正用コイル電圧の逆数に比例した値を出力する計算回路と、積分器と計算回路とに接続され、計算回路の出力に基づき、積分器から出力されるビーム電流検出コイル電圧を補正するとともに、補正信号をパルス制御回路に出力するゲイン調整手段と、で形成されており、ビーム電流検出コイルが巻回されたコアの貫通孔をビーム電流が通過するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係わる電子ビーム加工機は、上記のように構成されているため、温度上昇によりビーム電流検出手段を構成する磁性体の透磁率が変化しても、磁性体の温度上昇に左右されることなく、高精度で且つ安定したビーム電流の計測が可能であり、加工対象品であるワークにおける接合部の品質を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係わる電子ビーム加工機の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係わる電子ビーム加工機のビーム電流検出手段の構成を示す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係わる電子ビーム加工機の構成を示す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係わる電子ビーム加工機のビーム電流検出手段の構成を示す模式図である。
【図５】本発明の実施の形態４に係わる電子ビーム加工機のビーム電流検出手段の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係わる電子ビーム加工機の構成を示す模式図である。
図２は、本発明の実施の形態１に係わる電子ビーム加工機のビーム電流検出手段の構成を示す模式図である。
図１に示すように、本実施の形態のパルス電子ビーム（パルスビームと記す）で加工する電子ビーム加工機１００は、ワークが設置される加工部と、加工部に電気を供給する電源部とを備えている。
【００１３】
加工部は、筐体１９と、筐体１９に収納された、パルスビーム１１を発射する電子銃１２と、電子銃１２から発射されたパルスビーム１１を、筐体１９の下部に設置されるワーク３０に収束する収束レンズ１７と、パルスビームの電流（ビーム電流と記す）を検出するビーム電流検出手段１と、パルスビーム１１を高周波制御するパルス制御回路２０と、を備えている。
図１では、パルスビーム１１及びパルスビーム１１が照射されるワーク３０も示している。
【００１４】
ビーム電流検出手段１と、ビーム電流検出手段１からの信号が入力されるパルス制御回路２０とは、筐体１９の電子銃設置部１９ｂの上方にある上部筐体部１９ａに、設置されている。パルス制御回路２０は、ビーム電流検出手段１から出力されるビーム電流の検出信号と、指令信号とに基づき、パルス電圧を発生し、フィードバック制御により、後述するバイアス電源２１で、パルスビーム１１を高周波制御する。
また、本実施の形態では、上部筐体部１９ａには絶縁油１８が充填されている。
【００１５】
電子銃１２は、熱電子を放出する陰極１４と、陰極１４を加熱して熱電子を発生させるヒータ１３と、パルスビーム１１が通過する孔が設けられているとともに、陰極１４で発生した熱電子を加速して電子ビーム化する陽極１６と、陰極１４と陽極１６との間に配置されたバイアス電極１５と、で形成されている。
陰極１４の材質は、ランタンヘキサボライト（ＬａＢ６）であり、陰極１４は１５５０℃まで加熱される。
【００１６】
また、電源部は、ヒータ１３を発熱させる電流を供給するヒータ電源２２と、バイアス電極１５に接続されパルスビーム１１の電流を制御するバイアス電源２１と、陰極１４と陽極１６とに接続され、熱電子を陽極方向に加速する電圧を印加する加速電源２３と、を備えている。
本実施の形態の電子ビーム加工機１００は、例えば、ビーム電流は０から０．１Ａであり、パルス周波数は１０ｋＨｚ以下である。
【００１７】
図２に示すように、本実施の形態の電子ビーム加工機１００に用いられるビーム電流検出手段１は、単一の中空円形であるリング状のフェライトコア２と、磁性材であるフェライトコア２のリング部に巻回されたビーム電流検出コイル４と、フェライトコア２のリング部に巻回された補正用コイル５と、を有している。
すなわち、ビーム電流検出手段１における、フェライトコア２とビーム電流検出コイル４とでなるビーム電流検出部１ａには、さらに、フェライトコア２のリング部に補正用コイル５が巻回されている。
【００１８】
また、ビーム電流検出コイル４が、ビーム電流検出コイル４の誘起電圧（ビーム電流検出コイル電圧と記す）Ｖｉｂを測定する積分器６と接続している。
また、補正用コイル５が、標準信号を出力する正弦波発生器７と、補正用コイル５からの出力電圧（補正用コイル電圧と記す）Ｖｓを測定し、この補正用コイル電圧Ｖｓの逆数に比例した値を出力する計算回路８とに、接続している。
また、積分器６と計算回路８とが、ゲイン調整手段９と接続しており、ゲイン調整手段９は、積分器６から出力されるビーム電流検出コイル電圧Ｖｉｂを、計算回路８からの出力で補正して、ゲインが調整されることにより、補正された信号をパルス制御回路２０に出力するようになっている。
【００１９】
本実施の形態のビーム電流検出手段１における、ビーム電流検出部１ａを形成するビーム電流検出コイル４が巻回されたフェライトコア２は、貫通型変流器構造となっている。
フェライトコア２は、例えば、リング状のＭｎ−Ｚｎ系の軟磁性体である。
また、フェライトコア２は、図１と図２とに示すように、リング部がビーム電流導通路３を囲んでいる、すなわち、フェライトコア２の孔部にビーム電流導通路３が挿通しており、このビーム電流導通路３をビーム電流１１ａが流れる。
【００２０】
ビーム電流検出部１ａは、ビーム電流導通路３を通過するビーム電流１１ａを検出し、ビーム電流検出コイル４から、ビーム電流検出コイル電圧Ｖｉｂが出力される。
補正用コイル５は、定電流制御されている正弦波発生器７からの一定周波数の標準信号の入力により発生する補正用コイル電圧Ｖｓを検出し、出力する。
図２では、フェライトコア２のリング部の一部分に、各コイル４，５が巻かれているようになっているが、実際は、フェライトコア２のリング部の全周に渡って各コイル４，５が巻回されている。
【００２１】
本実施の形態では、ビーム電流検出コイル４の巻数は、このコイル４の巻線抵抗が、このコイル４に接続された積分器６の入力抵抗１ｋΩに比べて十分小さくなる４００ターンとなっており、この場合のビーム電流検出コイル４の直流電気抵抗は４Ωである。
しかし、ビーム電流検出コイル４の巻数は、積分器６の入力抵抗に比べて十分小さくなるとともに、所望の誘起電圧が発生できれば、４００ターンには限定されない。
【００２２】
また、補正用コイル５の巻数は、電圧のみを検出するだけで良いので、ビーム電流検出コイル４よりも少ない巻数で良く、５０ターンとなっており、補正用コイル５の直流電気抵抗は０．５Ωである。
補正用コイル５の巻数は、ビーム電流検出コイル４よりも少なく且つビーム電流１１ａの測定に影響しないような巻数であれば、５０ターンに限定されない。
【００２３】
また、標準信号を出力する正弦波発生器７は、例えば、周波数５０ｋＨｚで、振幅１ｍＡの正弦波電流を流せるようになっており、正弦波電流の変動率は０．１％以下である。
また、ビーム電流検出コイル４と積分器６との間に、正弦波発生器７の周波数、例えば５０ｋＨｚを除くフィルタ（図示せず）を設置しても良く、この場合、正弦波発生器７の影響を受けることがなくなり、ビーム電流検出コイル４でのビーム電流１１ａの測定精度がさらに向上する。
【００２４】
次に、本実施の形態の電子ビーム加工機１００に用いられるビーム電流検出手段１が、フェライトコアの温度が変化しても、高精度でビーム電流を測定できる機構について説明する。
フェライトコア２の孔部を挿通するビーム電流導通路３に、Ｉｂのビーム電流１１ａが流れたときに、ビーム電流検出コイル４に発生するビーム電流検出コイル電圧Ｖは、下記（１）式で表される。
Ｖ＝μ０μＡ×ｄＩｂ／ｄｔ      （１）
ここで、μ０は真空の透磁率、μはフェライトコアの透磁率、ｄＩｂ／ｄｔはビーム電流の時間微分、Ａは形状パラメータである。
【００２５】
そして、形状パラメータＡは下記（２）式で表される。
Ａ＝ＮＳ／２πｒ      （２）
ここで、Ｎはビーム電流検出コイルの巻数、Ｓはフェライトコアの周方向と垂直な面の断面積、ｒはフェライトコアの内周の半径である。
（１）式から明らかなように、ビーム電流検出コイル電圧Ｖは、ビーム電流Ｉｂの変化はもちろん、フェライトコアの透磁率μの変化によっても、変動する。
【００２６】
フェライトコアの透磁率μは、温度により変化するので、電子ビーム加工機１００の稼働により周囲温度が上昇すると、フェライトコア２の温度が変化して、ビーム電流検出コイル電圧Ｖが変動する。
すなわち、ビーム電流Ｉｂは、ビーム電流検出コイル電圧Ｖを積分して求められるので、フェライトコア２の温度変化は、ビーム電流検出部１ａでのビーム電流Ｉｂの測定精度を低下さす。
【００２７】
次に、ビーム電流検出手段１における、フェライトコア２の温度変化によるビーム電流Ｉｂの変動を補正する方法について説明する。
正弦波発生器７からの標準信号が入力されることにより、補正用コイル５に生じる補正用コイル電圧Ｖｓが、計算回路８で測定される。そして、計算回路８が、この補正用コイル電圧Ｖｓに基づいて計算した、ビーム電流検出コイル電圧を補正する補正値ｋを、ゲイン調整手段９へ出力する。
フェライトコアの透磁率μの温度変化に対応する補正値ｋは、基準となる補正用コイル電圧Ｖｓ０と、所定の温度における補正用コイル電圧ＶｓＴから計算される。
【００２８】
補正値ｋは次のようにして求められる。
基準となる温度Ｔ１のときのフェライトコア２の透磁率をμ１とすると、補正用コイル電圧Ｖｓ０は、下記（３）式で表される。
Ｖｓ０＝μ０μ１ＡωＩｃｏｓωｔ      （３）
ここで、ωは正弦波発生器の標準信号の角周波数、ｔは時間である。
電子ビーム加工機１００の稼働により周囲温度が上昇し、フェライトコア２の温度がＴ１からＴ２に上昇し、フェライトコア２の透磁率がμ２になったときの補正用コイル電圧ＶｓＴは、下記（４）式で表される。
ＶｓＴ＝μ０μ２ＡωＩｃｏｓωｔ      （４）
【００２９】
そして、補正値ｋは、下記（５）式から求められる。
ｋ＝Ｖｓ０／ＶｓＴ
＝（μ０μ１ＡωＩｃｏｓωｔ）／（μ０μ２ＡωＩｃｏｓωｔ）
＝μ１／μ２                                                  （５）
補正用コイル電圧ＶｓＴに逆比例した値である補正値ｋが入力されたゲイン調整手段９は、ビーム電流検出コイル電圧ＶＩｂを、補正値ｋに基づき補正した電圧（ビーム電流検出コイルの補正電圧と記す）Ｖｏを出力する。この補正電圧Ｖｏは、下記（６）式で表される。
Ｖｏ＝ｋＶＩｂ
＝（μ１／μ２）×μ０μ２Ａ×ｄＩｂ／ｄｔ
＝μ０μ１Ａ×ｄＩｂ／ｄｔ                    （６）
【００３０】
すなわち、基準となる温度での、フェライトコア２の透磁率をμ１と補正用コイル電圧Ｖｓ０とを前もって求めておき、電子ビーム加工機１００の稼働時の補正用コイル電圧ＶｓＴを測定することにより、計算回路８で補正値ｋを求め、この補正値ｋに基づき、ゲイン調整手段９が、ビーム電流検出コイルの補正電圧Ｖｏを出力する。
本実施の形態の電子ビーム加工機１００は、ビーム電流検出コイルの補正電圧Ｖｏに基づいてビーム電流を求めるので、ビーム電流の測定精度と安定性とが向上する。
【００３１】
本実施の形態の電子ビーム加工機１００では、陰極１４の周辺温度を２０℃から８０℃に変動させた場合、ビーム電流振幅の測定誤差は１％以下である。しかし、本実施の形態のビーム電流検出手段１を用いていない、同様な電子ビーム加工機では、陰極１４の周辺温度が２０℃から８０℃に上昇すると、Ｍｎ−Ｚｎ系のフェライトコアは、その透磁率が１．４倍に増加するので、ビーム電流の検出値に２０％以上の誤差が発生する。
すなわち、本実施の形態の電子ビーム加工機１００は、稼働時の周囲温度の上昇で生じるフェライトコア２の温度上昇に左右されることなく、高精度で且つ安定したビーム電流１１ａの計測が可能であり、加工対象品であるワークにおける接合部の品質を向上できる。
【００３２】
また、本実施の形態のビーム電流検出手段１は、ビーム電流の検出に検出抵抗を用いていないので、ノイズの混入が少なく、ノイズは１％以下である。また、ビーム電流の検出に検出抵抗を用いた場合に、ノイズ除去に必要なローパスフィルタが不要であるので、高周波のパルスビームにおけるビーム電流の測定にも向いている。
すなわち、本実施の形態の電子ビーム加工機１００は、高周波のパルスビームを用いることができる。
【００３３】
フェライトコアとフェライトコアに巻回したコイルとを有するビーム電流検出手段を、電子ビーム加工機の加速電源２３内部に設けると、フェライトコアの温度上昇がほとんどないので、フェライトコアの温度上昇に起因する測定精度の低下を防ぐことはできる。
ビーム電流検出手段での測定に基づくビーム電流制御信号は、パルス制御回路２０にフィードバックする必要がある。
しかし、低圧側の加速電源２３内部に設けられたビーム電流検出手段から、高圧側に設けられたパルス制御回路２０への、ビーム電流制御信号の伝送には、絶縁のために光ファイバケーブルが使用されるので、伝送できる周波数が１０ｋＨｚ程度と制限され、高周波を伝送することができない。
【００３４】
本実施の形態のビーム電流検出手段１は、温度の影響を受け難いので、図１に示すようにパルス制御回路２０に近い高圧部である絶縁油１８で充填された上部筐体部１９ａ内に設置することが可能であり、ビーム電流検出手段１から伝送される信号の遅延が少なくなり、より高周波のパルスビームにおいても、高精度の制御が可能となる。
【００３５】
本実施の形態では、陰極１４の材質が、ランタンヘキサボライト（ＬａＢ６）であるが、タングステン（Ｗ）であっても良い。タングステンの陰極１４の場合は、３０００℃まで加熱を行うので、周囲温度の変化が大きくなり、本実施の形態のビーム電流検出手段１の有効性がさらに顕著になる。
【００３６】
また、本実施の形態では、リング状のフェライトコアに、Ｍｎ−Ｚｎ系の材料を用いているが、Ｎｉ−Ｚｎ系の材料またはその他のフェライト形成材料を用いても良く、あるいは、フェライトコアに替えて、中空円形の磁性体である電磁鋼板を積層したリング状のコアでも良く、同様な効果を奏する。
また、フェライトや電磁鋼板等の磁性体でなるコアの形状は、貫通孔の周りに囲部を有しビーム電流検出コイル４を巻回する貫通型変流器構造を形成できれば、リング状でなくても良い。
【００３７】
実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２に係わる電子ビーム加工機の構成を示す模式図である。
図３に示すように、本実施の形態のパルスビーム１１で加工する電子ビーム加工機２００は、ビーム電流検出手段１を、陽極１６と収束レンズ１７との間、すなわち電子銃１２と収束レンズ１７との間に設置し、ビーム電流導通路３をパルスビーム１１（ビーム電流に相当）が通過するようにした以外、実施の形態１の電子ビーム加工機１００と同様である。
【００３８】
本実施の形態の電子ビーム加工機２００は、ビーム電流検出手段１が、電子銃１２と収束レンズ１７との間に設置されており、パルスビーム１１、及び、陽極１６と収束レンズ１７との温度上昇により、ビーム電流検出手段１のフェライトコア２の温度が上昇するが、ビーム電流検出手段１が実施の形態１のものと同様であるので、フェライトコア２の温度上昇に左右されることなく、高精度で且つ安定したビーム電流１１ａの計測が可能であり、加工対象品であるワークにおける接合部の品質を向上できる。
【００３９】
また、本実施の形態の電子ビーム加工機２００も、ビーム電流検出手段１が、ノイズ除去に必要なローパスフィルタが不要であり、高周波のパルスビームのビーム電流１１ａを測定できるので、高周波のパルスビームを用いることができる。
本実施の形態では、ビーム電流検出手段１が、電子銃１２と収束レンズ１７との間に設置されているが、電子銃１２とワーク３０との間であれば、電子銃１２と収束レンズ１７との間に限定されない。
【００４０】
実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３に係わる電子ビーム加工機のビーム電流検出手段の構成を示す模式図である。
図４に示すように、本実施の形態の電子ビーム加工機は、ビーム電流検出手段５１が、ビーム電流検出コイル４をリング部に巻回した第１のフェライトコア４１と、補正用コイル５をリング部に巻回した第２のフェライトコア４２とを備えており、第１のフェライトコア４１に隣接して第２のフェライトコア４２が配置され、第１のフェライトコア４１の孔部のみをビーム電流導通路３が挿通している以外、実施の形態１の電子ビーム加工機１００または実施の形態２の電子ビーム加工機２００と同様である。
【００４１】
本実施の形態のビーム電流検出手段５１における、ビーム電流検出部５１ａを形成するビーム電流検出コイル４が巻回された第１のフェライトコア４１は、貫通型変流器構造となっている。
【００４２】
本実施の形態の電子ビーム加工機も、ビーム電流検出コイル４の誘起電圧であるビーム電流検出コイル電圧をフェライトコア４１の温度変化に対応して補正するので、フェライトコア４１の温度上昇に左右されることなく、高精度で且つ安定したビーム電流１１ａの計測が可能であり、加工対象品であるワークにおける接合部の品質を向上できる。
ビーム電流検出コイル４と補正用コイル５とが１個のフェライトコアに巻回されている場合は、補正用コイル５への通電がビーム電流検出にわずかに影響するが、本実施の形態の電子ビーム加工機は、ビーム電流検出手段５１における、ビーム電流検出コイル４が第１のフェライトコア４１に巻回され、補正用コイル５が第２のフェライトコア４２に巻回されているので、ビーム電流検出に影響をおよぼすことなく、温度補正ができ、さらに高精度で且つ安定したビーム電流１１ａの計測が可能である。
【００４３】
また、本実施の形態でも、リング状の、第１，第２のフェライトコア４１，４２に、Ｍｎ−Ｚｎ系の材料を用いているが、Ｎｉ−Ｚｎ系の材料またはその他のフェライト形成材料を用いても良く、あるいは、第１，第２のフェライトコア４１，４２に替えて、中空円形の磁性体である電磁鋼板を積層したリング状のコアでも良く、同様な効果を奏する。
また、フェライトや電磁鋼板等の磁性体でなる第１のコアの形状は、貫通孔の周りに囲部を有しビーム電流検出コイル４を巻回できる貫通型変流器構造を形成できれば、リング状でなくても良い。
また、フェライトや電磁鋼板等の磁性体でなる第２のコアの形状も、貫通孔の周りに囲部を有し補正用コイル５を巻回できる貫通型変流器構造を形成できれば、リング状でなくても良い。
【００４４】
実施の形態４．
図５は、本発明の実施の形態４に係わる電子ビーム加工機のビーム電流検出手段の構成を示す模式図である。
図５に示すように、本実施の形態の電子ビーム加工機は、ビーム電流検出手段６１が、ビーム電流検出コイル４をリング部に巻回した第１のフェライトコア４１と、補正用コイル５をリング部に巻回した第２のフェライトコア４２とを備えており、第１のフェライトコア４１の下面に、上面を対向させて第２のフェライトコア４２が、隣接配置しており、第１のフェライトコア４１の孔部と第２のフェライトコア４２の孔部とを、ビーム電流導通路３が挿通している以外、実施の形態１の電子ビーム加工機１００または実施の形態２の電子ビーム加工機２００と同様である。
【００４５】
本実施の形態のビーム電流検出手段６１における、ビーム電流検出部６１ａを形成するビーム電流検出コイル４が巻回された第１のフェライトコア４１と、補正用コイル５が巻回された第２のフェライトコア４２とは、貫通型変流器構造となっている。
【００４６】
本実施の形態の電子ビーム加工機も、ビーム電流検出コイル４の誘起電圧であるビーム電流検出コイル電圧をフェライトコア４１の温度変化に対応して補正するので、フェライトコア４１の温度上昇に左右されることなく、高精度で且つ安定したビーム電流１１ａの計測が可能であり、加工対象品であるワークにおける接合部の品質を向上できる。
ビーム電流検出コイル４と補正用コイル５とが１個のフェライトコアに巻回されている場合は、補正用コイル５への通電がビーム電流検出にわずかに影響するが、本実施の形態の電子ビーム加工機は、ビーム電流検出手段６１における、ビーム電流検出コイル４が第１のフェライトコア４１に巻回され、補正用コイル５が第２のフェライトコア４２に巻回されているので、ビーム電流検出に影響をおよぼすことなく、温度補正ができ、さらに高精度で且つ安定したビーム電流１１ａの計測が可能である。
【００４７】
図５では、第１のフェライトコア４１の下面と第２のフェライトコア４２の上面とが対向しているが、第１のフェライトコア４１の上面と第２のフェライトコア４２の下面とが対向していても良い。
すなわち、第１のフェライトコア４１と第２のフェライトコア４２とが、フェライトコアの孔が貫通している方向で重なり、隣接していれば良い。
【００４８】
また、本実施の形態でも、リング状の、第１，第２のフェライトコア４１，４２に、Ｍｎ−Ｚｎ系の材料を用いているが、Ｎｉ−Ｚｎ系の材料またはその他のフェライト形成材料を用いても良く、あるいは、第１，第２のフェライトコア４１，４２に替えて、中空円形の磁性体である電磁鋼板を積層したリング状のコアでなくても良い。
また、フェライトや電磁鋼板等の磁性体でなる第１のコアの形状は、貫通孔の周りに囲部を有しビーム電流検出コイル４を巻回できる貫通型変流器構造を形成できれば、リング状でなくても、良い。
また、フェライトや電磁鋼板等の磁性体でなる第２のコアの形状も、貫通孔の周りに囲部を有し補正用コイル５を巻回できる貫通型変流器構造を形成できれば、リング状でなくても良い。
【００４９】
実施の形態５．
本実施の形態のパルスビームで加工する電子ビーム加工機は、ビーム電流検出手段がパルスビームの発生時に、正弦波発生器７と計算回路８とをオフにする手段を備えるとともに、ビーム電流検出コイル４と積分器６との間に、正弦波発生器７の周波数を除くフィルタを設置していない以外、実施の形態１の電子ビーム加工機と同様である。
本実施の形態の電子ビーム加工機は、パルスビーム１１の発生時には、ビーム電流検出手段の、正弦波発生器７と計算回路８とがオフとなっている。
しかし、ワーク３０の取替時等のパルスビーム１１を止めている場合に、正弦波発生器７と計算回路８とを作動させて、計算回路８で求めた補正値ｋを、ゲイン調整手段９に入力し記憶する。
【００５０】
そして、パルスビーム１１の発生時のビーム電流検出コイル電圧ＶＩｂは、補正値ｋに基づきゲイン調整手段９で補正され、ビーム電流検出コイル４の補正電圧Ｖｏとして、ゲイン調整手段９から出力される。
本実施の形態の電子ビーム加工機も、ビーム電流検出手段からの補正電圧Ｖｏに基づいてビーム電流１１ａを求めるので、フェライトコア４１の温度上昇の影響を低減でき、ビーム電流１１ａ測定の精度と安定性とが向上し、加工対象品であるワークにおける接合部の品質を向上できる。
また、本実施の形態の電子ビーム加工機のビーム電流検出手段は、正弦波発生器７の周波数を除くフィルタを設ける必要がないので、小型化できる。
【００５１】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明に係わる電子ビーム加工機は、稼働時に温度変化してもビーム電流検出手段が、高精度で且つ安定してビーム電流を検出するので、微細で高精度な加工が要求される電子部品の接合等に用いられる。
【符号の説明】
【００５３】
１  ビーム電流検出手段、１ａ  ビーム電流検出部、２  フェライトコア、
３  ビーム電流導通路、４  ビーム電流検出コイル、５  補正用コイル、６  積分器、
７  正弦波発生器、８  計算回路、９  ゲイン調整手段、１１  パルスビーム、
１１ａ  ビーム電流、１２  電子銃、１３  ヒータ、１４  陰極、１５  バイアス電極、１６  陽極、１７  収束レンズ、１８  絶縁油、１９  筐体、１９ａ  上部筐体部、
１９ｂ  電子銃設置部、２０  パルス制御回路、２１  バイアス電源、
２２  ヒータ電源、２３  加速電源、３０  ワーク、４１  第１のフェライトコア、
４２  第２のフェライトコア、５１  ビーム電流検出手段、５１ａ  ビーム電流検出部、６１  ビーム電流検出手段、６１ａ  ビーム電流検出部、
１００，２００  電子ビーム加工機。
【図１】
2014222637.tif 000003
【図２】
2014222637.tif 000004
【図３】
2014222637.tif 000005
【図４】
2014222637.tif 000006
【図５】
2014222637.tif 000007